eng
Выпуск #7/2017
С.Алексеев, А.Григорьева, М.Перевозникова
Обзор рынка технологических и конструкционных материалов в радиоэлектронной промышленности
Обзор рынка технологических и конструкционных материалов в радиоэлектронной промышленности
Просмотры: 2301
Рост производства отечественных технологических и конструкционных материалов, а также обеспечение их высокого качества приобретают все большее значение. В статье представлен краткий обзор рынка радиоэлектроники и результаты опроса предприятий радиоэлектронной промышленности, которые позволяют оценить их потребности в технологических и конструкционных материалах.
УДК 621.791
ВАК 05.27.00
DOI: 10.22184/1992-4178.2017.168.7.136.140
УДК 621.791
ВАК 05.27.00
DOI: 10.22184/1992-4178.2017.168.7.136.140
Теги: construction materials flux radio electronics solder solder paste technological materials конструкционные материалы паяльные пасты припои радиоэлектроника технологические материалы флюсы
По оценкам экспертов, объем российского рынка электроники составляет 45 100 млн долл. США [1]. При этом доля импортной электронной продукции в зависимости от ее вида колеблется в пределах от 70 до 95%. Например, доля печатных плат зарубежного производства составляет 70%, электронной аппаратуры – 80%, цифровых микросхем – 95%.[1]
В рамках реализации Государственной программы "Развитие электронной и радиоэлектронной промышленности на 2013–2025 годы" стоит задача увеличения к 2025 году доли отечественных радиоэлектронных изделий на внутреннем рынке до 40%, а на мировом – до 0,8%, то есть за эти годы объем производства и реализации продукции отечественного радиоэлектронного комплекса должен возрасти до 40 млрд долл. США [2].
Несмотря на большие объемы импортной продукции на российском рынке, радиоэлектронная отрасль показывает положительную динамику. Так, например, в 2015 году объем выпуска продукции предприятий радиоэлектронной промышленности увеличился на 22,3% (в сопоставимых ценах) по сравнению с 2014-м. По состоянию на конец 2015 года, фактический показатель количества разработанных базовых технологий выполнен на 240% [3]. В 2016 году объем выпуска товаров предприятиями радиоэлектронной промышленности увеличился на 11,4% (рис.1) [3–5]. По предварительным данным, суммарный объем российского рынка радиоэлектронной продукции в 2016 году возрос до 13,7% и составил 3,3 трлн руб. [5]. Активный рост радиоэлектронной отрасли в России требует развития производства качественных технологических и конструкционных материалов, от которых во многом зависит надежность радиоэлектронных изделий. К технологическим относятся вспомогательные материалы, используемые для нормального протекания техпроцессов изготовления машин, приборов, микросхем, плат, процессоров и прочего, а также для обеспечения их нормальной работы [6].
В радиоэлектронной промышленности к технологическим и конструкционным материалам можно отнести:
1. флюсы – применяются для селективной пайки, пайки волной при монтаже электронных модулей радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), а также для облуживания и ручной пайки выводов электрорадиоэлементов при сборке узлов РЭА, проводов, кабелей и жгутов [7];
2. припои (проволочные и трубчатые) – предназначены для сборки РЭА, а также для облуживания и ручной пайки выводов электрорадиоэлементов, проводов, кабелей и жгутов [7];
3. отмывочные жидкости (водные и полуводные) – предназначены для автоматизированной или механизированной водной и полуводной отмывки печатных узлов от остатков флюса после пайки и припойной пасты после оплавления при сборке электронных модулей и монтаже электронной компонентной базы широкой номенклатуры, включая изделия функциональной электроники, а также непосредственно перед нанесением влагозащитного покрытия для безопасной эксплуатации ответственной аппаратуры в жестких условиях. Отмывочные жидкости представляют собой смесь активных и вспомогательных органических веществ в органических растворителях [8];
4. паяльные (припойные) пасты – предназначены для пайки путем оплавления в процессе автоматизированного или механизированного поверхностного монтажа. Изготавливаются на основе низкотемпературных припоев и применяются для пайки узлов радиоэлектронной аппаратуры и изделий микроэлектроники. Представляют собой густую, вязкую массу, состоящую из смеси порошкообразного припоя и флюса-связки [8];
5. теплопроводные пасты (конструкционный материал) – предназначены для обеспечения эффективного теплового контакта между двумя соприкасающимися или сближенными поверхностями в аппаратуре и оборудовании различного назначения [9].
Согласно экспертным оценкам авторов средний объем российского рынка технологических материалов по основным продуктам составляет: по припойным пастам около 93,5 т в год, по припоям почти 191,7 т, по флюсам порядка 158,1 тыс. л, по отмывочным жидкостям около 251,6 тыс. л (рис.2). В стоимостном выражении объем рынка можно оценить следующим образом: по припойным пастам – 747,6 млн руб., припоям – 230,0 млн руб., флюсам – 158,1 млн руб., отмывочным жидкостям – 301,9 млн руб. (см. рис.2).
В целях оценки и анализа потребностей российских производителей в технологических и конструкционных материалах в апреле 2017 года проводился опрос, в котором приняли участие около 250 предприятий радиоэлектронной промышленности. Конверсия (доля предприятий, откликнувшихся на опрос) составила около 27%. Результаты опроса приведены ниже.
В соответствии с ГОСТ Р МЭК 61191-1-2010 на предприятиях, участвовавших в опросе, производят (рис.3) аппаратуру класса С (электронная аппаратура ответственного назначения) – 33%, класса В (специализированная электронная аппаратура) – 20%, класса А (электронные изделия общего применения) – 8%, классов В и С – 12%, А, В и С – 11%, А и В – 8%, А и С – 3%, на долю прочего (преимущественно медицинская техника) приходится примерно 5%.
По результатам анкетирования предприятий лидером отрасли можно назвать американскую компанию Indium Corporation с долей в 26%, второе, третье и четвертое места заняли российские компании "Оникс" (г. Ярославль), "Торговый дом Русское олово" (Московская область), "Диполь" (г. Санкт-Петербург) – 13%, 12% и 11% соответственно (рис.4). На долю "Изагри" (г. Москва) и японской компании Koki, по результатам опроса, приходится по 7% доли рынка. Оставшиеся 24% делят между собой остальные производители.
Потребности российских предприятий в технологических и конструкционных материалах, по результатам анкетирования, составили (рис.5):
1. Припои:
◦ до 10 кг в год используют около 26% предприятий;
◦ от 10 до 100 кг в год – 54% предприятий;
◦ более 100 кг в год – 20% предприятий.
2. Флюсы:
◦ до 10 кг в год используют около 43% предприятий;
◦ от 10 до 100 кг в год – 47% предприятий;
◦ более 100 кг в год – 10% предприятий.
3. Припойные пасты:
◦ до 10 кг в год используют около 49% предприятий;
◦ от 10 до 100 кг в год – 39% предприятий;
◦ более 100 кг в год – 12% предприятий.
4. Отмывочные жидкости:
◦ до 100 л в год используют около 50% предприятий;
◦ от 100 до 1 000 л в год – 42% предприятий;
◦ более 1 000 л в год – 8% предприятий.
Анализ используемых видов технологической пайки показал, что (рис.6) 44% предприятий, участвовавших в опросе, используют низкотемпературную пайку паяльником, 21% – ступенчатую, 11% – пайку волной, 10% – конвекционную, 5% – парофазную, 9% приходится на остальные виды пайки (вакуумную, индукционную и др.).
Также стоит отметить, что для 83% предприятий актуальной является проблема обеспечения надежности выпускаемых изделий. Не секрет, что повышенную надежность и повторяемость с учетом требований миниатюризации, а также минимальное влияние человеческого фактора обеспечивает только технология автоматизированного поверхностного монтажа [10–12]. Однако точно оценить надежность паяных соединений поверхностного монтажа сегодня не представляется возможным. Это обусловлено в первую очередь отсутствием нормативно-технической документации (НТД) по прогнозированию и оценке их надежности. Единственным руководством для расчета надежности является справочник [13], в котором нет данных об интенсивности отказов для этого вида паяных соединений. Для того чтобы обеспечить прогнозирование и оценку надежности паяных соединений и в целом РЭА, необходимо обновить справочник "Надежность электрорадиоизделий", в который следует включить методики расчета (прогнозирования) усталостной долговечности паяных соединений поверхностного монтажа.
Подводя итог вышесказанному, можно сделать вывод, что для реализации программы импортозамещения в радиоэлектронной отрасли в части технологических материалов перспектива сохраняется, поскольку 33% рынка, по результатам опроса, занимают иностранные производители. При этом около половины предприятий радиоэлектронной промышленности потребляют технологические и конструкционные материалы в объеме выше среднего. Для обеспечения их бесперебойной работы на отечественных материалах российским производителям требуется поддерживать достаточный объем производства, а также стабильное качество выпускаемой продукции и ее соответствие регламентам и ГОСТам, поскольку для большинства потребителей проблема обеспечения надежности и качества изготавливаемой продукции остается актуальной.
В настоящее время в рамках реализации государственных контрактов в целях импортозамещения технологических материалов двойного назначения выполняются НИОКР, направленные на организацию малотоннажного производства трубчатых, проволочных припоев и паяльных паст. Появление на рынке таких материалов удовлетворит потребность предприятий радиоэлектронной промышленности и позволит им выпускать качественную электронную аппаратуру ответственного и специального назначения, произведенную с использованием отечественных технологических материалов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Оценка регулирующего воздействия заградительных таможенных пошлин на рынок электроники. – Информационно-аналитический центр современной электроники. www.sovel.org/images/upload/ru/1367/Otchet_tamozhennoe_regulirovanie_rynka_elektroniki.pdf
2. Андреев А., Дашкевич С., Евсеев В. и др. Отечественный рынок радиоэлектронной аппаратуры: анализ и выработка управленческих решений // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2014. № 5. С. 132–142.
3. Правительство России. Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России). Цифры и факты. – http://government.ru/department/54/numbers_and_facts
4. Васильев М. М., Поклонский А. Ю., Корначев Д. В. Обзор и анализ российского рынка радиоэлектронной промышленности: основные барьеры и способы их преодоления // Теория. Практика. Инновации 2016. № 8. http://www.tpinauka.ru/2016/08/Vasilyev.pdf
5. ЦНИИ "Электроника" оценил объем российского рынка радиоэлектронной продукции. – www.elinform.ru/news_14122.htm? PHPSESSID=71e0ba41d11f896fb8a716454f731ec4
6. Акулич Н. В. Процессы производства черных и цветных металлов и их сплавов. – Гомель, 2008. 270 с.
7. ОСТ 4Г 0.033.200. "Припои и флюсы для пайки, припойные пасты. Марки, состав, свойства и область применения".
8. Иванов Н. Н., Ивин В. Д., Алексеев С. А. и др. Припойные пасты и отмывочные жидкости для монтажа электронных модулей ответственной РЭА // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОТ 2012. № 6. С. 21–31.
9. ТУ 2257–001–07518266–2009 ОАО "Авангард".
10. IPC-SM‑785 USA "Руководство по ускоренным испытаниям на надежность паяных соединений поверхностного монтажа".
11. Engelmaier W. Wear-Out System Reliability with Multiple Components and Load Levels //Global SMT & Packaging. 2008. Vol. 8. No. 7. Р. 30–39.
12. IPC-D‑279 "Руководство по проектированию надежных модулей на печатных платах, собираемых по технологии поверхностного монтажа".
13. "Надежность электрорадиоизделий" РД В 319.01.20–98. Справочник. – 22 ЦНИИИ МО при участии РНИИ "Электронстандарт" и АО "Стандартэлектро" (Версия АСРН 2006).
В рамках реализации Государственной программы "Развитие электронной и радиоэлектронной промышленности на 2013–2025 годы" стоит задача увеличения к 2025 году доли отечественных радиоэлектронных изделий на внутреннем рынке до 40%, а на мировом – до 0,8%, то есть за эти годы объем производства и реализации продукции отечественного радиоэлектронного комплекса должен возрасти до 40 млрд долл. США [2].
Несмотря на большие объемы импортной продукции на российском рынке, радиоэлектронная отрасль показывает положительную динамику. Так, например, в 2015 году объем выпуска продукции предприятий радиоэлектронной промышленности увеличился на 22,3% (в сопоставимых ценах) по сравнению с 2014-м. По состоянию на конец 2015 года, фактический показатель количества разработанных базовых технологий выполнен на 240% [3]. В 2016 году объем выпуска товаров предприятиями радиоэлектронной промышленности увеличился на 11,4% (рис.1) [3–5]. По предварительным данным, суммарный объем российского рынка радиоэлектронной продукции в 2016 году возрос до 13,7% и составил 3,3 трлн руб. [5]. Активный рост радиоэлектронной отрасли в России требует развития производства качественных технологических и конструкционных материалов, от которых во многом зависит надежность радиоэлектронных изделий. К технологическим относятся вспомогательные материалы, используемые для нормального протекания техпроцессов изготовления машин, приборов, микросхем, плат, процессоров и прочего, а также для обеспечения их нормальной работы [6].
В радиоэлектронной промышленности к технологическим и конструкционным материалам можно отнести:
1. флюсы – применяются для селективной пайки, пайки волной при монтаже электронных модулей радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), а также для облуживания и ручной пайки выводов электрорадиоэлементов при сборке узлов РЭА, проводов, кабелей и жгутов [7];
2. припои (проволочные и трубчатые) – предназначены для сборки РЭА, а также для облуживания и ручной пайки выводов электрорадиоэлементов, проводов, кабелей и жгутов [7];
3. отмывочные жидкости (водные и полуводные) – предназначены для автоматизированной или механизированной водной и полуводной отмывки печатных узлов от остатков флюса после пайки и припойной пасты после оплавления при сборке электронных модулей и монтаже электронной компонентной базы широкой номенклатуры, включая изделия функциональной электроники, а также непосредственно перед нанесением влагозащитного покрытия для безопасной эксплуатации ответственной аппаратуры в жестких условиях. Отмывочные жидкости представляют собой смесь активных и вспомогательных органических веществ в органических растворителях [8];
4. паяльные (припойные) пасты – предназначены для пайки путем оплавления в процессе автоматизированного или механизированного поверхностного монтажа. Изготавливаются на основе низкотемпературных припоев и применяются для пайки узлов радиоэлектронной аппаратуры и изделий микроэлектроники. Представляют собой густую, вязкую массу, состоящую из смеси порошкообразного припоя и флюса-связки [8];
5. теплопроводные пасты (конструкционный материал) – предназначены для обеспечения эффективного теплового контакта между двумя соприкасающимися или сближенными поверхностями в аппаратуре и оборудовании различного назначения [9].
Согласно экспертным оценкам авторов средний объем российского рынка технологических материалов по основным продуктам составляет: по припойным пастам около 93,5 т в год, по припоям почти 191,7 т, по флюсам порядка 158,1 тыс. л, по отмывочным жидкостям около 251,6 тыс. л (рис.2). В стоимостном выражении объем рынка можно оценить следующим образом: по припойным пастам – 747,6 млн руб., припоям – 230,0 млн руб., флюсам – 158,1 млн руб., отмывочным жидкостям – 301,9 млн руб. (см. рис.2).
В целях оценки и анализа потребностей российских производителей в технологических и конструкционных материалах в апреле 2017 года проводился опрос, в котором приняли участие около 250 предприятий радиоэлектронной промышленности. Конверсия (доля предприятий, откликнувшихся на опрос) составила около 27%. Результаты опроса приведены ниже.
В соответствии с ГОСТ Р МЭК 61191-1-2010 на предприятиях, участвовавших в опросе, производят (рис.3) аппаратуру класса С (электронная аппаратура ответственного назначения) – 33%, класса В (специализированная электронная аппаратура) – 20%, класса А (электронные изделия общего применения) – 8%, классов В и С – 12%, А, В и С – 11%, А и В – 8%, А и С – 3%, на долю прочего (преимущественно медицинская техника) приходится примерно 5%.
По результатам анкетирования предприятий лидером отрасли можно назвать американскую компанию Indium Corporation с долей в 26%, второе, третье и четвертое места заняли российские компании "Оникс" (г. Ярославль), "Торговый дом Русское олово" (Московская область), "Диполь" (г. Санкт-Петербург) – 13%, 12% и 11% соответственно (рис.4). На долю "Изагри" (г. Москва) и японской компании Koki, по результатам опроса, приходится по 7% доли рынка. Оставшиеся 24% делят между собой остальные производители.
Потребности российских предприятий в технологических и конструкционных материалах, по результатам анкетирования, составили (рис.5):
1. Припои:
◦ до 10 кг в год используют около 26% предприятий;
◦ от 10 до 100 кг в год – 54% предприятий;
◦ более 100 кг в год – 20% предприятий.
2. Флюсы:
◦ до 10 кг в год используют около 43% предприятий;
◦ от 10 до 100 кг в год – 47% предприятий;
◦ более 100 кг в год – 10% предприятий.
3. Припойные пасты:
◦ до 10 кг в год используют около 49% предприятий;
◦ от 10 до 100 кг в год – 39% предприятий;
◦ более 100 кг в год – 12% предприятий.
4. Отмывочные жидкости:
◦ до 100 л в год используют около 50% предприятий;
◦ от 100 до 1 000 л в год – 42% предприятий;
◦ более 1 000 л в год – 8% предприятий.
Анализ используемых видов технологической пайки показал, что (рис.6) 44% предприятий, участвовавших в опросе, используют низкотемпературную пайку паяльником, 21% – ступенчатую, 11% – пайку волной, 10% – конвекционную, 5% – парофазную, 9% приходится на остальные виды пайки (вакуумную, индукционную и др.).
Также стоит отметить, что для 83% предприятий актуальной является проблема обеспечения надежности выпускаемых изделий. Не секрет, что повышенную надежность и повторяемость с учетом требований миниатюризации, а также минимальное влияние человеческого фактора обеспечивает только технология автоматизированного поверхностного монтажа [10–12]. Однако точно оценить надежность паяных соединений поверхностного монтажа сегодня не представляется возможным. Это обусловлено в первую очередь отсутствием нормативно-технической документации (НТД) по прогнозированию и оценке их надежности. Единственным руководством для расчета надежности является справочник [13], в котором нет данных об интенсивности отказов для этого вида паяных соединений. Для того чтобы обеспечить прогнозирование и оценку надежности паяных соединений и в целом РЭА, необходимо обновить справочник "Надежность электрорадиоизделий", в который следует включить методики расчета (прогнозирования) усталостной долговечности паяных соединений поверхностного монтажа.
Подводя итог вышесказанному, можно сделать вывод, что для реализации программы импортозамещения в радиоэлектронной отрасли в части технологических материалов перспектива сохраняется, поскольку 33% рынка, по результатам опроса, занимают иностранные производители. При этом около половины предприятий радиоэлектронной промышленности потребляют технологические и конструкционные материалы в объеме выше среднего. Для обеспечения их бесперебойной работы на отечественных материалах российским производителям требуется поддерживать достаточный объем производства, а также стабильное качество выпускаемой продукции и ее соответствие регламентам и ГОСТам, поскольку для большинства потребителей проблема обеспечения надежности и качества изготавливаемой продукции остается актуальной.
В настоящее время в рамках реализации государственных контрактов в целях импортозамещения технологических материалов двойного назначения выполняются НИОКР, направленные на организацию малотоннажного производства трубчатых, проволочных припоев и паяльных паст. Появление на рынке таких материалов удовлетворит потребность предприятий радиоэлектронной промышленности и позволит им выпускать качественную электронную аппаратуру ответственного и специального назначения, произведенную с использованием отечественных технологических материалов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Оценка регулирующего воздействия заградительных таможенных пошлин на рынок электроники. – Информационно-аналитический центр современной электроники. www.sovel.org/images/upload/ru/1367/Otchet_tamozhennoe_regulirovanie_rynka_elektroniki.pdf
2. Андреев А., Дашкевич С., Евсеев В. и др. Отечественный рынок радиоэлектронной аппаратуры: анализ и выработка управленческих решений // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. 2014. № 5. С. 132–142.
3. Правительство России. Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России). Цифры и факты. – http://government.ru/department/54/numbers_and_facts
4. Васильев М. М., Поклонский А. Ю., Корначев Д. В. Обзор и анализ российского рынка радиоэлектронной промышленности: основные барьеры и способы их преодоления // Теория. Практика. Инновации 2016. № 8. http://www.tpinauka.ru/2016/08/Vasilyev.pdf
5. ЦНИИ "Электроника" оценил объем российского рынка радиоэлектронной продукции. – www.elinform.ru/news_14122.htm? PHPSESSID=71e0ba41d11f896fb8a716454f731ec4
6. Акулич Н. В. Процессы производства черных и цветных металлов и их сплавов. – Гомель, 2008. 270 с.
7. ОСТ 4Г 0.033.200. "Припои и флюсы для пайки, припойные пасты. Марки, состав, свойства и область применения".
8. Иванов Н. Н., Ивин В. Д., Алексеев С. А. и др. Припойные пасты и отмывочные жидкости для монтажа электронных модулей ответственной РЭА // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОТ 2012. № 6. С. 21–31.
9. ТУ 2257–001–07518266–2009 ОАО "Авангард".
10. IPC-SM‑785 USA "Руководство по ускоренным испытаниям на надежность паяных соединений поверхностного монтажа".
11. Engelmaier W. Wear-Out System Reliability with Multiple Components and Load Levels //Global SMT & Packaging. 2008. Vol. 8. No. 7. Р. 30–39.
12. IPC-D‑279 "Руководство по проектированию надежных модулей на печатных платах, собираемых по технологии поверхностного монтажа".
13. "Надежность электрорадиоизделий" РД В 319.01.20–98. Справочник. – 22 ЦНИИИ МО при участии РНИИ "Электронстандарт" и АО "Стандартэлектро" (Версия АСРН 2006).
Отзывы читателей
