3D-MID — это новые возможности. В Швейцарии запущено контрактное производство компании Multiple Dimensions с российским участием
14 октября в швейцарском городе Брюгг состоялось официальное открытие производства новой компании Multiple Dimensions, специализирующейся на технологии 3D-MID. Эта технология — один из методов создания трехмерных литых пластиковых структур с токопроводящим рисунком. Примечательно, что одним из акционеров Multiple Dimensions стала российская компания Остек, а ее генеральный директор Александр Геннадиевич Разоренов вошел в совет директоров. В то время, когда многие говорят о технологии 3D-MID как об «опытной», «экспериментальной», ведущие эксперты в области промышленного инвестирования вкладывают в нее свои деньги. Подчеркнем, среди основателей Multiple Dimensions — именно профессиональные инвесторы, имеющие за плечами не один удачный производственный проект. И это — лучшее подтверждение перспективности технологии. Очень кратко расскажем о новом предприятии. Кратко — с одной стороны, потому что инженерную основу этой фирмы составляет группа под руководством Нухада Бачнака, до этого работавшего в компании Cicor, мы уже рассказывали об этом производстве. С другой стороны, лучшей иллюстрацией работы предприятия являются реализованные проекты, а они еще впереди.

В швейцарском городе Брюгг, в промышленной зоне на площадях порядка 1500 м2, расположилось производство новой компании Multiple Dimensions. Это контрактное производство, ориентированное на выполнение заказов сторонних клиентов. Оно реально создавалось за полгода — в марте здесь были лишь голые стены, а в октябре мы увидели полностью подготовленные производственные помещения с инженерной инфраструктурой, очистными системами и всем необходимым для 3D-MID оборудованием. На предприятии уже действуют участки литья под давлением, прямого лазерного структурирования, химической металлизации, оптического и электрического контроля. Есть отдел работы с проектами, собственная лаборатория, участок очистки воздуха и воды.
Очень заметно, что изначально предусмотрена возможность быстрого развития. Сейчас в Multiple Dimensions каждый участок представлен одной единицей технологического оборудования или одной производственной линией. Но все готово к тому, чтобы быстро нарастить производственные мощности, и сейчас оборудование в просторных помещениях выглядит как центры кристаллизации для будущего роста.
Впрочем, предоставим слово тем, кто создал это производство — своими руками, знаниями и инвестициями.
Безусловно, ведущим техническим специалистом Multiple Dimensions является соучредитель и технический директор компании Нухад Бачнак. Мы беседовали с ним год назад, когда он работал по соседству, в подразделении Cicorel группы компаний Cicor. А сейчас вся группа Н. Бачнака перешла в Multiple Dimensions. Он показал нам новое производство.
Н. Бачнак: Компания Multiple Dimensions была зарегистрирована в конце 2013 года. В январе-феврале мы активно работали с потенциальными инвесторами. Этот процесс завершился весной, в результате мы увеличили наш уставной капитал до 5 млн долларов. Все ведущие акционеры вошли в совет директоров компании. Непосредственно деятельностью фирмы руководит исполнительный директор д.—р. Роланд Кюпфер. Я, как технический директор, занимаюсь технологией.

Мы только начинаем нашу деятельность, но у компании уже создана широкая сеть представительств — в США и Великобритании, в Германии, Швеции, России, Китае, Сингапуре, Новой Зеландии и Австралии.
В марте здесь было пустое помещение площадью 1500 м2 и девять сотрудников. Зато мы обладали большим технологическим опытом, рядом успешно реализованных проектов, большим желанием создать новую фирму, полным доверием акционеров и, что немаловажно, — интересом со стороны заказчиков. 3 марта мы получили ключи от нашего помещения, а через два месяца, в мае, заработала первая гальваническая линия. В середине мая мы уже подписали с заказчиками 24 соглашения о конфиденциальности (NDA) и приступили к работе.
Менее чем за полгода уже выпущено порядка 50 тыс. изделий — в основном это экраны с защитной токопроводящей линией для считывателей кредитных карт и в меньшей мере детали для электрических разъемов компании Fischer Connectors. Были и другие заказы. Однако по сути сейчас у нас лишь два серийных изделия, в проработке на стадии опытного производства — еще пять-шесть проектов, связанных с автоэлектроникой, антеннами, электрическим конструктором типа LEGO и т. д. Но основная работа начинается только сейчас. Многие потенциальные клиенты не размещали у нас заказы, поскольку ожидали официального открытия фабрики. Ведь серьезные заказчики с большими объемами сначала просят показать производство. И теперь нам есть что показать.
Создавая предприятие, мы с самого начала решили сконцентрировать все технологические процессы в одном месте. Это принципиально — чтобы достичь высокого качества, нужно владеть всеми процессами. Выполняя текущую операцию, необходимо учитывать специфику последующего процесса, иначе наверняка возникнут проблемы. Я это хорошо понимаю, поскольку занимаюсь технологией 3D-MID более восьми лет.
Давайте посмотрим на само производство
Сегодня мы имеем полностью действующее производство. Процесс начинается с разработки пресс-форм для будущей 3D-детали. Их изготавливают наши партнеры. Это ответственный этап — как правило, допуск для пресс-формы составляет от ±10 до 20 мкм. Для литья под давлением мы используем термопластавтомат с электрическим приводом IntElect
Для изготовления 3D-MID-деталей используются специальные полимерные материалы. В их составе содержится около 5 % специального металлорганического комплекса (сейчас мы используем медьорганические соединения). Но с точки зрения процесса литья это совершенно непринципиально, практически никаких отличий от обычного материала нет. Такие компаунды выпускают практически все ведущие производители полимеров для литья под давлением, в частности, нидерландская компания DSM, с которой мы тесно сотрудничаем.
Готовые заготовки подвергаются прямому лазерному структурированию (LDS) на следующем участке. Мы используем установку Microline 3D 160i компании LPKF. Здесь лазером на детали формируется токопроводящий рисунок. В точках воздействия лазера происходит разрушение металлорганической присадки. Крупинки металла высвобождаются и выступают центрами кристаллизации при химическом осаждении меди.

Участок химического осаждения оснащен двумя электрохимическими линиями — основной и небольшой экспериментальной. Основная линия химической металлизации полностью автоматизирована, снабжена всеми необходимыми средствами контроля растворов, предусмотрено восстановление золота и палладия из рабочих растворов. При химическом осаждении на активированных участках формируется слой меди толщиной
После осаждения меди следует стандартная процедура химического осаждения никеля и финишная металлизация — золотом, серебром, палладием. Последний шаг — монтаж электронных компонентов. Этот участок пока не действует, но помещение полностью подготовлено и в ближайшем будущем мы оснастим его установками компании Häker Automation. Пока же монтаж компонентов выполняется непосредственно этой компанией.
Особо отмечу, что у нас действует замкнутая система рециркуляции воды. Вода очищается, а все твердые отходы накапливаются и вывозятся для последующей утилизации. Вообще, системам очистки воды и воздуха мы уделили самое серьезное внимание, в них вложено порядка полумиллиона долларов.
Проверка готовой продукции происходит на участке визуального контроля и электрического тестирования. Есть и аналитическая лаборатория. Она оснащена установкой рентгенфлуоресцентного анализа FISCHERSCOPE
Насколько перспективны технология 3D-MID и предприятия Multiple Dimensions? Не уготована ли ей роль нишевой технологии? Каково будущее компании Multiple Dimensions? Вот вопросы, которые сегодня волнуют многих, в том числе и те компании, которые задумываются о применении 3D-MID при производстве своих изделий.
Исполнительный директор компании Multiple Dimensions д.-р. Роланд Кюпфер: Спектр будущих применений 3D-MID очень широк. Оглянемся назад — бизнес печатных плат начался в 1949 году, а в 2013 году объем их рынка превысил 56 млрд долл. Технология 3D-MID — новая составляющая этого бизнеса, причем крайне быстрорастущая. Рынок 3D-MID уже достигает порядка 500 млн долларов и растет со скоростью свыше 10 % в год. Эта технология найдет применение везде, где необходимо оптимизировать объем, снизить массогабаритные характеристики изделий и их себестоимость. Ее можно использовать во многих направлениях — в автомобильной индустрии, при создании средств связи, в промышленной электронике, медицинской технике — словом, это очень большой рынок.
Н. Бачнак: Любая технология начинается как нишевая. Оглянитесь на 60 лет назад — тогда и обычные печатные платы были нишевой технологией. Вместе с технологией развиваются и оборудование, и материалы, и ноу-хау, но самое главное — открывается все больше и больше областей применения. А потенциал у 3D-MID очень велик. Ее можно применять везде, где встречаются пластик и электроника.

Важно понимать, что мы не ставим задачу заменить традиционные печатные платы — мы открываем новые области применения. Иногда нет смысла отказываться от печатных плат. Но там, где на трехмерное пластиковое основание можно интегрировать более чем одну функцию, стоит присмотреться к 3D-MID — возможно, решение будет более эффективным.
Не случайно сегодня 3D-MID нашла массовое применение в медицинской технике, автомобильной индустрии, промышленной электронике, бытовой технике: сенсоры, исполнительные устройства, разъемы, переключатели, антенны и т. д. Более того, есть примеры изделий, которые просто невозможно изготовить по другой технологии.
Конечно, сегодня объемы производства изделий 3D-MID едва ли превышают 1 % от общего рынка печатных плат. Но тенденция развития 3D-MID очень обнадеживающая, и через определенное время этот рынок может достичь объема, сопоставимого с рынком традиционных печатных плат — не меньше.

Председатель совета директоров компании Multiple Dimensions Фриц Гантерт — известный инвестор, обладающий богатым опытом руководства высокотехнологичными компаниями: На мой взгляд, технология 3D-MID очень привлекательна для инвестиций. Во-первых, это технология, которая может быть использована во всех высокотехнологичных приложениях электроники. Во-вторых, 3D-MID уже готова для внедрения в массовое производство. И это принципиально — мы говорим не об опытных работах, не о прототипировании, а именно о крупносерийном производстве. Есть все необходимые материалы и оборудование, позволяющие серийно производить продукцию с высоким выходом годных, свыше 98 %. И при этом возможно обеспечивать очень высокие технические характеристики процесса — например, ширину линии 80 мкм.

Соответственно, рынок 3D-MID обладает серьезным потенциалом роста, поскольку эта технология позволяет заменить печатные платы во множестве традиционных применений, снижая стоимость и сложность конечных изделий, позволяя делать их все более компактными, малогабаритными и дешевыми. Ключевые драйверы роста — автомобильная индустрия, телекоммуникации, медицина, системы безопасности. Вот четыре рынка, где могут проявиться все достоинства 3D-MID. Я полагаю, что продукция 3D-MID займет существенную долю рынка печатных плат в следующие пять лет. Поэтому 3D-MID — именно та технология, в которую сегодня можно — и нужно — вкладывать деньги.
Когда технологии 3D-MID будут столь же обычными, как и технологии плоских печатных плат?
Р. Кюпфер: Это происходит уже сейчас. Скажем, для антенн применение 3D-MID — обычная практика. Все больше и больше пользователей осознает преимущества, которые дает 3D-MID. Ведь эта технология — ответ на реальные запросы многих производителей. Приведу простой пример. Экраны мониторов сегодня плоские. Но ряд компаний, в частности — Samsung, уже представили изогнутые экраны. Они открывают новые возможности всем компаниями на рынке телевизионного оборудования. Однако для производства таких систем необходима технология 3D-MID.

Н. Бачнак: Уже сейчас многие производители используют достоинства 3D-MID. Ведь эта технология предоставляет конструкторам и разработчикам изделий большую свободу. Например, она позволяет придать осветительным приборам в автомобиле любую форму — на что хватит фантазии дизайнера.
Снижется и сложность изделий. Например, светодиодный указатель поворота на основе традиционных технологий содержит пять-шесть элементов — корпус, система охлаждения, несущая гибкая плата (или несколько жестких плат) и т. д. В случае 3D-MID все интегрировано на одной детали. Решается и задача теплоотвода — для этого можно применять теплопроводящие пластики, использовать металлизацию дополнительных поверхностей, в том числе — толстыми слоями меди, при необходимости — устанавливать дополнительные радиаторы.
Для сенсоров, в частности — для датчиков положения руля, очень важна точность. И в случае 3D-MID она оказывается выше по сравнению с традиционными методами монтажа на гибкую печатную плату, поскольку мы в едином технологическом цикле сразу формируем систему сенсоров.
Применение 3D-MID в электрических разъемах позволило достичь очень высокой компактности и надежности. В частности, в разъемах серии Fischer MiniMax компании Fischer Connectors при троекратном увеличении числа контактов удалось достичь снижения массы на 75 % и объема на 40 %. Внешний диаметр коннектора с 24 контактами составляет лишь 13 мм.
В случае сложных трехмерных антенн применение 3D-MID дает такие преимущества по сравнению с традиционными методами (проводным монтажом), как высокая стойкость к механическим воздействиям и воспроизводимость, снижение роли человеческого фактора.
Открываются и неожиданные области применения. Например, концерн Audi, с которым мы сотрудничаем, захотел оснастить свои автомобили панелью управления с сенсорными кнопками, которые выглядели бы как металлические. Мы выполнили такую работу: на пластике формируется рисунок кнопки, поверх меди просто наносится слой никеля. Это уже чисто дизайнерское решение, но и оно находит своих потребителей.
Таким образом, 3D-MID — это не замена печатных плат, а принципиально новые возможности и, соответственно, — новые рынки. Наша задача — найти новые эффективные применения. Когда мы приходим к клиентам, показываем примеры продуктов, у них появляются новые идеи — и постепенно, итерационно, создается новое решение.
Как вы планируете развивать предприятие?
Р. Кюпфер: Сейчас мы сформировали некий базовый уровень, позволяющий в среднем выпускать 5 млн изделий в год. Однако мы изначально предусмотрели место для наращивания парка оборудования — еще одной линии химической металлизации, новых термопластавтоматов, дополнительных установок лазерного структурирования и т. д. Таким образом, мы подготовились к быстрому росту в нашем бизнесе.
Ф. Гантерт: Я уверен, мы очень быстро станем одной из ведущих компаний в мире в области 3D-MID. Мы хотим выступать общепризнанными экспертами в сфере ЗD-MID, входить в ТОР3 на этом рынке.

Любая новая технология должна завоевать свое место в сознании разработчиков. Насколько эта задача актуальна для 3D-MID?
Н. Бачнак: Для нас эта фаза уже позади. Да, еще несколько лет назад всем нужно было объяснять, что такое 3D-MID, приходилось ломать стереотипы мышления конструкторов. Но по крайней мере в Европе это уже пройденный этап. Однако в России такая задача сейчас актуальна. Но она проще, поскольку уже есть примеры практических приложений 3D-MID. Можно показывать не потенциальные возможности, а реальное серийное производство.
Ф. Гантерт: У нас уже есть пользователи, которые хорошо представляют себе возможности данной технологии. И надо сказать, что потребовалась буквально пара лет, чтобы идея 3D-MID проникла в сознание инженеров. Этот процесс продолжается, сообщество 3D-MID растет очень быстро, чему в большой мере способствует Интернет.
Н. Бачнак: Конечно, мы продолжаем активно продвигать 3D-MID. В частности, проводим технические конференции с пользователям. Например, при участии компании Остек в России прошла первая 3D-MID-конференция, до этого 3D-MID была посвящена секция на конференции Асолд. Мы посещаем клиентов и приглашаем их к себе, публикуем статьи, участвуем в выставках — все традиционно.
Насколько для компании Multiple Dimensions важен российский рынок?
Н. Бачнак: Россия — индустриальная страна, и ее рынок так же важен для нас, как и европейский. Это огромный рынок. Тем более что в России у нас очень сильный партнер. И мы думаем, что через несколько лет займем очень прочное положение в России.
Ф. Гантерт: Мы надеемся на активное развитие технологии 3D-MID в России, поскольку видим большой потенциал этого рынка. Мы тесно сотрудничаем с компанией Остек, обмениваемся информацией. Более того, наш ведущий специалист и учредитель Нухад Бачнак свободно говорит по-русски, что делает сотрудничество с российскими заказчиками еще более простым.
Один из учредителей Multiple Dimensions — российская компания Остек. Почему было принято подобное решение, насколько важно для Остека участвовать в развитии бизнеса 3D-MID? С этими вопросами мы обратились к генеральному директору Предприятия Остек, члену совета директоров компании Multiple Dimensions Александру Геннадиевичу Разоренову.
Тема 3D-MID очень интересна для Остека. Мы, как и создатели компании Multiple Dimensions, увлечены этой новой и очень перспективной технологией. Ведь она открывает новые возможности, порой захватывающие воображение. С помощью 3D-MID можно создавать изделия, которые невозможно изготовить другим способом, посредством традиционных технологий электроники.
Изначально мы не входили в состав акционеров Multiple Dimensions. Однако в начале 2014 года учредители решили увеличить уставной капитал и предложили ряду потенциальных акционеров сделать соответствующие инвестиции. Мы приняли это предложение. Ведь участие в работе Multiple Dimensions дает нам бесценный опыт создания глобальных международных компаний, причем с самого начала. Объем наших инвестиций, 20% капитала, позволил нам получить место в совете директоров. Мы активно участвуем в работе этого органа, что дает знание работы в международном масштабе, в области понимания технологий бизнеса и развития инновационных проектов.
Кроме того, участие в деятельности Multiple Dimensions — это возможность получить доступ к новой прорывной области, знаниями в которой обладает не так много компаний в мире. Ведь 3D-MID, как передовое направление, базирующееся на технологических компетенциях, ноу-хау, достаточно закрыто. Но не для нас.
Помимо доступа к технологии, вместе с Multiple Dimensions мы открываем для себя больше возможностей участия в крупных международных проектах. Все это позволяет нам быть на передовом рубеже развития современных технологий, шагать в ногу со всем миром.
Какие основные области применения технологии 3D-MID вы видите в России?
В России основные рынки для 3D-MID — те же, что и во всем мире. Прежде всего, это телекоммуникации, поскольку самое массовое применение 3D-MID сегодня — это антенны. В России выпускается достаточно много изделий, связанных с современными технологиями беспроводного обмена информацией, для которых нужны антенны. Очень перспективен российский рынок промышленной электроники. Здесь масса сложных задач, сложных изделий, где требуются нетрадиционные подходы и решения. В России много проектов в области автомобильной электроники, немало производителей комплектующих для автопрома. Отмечу и еще одно направление, активно развивающееся в России — это светодиодное освещение. И здесь тоже весьма перспективны технологии 3D-MID.
Принципиально, что изначально в плане работы Multiple Dimensions предусмотрена нарастающая активность в России. Сейчас мы сосредоточены на развитии производства в Швейцарии, следующий этап — возможность прототипирования 3D-MID-изделий в различных странах мира, в том числе — в России. В перспективе, по мере расширения рынка, речь может идти о создании отдельной производственной площадки в России, с соответствующим трансфером технологий.

Сегодня все возможности компании Multiple Dimensions открыты для российских заказчиков — предприятия работают по схеме контрактного производителя. С нашей стороны поддержку проекта обеспечивает дочернее предприятие Остека — Научно-исследовательский институт инновационных технологий (НИИИТ). Там есть специальный конструктор-технолог, задача которого — оказывать помощь российским заказчикам в области 3D-MID.
Работа с российскими заказчиками в области 3D-MID уже началась. Для двух наших клиентов в России выпущены опытные партии, по 400 изделий. Но это — только начало большого пути.
Как один из камней преткновения в развитии технологии 3D-MID многие называют сложности с автоматизированным монтажом компонентов, особенно в условиях массового производства. Основные проблемы, которые отмечают специалисты — долго и дорого. Создатели Multiple Dimensions намерены преодолеть эти сложности, используя оборудование компании Häсker Automation. За счет чего это возможно, нам рассказал Уве Шульц (Uwe Schulz), технический менеджер по продажам этой фирмы.
3D-MID — хороший пример миниатюризации и интеграции различных функций на малой площади. Это типичная составляющая микросистем. А наша компания как раз специализируется на микросборке в области миросистем и микросенсорики. Конечно, мы не создаем оборудование специально для 3D-MID, у нас есть единая базовая платформа, на которую мы можем добавлять различные функции посредством набора дополнительных модулей. Однако технологии 3D-MID — одна из возможных областей применения нашего оборудования.
Все наши автоматы могут проводить оптическую инспекцию (2D и 3D), оснащены конвейерами, системами питателей, средствами дозирования различных материалов — не только паяльной пасты, но и всех типов клеев, подкорпусных заполнителей, защитных материалов. Автомат позволяет устанавливать очень широкий диапазон компонентов. Причем это могут быть не просто SMT-элементы, но и другие виды комплектующих, например, держатели батарей, пластиковые детали, электроакустические и механические компоненты и т. д. — все это может быть установлено одной машиной. Наконец, предусмотрена опция селективного лазерного оплавления для термочувствительных устройств. Все это — в одной установке. Такую технологическую систему можно с успехом использовать для производства продуктов 3D-MID.
По запросам пользователей мы видим, что технология 3D-MID готова к приходу на рынок. Конечно, для этого требуется найти ответы на ряд технологических вызовов, и основной из них — монтаж компонентов на трехмерные поверхности. В прошлом этот процесс существенно увеличивал стоимость изделий в массовом производстве. Но мы нашли решение, разработав новую машину VICO Base, которая так же быстра, как стандартный SMT-автомат. В случае наших систем сложно говорить о скорости в таких единицах, как число компонентов в час. Поэтому мы рассчитываем эквивалентную производительность в технологических шагах. Так вот, быстродействие нашей системы составляет порядка 40 тыс. технологических шагов в час. Помимо непосредственной установки компонентов, процесс включает дозирование паяльной пасты и пайку стандартным встраиваемым модулем с инфракрасным лазером. Пару лет назад себестоимость процесса установки, включавшего 40 технологических шагов, составляла от 40 до 50 центов на компонент. В этом году нам удалось достичь уровня 2,5 цента на компонент в том же самом процессе. Это, безусловно, прорыв в области монтажа компонентов для 3D-MID в массовом производстве.
Таким образом, мы стали свидетелями успешного старта очень перспективного проекта. Конечно, только время покажет, насколько оправданы ожидания его инициаторов и инвесторов. Но все говорит за то, что технология 3D-MID, которая сегодня в России известна далеко не всем, через не слишком продолжительное время займет весьма достойное место среди других методов производства электроники. И немалую роль в этом процессе может сыграть компания Multiple Dimensions. Подтверждение тому — технические и маркетинговые компетенции ее руководителей, квалификация сотрудников, масштабность подхода к решению проблемы и, что не менее важно, технологическая готовность рынка. А самое главное — с открытием Multiple Dimensions технология 3D-MID стала реально доступной российским заказчикам. Поэтому не ограничивайте полет своей фантазии плоскостью печатной платы!