«Роскосмос» создал центр компетенции по разработке и производству печатных плат

В условиях объявленных санкций Роскосмос пересматривает приоритеты и сосредоточится на достижении полной импортонезависимости космического приборостроения. Об этом заявил генеральный директор Госкорпорации Дмитрий Рогозин после того, как стало ясно, что теперь способность России формировать свою орбитальную группировку будет зависеть исключительно от собственных конструкторских, технологических и финансовых ресурсов.

Холдинг «Российские космические системы» (РКС, входит в Госкорпорацию «Роскосмос») как системообразующая приборостроительная компания и главный отечественный производитель радиоэлектронной начинки для спутников должен будет обеспечить передовыми компонентами всю космическую программу. И очередной шаг уже сделан — компания объявила о создании центра компетенции по выпуску из отечественного сырья и материалов печатных плат — основы любого микроэлектронного устройства.

Холдинг РКС стал первой высокотехнологичной компанией России, выпускающей печатные платы для космоса из отечественных материалов. На площадке в Москве организован замкнутый производственно-технический комплекс с полным набором специального оборудования, минимизирующим влияние человеческого фактора. Новые производственные мощности вкупе с интеллектуальной автоматизацией процессов, включая контроль качества изделий, обеспечат технологическую независимость российского космоса.

Многослойные печатные платы широкой номенклатуры с высокой плотностью топологии и монтажа являются основой бортовой радиоэлектронной аппаратуры изделий ракетно-космической техники, включая наноспутники, спутники для интернета, телевидения и радиовещания, аппаратуру навигации, дистанционного зондирования Земли и многофункциональных космических станций.

«Российские компании, причем, не только из космического сектора, закупавшие диэлектрики, сырье и материалы у зарубежных производителей, утверждают, что в последние годы качество иностранных материалов постепенно снижалось. Формально, конечно, характеристики изделий оставались в рамках требований технических условий, но на деле оказывалось, что они начинали терять функциональные свойства во время реальной эксплуатации. В РКС пытались решать эти проблемы на уровне рекламаций и юридических механизмов, общаясь с поставщиками, но тщетно. Сегодня печатные платы изготавливаются только из отечественных сырья и материалов. Центр по разработке и производству печатных плат — это отраслевой центр компетенций, развернутый в рамках интегрированной структуры нашего приборостроительного холдинга», — говорит генеральный директор РКС Андрей Тюлин.

Автоматизация, качество и надежность

В новом центре компетенций все оборудование автоматических линий объединено в единую систему взаимодействия, включающую интеллектуальные буферы, загрузчики и разгрузчики, обменивающиеся между собой сигналами для согласованной работы. Особое внимание уделялось технологической подготовке производства. Специалисты используют современные программные комплексы для увеличения производительности и обеспечения показателей качества за счет автоматических средств верификации и контроля технологических процессов.

При этом разработчики работают в облачной цифровой платформе на специально настроенных системах автоматизированного проектирования. Технологические библиотеки САПРов написаны технологами производственных участков цеха, что уже на этапе проектирования закладывает в изделия космическое качество. В итоге РКС повышает надежность и долговечность конечных приборов, которыми завтра будут комплектоваться российские космические аппараты.

Уже сегодня РКС может серийно изготавливать многослойные печатные платы с высокой плотностью трассировки и шириной проводников и зазоров, измеряемых долями миллиметра, а также гибко-жесткие многослойные печатные платы, позволяющие получать коммутационные изделия без использования привычного проводного монтажа.

Перспективные технологии серийного производства

«Для разработки и изготовления перспективных и сложных изделий специалистам РКС требуется повышать характеристики: уменьшать габариты, снижать массу, повышать плотность монтажа, снижать энергопотребление и расширять функциональность. Для этого мы инвестируем в перспективные технологии изготовления печатных плат», — заявил замгендиректора РКС по стратегическому развитию и инновациям Евгений Нестеров.

Прежде всего, речь идет о компетенциях по выпуску многослойных печатных плат новыми методами, позволяющими существенно увеличить плотность трассировки и монтажа. Электрорадиоэлементы при этом монтируются как на наружных слоях, так и встраиваются внутрь — за счет технологии «внутреннего монтажа», этим увеличивается плотность компоновки модулей, узлов и блоков электрорадиоаппаратуры, сокращаются сроки отработки опытных изделий.

В РКС переходят к выпуску оптоэлектронных печатных плат, которые не имеют аналогов по характеристикам среди традиционных плат с медными линиями передачи сигналов. Новая технология позволит преодолеть проблемы, возникающие при росте плотности входных/выходных сигналов, наличии электромагнитных помех, большом потреблении энергии и других, связанных с ростом частоты и скорости передачи данных.

Фотоника для многоспутниковых систем

Специалисты РКС также осваивают технологию создания оптических модулей бортовой аппаратуры с улучшенными характеристиками на основе технологий интегральной фотоники. Сложные перспективные многоспутниковые и многокомпонентные системы предполагают работу в новых частотных диапазонах при большой скорости передачи данных.

«У фотоники есть ряд преимуществ, которые позволяют успешно использовать эти технологии в космических системах, — сказал генконструктор РКС по бортовым системам и комплексам Геннадий Ерохин. — В частности, фотонные системы невосприимчивы к электромагнитным помехам, электрическим разрядам и воздействию заряженных частиц. Они обладают высокой пропускной способностью передачи информации и обеспечивают гальваническую развязку критических подсистем космических аппаратов, защищая от высоких напряжений и сохраняя целостность цифровых сигналов».

Для производства оптических модулей в РКС разработаны технологии прецизионной поверхностной обработки стекол и кристаллических материалов, а также технологии их точного монтажа с контролем плоскостности и углового разворота.

«Наши технологические успехи позволяют полностью отказаться от применения нониусных дисков, например, для контроля компонентов перспективных звездных датчиков, которые используются на орбите для ориентирования космических аппаратов — одной из важнейших характеристик многоспутниковых группировок, — добавляет Геннадий Ерохин. — Высокая точность монтажа требуется также при изготовлении многозональных сканирующих устройств для метеоаппаратов, космических приборов мониторинга природной и техногенной активности».

В РКС сформирована научно-техническая база по изготовлению интегральных фотонных структур на техпроцессах микроэлектроники. Разработана технология мультимикронных интегральных волноводов, позволяющая создавать современные помехозащищенные высокоскоростные линии передачи информации — так снижаются массогабаритные параметры приборов и количество соединений внутри них.

Совместный проект с лидерами рынка

Первыми российскими поставщиками для космоса, которые в партнерстве с РКС внедряют независимые технологии по производству материалов для печатных плат высокого качества, стали компания СПбЦ «ЭЛМА» — изготовитель вспомогательных химреактивов, и Электромаш — производитель базовых материалов — фольгированных стеклотекстолитов класса FR-4 и FR-4 High Tg.

«Мы отработали фольгированный материал ЭМ-5 от Электромаша, изготовили тестовую партию печатных плат и провели внутренние испытания, — рассказывает директор завода ракетно-космического приборостроения РКС Андрей Хрустин. — Тесты показали, что отечественный материал не уступает по качеству лучшим мировым аналогам. Мы отработали технологические процессы подготовки печатных плат и сформировали их топологию с применением новых химреактивов. Сейчас завершаем испытания к условиям внешних воздействующих и специальных факторов для легализации результатов».

Приоритетом Электромаш в этом проекте стало безупречное качество своей продукции для создания в РКС сложных и надежных электронных изделий. Гендиректор компании Андрей Дубровский утверждает, что базовые материалы, которые поставляются теперь и для ракетно-космической промышленности, уже отработаны и успешно применяются в других отраслях. Коллеги в РКС подтверждают, что продукция конкурентоспособна в соотношении цена/качество с ведущими мировыми производителями, а предлагаемые комплексные услуги по технологическому сопровождению и сжатые сроки поставки открывают для партнерства новые перспективы.

«Мы рассчитываем, что сотрудничество с РКС, одним из лидеров мирового космического приборостроения позволит совместно не только обеспечить технологическую независимость, но и существенным образом продвинуть отечественные материалы и технологии на российском и зарубежных рынках. За счет тесной работы технических специалистов компаний мы планируем повысить стандарты качества и технологичности материалов, а также расширить номенклатуру, в том числе за счет разработки и выпуска отечественных диэлектриков СВЧ-назначения и других специальных материалов», — сказал Андрей Дубровский.

В ходе апробации химреактивов СПбЦ «ЭЛМА» специалисты смогли достичь металлизации многослойных печатных плат с отверстиями диаметром вплоть до 0,15 мм — этого вполне достаточно для создания самых современных и перспективных изделий ракетно-космической техники.

«В течение пяти недель наши специалисты запускали отечественные технологии производства, обучали и проводили инструктаж специалистов РКС. За короткий срок технологи двух компаний совместно провели замену на площадке в Москве всех химических реактивов и отработку всех параметров режимов техпроцессов, в том числе важнейших процессов создания токопроводящего слоя — химического и гальванического меднения», — заявил гендиректор Санкт-Петербургского центра «ЭЛМА» Валентин Терешкин.

За счет внедрения химреактивов СПбЦ «Элма» в технологический процесс изготовления печатных плат существенно сократились сроки технологической подготовки производства.

«Отечественные материалы намного дешевле импортных и несравнимо быстрее поставляются на наши производственные площадки. Кроме того, специалисты «СПбЦ „Элма“ готовы оперативно решать все технические вопросы, возникающие у потребителей их продукции», — добавляет главный технолог РКС Андрей Бажанов.

Созданный в РКС центр компетенции обеспечит потребности в печатных платах для бортовой и наземной аппаратуры изделий ракетно-космической техники для всего холдинга и компаний кооперации. Новые платы, изготовленные с применением отечественных материалов, химических продуктов и технологий, будут применяться во всех разработках холдинга РКС, в том числе аппаратуре новых поколений спутников «Арктика-М», «Электро-Л», «ИБИС-КА» и других. Все современные разработки выполняются с упором на унификацию — одну из основных стратегических целей РКС в сфере электроники для космоса.