Материнські плати – основа будь-якої сучасної електроніки. Саме вони пов’язують між собою решту компонентів системи. Плати — досить складні електронні пристрої, але як їх виготовляють? У нашому матеріалі ми розглянемо їхнє виробництво на прикладі материнських плат для персональних комп’ютерів.
Повний цикл виробництва материнських плат поділено на два етапи. Перший етап – це виробництво друкованих плат. Другий етап – це збірна лінія, на якій на друковану плату встановлюються всі необхідні електронні деталі та роз’єми.
Створення текстоліту
Процес створення материнської плати стартує із виробництва друкованих плат. Виробничі процеси цього етапу автоматичні, але стежать за їх параметрами та допомагають їм у роботі люди. Народження плати починається зі створення її основи – текстоліту. Для сучасних материнських плат використовують багатошаровий текстоліт.
Щоб отримати один шар текстоліту, тонкі листи скловолокна просочують епоксидною смолою та відправляють під прес. Після цього на заготовку, що вийшла, наносять шар міді, а поверх неї шар світлочутливого матеріалу – фоторезисту. Спеціальна машина засвічує поверхню заготовки за завантаженим у неї фотошаблоном, і в засвічених областях утворюються протруєні міддю сліди. Потім решта міді з незасвітленим фоторезистом послідовно змивається у кількох ваннах із хімікатами. Після всіх цих процедур шар нашої майбутньої плати готовий. За своїми властивостями він схожий на цупкий папір.
Такі процедури проходять усі шари плати. Потім кілька готових шарів накладаються один на одного, чергуючись з препрегами – просоченими смолою шарами склотекстоліту без міді, які використовуються для ізоляції та склеювання робочих шарів один з одним. Потім такий «бутерброд» вирушає під гарячий прес, де шари склеюються між собою й у результаті утворюють тверду заготівлю текстоліту для плати.
Обробка текстоліту
Після виходу з преса заготовка відправляється у свердлильний верстат, який робить отвори для наскрізних з’єднань між шарами плати.
Після закінчення роботи плата відправляється на «мийку» в спеціальний апарат-ванну, який очищає її поверхню. Наступний крок – обробка заготівлі спеціальними каталізаторами ще в одному апараті-ванні, щоб мідь могла осісти в просвердлених отворах. Після неї в інших ваннах за допомогою розчинів електролітів та технології гальванічної металізації в отворах збільшують шари міді.
Далі майбутня плата потрапляє на тестування до спеціального апарату. Він перевіряє з’єднання всередині плати за допомогою спеціальних щупів – це схоже на продзвон проводки мультиметром, тільки автомат робить це в кілька разів швидше за людину. Якщо все гаразд, заготовка плати потрапляє на наступний крок – нанесення паяльної маски. Це те зовнішнє покриття, яке ізолює і захищає струмопровідні доріжки від зовнішніх впливів. Як правило, у сучасних плат воно може бути практично будь-якого кольору – від класичного зеленого до чорного або сліпучого білого.
Після нанесення маска обробляється в потрібних місцях ультрафіолетовим випромінюванням і вирушає на сушіння. Коли вона висихає, заготівля знову вирушає на чергове миття, де маска змивається в необроблених ультрафіолетом місцях, щоб оголити контактні п’ятачки для майбутніх елементів на платі.
За допомогою іншої маски в ході таких процесів створюються і написи на текстоліті. Як останній крок спеціальний апарат наносить на п’ятачки тонкий шар припою — і текстоліт майбутньої плати готовий до поїздки до збірного цеху материнських плат.
Автоматичний етап складальної лінії
Якщо на виробництві друкованих плат має бути чисто, то на автоматичному етапі збірної лінії взагалі обов’язкова практична стерильність. Саме тому такі приміщення ізольовані, а працівники збірного цеху мають надягати халати, рукавички, бахіли та маски — прямо як лікарі на операціях у лікарні. Прохід у цех від зовнішнього світу відокремлює повітряний душ. Саме він дозволяє «здути» весь пил з одягу, щоб він не потрапив у повітря збірного цеху.
Текстоліти, які приїхали з цеху виготовлення друкованих плат, завантажуються в автоматичну лінію. Спочатку в потрібних місцях автомат наносить паяльну пасту. Потім заготівля їде конвеєром далі, де інші автомати монтують на неї різні електронні елементи: конденсатори, транзистори, чіпи.
Для того, щоб автоматизоване обладнання могло швидко отримувати доступ до потрібних елементів, компанії-виробники відправляють їх на збірну лінію у спеціальних стрічках.
Коли всі елементи на своїх місцях, настає час для першої візуальної перевірки коректності їхнього нанесення. Але робить її не людина, як можна було б подумати, а також спеціальний автомат.
Після автоматичної лінії текстоліти вирушають у піч. Там вони розігріваються, і паяльна паста починає плавитись. Таким чином, всі нанесені електронні елементи припаюються до поверхні заготівлі материнської плати.
Ручний етап складальної лінії
Коли плати остигають, на відсутність дефектів їх перевіряє людина. Співробітники цеху спочатку візуально оглядають плати за допомогою збільшувального скла, а потім поміщають їх у ще один різновид спеціальних автоматів, які тестують їх на правильність розташування елементів та працездатність.
Після всіх перевірок працівники цеху приєднують до плати конектори та одягають заглушки. Наступний крок також без людських рук не обходиться. Це шліфування нижньої частини плати, щоб не було ніжок, що стирчать знизу, від встановлених електронних елементів.
Потім вручну одягаються радіатори охолодження і плата відправляється на останню візуальну перевірку — знову людську. Якщо все гаразд, до нової плати додають комплектні кабелі, інструкцію з експлуатації та упаковують у коробку.
На цьому шлях виробництва завершено. Плати їдуть на склад виробника, звідти на склад продавця, а потім потрапляють до магазинів. І, нарешті, у фіналі шляху — бажана плата потрапляє в руки споживача, який її купив.
БІЛЬШЕ ЦІКАВОГО: