Как создаются российские материнские платы: производственный процесс шаг за шагом

Россия сделала большой шаг вперед в области создания отечественной электроники. Ключевым прорывом стало производство отечественных материнских плат, которые по сути своей являются «сердцем» любого модульного электронного устройства. Материнские платы уже давно собирают в России, к примеру, на заводе НПО «Цифровые Телевизионные Системы» («ЦТС») в Калининградской области. С 2018 года выпущено уже 400 тысяч штук. О производственном процессе редакции «Сделано в России» рассказал технический директор «ЦТС» Станислав Лишик.

Контрактное производство комплектующих для компьютерной техники, в том числе материнских плат, стало одним из ключевых направлений с 2018 года. В год завод производит более 100 тысяч материнских плат — это около 15% рынка плат отечественной вычислительной техники.

Весь процесс изготовления материнской платы можно разделить на 3 этапа:

• поверхностный монтаж, в ходе которого на плату устанавливаются необходимые элементы;
• сквозной монтаж, при котором элементы монтируются в сквозные отверстия печатной платы и припаиваются;
• финальная сборка, тестирование и упаковка.

Этап первый: поверхностный монтаж

Поверхностный, или SMT-монтаж — самый технологически сложный этап изготовления материнской платы. Перед тем, как отправить ее на линию, в ключевой чип устанавливают программное обеспечение. Оно будет отвечать за работу всего устройства на самом базовом уровне.

Как только ПО загружено, плата отправляется на линию автоматической лазерной гравировки. Здесь ей присваивают уникальный штрихкод, с помощью которого можно будет отследить ее дальнейший путь на производстве. Он пригодится, если придется что-то изменить по ходу процесса.

«Наша плата продолжает свое путешествие на конвейере. Далее по курсу — паяльная паста. Она наносится автоматически, в принтере трафаретной печати. Затем — обязательная оптическая проверка качества (SPI)», — отметил Лишик.

Если вопросов к нанесению паяльной пасты нет, плата перемещается далее — в автомат установки компонентов. Он состоит из 15 модулей, которые в автоматическом режиме устанавливают компонентную базу на плату.

Затем очередная оптическая инспекция — и время плавить припой. Плата по конвейеру направляется в печь, где под действием высокой температуры паяльная паста переходит в состояние металла, надежно присоединяя все компоненты.

Когда плата выходит из печи, ее, конечно, еще раз проверяют — это уже финальная оптическая инспекция (AOI). Оценивается качество пайки, правильность установки и наличие компонентов на плате.

Если результат положительный, платы перекладываются в тележки и отправляются в буфер готовой продукции для передачи на сборку. Если выявлены какие-либо несоответствия, устройство попадает на стол монтажника, который определяет тип дефекта и устраняет его вручную — при помощи паяльника. После чего плата вновь проходит AOI.

Этап второй: сквозной монтаж

В транспортировочных тележках будущие материнские платы переезжают в цех THT-сборки — здесь происходит сквозной, или выводной монтаж. Это технология, при которой электронные компоненты устанавливаются в сквозные отверстия печатных плат. Выводы деталей при этом припаиваются на противоположной стороне платы.

Начинается все с того, что каждую плату устанавливают в паяльную рамку и передают на конвейер для ручной установки компонентов.

Когда сборщики все установят, после визуального контроля плата заезжает в машину волновой пайки. Там выводы компонентов и нижняя часть печатной платы ненадолго погружаются в расплавленный припой, который подается в виде волны. Припой смачивает контакты и проникает вглубь платы, в результате компоненты присоединяются к ней.

Когда плату охладят, она будет готова к заключительному этапу — финальной сборке.

Этап третий: финальная сборка, тестирование и упаковка

Мы на финишной прямой. Охлажденная плата попадает на конвейер, где операторы вручную допаивают то, что пропустила машина. После этого плату моют — счищают все лишнее. На чистую плату вручную устанавливают брекет, радиатор, винты и перемычки. Со втулок снимают защитные пленки — и платы готовы к тестированию.

Первым делом — визуальный контроль: все ли установлено верным образом и в нужном порядке. Затем оператор линии тестирования сканирует MAC-адрес — это уникальный идентификатор каждой платы — и сравнивает данные со списком адресов, полученным от заказчика. Если все правильно, запускается процесс автоматического тестирования. Функционал платы проверяет программа, которую пишут сами сотрудники завода — из отдела автоматизированных систем управления. ПО нагружает всю периферию, чтобы определить, стабильно ли работает система. Весь процесс занимает 5—7 минут.

Готовые и прошедшие контроль качества материнские платы идут на упаковку. В картонных коробках устройства едут на склад, а уже оттуда отправляются заказчику.

Весь многоступенчатый производственный процесс доступен клиентам «ЦТС» в режиме онлайн. Тестовые системы, разработанные на заводе, позволяют собирать данные об уровне качества на всех этапах и передавать их в личный кабинет. Таким образом, заказчик будто бы попадает в цех через экран своего компьютера или мобильного устройства и становится полноправным участником процесса.

Справка:

НПО «Цифровые Телевизионные Системы» входит в состав инновационного кластера «Технополис GS» в г. Гусеве Калининградской области. Это флагманский инвестиционный проект холдинга GS Group. «ЦТС» был запущен в 2008 году, это первый завод, открытый в кластере. Сначала он специализировался исключительно на производстве цифровых телевизионных приставок — отсюда и название. Сейчас ассортимент гораздо шире: добавилась бытовая и потребительская электроника, электроника для ЖКХ, систем безопасности.

«Сделано в России»