[Из песочницы] Российское производство встраиваемых систем
Этот пост будет интересен для тех, кто хочет посмотреть, как выглядит российское высокотехнологическое производство электронного оборудования, а именно встраиваемых систем.
Для тех, кто не знает, что такое встраиваемые системы, простыми словами — это процессорные платы и периферийные модули различных форматов, например, CompactPCI, PC/104, MicroPC, которые встраиваются в разнообразные системы: от промышленной автоматизации до телекоммуникационного оборудования.
Для тех, кто все это знает — не принимайте на свой счет.
Сразу оговорюсь, что я не являюсь сотрудником данного завода, поэтому многие вещи, происходящие там, останутся тайной и для меня.
Оно существует!
На фоне множащихся российских фаблес-компаний можно усомниться в существовании высокотехнологического производства на территории РФ. Но оно существует! И когда у меня появилась возможность сходить на завод — я, конечно же, с большим интересом туда пошла. Постараюсь поделиться тем, что я там увидела.
Все производство распределено по нескольким географическим точкам Москвы. Я побывала на самом большом объекте. Он находится на территории Москвы, даже внутри МКАДа, и занимает почти целый этаж здания НИИ. Здесь есть несколько помещений: цех, где стоят производственные линии, цех ручного монтажа, склады, а также различные административные помещения.
Чтобы попасть на завод необходимо пройти достаточно серьезную пропускную систему. А затем идти по подземным коридорам, объединяющим несколько высоких зданий между собой. Если бы не было проводника — мы бы точно заблудились.
На производстве поддерживается определенный уровень чистоты и порядка. Здесь нет чистых комнат, но все же все сотрудники ходят в халатах и в резиновых шлепках. Как нам объяснили, шлепки — это не дань моде, а дополнительная защита от электростатики. Кстати, на заводе совсем не шумно.
Рисунок 1. Главный цех с производственными линиями
Рисунок 2. Вид на цех в другую сторону
С чего начинаются платы
Вначале платы проектируются. За это отвечают разработчики в дизайн центре. В этот раз я не буду о них говорить. Ведь все самое интересное происходит в голове разработчика, а туда сложно попасть. Поэтому посмотрим, что происходит после того как все придумали.
Жизнь платы на заводе начинается с таких вот заготовок, которые изготавливают заранее. Кстати, на фото заготовки для плат формата PC/104-Plus (это видно по наличию контактов шин ISA и PCI).
Рисунок 3. Заготовки плат. Компонентов пока нет
Заготовки подаются на производственную линию в принтер трафаретной печати, где происходит нанесение паяльной пасты на необходимые площадки — в те места, где будут установлены так называемые SMD компоненты. Паяльная паста обеспечивает электрический контакт и крепление компонентов.
Рисунок 4. Принтер трафаретной печати
Паста вязкая и, вероятно, липкая. Вероятно, потому что хоть и была возможность тыкнуть в нее пальцем, природная скромность и боязнь все испортить помешала это сделать.
Рисунок 5. Нанесение пасты
После того как паста нанесена, плата перемещается в конвейер автоматического поверхностного монтажа компонентов.
Суровые компоненты
Данный завод специализируется на системах, рассчитанных на суровую российскую действительность: низкие температуры от -40 до 85°С, а иногда и ниже. Поэтому компоненты здесь устанавливаются соответствующие — суровые и брутальные. Хоть внешне и не скажешь.
Рисунок 6. Танталовые конденсаторы. Твердотельные конденсаторы, например, более надежны при низких температурах, чем электролитические
Способ подачи компонентов для монтажа меня особенно впечатлил. Не то чтобы я думала, что их приносят сваленными в коробку. Не то, чтобы я вообще когда-либо думала о том, как компоненты устанавливаются на плату! Но то, что они подаются в лентах — стало для меня откровением из разряда: «Ааа, вот оно как!». Удобно и практично. А если в какой-то ленте заканчиваются компоненты — оператор оповещается.
Рисунок 7. Вот так выглядит откровение!
Как я уже говорила, платы с нанесенной пастой передаются далее в автоматический установщик компонентов.
Рисунок 8. Автоматический установщик компонентов
На этом рисунке видны внутренности аппарата, устанавливающего компоненты.
Рисунок 9. Внутренности
Но смотреть на фото не так интересно, как на gif-ку. Говорят, если смотреть на нее достаточно долго можно достичь технического просветления.
Рисунок 10. Кликните чтобы открыть gif (осторожно, ~18Мб)
Как правильно отжигать
Для установки крупногабаритных компонентов используют селективную пайку. В данном процессе несколько этапов: нанесение флюса на нижнюю поверхность платы, предварительный нагрев платы и компонентов, сама пайка.
Рисунок 11. Селективная пайка компонентов
Дальше — платы проходят через конвейерную конвекционную печь для пайки остальных компонентов.
К сожалению, полноценную экскурсию по заводу нам не проводили. Отвлекать специалистов от их работы по глупым вопросам тоже было неудобно. Поэтому многие вещи приходилось додумывать, как например — что же изображено на мнемосхеме справа (рис. 12).
Но нам повезло — один специалист из цеха услышал наши рассуждения и подтвердил: на экране зональный профиль распределения температуры внутри печи.
Рисунок 12. Глагол отжигать приобретает новые значения
После того как платы прошли обжиг, их отмывают от всякой грязи и остатков пайки. Да, да, в России могут отмывать не только деньги!
Рисунок 13. Промывка и сушка плат
Полный контроль и доминирование
Отмытые платы отправляются на контроль. Используется несколько методов контроля. При автоматическом визуальном контроле плата помещается в устройство, где ПИУ-ПИУ-ПИУ, и получается картинка платы, которую автоматически сравнивают с эталоном.
Рисунок 14. Оптический контроль: сканирование
Рисунок 15. Оптический контроль: сверка
Есть рентгеновский контроль для проверки качества пайки компонентов и контроля сборки.
Рисунок 16. Один из аппаратов рентгеновского контроля
И, конечно, здесь присутствует обычный визуальный контроль на всех стадиях производства.
Рисунок 17. Визуальный контроль
Пайка
В следующем зале все гораздо интереснее — это зал ручного монтажа и пайки нестандартных компонентов.
В этом зале я почувствовала гордость за слабый пол, потому что половина «паяльщиков» — очень симпатичные девушки. Если честно, не удивительно. Чем пайка отличается от вышивания крестиком? Тщательная и творческая работа по заданной ранее схеме. Так что, забудьте о той картинке, ходящей по интернету, где девушка держится пальцами за раскаленную часть паяльника.
Рисунок 18. Пайка
Защита 80-го уровня
После того, как все компоненты установлены, контакты и разъемы оклеиваются специальной лентой, и платы передаются дальше для нанесения защитного слоя. Защитное покрытие наноситься под специальными ультрафиолетовыми лампами, что позволяет увидеть, какие области не прокрашены.
Русинок 19. Под лучами УФ-лампы
Рожденные платы собирают и отвозят в другую локацию, где они проходят механическое и температурное тестирование, заливку и тестирования софта, а также монтаж в корпус, если он требуется.
Вот и все
Я бы могла подытожить свой рассказ какими-нибудь пафосными словами про российское производство. Но если честно, я, будучи обычным инженером, просто получила эстетическое удовольствие от прогулки по заводу.
Напоследок несколько фото, не вошедших ни в один раздел.
Спасибо за внимание!
