Материнские платы, являющиеся важнейшими компонентами современных компьютеров и работающие на высоких частотах, требуют особых условий производства, обеспечиваемых на специальных заводах
Евгений Рудометов
>> Часть 1
Итак, искажения высокочастотных сигналов в материнских платах тесно связаны с потерями, вызванными взаимным влиянием элементов и линий передачи сигналов, комплесным характером нагрузок, излучениием энергии сигналов в окружающее пространство и т.п.
Минимизация негативного влияния осуществляется за счет высокого качества исполнения самих плат. Работоспособность данных плат определяется референс-дизайном, представляющим тщательно рассчитанный эталон. Требования на расположение контактных площадок микросхем и рисунка межсоединений очень жесткие. Так например, допуски на следование референс-дизайну в ряде случаев измеряются микронами. При этом учитывается не только рисунок, но и расположение отверстий, служащих соединительными мостиками между проводниками разных слоев печатной платы. А это требует особо жестких, качественных условий производства.
Выполить все эти требования настолько сложно, что иногда вызывает удивление сама возможность выпуска подобной продукции, да еще и массовыми тиражами по вполне умеренным ценам. Это становится еще более удивительным, если учитывать, что перечислены далеко не все проблемы, встающие перед дизайнерами, конструкторами и технологами.
Завод материнских плат
Следует отметить, что все сказанное выше приведено только для иллюстрации сложности и ответственности современного производства материнских плат. В свете этого совсем иначе воспринимается экскурсия, которую для ряда специалистов и журналистов устроила компания Gigabyte на одно из своих предприятий в Нан-Пинге (Nan-Ping). Экскурсия соcтоялась в рамках мероприятий Computex-2008 на Тайване.
Данный завод расположен в пригороде Тайбэя в местности Нан-Пинг (Nan-Ping), в большом, многоэтажном здании (Фото 1). На нескольких этажах данного предприятия большое количество людей и специальных механизмов занимаются производством материнских плат (а также видеокарт и мобильных телефонов).
Мощность завода в Нан-Пинге составляет 400 000 экземпляров материнских плат в месяц.
Фото 1. Завод Gigabyte
Производство является особо точным, поэтому везде предприняты особые меры по очистке воздуха и по борьбе с возможной пылью, представляющей опасность для оборудования и изделий. Так, например, прежде чем получить доступ во внутрь сборочного цеха, каждый сотрудник или возможный сторонний посетитель должен пройти специальный шлюз (Фото 2), где сильный воздушный поток сдует с одежды мельчайшие частицы пыли, влияющих не только на производительность, но даже на работоспособность вообще. Дело в том, что пыль может изменить физические параметры незащищенных участков поверхности материнских плат. А это негативно отражается на передачах высокочастотных сигналов.
За счет минимизации в воздухе и на одежде сотрудников числа инородных частиц, которые могут нарушить работоспособность изделий, удается существенно снизить процент возможного брака. Несмотря на то, что этот процент очень мал, в условиях выпуска сотен тысяч изделий подобные недешевые меры, вполне оправданы. Именно поэтому руководство завода не экономит на оборудовании, позволяющим минимизировать брак.
Фото 2. Воздушные шлюзы
Этапы производства
Являсь сложным сборочным производством, завод в Нан-Пинге использует большое количество компонентов, получемых от других предприятий. К числу таких компонентов относятся и сами печатные платы – PCBs (Printed Circuit Boards), представляющие собой пластины, на которые несколькими слоями нанесены токопроводящие линии, соединяющие контактные площадки будущих микросхем и разъемов.
Следует отметить, что большинство производителей материнских плат не производят сами PCB, а размещают заказы у своих партнеров.
Пластины поступают «совершенно голыми», лишенными компонентов и даже припоя. Тщательно упакованные они поступают на склад, где после тщательной проверки и ряда специальных операций станут основой будущих материнских плат.
«Голые доски» PCB некоторое время хранятся на сециальных стеллажах.
По мере необходимости их извлекают и загружают в специальный принтер. Там через специальный никелевый трафарет на поверхность PСB в определенные точки будет нанесен слой паяльной пасты. Обработанные таким образом платы помещаются в специальный контейнер, из которого они будут поступать на автоматическую линию по сборке.
Дальнейшие этапы производства материнских плат рассмотрены в следующих частях данной статьи.
>> Часть 3