Производство материнских плат

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.

Фотография 2 —Воздушные шлюзы

2. Этапы производства

Являясь сложным сборочным производством, завод в Нан- Пинге использует большое количество компонентов, полученных 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 специальных 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.

4. Процессы сборки

В процессе сборки первыми на специально подготовленные печатные платы (PCB) в специальных станках автоматически припаиваются северные и южные мосты чипсетов , микросхемы которых поступают из специальных лент.

После установки на плату главных компонентов добавляются остальные микросхемы и электронные элементы, которые устанавливаются в соответствующих машинах.

Здесь следует  обратить внимание, что электронные  компоненты, предусматривающие поверхностный  монтаж, подаются из рулонов лент (Фотография 4). 

Фотография  4— Рулоны с элементами

Часть таких  рулонов в специальных контейнерах  поступает на завод уже заправленными и хранятся в специальных условиях в отсутствие пыли и влаги. Особенно жесткие условия хранения предназначены для функционально сложных элементов, таких как северные и южные мосты, а также часть контроллеров. Таким дорогостоящим элементам уделяется особое внимание.

Все процессы установки  и пайки микросхем и мелких элементов автоматизированы и практически  не требуют вмешательства людей. Каждый этап управляется встроенными  компьютерами. Результаты работы отображаются на различных мониторах, установленных для контроля операторами (Фотография 5).

Фотография 5— Системы контроля

Несмотря на высокую степень автоматизации, часть операций по установке компонентов осуществляется вручную. К таким компонентам относятся, например, процессорный сокет, разъемы, конденсаторы. Установа этих элементов осуществляется на конвейере. Скорость конвейера доволно высока. Чтобы работник не отвлекался, все необходимые элементы находятся рядом с ним в специальных упаковках. Если же элементы заканчиваются, то специальный человек быстро пополняет запасы, не отрывая работника конвейера. Все направлено на бесперебойную работу конвейера.

Фотография 6— Ручная установка элементов

Дальнейшие  этапы производства материнских  плат рассмотрены в следующей части данной статьи.

5. Завершающие стадии производства материнских плат

Слоты, розетки, соединители и конденсаторы — все, что было установлено на плату по линии ручной сборки, должно быть еще и припаяно. Ручная пайка потребовала бы слишком много времени, так что в производстве используется специальный процесс под названием «пайка волной». Эта операция производится в специальных машинах, где плата с установленными элементами проходит в нескольких миллиметрах над поверхостью расплавленного припоя. Организованная специальными механизмами волна припоя позволяет за пару секунд припаять все установленные детали.

После пайки  плату очищают от остатков припоя и устанавливают съемные элементы — радиаторы, батарейки и т. п.

На этом этапе  плата полностью скомпонована. Но перед отправкой на склад готовой  продукции ее еще необходимо комплексно проверить разными электронными методами. Здесь следует отметить, что для раннего выявления дефектов плата тестируется многократно в автоматическом режиме с помощью различных щупов, сенсоров и компьютеризованных измерительных приборов.

Для выполнения этой операции плата поступает на специальный контрольный участок, где выполняется завершающая серия тестов (Фото 7). С помощью этих тестов выявляются возможные ошибки сборки, а также наличие непропаянных мест. 

Фотография 7— Стенды контроля

На каждую плату  устанавливают процессор, подключают память и жесткий диск, а также  специальную диагностическую карту. Подключение каждой материнской  платы для тестирования занимает всего около минуты.

Как только все  этапы подключения осуществлены, на проверяемую материнскую плату  подается питание и в DOS загружается  тестовая программа. Она позволяет  проверить функционирование каждого  компонента платы, а также ее работу с периферией.

Несмотря на высокое качество работы и многоэтапный контроль, некоторое, крайне малое количество изделий, не удовлетворяет установленным требованиям. Такие платы тщательно анализируются и ремонтируются вручную (Фотография 8), после чего опять подвергаются проверке. И конечно, в случае повторения однотипных дефектов корректируются настройки автоматизированных процессов.

Фотография 8 —  Ручная пайка плат

После всех перечисленных  этапов материнские платы отправляются не на склад, как это можно было бы ожидать, а на стенд стресс-контроля.

На стенде стресс-контроля готовая продукция в специальных стендах подвергается повышенным температурам и вибрациям. В дополнение к этому элементы материнских плат заставляют работать при повышенных напряжениях и частотах. Это не только выявляет дефектные элементы и платы, выпущенные с нарушением технологических условий, но и проверяет возможность работы изделий в режимах разгона.

Работоспособность контролируется специальными наборами тестов, среди которых используются и традиционные,  например, такие как 3D Mark.

Остается добавить, что каждую выпускаемую модель материнских плат проверяют с разными вариантами компьютерных компонентов. Это является очень важным, так как каждая из моделей процессоров, оперативной памяти, видеоадаптеров и жестких дисков обладает своими особенностями. По замыслу конструкторов материнские платы должны всем или, по крайней мере, большинству из них максимально удовлетворять. Это позволяет позиционировать платы в качестве универсальных изделий, которые будут надежно и бесперебойно работать в компьютерах с разными конфигурациями основных компонентов.

Вот только после  всех тестов выдержавшие все испытания  материнские платы считаются  полностью готовыми изделиями. Они  упаковываются в антистатические  пакеты, которые совместно с комплектными принадлежностями запечатывают в яркие коробки.

В дальнейшем коробки  с материнскими платами поступают  на специальный склад, откуда они  отгружаются заказчикам в разных странах.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В качестве заключения мне бы хотелось подвести итоги по данной курсовой работе.

На нынешний момент в материнскую плату внедряют контролер HDD и внешние устройства (порты COM и LPT). Архитектура материнской платы видоизменялась с соответствии с микропроцессором. Изменялись шины, увеличивалась их разрядность и пропускная способность. Микропроцессоры нового поколения (4004 — Pentium Pro) отличаются очень весомыми изменениями в данных показателях от предыдущих.

Под материнской  платой понимают нынче только “зеленую”  плату (или green mothrboard). На данный момент, благодаря американскому агентству защиты окружающей среды (EPA) была освещена проблема излишнего потребления компьютерными системами электроэнергии и предложение перехода на более эргономичные режимы, существуют только системные платы, которые позволяют реализовать несколько экономичных режимов потребления энергии. Оборудование, удовлетворяющее ее (EPA) требованиям должно в среднем не превышать напряжения в 30 Вт, не использовать или выделять токсичные материалы или вещества и реализовывать 100% утилизацию. Так как микропроцессоры нового поколения используют напряжение питания 3,5-4 В, а на плату выводится 5 В, на системных платах устанавливают преобразователи напряжения.

Одной из новейших тенденций развития являются разработки фирмы Intel по созданию микропроцессора, совместимого как с процессорами ПК, как и с процессорами RISC архитектуры — основным направлением изменения конфигураций материнской платы на ближайшее будущее.

 

Список  использованных источников

1. Аврин С. Компьютерные артерии. Hard ‘n’ Soft. #6. 2004
2. Борзенко А. IBM PC: устройство, ремонт, модернизация. — М.: Компьютер Пресс,2006
3. Мюллер Скот «Ремонт и модернизация ПК».2002
4. Озерцовский С. Микропроцессоры Intel: от 4004 до Pentium Pro. Computer Week. #41. 2005
5. Bus Architectures. Introduction. IBM PC Institute.
6. Фролов А.В.,Фролов Г.В. Аппаратное обеспечение IBM PC. — М.: ДИАЛОГ-МИФИ.2000.
7. Motherboard CH-498B. User’s Manual.
8. Motherboard P/I-P55T2P4. User’s Manual.
9. Performance Measurement. P/I-P6NP5, P/I-P55TVP4. AsusTeK Inc.
10. Мюллер Скотт Модернизация и ремонт ПК [Текст] / Скотт Мюллер //Журнал Вильямс. – 2007. – С. 241–443.