Narodziny linuksowego ARMputera. cz. 2

67Elektronika Praktyczna 1/2008 T E C H N O L O G I E Narodziny linuksowego ARMputera, część 2 Fot. 4. Formatka PCB po zakończeniu metalizacji otworów Fot. 5. Formatka PCB po nałożeniu, naświetleniu i wywołaniu maski prze- ciwlutowej Fot. 6. Pierwszy etap montażu SMT ? nakładanie pasty lutowniczej na sitodrukarce DEK Horizon 03i Fot. 7. Uzbrojone podajniki w elemen- ty SMD wraz z dokumentacją, gotowe do montażu Miesiąc temu przedstawiliśmy w artykule naszą pełną meandrów drogę opracowania ARM?owego komputera na bazie układu AT91RM9200. Teraz pokażemy jak z przygotowanym przez nas projektem PCB poradziło sobie Centrum Ekologicznego Montażu Podzespołów Elektronicznych TStronic z Gdańska, należące do Spółki Akcyjnej ?Techno?Service?. Projekt płytki drukowanej zo- stał przygotowany za pomocą pa- kietu PADS ?rmy Mentor Graphics. Naszym zadaniem było dostarcze- nie plików niezbędnych do opra- cowania dokumentacji produkcyjnej (pliki Gerber z widokami poszcze- gólnych warstw, plik wierceń, pli- ki Pick&Place, rysunki montażo- we itp.), resztą zajął się TStronic. W oparciu o przygotowany przez nas projekt PCB, TStronic dostarczył płyt- ki drukowane (realizowane we współ- pracy z Zakładem Wytwarzania Obwo- dów Drukowanych ?Techno?Service? S.A.), zamontował na nich komponen- ty elektroniczne, z których część do- starczyliśmy sami, a w pewnej części skorzystaliśmy z zasobów magazyno- wych TStronic. Etap 1 ? wykonanie PCB Przesłana przez nas dokumenta- cja posłużyła Zakładowi Wytwarzania Obwodów Drukowanych ?Techno? Service? S.A. do wyprodukowania 4?warstwowych płytek drukowanych, których cykl produkcji jest zmody- ?kowaną wersją cyklu powszechnie stosowanego do produkcji obwodów drukowanych. Ponieważ nie zastoso- waliśmy w projekcie płytek żadnych ?chwytów? typu zagrzebane prze- lotki, mikroprzelotki (microvia) czy też przelotki łączące tylko sąsiadują- ce warstwy, przygotowany przez nas projekt nie sprawił producentowi żad- nych kłopotów. Na fot. 4 i 5 pokazaliśmy widok płytek w formatkach na dwóch eta- pach ich produkcji. Pola lutownicze zostały pokryte stopem bezołowio- wym, całą płytkę pokryto zieloną solder?maską, na warstwie elementów znajduje się także opis rozmieszczenia elementów. Ponieważ do rozprowadzenia linii zasilających wykorzystano dwie pełne warstwy miedzi, ich wypadkowa im- pedancja ? jak sprawdziliśmy ? jest blisko 20?krotnie mniejsza (test dla Elektronika Praktyczna 1/200868 T E C H N O L O G I E R E K L A M A Fot. 8. Automat Pick&Place SIPLACE CF firmy Siemens gotowy do mon- tażu Fot. 9. Automat Pick&Place firmy Sie- mens kładzie na PCB mikroprocesor AT91RM9200 80 MHz) niż miało to miejsce w przy- padku płytki dwuwarstwowej, o której wspominaliśmy miesiąc temu. Etap 2 ? montaż PCB Większość podzespołów zastosowa- nych w naszym komputerze jest przy- stosowana do montażu powierzch- niowego (technologia SMT). Wyjątek stanowią kondensatory elektrolityczne, złącza szpilkowe, gniazda Ethernet, zasilające, DB9, USB?A i UAB?B oraz mikroprzełącznik do zerowania mi- krokontrolera. Wymiary zastosowanych elementów pozwalają na ich ręczny montaż, ale ze względu na szyb- kość i wygodę zdecydowaliśmy się na skorzystanie z usług TStronic, który ?przy okazji? zapewnił nam zaopatrze- nie w podstawowe elementy pasywne. W skład usługi montażu wchodzą wszystkie elementy niezbędne do jego poprawnego przeprowadzenia, łącznie z wykonaniem szablonów do nakłada- nia pasty lutowniczej, który to etap pokazano na fot. 6. Istotnym etapem przygotowywania montażu, wymagającym zaangażowa- nia ze strony zleceniodawcy (w przy- padku nie najlepszego przygotowania dokumentacji produkcyjnej, jak miało to miejsce w naszym przypadku), jest uzbrojenie podajników (fot. 7) w ele- menty dla automatów układających je na PCB. Problem polega głównie na tym, że niezbędne jest precyzyj- ne określanie typów obudów stoso- wanych elementów ? trudno prze- cież wymagać od ?rmy montującej, żeby znała nasze upodobania lub wymagania. Pomyłka na tym etapie montażu jest kłopotliwa do napra- wienia, warto więc przyłożyć się do solidnego przygotowania wykazu ele- mentów. Na szczęście ?rma TStro- nic ma szczelny system wewnętrznej kontroli, który wyłapał nasze niekon- sekwencje, nie było więc problemu z nieprawidłowo rozmieszczonymi lub niewłaściwymi elementami. Po rozłożeniu wszystkich elemen- tów płytki są przepuszczane przez piec do lutowania rozpływowego (fot. 12), który ? ze względu na za- stosowaną bezołowiową technologię montażu ? powinien być wyposażony w możliwość obsługi typowych pro?- li temperaturowych stosowanych do elementów tego typu. Po zakończeniu 69Elektronika Praktyczna 1/2008 T E C H N O L O G I E Dodatkowe informacje... ?są dostępne na stronach internetowych: ? dotyczące kompleksowej usługi montażu elektronicznego: www.TStronic.eu ? dotyczące płytek drukowanych: http://zwod.technoservice.com.pl Fot. 17. Końcowa inspekcja jakości Fot. 10. Automat Pick&Place układa na PCB elementy pasywne Fot. 11. Widok płytki komputera z ułożonymi elementami Fot. 12. Piec do lutowania rozpływo- wego ERSA HotFlow 214 ASP Fot. 13. Automatyczna Inspekcja Optyczna (AOI) przeprowadzana za pomocą automatu firmy Orbotech Symbion S36?22 Fot. 14. Płytka przygotowana do montażu przewlekanego (THT) Fot. 15. Ręczne obsadzanie elemen- tów THT Fot. 16. Zmontowana płytka przygo- towana do lutowania na agregacie lutowniczym (fali) Opis konstrukcji komputera z mikroprocesorem AT91RM9200 przedstawimy za miesiąc. lutowania rozpływowego przeprowa- dzono automatyczną inspekcję optycz- ną (AOI) jakości lutowanych połączeń, precyzji położenia komponentów oraz właściwej polaryzacji (fot. 13), następ- nie rozpoczęto obsadzanie płytek ele- mentami przewlekanymi (fot. 15). Ze względu na niewielką skalę produkcji (zaledwie kilka sztuk) odbywało się to ręcznie. Zamontowane elementy przewlekane są lutowane na agregacie lutowniczym (tzw. ?fala?), gdzie trans- port płytek dobywa się w specjalnych wózkach (fot. 16). Ostatnim etapem produkcyjnym jest końcowa inspekcja jakości, której celem jest zatwierdze- nie partii wyrobów gotowych na pod- stawie losowo wybranej próbki (meto- da statystyczna AQL). Wnioski z eksperymentu W przypadku większości pro- jektów prezentowanych dotychczas na łamach EP szczytem wymagań w stosunku do PCB były dwie war- stwy z metalizacją, tak więc wykona- nie komputera z AT91RM9200 było stosunkowo nowym doświadczeniem dla naszego zespołu. Okazało się, że obiecywana przez ?rmę TStronic kompleksowość usług jest nie tylko hasłem marketingowym, ale osią- galną rzeczywistością, która nabrała ?kolorów? m.in. dzięki zapewnieniu przez ?rmę do montażu kłopotli- wych do kupienia (a później monta- żu) w ilościach detalicznych podze- społów pasywnych. Nie odbywa się to oczywiście za darmo, co nie zmienia faktu, że coraz częściej najistotniejszym dla zleceniodawcy kryterium jest wyso- ka jakość i terminowość montażu, które podczas naszego eksperymen- talnego zamówienia okazały się być w najlepszym porządku. Fakt ten cieszy mnie przede wszystkim ze względu na fakt, że nasz linuksowy komputerek powstał w niemalże cie- plarnianych warunkach, trudnych do wyobrażenia jeszcze kilka lat temu. Rzeczywiście zmierzamy w kierunku Europy? Piotr Zbysiński, EP piotr.zbysinski@ep.com.pl