martes, 21 de agosto de 2012

Procesos de fabricación de una Mainboard


Formulario de Alejandra
Sábado, 18 de agosto de 2012
Proceso de Fabricación de una Mainboard

Los  procesos de fabricación  de componentes electrónicos siempre resulta algo curioso y misterioso ya que solemos preguntamos ¿Cómo se logra fabricar cantidades enormes dentro algo tan complejo? un claro ejemplo podria ser la placa base o una Mainboard, que además de todo necesita precisión absoluta y una calidad de construcción muy alta. 
antes de empezar con el proceso de la fabricación informemonos un poco acerca de lo que es una mainborad o placa base.
La placa base ( motherboard o mainboard) es una tarjeta de circuito impreso a la que se conectan los componentes que constituyen la computadora u ordenador. Es una parte fundamental a la hora de armar una PC de escritorio o portátil. Tiene instalados una serie de circuitos integrados, entre los que se encuentra el circuito integrado auxiliar, que sirve como centro de conexión entre el microprocesador, la memoria de acceso aleatorio (RAM), las ranuras de expansión y otros dispositivos.
Va instalada dentro de una caja o gabinete que por lo general está hecha de chapa y tiene un panel para conectar dispositivos externos y muchos conectores internos y zócalos para instalar componentes dentro de la caja.
La placa base, además, incluye un firmware llamado BIOS, que le permite realizar las funcionalidades básicas, como pruebas de los dispositivos, vídeo y manejo del teclado, reconocimiento de dispositivos y carga del sistema operativo.
fabrica:


Las fábricas visitadas fue Golden Elite Technology Ltd. y ECSM (Elitegroup Computer Systems Manufacturing).

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Golden Elite


 Actualmente cuando la visitamos sólo tenían la mitad de los edificios construidos .Aun así actualmente Golden Elite tiene capacidad para fabricar 500.000 placas madres al mes, cifra que llegara a 1.700.000 para finales del presente año y 2.500.000 a finales del 2007 (período en el cual también comenzarán a fabricar servidores y notebooks). Hoy en día Golden Elite consta de 200.000 m2 y emplea a 1.500 personas y para finales del 2007 estas cifras debieran de llegar a 380.000 m2 construidos y 10.000 trabajadores. 
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La segunda se encarga de ensamblar computadores portátiles, computadores de escritorio y de fabricar placas madres
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ahora presentamos el proceso de la fabricación:
fabricación:

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consta de dos partes, una automática y otra manual. En la parte automática se utilizan rapidísimas maquinas SMT que prácticamente disparan componentes SMD a la placa base. En la parte manual obreros montan condensadores y piezas plásticas tal como si fuera un Lego. Entre estas partes hay innumerables controles de calidad, un equipo de manutención de maquinaria detrás y un equipo encargado de que los materiales estén listos para su utilización. 
Una de las partes mas importantes de la fabricación de placas madres es la soldadura. La pasta de soldar es guardada en condiciones refrigeradas (0-10ºC), es por esto que antes de ser utilizada debe ser puesta a temperatura ambiente por 3 a 4 horas en recipientes sellados. Luego de adecuarse a la temperatura ambiental, se mezcla en una maquina especializada y luego se toma una muestra donde se monitorea su densidad. 
Otro punto crucial es la porción SMT del proceso. ECS tiene maquinas Sony SI-F130 para los SMD mas chicos (0.137s por integrado) y SI-F209 para los SMD de mayor tamaño como chips BGA y sockets (0.49s por integrado). Las maquinas SMT son alimentadas mediante rollos con agujeros para tracción, cada uno con cientos de integrados dentro. 

Entrando a una SI-F130 

SMDs listos para ser disparados 

Luego de que el PCB es atacado por los componentes, estos aun no están conectados. Los componentes SMD como les dije anteriormente, traen un pequeño pegamento en su parte inferior, es esto lo que los mantiene adjuntos al PCB hasta que sean soldados. El soldado lo hace un horno de reflujo, la temperatura es aumentada constantemente para que al enfriar la placa madre no tenga fisuras internas por variaciones térmicas agresivas. 
Horno de Reflujo 

Enfriado Luego de pasar el PCB por las maquinas de SMT, una para la cara superior de la placa madre y otra para la cara inferior, además de pasar por el horno de soldado, viene la primera fase de control de calidad. Mediante una matriz con la posición de cada integrado en su lugar, se puede detectar si todos los componentes están en su lugar. 

Verificando posiciones 

Inspección visual
 
Una vez que todos la parte automatizada esta lista, la placa madre, aun en su cinta sin fin, comienza su travesía por cada uno de los puntos de ensamblado de componentes. Es en esta parte en que decenas de obreros se encargan de insertar slots de memoria RAM, puertos IDE, puertos de diskettera, disipadores, slots PCI, conectores traseros y condensadores. 
Luego de este ensamblado manual, las placas madres entran a una maquina de soldado por ondas para que aquellas partes que van soldadas a la placa madre efectivamente lo hagan. 
Una vez terminada la segunda fase de soldado y posterior enfriado del producto, se cortan los sobrantes de soldadura y se les aplica un barniz para proteger los puntos de soldado. Es así como termina la fase de ensamblado "operativo". Sin embargo falta un detalle muy importante y es lo que definirá que esta placa ande o bien muera en llamas. Los disipadores son insertados manualmente y vienen con cinta de doble contacto térmica pre aplicada. Es ahora cuando tenemos un producto terminado. Sin embargo nada nos asegura que este se encuentre operativo. Todas las placas madres fabricadas en ECS son verificadas para que enciendan y luego son probadas en DOS mediante un software que checkea que todo este en orden (Firewire, LAN, BIOS, SATA, IDE, FDD, etc..) y reproducción de video en WindowsXP. Según la gente de ECS la única razón por la cual una placa madre de su empresa podría no encender, si la compras nueva y sellada, es que esta haya tenido un pésimo manejo durante su transporte y bodegaje. 
Trabajadores esperando pacientemente placas madres para incluir los accesorios 


Ultima inspección, códigos de barra y pegatinas varias 

Lista para ser guardada 

Control de Calidad 
A pesar de que todas las placas madres son probadas antes de salir de la fabrica, una muestra de ellas son sometidas a las mas terribles torturas. El 1% de cada modelo en producción debe pasar por un loop de 3DMark01 y CCWinstone 2003. Ustedes no lo encontraran suficiente tortura, sin embargo una de cada 500 placas madres es castigada fuertemente, obligada a correr 3DMar01 en ambientes de 30 a 55ºC o 72 horas. 
Complementariamente ECS Elitegroup tiene un laboratorio donde verifican compatibilidad de sus placas madres con diversos componentes del mercado. Además de esto tienen cámaras de humedad donde prueban los limites de la operabilidad con temperaturas de -40ºC hasta 150ºC y 90% de humedad. En pocas palabras, ese es el infierno de las placas madres, pero la tortura no termina ahí, las placas madres son dejadas caer en caída libre, para simular al mas odiable de los funcionarios de Fedex. 
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SMT (Surface Mount Technology): La tecnología de montaje de superficie (SMT) se refiere al método de adherencia de un SMD a un PCB. Los SMD no cruzan el PCB, sino que van montados en la superficie mediante un pegamento trasero y la soldadura de sus conexiones. El pegamento trasero cumple la función de mantener el SMD en su lugar hasta que este sea soldado. 
SMD (Surface Mount Device): 
SMD es cualquier componente electrónico que puede ser soldado a una placa madre sin necesidad de atravesarla. Hay varios tipos de SMD, siendo los más famosos los de tipo en línea y los de arreglos de grillas. Los primeros traen pines en sus bordes y los de tipo "grid array" los traen en la parte inferior. Ejemplos de SMD pueden ser: mosfets, chips controladores, algunos tipos de resistencias, chips de memoria RAM y un largo etc... ¿Qué no es un SMD? Un condensador de los tradicionales, del tipo cilíndrico, en los cuales sus conectores positivos y negativos cruzan el PCB. 
PCB (Printed Circuit Board): 
El PCB es la base de todo sistema electrónico. Son básicamente placas de sustratos
 no conductores con diversas capas en las cuales van rutas para conectar distintos componentes electrónicos. 
RoHS (Restriction of Hazardous Substances Directive): 
La directiva de restricción de sustancias dañinas (RoHS) fue adoptada en febrero del 2003 por la Unión Europea. Una directiva en la UE es un acto legal el cual los países miembros de ersonName productid="la UE" w:st="on">la UEersonName> deben acatar pero este a diferencia de una regulación, no dicta la forma en la cual deben lograrlo. Esta directiva en particular trata respecto al uso de sustancias peligrosas en artículos electrónicos. Las sustancias que no serán permitidas en ersonName productid="la Uni?n Europea" w:st="on">la Unión EuropeaersonName> son: Plomo, Mercurio, Cadmio, Chromium VI, PBB y PBDE, los primeros tres son metales, Chromium es un compuesto químico utilizado para cromar piezas y los últimos dos son retardantes de fuego. Todos son altamente tóxicos y al menos la mitad están declarados cancerígenos.