22 августа 2012 в 17:00

Как рождаются Arduino перевод

Недавно я имел удовольствие побывать на заводе по производству Arduino.

image

Arduino производится в Скарманьо, маленьком городе недалеко от заводов Olivetti на окраине Турин в Италии.
Вся забота по производству печатных плат, установке компонентов и распространения лежит на плечах этого городка. Я был в восторге от увиденного и хотел бы поделиться некоторыми фотографиями.
Изюминкой моей поездки был System Elettronica, завод по производству печатных плат для Arduino.

image

Интересная особенность System Elettronica заключается в том, что на фабрике выбраны цвета из флага Италии. На фотографии этажа вы можете увидеть подтверждение этому факту в виде элементов красного и белого цвета.

image

Рождается Arduino из вот таких огромных листов фольгированного текстолита.

image

Листы, изображённые на фотографии, имеют толщину 1,6 мм (наиболее распространённая толщина для печатных плат, соответствующая 1/16 дюйма), и, примерно, по ширине 1х1,5 м.

Первый шаг в производстве печатных плат — сверление отверстий. Этот этап заготовка проходит до нанесения маски соединений по нескольким причинам. Во-первых, по существующим отверстиям можно правильно выставить маску для соеднинений. Во-вторых, процесс сверления грязный и неряшливый, поэтому есть вероятность повредить маску.

image

На фотографии показана головка сверлильного станка с ЧПУ, используемого для сверления отверстий. Чистые листы текстолита кладутся по три штуки, поэтому за один проход сверлятся три отверстия.

image

На фотографии показан набор свёрл для станка. Если вы когда либо имели удовольствие возиться с созданием файлов для сверления, возможно вам встречался термин «набор свёрл». Вот так он и выглядит.



Видеоролик демонстрирует работу сверлильного станка.

Каждое отверстие в плате сверлится механикой, потому количество отверстий влияет на стоимость платы. Этот конкретный станок относительно мал. Я видел в Китае огромные массивные сверлильные столы, на которых работает от четырех до шести сверлильных станков, обрабатывающие дюжины панелей одновременно. Процесс идёт настолько быстро, что чувствуется вибрация даже на расстоянии нескольких метров.

image

На фото выше — пачка текстолита после сверления и очистки от заусениц, готовая к дальнейшей обработке.

Следующий шаг — нанесение фоторезиста на текстолит и экспонирование. На System Elettronica это делается с помощью высококонтрастной плёнки. Я видел и другие техники с использованием лазера, когда шаблон наносится с помощью лазерной растровой развёртки. Такие методы приемлемы для быстрого прототипирования, однако при массовом производстве практичнее использовать плёнку.

image

На этом фото — чистый текстолит кладется на светостол для экспонирования. Обратите внимание, что большинство фото кликабельны, чтобы вы могли просмотреть их в высоком разрешении.

image

На фотографии изображены заготовки до и после экспонирования.

image

Затем листы текстолита отправляются на проявку. Один и тот же станок используется для проявки фоторезиста и паяльной маски.

image

Так выглядит лист после проявки. Это одна из моих любимых фотографий.

После фотообработки и проявки листы проходят через ряд ванн с различными растворами для протравки меди.

image

Движение листов по ваннам полностью автоматизированно. Это необходимо из-за того, что кислород может испортить заготовку в считанные секунды, поэтому транспортировка должна быть как можно быстрее. Кроме того, в ваннах находятся едкие и вредные для человеческого организма химикаты, так что, лучше пусть этим занимаются роботы.



Как видите, заготовки плавно качаются туда сюда. В каждой ванне свой раствор.

image

После обработки заготовок в растворах, тусклое, белое покрытие (думаю, это никель) наносится на все участки, не покрытые фоторезистом, включая не покрытые до этого, переходные и технологические отверстия.

image

На этом этапе открытые и покрытые фоторезистом части меди удаляются, остаётся только голый текстолит и защищённая медь.

image

Заключительный этап — обработка поверхности плат. Заметьте, на фото не платы Arduino так как они не обрабатывались на этом станке когда я делал эту фотографию.

Теперь платы готовы к нанесению паяльной маски и шелкографии. Для этого используется похожий процесс с использованием фоторезиста, шаблонов и машин проявки/зачистки.

image

На фотографии показаны печатные платы с нанесенными паяльной маской и шелкографией. Фактически, шелкография — просто второй слой паяльной маски. Особенный состав сухой плёнки белой паяльной маски закупается для Arduino для достижения максимальной отчётливости и приятного вида, который сохранится даже в трудных условиях работы плат. Я видел и другие способы нанесения шелкографии, например — струйная печать с высоким разрешением. Такой способ больше подходит для быстрого производства плат. Другой пример шелкографии — с применением ракеля и красок.

После того, как платы прошли все виды химических обработок, на них наносится слой припоя с помощью паяльного фена. После этого платы проходят проверку.



Каждая плата полностью проверена. Это значит, что каждая дорожка проверена на целостность и споротивление двумя «парящими» электродами. Такая проверка — большой объём работ. На видиоролике выше можете посмотреть как быстро идёт процесс. Альтернативой такому методу проверки может служить использование грейферных (по типу ракушки) тестеров, где набор контактов прижимается к проверяемой плате. Так происходит тестирование за одно механическое действие. Однако, грейферные прижимные приборы очень трудоёмки в сборке и поддержке. Необходимо после каждой смены соединений в проекте переделывать проводные соединения в тестере. Так что, во многих случаях, тестирование «парящими» электродами может быть дешевле и гибче.

image

На фото — пачка листов готовая к последнему шагу обработки прорезки щелей.

image

Перед тем как платы можно будет отправить, каждый лист должен пройти нарезку, что бы поместиться в станок для поверхностного монтажа. Листы собираются в пачку и помещаются в станок для порезки.

image

Наконец, платы готовы для пайки. Как видите, на каждом листе они расположены по 12 штук (2х6) для максимального удобства поверхностного монтажа.

image

Вот стопка примерно из 25000 настоящих плат Arduino, готовых покинуть фабрику для доукомплектации и продажи желающим по всему миру.

Выражаю благодарность команде Arduino, в особенности Давиду Гомба (Davide Gomba) за то, что нашёл время в своём плотном графике, показывал мне всё и терпиливо ждал пока я фотографировал и всячески восхищался техникой.
Перевод: Andrew Huang
@Negor
карма
5,0
рейтинг 0,0
Похожие публикации
Самое читаемое

Комментарии (68)

  • +3
    интересно было прочесть и посмотреть фото. спасибо.
    особенно понравился процесс проверки целостности дорожек.
    • +2
      Если вы в Киеве, можете сходить на Електронмаш или Радар, все тоже самое. Тема металлизации отверстий не раскрыта. Да и 2 слоя не интересно. Вот бы посмотреть техпроцесс с несколькими слоями…
      • 0
        Несколькими- больше 2х
      • 0
        а на Электронмаш или Радар просто так пускают?)
        • 0
          Ну на Электронмаше я как-то заблудился(не туда по указаниям старушки на проходной свернул). И вполне себе вольно бродил по всем помещениям, была пятница, все ушли бухать. На Радаре еще лично не был(не доводилось), но фото видел.
          • 0
            Интересно. Буду в Киеве-надо попробовать прогуляться таким образом )
  • +1
    Супер! Спасибо большое за статью! Очень интересно!
  • +23
    Поощрение Хабром доморощенных переводчиков имеет и неприятную сторону — снижение стандартов языка.
    Если раньше любой печатный текст всегда был не только грамматически, но и стилистически выверен, то сейчас мы легко можем увидеть такие перлы, как
    «имел удовольствие удостоиться чести»
    «процесс лежит на плечах городка»
    «свёрел»
    «изюменка»
    -тся, -ться — тьфу.

    Если бы это был единичный ляп — я бы написал в личку. Но, на мой взгляд, литературные и переводческие («rack» — набор?) достоинства статьи довольно низки. Автор явно поторопился выкладывать. Стоит познакомиться с девочкой-филологом и отдавать свои творения сначала на вычитку ей.
    • +2
      Литературный кружок наверное должен проходить такие строгие «фильтры», но на хабре ведь главное идея, ведь это технический блог, а не рефераты.я.ру…

      И наверное максимальное требование к тексту то, которое дают в виде теста при регистрации.
      • +6
        «ведь это технический блог, а не рефераты.я.ру…»

        — очень часто такое пишут, и это меня огорчает.
        Вы ведь не говорите дома неправильно произнося слова и т.д. только потому, что вы не на публичном выступлении? Это я без наезда, просто в противопоставление позиции «это не контрольная по грамматике».
        • +1
          Согласен, все относительно, и прав каждый.
          • 0
            И… И вот уже даже спорить не хочется — всё как-то само собой уладилось. =)
          • +4
            Да с какой стати «прав каждый»-то? Что за ерунда?
            Не всё относительно. Не надо использовать эту фразу для оправдания любой глупости.
            Тот, кто пишет «отверстия сверляться» — неправ.
            Тот, кто считает, что «Хабр — для неграмотных людей» — тоже неправ. Поскольку в правилах написано обратное.
            Есть простые и чёткие критерии, по которым можно определить истинность или ложность утверждения. Никакой относительности.

            Пожалуйста, не пишите этой ерунды больше, и особенно — в «техническом блоге».
            Если бы технические специалисты следовали этому «правилу», то самолеты бы не летали, а компьютеры горели бы пачками. «Ну и что, что трубопровод не по инструкции подсоединён! Всё относительно ведь, каждый прав по-своему».
            • 0
              Не принимайте близко к сердцу ;)
              • +1
                Проблема в том, что вы — не единственный сторонник этой «философии».
                К сожалению, она приобретает всё больше поклонников, поскольку позволяет дилетантам ставить себя на одну доску с профессионалами, уравнивая знания с мнением. Очень хорошо говорит об этом профессор Зализняк в своих лекциях, поскольку ему часто приходится сталкиваться с её последствиями.

                По поводу же «литературного кружка», перевод — это, как раз, литературная деятельность.
                • 0
                  Лишь бы это не сдерживало желание писать интересные посты.
                  • 0
                    Ну, помимо желания, должно быть и умение.
            • +1
              И сравнения с самолетом и трубопроводом, тоже не правильны, я могу в свою защиту привести аналогии, где все будет наоборот.

              Да, и до меня давно «долетел» ваш посыл, и можете больше не «поливать» меня, спасибо.
      • +4
        • –2
          Грубо.
          • +1
            Когда пытаешься вежливо, слышишь в ответ те самые фразы:
            «Это не сочинение по русскому языку!»
            «Я не на экзамене русского!»
            «Здесь не школа!»

            Тебе начинают «доказывать», что знать язык хотя бы на 4 совсем не обязательно, что это не мешает жить, что мы, Grammar Nazi, почём зря докапываемся до простого люда. А вы знаете, каково это — читать безграмотно написанный текст? Это как культурному человеку пройти мимо бомжатника, заваленного картоном и мусором, изрисованного краской из баллончиков. Да, конкретно ему это жить не мешает — так что ж теперь, везде срач разводить? Ну, в самом деле, задолбали же.

            (небольшой пример искажения смысла из-за ошибки)
            • 0
              Вы либо обобщаете, либо меняет контекст.
              И я глубоко рад завас то, что вы обращаете внимание на орфографию конкретно здесь — ваше право.
              То, что автору может быть стыдно за текст — это дело автора.
              То, что вы его осуждаете за плохой текст — это ваше дело.
              А я — просто выразил свое мнение, которое заключается в том, что конкретно на этом блоге меня интересует лишь смысл того, чем люди хотят поделиться. Мне приятно понимать, что автор не боится быть осужденным, что он готов поделиться интересным (не конкретно этот перевод, а вообще любая статья).

              И думаю не стоило мне повторять следующее:
              Я понял каково ваше отношение к тексту, и меня тоже воротить от орфографических ошибок, но здесь мне больше интересен опыт людей, не литературный, а профессиональный (не конкретно этот перевод).

              И было бы ужасно, если бы вам передали важную информацию (как спасти мир?), а вы сказали бы следующее:
              «Нет, здесь столько ошибок, я не буду читать дальше...»
              • 0
                Да, и простите, кажется я поставил лишний мягкий знак.
                • +1
                  Вот только ёрничать не надо. Не притворяйтесь, будто не поняли, о чём здесь идёт спор.
              • 0
                Но мы здесь мир не спасаем и на пожар не торопимся. Мне вот ничего не мешало проверять свои статьи перед публикацией (на другом сайте). Да, я писал статьи дольше, стараясь писать связно и без ошибок, но он того стоит. В конце концов, пишешь один раз, а читают сотни и более раз.
              • 0
                Вы меняете контекст :)
                Если бы информация была срочная, то я бы не стал обращать внимание на оформление.
                Но статья с картинками про довольно банальный техпроцесс таковой не является. И нет ни одной причины делать с неё плохой перевод.
          • 0
            Согласен, грубо, но не я автор заметки той…
            Извините, если оскорбил :)
      • 0
        А когда-то давным давно технари давали фору гуманитариям в их же области.
    • +2
      Это ещё что. Я подозреваю, что города Торино, в котором якобы расположен завод, вообще не существует.
      • 0
        Не в русскоязычной реальности :)
  • +8
    А когда-то у нас в ряде НИИ это было обычным делом и такие пейзажи можно было часто увидеть. Могли бы делать и Arduin'ы и более сложные штуки. Как-то даже не задумывался над тем, что это было чем-то особенным и впечатляющим.
    • +1
      да и сейчас делают. а посмотреть всегда приятно
  • 0
    Спасибо.
    А если не секрет, то с какой целью Вы там были?
    Просто экскурсия? Или далеко идущие планы?
    • +3
      Автор темы сделал перевод и возможно на этом заводе никогда не находился.
    • +1
      Что-то я не увидел, что это перевод, извините.
  • 0
    Отлично проделанная работа. Были предположения, что завод находится в Китае и Тайвани. Возможно это понятие сформировалось из-за огромного количества подделок и копий. Теперь осталось найти как приобрести именно эти оригинальные изделия.
    • +5
      А в чем будет принципиальное отличие Arduino сделанной в Италии или Китае?
      • –2
        Ну разве что текстолит может быть другого цвета, точность установки smd элементов возможно ниже. И всё)
        • 0
          Все вышеперечисленное тоже сомнительно — все зависит от целевой стоимости. Сами заказываем платы в Китае, таких проблем ни разу не было. (:
          • 0
            Тогда не знаю. У меня как раз эти особенности, но работала платка как часы.
        • 0
          Я как-то разобрал старый MP3-плеер и очень удивился невероятно миниатюрным компонентам (раза в три меньше типоразмера 0605) и плотности монтажа. Очевидно, аппаратура у китайцев кое-где весьма точная. В общем-то, плеер я мог бы использовать и дальше, если бы не мниатюрные механические кнопки, замену которым найти почти невозможно.
      • –1
        как правило при копировании что-то теряется или заменяется на «аналогичное». А потом добавляют пугающую надпись «Compatible with Arduino UNO». Которая в переводе с англо-китайского означает — "возможно будет определяться и работать с оригинальным софтом в дни солнечной активности или как-то так".
        Не уверен, что на всех китайских заводах есть отдел контроля качества.


        • 0
          Вот вам синенькая с DX:
          image
          • 0
            c синенькой всё понятно, качественная копия, и на сайте 11 положительных отзывов из 11. Кто ей пользуется, отпишитесь мне в личку (отзывы и как в работе устройство). Буду благодарен.
      • +5
        в России их тоже делают, freeduino называется, качество выше чем у китайцев и итальянцев вместе взятых.
        • 0
          Должен заметить, что ошибаетесь сударь. Вот посмотрите китайский вариант DFRduino UNO V2.0, который производит компания DFRobot, лидер в области микроэлектроники и робототехники. Сам такую использую, к российским «аналогам» и близко не подойду.
          • 0
            Внимательно посмотрите какого типа используется в данном случае генератор тактовой частоты для Atmega 328p?
            Нетрудно увидеть, что это керамический чип конденсатор. Из описания к DFRduino указано, что Clock Speed 16 MHz, это значит, что тут неврняка стоит керамический резонатор на 16 мгц. В новых даташитах(в особенности на atmega1280) есть запись по этому поводу: «Maximum frequency when using ceramic oscillator is 10MHz.». Так же керамические резонаторы менее точные и их частота сильно зависит от температуры окружающей среды, в отличии же от более точно настроенных кварцевых.
            Я на арудино делал весьма сложные и выосокоточные проекты, где требовалось весьма точная и одинаковая тактовая частота между двумя контроллерами. DFRduino mega даже с кварцевым резонатором мне пришлось перепаивать, я даже не знаю как они так умудрились накосячить, чего уж говорить про модели с керамическими резонаторами.
            • 0
              опечатался:
              не керамический чип конденсатор, а керамический smd резонатор
            • 0
              DFRduino не позиционируется для сложных и высокоточных проектов, поэтому нет такой надобности. Это платформа для обучения и небольших простых проектах, и цена соответствующая. Это все равно что на пикапе перевозить большие грузы, а потом жаловаться что оси у него полетели из-за недостаточной прочности. Для серьезных проектов я использую чипы NXP ARM7.
              • 0
                Это не значит, что можно не соответствовать ТУ из даташита и лепить дешевые элементы, чтобы сэкономить пару рублей. Именно по этой причине российские аналоги лучше DFRduino.
                p.s. нестабильная тактовая частота не только критична в точных проектах, но даже обычные домашние часы будут идти слишком быстро или отставать, в зависимости от температуры в комнате.
                • 0
                  Дополняет мой отец — специалист АСУТП:
                  Мне очень часто приходится читать в некоторых комментариях удивительную галиматью!
                  В случае с задачей «высокоточных вычислений» могу сказать следующее:
                  1. Автор комментария не занимается высокоточными вычислениям, а ляпнул для понта. Очень часто обсуждение реальных вопросов такими «высокоточниками» заводится в тупик. Видимо они это делают специально.
                  2. Этот «высокоточник» не описал требуемых параметров в своем проекте, да и сам проект не озвучил, поэтому не понятно для чего ему все это нужно. Пытаться через подобные устройства решать сложные задачи — это как детским мастерком и лопаточкой из песочницы строить железнодорожный мост. А потом удивляться: «Как это опоры-быки моста неровные».
                  3. Это каким образом он связал 2 контроллера и пытался добиться точности? Через последовательный интерфейс? Это смешно! Через NET — еще смешнее! Я угадал — ЧЕРЕЗ ОБМЕН С ПОМОЩЬЮ ЦИФРОВЫХ ПИНОВ! Это еще грустнее!
                  4. Для того как это необходимо делать читайте журналы «СТА — Современные технологии автоматизации» и «Современная электроника» и вообще изучайте материальную часть прежде чем высказываться.
                  • 0
                    Стоит отметить, что все же, в чем-то он прав. Керамики не хватает, например на высокоскоростной UART. C другой стороны, в те немногие разы, когда мне требовалась такая точность, я ставил кварц и не парился.
                  • 0
                    чувствуется какая-то сильная обида у автора этого комментария.
                    1. видимо вам лучше известно, чем я занимаюсь. Реальные вопросы я озвучил почему одна версия платы с микроконтроллером лучше другого. если вам больше нечего добавить — перестаньте точить обиду, для здоровья вредно.
                    2. я не собирался делиться деталями своего проекта, лишь рассказал о своем опыте. 8-битного контроллера вполне достаточно для решения задач с числами не с плавающей точкой.
                    3. даже близко не угадали
                    4. вам того же советую, сударь.
                • 0
                  Человек, который делает часы на не-часовом резонаторе — мягко говоря, не очень специалист. Я пробовал, действительно на любых резонаторах погрешность очень большая, да еще и сложные вычисления необходимы, с поправкой(насколько я помню, минимально получалось в 16 мгц) раз в день, и в неделю.
                  Для часов надо использовать часовой кварц. Точка.
                  • 0
                    «Человек, который делает часы на не-часовом резонаторе — мягко говоря, не очень специалист» — Опять же сударь вы не в том направлении, часы бываю разные. Что Вы замеряете, время прохождения гоночного болида по треку(где первое от второго места отличается сотыми и тысячными долями секунды), или финиш улитки. Для домашнего применения часов отклонение в 1 с в течение суток не проблема. Мы корректируем часы раз в 3-4 месяца, далее 4 мин они никогда не уходили. Не вижу никаких проблем в их отклонение от точного времени. Далее про кварцевые резонаторы. Кварцевые резонаторы в отличие требуют точно индивидуально подстройки, которую кстати точно сложно осуществить(нужно дополнительное время).
                    www.smd.ru/katalog/pravyj/kvarcevye/keramicheskij/
                    «Керамический резонатор в SMD исполнении со встроенной нагрузсной емкостью в чрезвычайно компактном корпусе по сравнению с обычными резонаторами (например, типоразмеры 0705 и 0532) не требует внешней емкости и, соответстенно, не нуждается в настройке.» И как Вы кстати обеспечили дополнительную емкость?
                    Керамические использовать для ардуино предпочтительнее, потому что взял, впаял, и голова не болит, для серийного производства скоростного как раз самое то. Далее Вы сами заметили что скорость упала. И частоту дискретизации сигнала снизили. p.s. Что за такой высокоточный проект Вы делаете, если не секрет?
                    • 0
                      Да нет у меня никакого высокоточного проекта, это loginex писал.
                      Мне для бытового применения и керамика нормально, очень уже нравятся вот такие:
                      image
                      • 0
                        За высокоточный проект прошу прощения, ветвь комментариев спутал. А в остальном по делу.
                  • 0
                    часовой кварц подходит хорошо, когда нужно с приминением 15-разрядного счетчика получить частоту в 1 Гц, когда нужна частота дискретизации больше — он не особо подходит.
                    • 0
                      да, но речь-то шла о часах, а не о секундомерах.
                      • 0
                        для совсем часов есть RTC
  • +9
    Такое серийное производство и так много ошибок с выбором элементов… Больше всего меня удручали керамические резонаторы вместо кварцевых с конденсаторами. Цена вопроса +6-10 рублей, а польза для последующего использования в высокоточных измерениях несопостовима. Да и по даташиту на атмеловские чипы ясно сказано, что нельзя использовать керамические резонаторы на частоте свше 8мгц, а они на 16 ставят. В итоге частота плавает сильно от температуры. Еще резисторов много лишних… Китайцы на ебее дешевле и качественнее товар продают(местами).
  • +3
    Обратите внимание, что большинство фото кликабельны, что бы вы могли просмотреть их в высоком разрешении.

    С этого стоило начать пост.)
  • 0
    Я не увидел в техпроцессе этап металлизации.
    • 0
      Она была сразу после сверления, но автор почему-то не упомянул о ней.
  • 0
    Процесс электроконтроля шикарный, все остальное то понятно и обыденно, а вот парящие электроды выглядят весьма интересно в работе.
  • 0
    Нет это не рождение. Рождение это когда инженер схему состряпал, а это клонирование. :)
    • +4
      Таки рождение. Когда инженер стряпал схему, было зачатие :D
      • +1
        уел.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.