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2003 – Fábrica de placas da Asus / Itautec

Autor: Laércio Vasconcelos, abr/2003
Laércio Vasconcelos visitou a fábrica de placas de CPU Asus, em Tatuapé, São Paulo SP. Lá são produzidas placas de CPU destinadas a abastecer parte do mercado nacional. Neste artigo você poderá acompanhar a produção de placas de CPU em uma moderna fábrica. Trata-se da primeira linha de montagem de Asus fora de Taiwan.

Itautec e Asus
Na verdade a linha de montagem da Asus fica dentro da fábrica de micros Itautec. Visando obter preços competitivos no mercado nacional, a Itautec fez uma parceria com a Asus. Aproximadamente a metade das placas de CPU destinam-se aos micros Itautec. A outra metade é vendida no mercado nacional.

Montagem dos componentes SMD
A linha de montagem das placas Asus é bastante moderna e usa normas rigorosas de qualidade. Todo o piso da fábrica é pintado com tinta dissipativa anti-estática, e os funcionários utilizam “calcanheiras”. São presas aos pés e dissipam rapidamente para a terra quaisquer cargas eletrostáticas. A Asus e todos os fabricantes sabem que a eletricidade estática danifica os componentes eletrônicos. Pena que os lojistas, usuários e boa parte dos técnicos não tomam o mesmo cuidado. Para entrar na linha de montagem é preciso pisar em uma espécie de “balança” para medir se a dissipação da calcanheira anti-estática está funcionando bem.

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Figura 1 – Este aparelho faz a medição da quantidade de cargas eletrostáticas acumuladas no corpo humano, e verifica a eficiência da dissipação pelas calcanheiras anti-estáticas. Para entrar na linha de montagem é preciso estar equipado e com baixa quantidade de cargas eletrostáticas.

A Asus envia diretamente de Taiwan os kits de componentes para a montagem de placas, a começar com as placas de circuito propriamente ditas, ainda sem os componentes, apenas com as trilhas de circuito impresso. Neste ponto as placas possuem apenas as trilhas de circuito impresso, os furos metalizados e a serigrafia. Placas de expansão (vídeo, por exemplo), são fornecidas em grupos de 4. As máquinas montam simultaneamente 4 placas de cada vez, e ao final do processo de montagem, as 4 placas são separadas.

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Figura 2 – Uma caixa cheia de placas de vídeo, antes de receberem os componentes. As placas são agrupadas de 4 em 4, são montadas em conjunto e apenas no final do processo são separadas.

OBS: O Brasil tem condições de produzir integralmente as placas de computadores. O problema é que não existe escala de produção que justifique o investimento. Seria tecnicamente possível projetar as placas e produzi-las em circuito impresso, a partir das bases de fibra de vidro, com múltiplas camadas. Como a escala de produção não justifica o investimento, acaba sendo mais barato importar as placas prontas, como as que vemos na figura 4 – e infelizmente os investidores nacionais consideram mais vantajoso emprestar dinheiro para o governo, tendo um retorno seguro, que arriscar na indústria. De qualquer forma, é melhor produzir placas no Brasil que comprá-las prontas do exterior.

A primeira etapa da montagem é a aplicação da pasta de solda. É uma espécie de “cola” impregnada por minúsculas esferas de solda em estado sólido. A aplicação é feita pela primeira máquina da linha. A pasta é automaticamente aplicada em todos os pontos de soldagem. Esses pontos de soldagem já são previamente estanhados nas placas de circuito impresso. A máquina que aplica pasta de solda move a placa e localiza 4 pontos de referência, fazendo assim um alinhamento. Uma vez com a placa devidamente alinhada, a pasta de solda é aplicada nos pontos de soldagem. É um processo similar ao de uma impressora a jato de tinta, exceto que ao invés de tinta temos a pasta de solda.

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Figura 3 – Esta máquina faz a aplicação da pasta de solda sobre as placas de circuito.

A máquina que aplica pasta de solda tem o funcionamento parecido com o de uma impressora. Ela “imprime” a pasta em pontos específicos da placa de circuito. Esses serão os pontos de contato dos componentes a serem posteriormente posicionados.

A figura 3A mostra duas impressoras para pasta de solda. Não são na verdade as existentes na linha de montagem da Asus/Itautec (a que é usada no caso é a mostrada na figura 3).

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Figura 3a – Impressoras para pasta de solda

Na figura 3b vemos a ampliação de um pequeno trecho de uma placa de circuito impresso, na qual foram aplicados pontos de pasta de solda.

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Figura 3b – Pasta de solda aplicada sobre uma placa.

É preciso checar a espessura da camada de pasta de solda, que deve estar dentro de parâmetros máximo e mínimo apropriados. Pode ser preciso descartar algumas placas até que esta máquina esteja regulada.

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Figura 4 – Esta máquina faz a checagem da espessura da camada de pasta de solda.

A máquina que faz a checagem da espessura da pasta de solda (solder paste inspector) é uma espécie de scanner 3D acoplado a um PC que executa um software de análise. São checadas as dimensões dos pontos de solda, tanto em espessura como em tamanho. Em função desta análise, a impressora de pasta de solda pode ser regulada para obter melhores resultados.

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Figura 4a – Máquina para checagem da pasta de solda

A figura 4b mostra o tipo de imagem apresentada por esta máquina. Uma pequena seção de poucos milímetros é ampliada e analisada pelo software do equipamento.

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Figura 4b – Imagens apresentadas pela checadora de pasta de solda

Ao sair da primeira máquina que faz a aplicação da pasta de solda, as placas passam por duas outras máquinas muito interessantes. Elas fazem a colocação automática dos componentes eletrônicos SMD (montados na superfície). Este tipo de componente é muito comum nas placas modernas. Ao invés de serem encaixados em pequenos furos da placa (como ocorria há mais de 10 anos atrás), são apoiados na sua superfície. A pasta de solda fica entre a placa e o componente. Mais adiante, um forno derreterá a solda e fixará os componentes SMD.

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Figura 5 – Exemplo de componente SMD

As máquinas da linha de montagem são conectadas entre si, formando uma seqüência. Ao sair de cada máquina, a placa é transportada através de uma esteira para a máquina seguinte. Na figura 6 vemos ao fundo a máquina que aplica pasta de solda, seguida pela primeira máquina de inserção de componentes SMD.

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Figura 6 – Primeira máquina de inserção de componentes SMD. Ao fundo vemos a máquina para aplicação de pasta térmica.

É muito interessante ver os componentes colocados na placa. A máquina de inserção faz a colocação de 40.000 componentes por hora, cerca de 11 por segundo. No seu interior existe um enorme tambor rotativo com várias cabeças. Cada cabeça é alimentada com um tipo de componente. Por trás deste tambor existem vários carretéis com os componentes a serem inseridos. Cada placa que entra na máquina é movimentada rapidamente sob o tambor, e suas cabeças colocam precisamente cada componente em seu lugar. Uma placa leva cerca de 3 minutos para receber os componentes. A primeira máquina de inserção coloca capacitores, resistores, diodos e transistores.

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Figura 7 – Interior da primeira máquina de inserção de componentes SMD

Terminado o trabalho da primeira máquina de inserção, as placas entram na segunda máquina, onde vão ser colocados os chips SMD (chipset, super I/O, chips MSI e SSI).

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Figura 8 – Uma placa entra na segunda máquina de inserção de componentes

Na segunda máquina temos “braços” que rapidamente e precisamente colocam os chips nos seus lugares. Depois de receber todos os componentes SMD, as placas passam por um forno que aumenta lentamente sua temperatura até 70 graus, e depois as resfriam gradualmente até a temperatura ambiente, para evitar trincamentos e problemas de soldagem. Nesta etapa as minúsculas partículas de solda encontradas na pasta de solda são derretidas e fazem a fixação elétrica dos componentes SMD.

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Figura 9 – A segunda máquina de inserção, que irá colocar os chips nos seus lugares. Ao fundo, vemos o forno que faz o derretimento da pasta de solda e a fixação dos componentes.

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Figura 9a – Exemplo de máquina de inserção de componentes SMD

Existem máquinas de inserção de componentes com vários recursos e velocidades. Elas podem reconhecer o formato dos componentes, girá-los até a posição adequada, e até identificar a posição do “pino 1” de cada chip, ou a polaridade de cada componente. Essas máquinas são conectadas por esteiras e podem ser ligadas em série para obter maior produtividade. O grupo total de componentes pode ser dividido em vários grupos menores, e cada máquina ficaria encarregada de aplicar os componentes de um grupo.

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Figura 9b – Máquinas de inserção de componentes ligadas em série.

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Figura 10 – O forno que derrete a pasta de solda

Na próxima etapa as placas são testadas para verificar se todas as ligações eletrônicas estão corretas. É verificado se existem circuitos em aberto ou curto-circuitos. Isto é feito em poucos segundos através de um equipamento de medição. Ele utiliza uma espécie de “cama de pregos”, com centenas de agulhas que fazem contato com todos os pontos a serem medidos, e em poucos segundos verifica se está tudo corretamente ligado. Este equipamento possui módulos removíveis, um para cada modelo de placa.

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Figura 11 – Equipamento de medição de contatos

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Figura 11b – Equipamento para testes de placas através de medição dos contatos

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Figura 12 – Placas de CPU já com todos os componentes SMD soldados em seus lugares e devidamente testadas.

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Figura 13 – Laércio ao lado de uma pilha de 6.000 placas de CPU semi-prontas

A fase de inserção manual de componentes
Neste momento as placas estão com todos os componentes SMD em seus lugares. A seguir são colocados os componentes que não são SMD, como os slots, conectores e soquetes. Esses componentes são encaixados nos furos da placa de circuito. Sua inserção é feita manualmente em uma linha de várias montadoras (agora são pessoas, não máquinas), cada uma responsável pela colocação de um grupo de componentes.

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Figura 14 – Soquetes ZIF para os processadores, que serão encaixados manualmente na placa de CPU.

As placas são movimentadas por uma esteira ao longo de uma seqüência de montadoras.

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Figura 15 – Um dos diversos componentes que são encaixados manualmente nas placas de CPU.

Depois de passar por todas as montadoras, as placas já estarão com os slots, soquete do processador, soquetes das memórias, bobinas, capacitores, reguladores de voltagem e soquetes para jumpers.

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Figura 16 – Uma placa com quase todos os componentes nos seus lugares

Terminada a colocação de todos os componentes, as placas entram em um outro forno onde recebem um “banho de solda” na sua parte inferior, fixando os componentes nos furos de soldagem. Note que este forno é bastante diferente do primeiro. Na fixação dos componentes SMD, apenas é aplicado calor, que faz a pasta de solda derreter, fixando os componentes. Neste segundo forno não existe pasta de solda, e sim uma “piscina” de solda em estado líquido. As placas são movidas pela superfície desta solda, e ao saírem do outro lado, a solda é solidificada, fixando todos os componentes desta etapa.

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Figura 17 – Neste forno as placas recebem o banho de solda

Ao sair do banho de solda, as placas estão totalmente montadas, mas ainda não liberadas para uso. Passam por outro equipamento testador (cama de pregos) para a verificação dos contatos relativos aos componentes recém soldados. É feita a colocação do BIOS para que sejam finalmente levadas ao último teste. Há alguns anos atrás, o BIOS era armazenado em ROM, produzidas aos milhares e já com o programa gravado. Atualmente é usada a Flash ROM, que deve ser gravada na fábrica.

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Figura 18 – Esta montadora está gravando o BIOS nas memórias Flash ROM, que são instaladas nas placas de CPU e placas de vídeo no final do processo de montagem.

Passando pela “cama de pregos”, o BIOS é instalado. As placas vão à última bancada, onde é feito o último teste. As placas são ligadas em um teclado, monitor, disco rígido e demais componentes que formam um PC. É feito um rápido boot e é executado um programa de diagnóstico para verificar seu funcionamento.

Boa parte das placas vão diretamente para a linha de montagem da Itautec. Outras vão para o mercado, sendo colocadas em uma caixa e acrescidas de cabos, manuais e CD de instalação.

Conclusão
Já vi empresas afirmarem que montam placas e estarem na verdade trazendo as placas prontas do exterior, limitando-se a gravar e instalar o BIOS. No caso da Asus do Brasil, essas placas estão realmente sendo montadas a partir dos seus componentes eletrônicos. Essas placas têm garantia de um ano e os montadores que as utilizam obtém reduções de impostos, por estarem usando um produto feito no Brasil. Esperamos que a Asus do Brasil tenha sucesso e que outros fabricantes também venham se instalar no nosso país. Nossa vocação não é apenas para importar, é para trabalhar e produzir riquezas.