Czas przestać wiercić! — powiedział pewien mądry człowiek, a paru innych mu przytaknęło. Tak powstałą nowa technologia montażu płytek elektronicznych: S.M.D. (Surface Mounted Devices), czyli Montaż Powierzchniowy.
Dlaczego powierzchniowy? Otóż wszystkie elementy są montowane po stronie ścieżek połączeniowych, a ponieważ te przeważnie przebiegają po obu stronach płytki, możemy umieścić te same elementy na mniejszej płytce. Ze względu na postęp technologii produkcji elementów elektronicznych, a jednocześnie dzięki automatyzacji procesu montażu, elementy do montażu powierzchniowego (elementy strukturowe) mają wymiary kilkakrotnie mniejsze od tradycyjnych. Grubość ścieżek połączeniowych jest tak mała, że między „nóżkami“ opornika, tzn. na pasku szerokości ok. 2 mm są przeprowadzane dwa, trzy połączenia. Tak małe wymiary elementów wymuszają precyzję montażu, a tę można osiągnąć tylko za pomocą robotów. Hala, gdzie rodzą się współczesne komputery, przypomina wizję szalonych futurologów. Linia montażowa jest wręcz pokryta gąszczem mechanicznych ramion sterowanych przez mikrokomputery oparte o technikę szesnasto- i trzydziestodwubitową.
Z magazynu dostarczane są gotowe panele z zamocowanymi na nich płytkami. Na płytkach przygotowano już punkty lutownicze oraz pokryto ścieżki i resztę płytki specjalnym, żaroodpornym lakierem. Panele na taśmie wjeżdżają pod pierwsze głowice automatów, które zgodnie z programem, z niewiarygodną prędkością kilkudziesięciu punktów na godzinę, nanoszą kropelki kleju w miejsca, gdzie mają znajdować się elementy. Ilość kleju jest ściśle uzależniona od wielkości montowanej części. Następnym etapem jest mocowanie elementów strukturowych. Elementy te są umieszczane przez producenta na perforowanej taśmie papierowej nawiniętej na szpule (takie same jak w domowych magnetofonach). Często jednak części dostarczane są luzem i wtedy zachodzi konieczność stosowania specjalnych automatów ustawiających odpowiednio elementy w prowadnicach, z których dopiero są pobierane do montażu.
Głowica automatu montującego przypomina swym wyglądem i działaniem bardzo precyzyjną, czworo palczastą rękę. Jedno stanowisko montujące może składać się z paru „rąk“ przyklejających jednocześnie różne elementy. Robot sterowany impulsami z komputera chwyta bardzo delikatnie część z odpowiedniej szpuli lub szyny, obraca ją tak jak powinna być umieszczona na płytce i orientuje ją w przestrzeni, posługując się przy tym techniką zbliżoną do laserowych celowników optycznych. Następnie element jest dociskany do kropelki kleju i punktów styku z dokładnością do setnych milimetra. Gdy wszystkie elementy zostaną już przyklejone ruszają do komory cieplnej, gdzie klej pod wpływem działania temperatury lub odpowiednich składników chemicznych twardnieje.
Tak przygotowane płytki podawane są do automatu lutowniczego, gdzie zostają poddane krótkotrwałej kąpieli w roztopionej cynie i oczyszczone za pomocą gorącego powietrza wydmuchującego resztki cyny z niepożądanych miejsc. Zmontowana płytka poddawana jest kontroli na stanowiskach obsługiwanych przez mikrokomputery przemysłowe tzn. mikroprocesory wraz z odpowiednim oprzyrządowaniem i oprogramowaniem, w konfiguracji przeznaczonej dla danego zadania. Jeśli zostaną stwierdzone jakieś wady, to w zależności od ceny wadliwej płytki naprawia się ją lub po prostu wyrzuca. Oczywiście w obecnej chwili nie produkuje się jeszcze całej gamy elementów strukturowych, wobec czego istnieje częstokroć konieczność uzupełniania płytki elementami tradycyjnymi, co znacznie zwiększa wymiary urządzenia, wydłuża czas potrzebny na jego wyprodukowanie i zwiększa możliwość wystąpienia awarii. Montaż taki nazywamy montażem mieszanym. Układy strukturowe montuje się wtedy po jednej stronie płytki, a po drugiej elementy tradycyjne.
Do montowania elementów tradycyjnych, a więc obciążonych koniecznością zaginania „nóżek“, wiercenia otworów itp. stosuje się wielce wyrafinowane stanowiska, wyposażone w komputery standardu IBM pracujące z programami CAM. Operator ma przed sobą płytkę z wywierconymi otworami, z jego lewej strony umieszczony jest obrotowy pojemnik z wieloma przegrodami wypełnionymi częściami elektronicznymi. Pojemnik jest tak sprytnie skonstruowany, że w danym momencie operator może wyjąć tylko jeden element. Pod płytką, w którą wkładane są elementy, znajdują się dwie głowice laserowe sterowane przez komputer. Operator widzi podświetlone przez la ser otwory, w które należy włożyć trzymaną część. Nie sposób pomylić się!
Spytacie się na pewno „dlaczego małe jest piękne“? Otóż tylko dzięki nowej technologii możemy słuchać muzyki z walkmen’a wielkości kasety, nagrywać filmy kamwidami mieszczącymi się w małej torbie, korzystać z przenośnych komputerów, które nie ważą więcej niż parę książek itd. A może by tak zrezygnować z krzemu i usług elektronów? — zastanawiał się na głos pewien człowiek; Właśnie— może by tak białko i światło? — przytaknął drugi; Na razie proponuję, żebyśmy zajęli się tylko światłowodami i światłem — stwierdził trzeci:
Hm? A gdyby tak jeszcze nadprzewodnik?!; Słyszałem, jak pewien mądry Japończyk... — ale to już zupełnie inna historia.
Jarosław Żurawski