Raspberry Pi 5: встановлюємо вихідні компоненти новим способом

Починаючи з одноплатних комп’ютерів 5 покоління Raspberry Pi 5, команда Raspberry Pi впровадила новий виробничий процес, що змінив підхід до збірки роз’ємів на платах — інтрузивне паяння оплавленням (intrusive reflow soldering). Завдяки цій зміні виробництво Raspberry Pi 5 стало на 15% швидшим, вдвічі зменшилась кількість повернень пристроїв, а збірка стала значно простішою і ефективнішою. Щорічне скорочення викидів CO₂ в результаті впровадження технології інтрузивної пайки компанія оцінює в 43 тонни.

Як відбувається виробництво електронних модулів на сучасній виробничій лінії?

На сучасному електронному виробництві переважає поверхневий монтаж (SMD) — компоненти монтуються автоматизованими pick-and-place машинами на поверхню плати з нанесеною паяльною пастою. Потім вся плата проходить через піч оплавлення, де паста плавиться і компоненти надійно фіксуються. Цей процес є швидким, точним і масштабованим.

Що таке наскрізні компоненти?

Однак DIP (також мають назву наскрізні, черезотвірні або вихидні) компоненти (наприклад, USB-порти, GPIO-роз’єми, силові конектори) мають виводи, що проходять крізь плату. Для надійного монтажу ці виводи мають бути пропаяні з іншого боку плати, тобто потребують паяння в наскрізні металізовані отвори (PTH — plated through holes). І ось тут починаються труднощі.

Чому необхідність встановлення вихідних компонентів на плату ускладнює типовий виробничий процес?

Типовий процес монтажу вихідних компонентів виглядає так:

SMD-компоненти розміщуються та паяються стандартним способом. Потім наскрізні компоненти встановлюються окремо. Раніше вручну (оператор вставляв роз’єми руками), згодом — за допомогою окремих спеціалізованих роботів. Плата йде на пайку хвилею: її нижній бік проходить через ванну з розплавленим припоєм, який “заливає” отвори з виводами.

У такого традиційного підходу до встановлення наскрізних компонентів є декілька недоліків.

• Повільно: це додаткова стадія, яка розриває основний потік виробництва.
• Додаткове обладнання: хвильова паяльна машина — це окремий агрегат, що потребує обслуговування, налаштування та місця на лінії.
• WIP (Work in Process): оскільки хвильове паяння не інтегроване в основну лінію, на цьому етапі накопичується незавершена продукція, яку потрібно зберігати, транспортувати й синхронізувати.
• Менша точність: високощільні компоненти або ті, що розташовані поруч з пластиком, можуть постраждати від температури хвилі.
• Дизайн-процес ускладнюється: потрібно враховувати зазори, маски, зони недопуску флюсу тощо.

І найголовніше — усе це унеможливлює повністю безперервний “конвеєрний” потік. У реальному виробництві це означає затримки, додаткові витрати й підвищені вимоги до менеджменту процесу.

Як технологія інтрузивного паяння оплавленням розв’язує цю проблему?

Технологія інтрузивного паяння оплавленням об’єднує обидва світи: дає змогу використовувати міцність та надійність наскрізного монтажу, але без порушення єдиного автоматизованого потоку. Це величезний крок уперед для виробництва компактних і надійних пристроїв — таких, як Raspberry Pi.

Raspberry Pi 5 і Raspberry Pi 4 з наскрізними компонентами, встановленими різними способами. Фото з сайту https://www.raspberrypi.com/

Переваги методі інтрузивної пайки оплавленням для виробництва.

• Одна лінія — без розривів. Повністю виключено потребу в додатковому устаткуванні для паяння конекторів.
  Простіше планування і менше WIP. Усі компоненти встановлюються в одному процесі. Зникає проміжне зберігання незавершеної продукції (Work In Process).Менше складнощів при розробці. Під час впровадження компанія доопрацювала дизайн конекторів, адаптувала шаблон нанесення пасти, змінила посадкові отвори й налагодила контроль якості. Все це тепер доступно виробникам, які використовують Raspberry Pi у власних пристроях.

Які переваги впровадження інтрузивного паяння оплавленням несе для покупців Raspberry Pi в Україні?

Зменшення відсотку повернень удвічі свідчить про стабільність якості. Менше браку на етапі монтажу — менше сервісу, переробок і непередбачуваних затримок. Raspberry Pi 5 став ще надійнішим інструментом для комерційних проєктів, автоматизації, освітніх систем та вбудованих рішень.

А як щодо сумісності Raspberry Pi 5, де компоненти встановлені новим методом, з іншими модулями родини Raspberry Pi?

Зовні зміни майже непомітні: деякі роз’єми мають коротші ніжки, оскільки тепер вони не призначені для хвильового паяння. Проте усі компоненти залишаються електрично й механічно сумісними з попередніми версіями. Також, нова технологія дозволила збільшити щільність монтажу без шкоди для надійності.

Технологія не нова — але тепер у стандарті.

Метод pin-in-paste відомий в індустрії понад десятиліття, однак потребував узгодження між інженером і виробником — точного підбору товщини ніжок, діаметра отворів і кількості пасти. Тепер Raspberry Pi реалізувала це на рівні масового виробництва — надійно, стабільно, без компромісів.
Це не просто зміна процесу — це новий виробничий стандарт для всієї лінійки Raspberry Pi.

Як працює встановлення вихідних DIP-компонентів методом інтрузивної пайки оплавленням Pin-in-paste.

Компанія VD MAIS — офіційний дистриб’ютор Raspberry Pi в Україні.

Ми постачаємо тільки оригінальні пристрої з новим виробничим стандартом, з повною техпідтримкою та гарантією. Купити одноплатні комп’ютери Raspberry Pi в Україні можна в офіційному інтернет-магазині VD MAIS. Щоб дізнатися більше про пріоритетне постачання для великих проектів, пишіть на адресу raspberrypi@vdmais.ua.