Фабрика Gigabyte Nan-Ping

Сергей Пахомов

Процесс производства материнских плат

Поверхностный монтаж

DIP-монтаж

Этап тестирования платы

Упаковка

 

Во время выставки Computex Taipei 2009 нашему корреспонденту удалось побывать на фабрике Nan-Ping компании Gigabyte.

Компания Gigabyte, основанная в 1986 году на Тайване, является сегодня одной из самых крупных фирм по производству материнских плат, видеокарт, корпусов, блоков питания и прочих аксессуаров.

Gigabyte имеет четыре производственные фабрики, две из которых расположены в Китае, а две — на Тайване. В Китае находятся фабрики Ning-Bo и Dong-Guan, а на Тайване — Ping-Jen и Nan-Ping.

Фабрика Nan-Ping, о который мы расскажем более подробно, специализируется на выпуске материнских плат, видеокарт, мобильных телефонов, ноутбуков и нетбуков, а также блэйд-серверов и компьютеров. Однако основное производство на этой фабрике — это выпуск материнских плат и видеокарт.

Итак, начнем нашу виртуальную экскурсию на фабрику Gigabyte Nan-Ping.

 

Рисунок

Вход на фабрику Gigabyte Nan-Ping

На фабрике эксплуатируется 11 линий поверхностного монтажа (SMT), четыре линии DIP-монтажа, шесть тестовых и две упаковочные линии. Кроме того, имеются две конвейерные линии по сборке мобильных телефонов, одна линия по сборке серверов, одна линия по сборке ПК и две линии по сборке ноутбуков. Фабрика занимает площадь 45 тыс. м2, и на ней трудятся 1100 человек (в основном женщины).

При полной загрузке фабрика Nan-Ping может ежемесячно выпускать 250 тыс. материнских плат, 50 тыс. видеокарт, 5 тыс. серверов, 10 тыс. мобильных телефонов, 10 тыс. ноутбуков и 5 тыс. настольных ПК.

Похоже, на Тайване всерьез побаиваются свиного гриппа (ну невдомек им, что все это хорошо профинансированная утка): мало того что многие ходят в масках, так еще и температуру измеряют чуть ли не на каждом шагу. Вот и на фабрике Gigabyte Nan-Ping все сотрудники, приходящие на работу, обязаны проверить свою температуру. Благо, эта процедура длится не более секунды. Вход на фабрику охраняют миловидные китаянки в масках, которые с помощью миниатюрных тепловизоров мгновенно отсекают всех подозрительных личностей с повышенной температурой.

 

Рисунок

Все входящие на фабрику должны пройти
процедуру проверки температуры

Рисунок

Девушки в масках с помощью тепловизоров
отсеивают всех подозрительных личностей
с повышенной температурой

Процесс производства материнских плат

Все фабрики по производству материнских плат (независимо от производителя) выглядят примерно одинаково. Процесс производства материнской платы заключается в том, что на печатную плату PCB (Printed Circuit Board) «навешиваются» все необходимые электронные компоненты и разъемы, после чего она подвергается тщательному тестированию. Возможно, для кого-то это будет откровением, но сами многослойные печатные платы со всей системой разводки не являются продукцией заводов по производству материнских плат. В частности, компания Gigabyte вообще не имеет заводов по производству PCB и заказывает их у других компаний. Правда, у кого именно Gigabyte заказывает PCB, ее представители не сообщают, ограничиваясь фразой «мы заказываем PCB у самых лучших производителей».

Многослойные печатные платы, выполненные по дизайну Gigabyte, поступают на фабрику уже в готовом виде. Выпуском таких плат занимаются порядка десяти различных компаний.

Цикл производства материнских плат разбит на четыре больших этапа:

  • поверхностный монтаж (Surface Mounting Technology, SMT);
  • DIP-монтаж,
  • тестирование;
  • упаковка.

Каждый из этих этапов выполняется в отдельном цехе и даже на отдельном этаже.

Поверхностный монтаж

Производство материнских плат начинается с поверхностного монтажа (SMT). Чтобы попасть в цех SMT, необходимо пройти через специальную камеру очистки, где в буквальном смысле сдувается вся пыль с одежды.

 

Рисунок

Камера очистки перед входом в цех SMT

Технология поверхностного монтажа заключается в процессе распайки различных чипов и электронных компонентов на плате. Причем процесс этот полностью автоматизирован и выполняется конвейерным способом с помощью специальных автоматов.

Прежде всего печатные платы помещаются в специальный автоматический загрузчик (PCB Loader), который доставляет платы на ленту конвейера. На фабрике Gigabyte используется загрузчик Ascentex ABS-1000M.

 

Рисунок

Автоматический загрузчик
Ascentex ABS-1000M печатных плат на конвейер

Из загрузчика платы поступают в специальный автомат Dek ELA, называемый Printer, в котором на печатную плату по трафарету наносится специальная паяльная паста (флюс), напоминающая графитовую смазку.

 

Рисунок

Нанесение паяльной пасты по трафарету
на печатную плату

Рисунок

Автомат для нанесения паяльной пасты

Далее, двигаясь по конвейеру, платы поступают в автомат Middle Speed Mounter, выполняющий прецизионный поверхностный монтаж на плате крупных микросхем (чипов). Этот автомат размещает чипы в том месте, где предварительно была нанесена паяльная паста, и чипы как бы приклеиваются к этой вязкой пасте. Скорость работы автомата Middle Speed Mounter невысока — порядка двух микросхем в секунду. На фабрике Gigabyte используется автомат JUKI KE2010L.

 

Рисунок

Автомат поверхностного монтажа
Middle Speed Mounter JUKI KE2010L

После установки на плату микросхем в автомате Middle Speed Mounter материнские платы поступают в специальную печь (Reflow Oven Heller 1600 SX), где разогреваются (причем разогрев происходит по точно заданному шаблону во избежание перегрева отдельных участков), а установленные на плату элементы припаиваются.

 

Рисунок

Печь Reflow Oven Heller 1600SX

За монтажом крупных микросхем следует монтаж всех остальных мелких элементов. Этот этап подобен предыдущему: платы поступают в принтер, где по шаблону наносится флюс. После этого платы проходят через автоматы поверхностного монтажа и поступают в печь. Однако для размещения на плате мелких и средних электронных компонентов используются уже более скоростные автоматы поверхностного монтажа: High Speed Mounter и Multi-Function Mounter. Скорость работы автомата High Speed Mounter составляет несколько десятков элементов в секунду.

 

Рисунок

Автомат поверхностного монтажа
High Speed Mounter Fuji CP-743ME

Рисунок

Автомат поверхностного монтажа
Multi-Function Mounter FUJI QP 341E-MM

Автоматы поверхностного монтажа High Speed Mounter и Multi-Function Mounter набирают необходимые электронные компоненты со специальных лент.

 

Рисунок

Ленты с электронными компонентами, которые
заправляются в автоматы поверхностного монтажа

После этого платы с нанесенными на них электронными компонентами вновь поступают в печь (Reflow Oven), где все установленные элементы припаиваются.

 

Рисунок

Плата с распаянными электронными компонентами
на выходе из печи

Из печи платы поступают в автомат временного хранения (Unloader) Ascentex ATB-2000M.

На этом первичный этап поверхностного монтажа заканчивается, и платы подвергаются тщательному контролю, в процессе которого они проходят как визуальный осмотр (Visual Inspection, V.I.), так и электронное тестирование (In Circuit Test, ICT).

Сначала на специальном стенде Orbotech TRION-2340 платы подвергаются автоматическому визуальному контролю на предмет наличия всех необходимых компонентов.

После этого наступает черед визуального контроля платы. Для каждой модели плат предусмотрена специальная маска-шаблон, имеющая прорези в тех местах, где должны быть установлены элементы. Накладывая такую маску, контролер может легко обнаружить отсутствие того или иного элемента.

Затем плату кладут на особый стол и с помощью специального шаблона замыкают необходимые группы контактов. Если проходят не все сигналы, то на экране монитора индицируется ошибка и плата отправляется на доработку.

 

Рисунок

Стенд автоматического оптического
контроля Orbotech TRION-2340

Рисунок

С помощью специальной маски-шаблона платы
осматриваются на предмет наличия всех
необходимых элементов

Рисунок

Тестирование внутренних цепей платы

На этом этап поверхностного монтажа заканчивается, и платы отправляются в цех DIP-монтажа.

DIP-монтаж

Если в зале SMT-монтажа работает всего несколько человек, контролирующих работу автоматов, то в зале DIP-монтажа куда более многолюдно, поскольку этот процесс вообще не автоматизирован и подразумевает ручной монтаж необходимых элементов на плату. Во время DIP-монтажа на плату устанавливаются все те компоненты, которые запаиваются с обратной стороны платы, то есть элементы, для пайки которых в плате предусмотрены отверстия.

За конвейером работают только женщины, а руководят ими исключительно мужчины. Это вам не Америка с ее эмансипацией. Все так, как и должно быть: женщины работают, мужчины руководят. Причем, что характерно, за конвейером в основном сидят не коренные жители Тайваня, а филлипинцы или выходцы из Центрального Китая. Короче, гастарбайтеры. Что ж, все правильно, это обходится компании гораздо дешевле.

 

Рисунок

На конвейере используется исключительно женский труд

Процесс DIP-монтажа заключается в следующем. Материнские платы загружаются на конвейер и медленно движутся по нему, а каждый оператор устанавливает на плате один или несколько элементов.

 

Рисунок

Каждый оператор устанавливает на плату
один или несколько элементов

После того как все необходимые компоненты установлены в свои гнезда, платы направляются в специальную волновую печь.

Там плата разогревается и нижней частью проезжает по тонкой волне расплавленного олова. Все металлические части запаиваются, а к PCB олово не пристает, поэтому остальная часть платы остается чистой. При выходе из печи платы охлаждаются с помощью системы вентиляторов.

 

Рисунок

Платы со всеми установленными компонентами
направляются в волновую печь

Процесс DIP-монтажа заканчивается удалением остатков олова с обратной стороны платы. Причем эта операция осуществляется вручную с помощью самых обычных паяльников.

 

Рисунок

С помощью самых обычных паяльников устраняются
все излишки олова

Далее на плату устанавливается крепежная рама для процессора и радиатор.

 

Рисунок

На заключительном этапе на плату устанавливают
крепежную раму для процессора

Этап тестирования платы

На этом этапе производство материнской платы заканчивается и начинается процедура проверки ее работоспособности. Для этого на специальном стенде на плату устанавливают процессор, память, видеокарту, оптический привод, жесткий диск, а также подключают прочие компоненты.

 

Рисунок

После DIP-монтажа платы проходят проверку
на работоспособность

Рисунок

В процессе тестирования проверяется
каждый разъем платы

Упаковка

Платы, прошедшие этап тестирования, поступают в цех упаковки. На линии упаковки все платы вместе с сопутствующими аксессуарами помещаются в коробки и поступают на склад готовой продукции.

 

Рисунок

На линии упаковки все платы помещаются в коробки

Впрочем, процесс упаковки, конечно же, уже не так интересен, как сам процесс производства плат.

 

В начало В начало

КомпьютерПресс 7'2009