Фабрика Gigabyte Nan-Ping

Сергей Пахомов

Структура компании Gigabyte Group

Процесс производства материнских плат

Поверхностный монтаж

DIP-монтаж

Тестирование

Упаковка

Во время выставки Computex Taipei 2007 нашему корреспонденту удалось побывать на фабрике Nan-Ping по производству материнских плат и видеокарт компании Gigabyte.

Структура компании Gigabyte Group

Компания Gigabyte, основанная в 1986 году на Тайване, является сегодня одной из самых крупных фирм по производству материнских плат и видеокарт. В настоящее время она имеет следующую структуру: в состав концерна Gigabyte Group входят пять подразделений, специализирующихся на различных категориях продуктов: Gigabyte Communications, Gigabyte United, Inc., Gigabyte Technology, G-Style, Inc. и Gigazone International. Компания Gigabyte Communications занимается производством и продажей мобильных телефонов и коммуникаторов; фирма Gigabyte United, Inc. отвечает за разработку и продажу материнских плат и видеокарт; компания Gigabyte Technology выпускает настольные ПК, периферийные устройства, серверы и системы хранения данных, устройства для цифрового дома и сетевые устройства, кроме того, на ее фабриках производятся материнские платы и видеокарты по заказу компании Gigabyte United, Inc.; сфера деятельности фирмы G-Style — производство и продажа ноутбуков и UMPC; компания Gigazone International производит корпуса, кулеры и блоки питания.

Основу широкого ассортимента концерна Gigabyte Group составляют материнские платы. Так, в 2006 году объем продаж материнских плат достиг 65% от общего объема продаж продукции Gigabyte Group (рис. 1) и в численном выражении составил 15,4 млн штук (рис. 2).

Рис. 1. Объемы продаж в 2006 году
по категориям продуктов компании
Gigabyte Group

Рис. 2. Рост объема продаж материнских плат
компании Gigabyte Group

Как уже отмечалось, материнские платы Gigabyte производятся компанией Gigabyte Technology по заказу компании Gigabyte United, Inc. Компания Gigabyte Technology 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 Ping-Jen представляет собой сервисный центр и не занимается производством (см. таблицу).

Фабрики компании Gigabyte Technology

Фабрика Nan-Ping, о который мы расскажем подробнее, специализируется на выпуске материнских плат и видеокарт. Ежемесячный выход ее готовой продукции составляет 400 тыс. материнских плат и 200 тыс. видеокарт. На фабрике эксплуатируются девять линий поверхностного монтажа (SMT), десять линий DIP-монтажа, девять тестовых и восемь упаковочных линий. Фабрика занимает площадь 45 тыс. м², и на ней трудятся 1600 человек (в основном женщины).

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. Причем это касается не только компании Gigabyte, но и практически всех компаний, занимающихся аналогичным производством.

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

Цикл производства материнских плат разбит на четыре больших этапа:

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

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

Поверхностный монтаж

Производство материнских плат начинается с поверхностного монтажа. Чтобы попасть в цех SMT, необходимо пройти через специальную камеру очистки, где в буквальном смысле сдувается вся пыль с одежды (рис. 3).

Рис. 3. Камера очистки перед входом
в цех SMT

Технология поверхностного монтажа заключается в том, что вместо пайки каждого контакта по отдельности все чипы «приклеиваются» на печатную плату, заранее покрытую припоем по трафарету, затем плата прогревается в специальной печи (Reflow Oven), в результате чего припой плавится и чипы оказываются припаянными.

Прежде всего многослойные печатные платы PCB помещаются в специальный автоматический загрузчик (PCB Loader), который доставляет платы на ленту конвейера (рис. 4). На фабрике Gigabyte используется загрузчик Ascentex ABS-1000M.

Рис. 4. Автоматический загрузчик
печатных плат

Из загрузчика платы поступают в специальный автомат (Printer) Dek ELA (рис. 5), в котором по трафарету наносится паяльная паста (рис. 6), напоминающая графитовую смазку.

Рис. 5. Автомат для нанесения паяльной пасты Dek ELA	Рис. 6. Паяльная паста наносится по трафарету

Далее, двигаясь по конвейеру, платы поступают в автомат Middle Speed Mounter, выполняющий прецизионный поверхностный монтаж крупных микросхем (чипов). Скорость его работы невысока — порядка двух микросхем в секунду. На фабрике Gigabyte используется автомат JUKI KE2010L (рис. 7).

Рис. 7. Автомат поверхностного монтажа
Middle Speed Mounter (модель JUKI KE2010L)

После установки на плату микросхем в автомате Middle Speed Mounter материнские платы поступают в специальную печь (Reflow Oven Heller 1600 SX) — рис. 8, где разогреваются (причем разогрев происходит по точно заданному шаблону, чтобы избежать перегрева отдельных участков), а установленные на плату элементы припаиваются.

Рис. 8. Печь Reflow Oven
Heller 1600SX

За монтажом крупных микросхем следует монтаж всех остальных элементов. Этот этап подобен предыдущему: платы поступают в принтер DEK, где по шаблону наносится флюс. После этого платы проходят через автоматы поверхностного монтажа High Speed Mounter JUKI KE 2010L и Multi-Function Mounter FUJI QP 341E-MM (рис. 9), где на плату наносятся все необходимые элементы.

Рис. 9. Автомат поверхностного монтажа
Multi-Function Mounter FUJI QP 341E-MM

Автоматы поверхностного монтажа High Speed Mounter набирают необходимые электронные компоненты со специальных лент (рис. 10).

Рис. 10. Так выглядят ленты
с мелкими компонентами

После этого платы поступают в печь Reflow Oven Heller 1800 EXL (рис. 11), где все установленные элементы припаиваются.

Рис. 11. Печь Reflow Oven
Heller 1800 EXL

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 (рис. 12) платы подвергаются автоматическому визуальному контролю на предмет наличия всех необходимых компонентов.

Рис. 12. Стенд автоматического оптического
контроля Orbotech TRION-2340

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 (рис. 13).

Рис. 13. С помощью специальной
маски-шаблона платы осматриваются
на предмет наличия всех необходимых элементов

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.

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

DIP-монтаж

Если в цехе SMT-монтажа работает всего несколько человек, занимающихся контролем работы автоматов, то в цехе DIP-монтажа куда более многолюдно (рис. 14), причем работают одни женщины, в основном филиппинки (это обходится компании дешевле).

Рис. 14. В цехе DIP-монтажа большая часть
операций выполняется вручную

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. Трудно сказать, почему DIP-монтаж не столь автоматизирован, как SMT-монтаж, но, видимо, «ручной» конвейер при производстве плат обходится дешевле.

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 (рис. 15).

Рис. 15. Каждый оператор устанавливает на плату один или несколько элементов

Интересно отметить, что каждая девушка, сидящая за конвейером, в буквальном смысле привязана к нему за ногу (рис. 16). Конечно же, это делается не для того, чтобы повысить производительность труда. Просто таким образом все работающие «заземляются» для снятия статического электричества.

Рис. 16. Все девушки «привязаны»
к конвейеру за ногу

Присмотревшись повнимательнее, можно заметить, что крупногабаритные элементы, такие как процессорное гнездо и DIMM-слоты памяти, накрывают свинцовым грузилом для обеспечения надежного контакта (рис. 17).

Рис. 17. Крупногабаритные элементы
накрывают свинцовым грузилом
для обеспечения надежного контакта

После того как все необходимые компоненты установлены в свои гнезда, платы направляются в специальную волновую печь (рис. 18).

Рис. 18. Платы со всеми установленными
компонентами направляются в волновую печь

Там плата разогревается и нижней частью проезжает по тонкой волне расплавленного олова с температурой 190 °С. Все металлические части благополучно запаиваются, а к PCB олово не пристает, поэтому остальная часть платы остается абсолютно чистой. При выходе из печи платы охлаждаются с помощью системы вентиляторов (рис. 19).

Рис. 19. При выходе из печи платы охлаждаются
с помощью системы вентиляторов

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

Далее на плату устанавливается крепежная рама для процессора и приклеивается радиатор на северный мост чипсета (рис. 20).

Рис. 20. На заключительном этапе на плату
устанавливают крепежную раму для процессора

Тестирование

На этом этапе производство материнской платы заканчивается и начинается этап проверки ее функциональности. Для этого в плату устанавливают процессор, память, видеокарту, оптический привод, жесткий диск и т.д. (рис. 21).

Рис. 21. После DIP-монтажа платы проходят
проверку на работоспособность

Упаковка

Платы, прошедшие этап тестирования, поступают в цех упаковки. На линии упаковки все платы вместе с сопутствующими аксессуарами помещаются в коробки (рис. 22) и поступают на склад готовой продукции (рис. 23).

Рис. 22. На линии упаковки все платы помещаются в коробки
Рис. 23. Склад готовой продукции

Редакция выражает признательность компании Gigabyte за организацию экскурсии на фабрику Nan-Ping.

КомпьютерПресс 7'2007