Введение
Модель завода Nan-Ping, сделанная из подручных материалов. Нажмите на картинку для увеличения.
Летом 2008 года мы уже опубликовали небольшой материал о том, как производятся материнские платы Gigabyte на заводе Nan-Ping. Репортаж вызвал оживлённые отклики наших читателей. В нынешнем году, во время проведения выставки Computex, нам вновь представилась возможность посетить завод Nan-Ping, и мы решили её не упускать, чтобы сделать более подробный и интересный материал. На сей раз мы рассмотрим конвейеры производства не только материнских плат, но и видеокарт. Фотографировать на заводе строго-настрого запрещено, но нам сделали исключение. Поэтому наш репортаж снабжён большим количеством фотографий.
Ещё одна модель завода, на сей раз изготовленная из компонентов материнских плат. Нажмите на картинку для увеличения.
В холле завода установлен огромный макет материнской платы GA-X48T-DO6. Нажмите на картинку для увеличения.
Всего Gigabyte производит свою продукцию на четырёх заводах. Два из них находятся на Тайване практически рядом – это посещённый нами завод Nan-Ping и соседний с ним Ping-Jen. В континентальном Китае есть ещё два крупных завода Gigabyte – Ning-Bo и Dong-Guan.
Завод Nan-Ping находится в восьмиэтажном здании, и для оптимизации всего процесса на каждом этаже размещаются соответствующие этапы производства. На седьмом этаже выполняется пайка SMT (Surface Mounted Technology) – технология монтажа на поверхность. На пятом и четвертых этажах на платы устанавливаются более крупные компоненты DIP. На втором этаже выполняется упаковка.
На заводе Nan-Ping используются 11 конвейеров монтажа SMT, которые способны выдавать в месяц 250 тысяч материнских плат, 50 тысяч видеокарт или пять тысяч серверных решений. Монтаж DIP выполняется на четырёх конвейерах с такой же производительностью. Для тестирования используются шесть конвейеров, для упаковки – два конвейера. Добавим к этому ещё два конвейера по сборке ноутбуков/мобильных устройств (10 тысяч единиц в месяц) и четыре конвейера для сборки компьютеров и серверов.
В целом же, на заводе Nan-Ping выпускаются материнские платы, видеокарты, компьютеры, мобильные устройства (сотовые телефоны, ноутбуки, нетбуки, UMPC) и blade-серверы.
Завод Nan-Ping сертифицирован по нескольким стандартам ISO, чем очень гордятся представители Gigabyte.
Конвейеры монтажа SMT отличаются высокой гибкостью, то есть их легко и быстро можно перепрофилировать под выпуск материнских плат, серверов или видеокарт. Для монтажа SMT на заводе используются наиболее эффективные машины Fuji CP и QP.
На заводе используется комплексная система мониторинга и отслеживания SFIS (Shop Floor Integration System). Она позволяет оперативно выявлять сбои и оптимизировать процесс производства. На всех этапах производства выполняется проверка образцов (визуальная проверка, внутрисхемное тестирование, проверка в рентгеновских лучах и т.д.), а также тесты надёжности (вибрация, падение, термокамеры).
Процесс производства
Позвольте вкратце рассказать про весь процесс производства материнских плат и видеокарт, после чего мы перейдём к самой интересной части – к виртуальной экскурсии по заводу Nan-Ping.
Непосредственно сами печатные платы (текстолит) на заводе не производятся – они поступают уже готовыми от сторонних производителей. То же самое касается различных компонентов. Процесс сборки материнских плат и видеокарт можно разбить на четыре этапа.
SMT
На этапе SMT (Surface Mounted Technology – технология монтажа на поверхность) на печатные платы припаиваются небольшие компоненты (от резисторов и конденсаторов до сокетов, чипов и других элементов). Сначала специальная машина наносит на нужные участки припойную пасту. Следующая машина автоматически размещает компоненты с очень большой скоростью. Причём есть машины как для самых мелких деталей, так и для более крупных (сокеты, например). После установки всех компонентов выполняется пайка расплавлением паяльной пасты (reflow soldering). Наконец, завершает процесс машина автоматического оптического обнаружения дефектов. Затем плата с установленными компонентами SMT переходит на следующий этап.
DIP
Компоненты DIP отличаются от компонентов поверхностного монтажа тем, что они с помощью ножек пронизывают материнскую плату, после чего припаиваются. Благодаря этому компоненты DIP способны выдержать серьёзную механическую нагрузку. Но и устанавливать их приходится вручную. Поэтому первый этап процесса DIP заключается в ручной установке компонентов. За установку каждого компонента отвечает свой оператор – материнская плата обзаводится слотами, разъёмами, конденсаторами.
Затем выполняется пайка волной припоя с температурой 265 градусов Цельсия. Ножки компонентов окунаются в припой, после чего они прочно припаиваются к плате. После пайки операторы устанавливают различные радиаторы там, где это требуется.
Наконец, завершают этап DIP визуальный анализ качества пайки и различные тесты. После тщательной проверки плата переходит на следующий этап.
Тестирование
Все продукты проходят полный набор функциональных тестов. В некоторых случаях проводятся испытания в термокамерах как при низкой (минус 10 градусов Цельсия), так и при высокой (45 градусов) температуре. Завершает этап тестирования визуальная проверка.
Упаковка
Этап упаковки, наверное, можно назвать самым простым. Формируется коробка, в неё на конвейере закладываются материнская плата или видеокарта, а также различные аксессуары. После чего коробки упаковываются в более крупные контейнеры и отправляются клиентам Gigabyte в разные уголки мира.
Экскурсия по заводу
Позвольте перейти к самому интересному – к нашей экскурсии. Теперь вы знаете основные этапы производства материнских плат и видеокарт, так что сориентироваться будет проще.
SMT
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Конвейер начинается с загрузчика печатных плат Ascentex ABS-1000M (две бежевых машины слева). Он автоматически очищает печатную плату и обеспечивает регулярную подачу плат на конвейер.
Часть конвейеров выполняют двустороннюю пайку SMT. У них выполняется цикл печать – набор – пайка, затем плата переворачивается и проходит через этот же цикл повторно. Нам демонстрировали конвейер с одним циклом.
После загрузчика печатная плата поступает в принтер, печатающий припойной пастой – DEK (справа). Он наносит припойную пасту на все необходимые участки печатной платы.
Нажмите на картинку для увеличения.
Из принтера печатная плата поступает в скоростную наборную машину – Fuji CP. Машина устанавливает на плату небольшие компоненты, которые поступают в специальных лентах.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Наборная машина работает с огромной скоростью – на размещение компонента уходит 0,068 с. Максимальный размер размещаемых компонентов – 19×19 мм с высотой до 6 мм.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
В таких катушках хранится лента с компонентами.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Вторая наборная машина Fuji QP устанавливает уже более крупные компоненты. Скорость составляет 0,5 с на компонент, но зато эта машина позволяет устанавливать на плату различные сокеты, чипы и разъёмы.
Нажмите на картинку для увеличения.
Печатная плата прошла обе наборных машины и направляется в машину пайки. Можно заметить, что на плате уже присутствуют несколько чипов и сокет процессора.
Нажмите на картинку для увеличения.
В машине Heller выполняется пайка расплавлением паяльной пасты (reflow soldering). Соответственно, все установленные компоненты прочно припаиваются к материнской плате.
Нажмите на картинку для увеличения.
Плата выходит из машины пайки. Не прикасаться! Горячо!
Нажмите на картинку для увеличения.
Платы принимает укладчик, после чего они готовы к финальной стадии процесса SMT – проверке и тестированию.
Нажмите на картинку для увеличения.
На некоторых конвейерах используется оптический тестер Orbotech, автоматически проверяющий точки пайки и расположение компонентов.
Нажмите на картинку для увеличения.
На плату накладывается специальный трафарет, закрывающий всё лишнее, после чего оператор тщательно проверяет открытые участки.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Тестер Tri используется для проверки электрических цепей. На плату опускаются пробы, касающиеся определённых участков, после чего производится проверка.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Эти машины стоят в сторонке от конвейеров SMT – на них прошивается BIOS материнских плат.
Нажмите на картинку для увеличения.
Не менее важное место – склад. На фотографии сотрудник принимает компоненты для установки SMT.
Нажмите на картинку для увеличения.
Оприходованные компоненты в коробках…
Нажмите на картинку для увеличения.
…и в катушках.
А теперь мы спускаемся до этажа, где производится установка DIP.
DIP
Нажмите на картинку для увеличения.
Компоненты DIP монтируются не на поверхность печатной платы, как SMT, а используют для крепления ножки, которые проходят сквозь заготовленные отверстия платы.
Нажмите на картинку для увеличения.
Здесь уже нет большого количества машин – основные операции выполняются вручную.
Нажмите на картинку для увеличения.
Платы после установки SMT-компонентов поступают в лотках, откуда их извлекает оператор и переносит на конвейер.
Нажмите на картинку для увеличения.
Каждый оператор отвечает за установку своих компонентов. На фотографии можно видеть, как устанавливаются конденсаторы.
Нажмите на картинку для увеличения.
Слоты DIMM из коробочки вскоре перекочуют на материнскую плату.
Нажмите на картинку для увеличения.
Слева платы без слотов DIMM, справа – уже с ними.
Нажмите на картинку для увеличения.
Установка USB-портов панели ввода/вывода (на нашей стороне) и разъёма дополнительного питания CPU (на противоположной стороне).
Нажмите на картинку для увеличения.
Теперь мы поняли, почему разъёмы стали делать цветными – чтобы скрасить работу операторам. Установка зелёных разъёмов IDE.
Нажмите на картинку для увеличения.
Установка очередных портов панели ввода/вывода.
Нажмите на картинку для увеличения.
Установка звуковых портов панели ввода/вывода.
Нажмите на картинку для увеличения.
Станция добавления портов VGA и LPT.
Нажмите на картинку для увеличения.
А здесь устанавливаются слоты x16 PCIe.
Нажмите на картинку для увеличения.
Этому оператору не позавидуешь – ему нужно успеть вставить два слота PCI.
Нажмите на картинку для увеличения.
Здесь на сокет процессора надевают специальные прокладки, чтобы он не расплавился в машине пайки волной припоя.
Нажмите на картинку для увеличения.
Ещё раз взглянем на весь конвейер.
Нажмите на картинку для увеличения.
Впереди нас ждёт пайка.
Нажмите на картинку для увеличения.
Машина пайки волной припоя.
Нажмите на картинку для увеличения.
Горячо!
Нажмите на картинку для увеличения.
После машины платы снова выезжают на конвейер для проверки.
Нажмите на картинку для увеличения.
Вращающийся круг счищает остатки припоя с платы.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Оператор вручную допаивает сомнительные точки пайки.
Нажмите на картинку для увеличения.
На плату накладывается трафарет, после чего проводится визуальная проверка.
Нажмите на картинку для увеличения.
Здесь происходит наклейка стикеров, по которым плата будет отслеживаться в дальнейшем.
Нажмите на картинку для увеличения.
Установка на чипсет радиаторов.
Нажмите на картинку для увеличения.
Ещё один этап визуального контроля.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Станция проверки электрических контактов SATA.
Нажмите на картинку для увеличения.
И снова визуальная проверка.
Нажмите на картинку для увеличения.
Готовые платы складываются в контейнер – они переходят на следующий этап тестирования.
Проверка и тестирование
Нажмите на картинку для увеличения.
Платы устанавливаются в специальные станции для тестирования, после чего к ним подключаются все возможные разъёмы и интерфейсы.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Пример открытого тестового стенда.
Нажмите на картинку для увеличения.
На мониторах можно заметить разные этапы тестирования каждой материнской платы.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Во время нашего посещения тестировались платы X58A-UD7.
Нажмите на картинку для увеличения.
Зашли мы и на другую тестовую линию – здесь ситуация была более интересной, поскольку тестировался совсем новый топовый продукт X58A-UD9.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Компоненты DIP в больших количествах.
Нажмите на картинку для увеличения.
Основные этапы сборки DIP на отдельном столике.
Нажмите на картинку для увеличения.
Контроль качества через увеличительное стекло.
Нажмите на картинку для увеличения.
Вот сколько компонентов устанавливается на плату на этапе монтажа DIP.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Сборка видеокарт (тоже DIP)
Нам посчастливилось – на заводе Nan-Ping в момент посещения собирались не только материнские платы, но и видеокарты. К сожалению, часть конвейера до машины пайки была для нас скрыта, поэтому мы покажем только конвейер после пайки.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Видеокарты с DIP-компонентами поступают в машину пайки волной припоя.
Нажмите на картинку для увеличения.
Производится пайка, после чего видеокарты вновь выходят на конвейер.
Нажмите на картинку для увеличения.
Обратите внимание на участок текстолита за разъёмом PCIe – он затем отламывается.
Нажмите на картинку для увеличения.
Оператор извлекает видеокарты из лотка для пайки, перекладывает на розовые коврики и клеит стикеры.
Нажмите на картинку для увеличения.
Сомнительные точки пайки допаиваются.
Нажмите на картинку для увеличения.
Здесь к видеокарте прикручивается слотовая заглушка.
Нажмите на картинку для увеличения.
Кулеры для видеокарт – пока ещё отдельно.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Установка кулера.
Нажмите на картинку для увеличения.
Визуальная проверка.
Нажмите на картинку для увеличения.
А вот и почти готовые видеокарты.
Нажмите на картинку для увеличения.
Мостики SLI.
Нажмите на картинку для увеличения.
Порты DVI.
Упаковка
Наконец, переходим к последнему этапу – упаковке.
Нажмите на картинку для увеличения.
На этаже упаковки нас встретила красочная табличка.
Нажмите на картинку для увеличения.
А также и вот эта чудесная конструкция из подручных материалов.
Нажмите на картинку для увеличения.
Конвейер упаковки начинается с машины, формирующей коробки из картонных заготовок.
Нажмите на картинку для увеличения.
Затем коробки обзаводятся собственным стикером.
Нажмите на картинку для увеличения.
Добавляется и готовая материнская плата.
Нажмите на картинку для увеличения.
Затем плата упаковывается в антистатический пакет.
Нажмите на картинку для увеличения.
К плате добавляется мягкий коврик.
Нажмите на картинку для увеличения.
Вкладывается инструкция.
Нажмите на картинку для увеличения.
Добавляются аксессуары, после чего коробка запечатывается.
Нажмите на картинку для увеличения.
Коробки упаковываются в большой картонный контейнер.
Нажмите на картинку для увеличения.
Контейнер подаётся в машину, которая лепит на него скотч.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
Ещё одна машина скрепляет картонный контейнер упаковочной лентой.
Нажмите на картинку для увеличения.
Нажмите на картинку для увеличения.
После чего контейнеры доставляются клиентам Gigabyte.
На этом наша виртуальная экскурсия закончена, а компании Gigabyte мы выражаем благодарность за предоставленную возможность посещения завода.