Производство системных плат на примере завода Формоза

Нам всегда было интересно посмотреть на процесс создания системной платы, поэтому мы договорились с руководством компании Формоза и, пройдя жесткую систему контроля, попали в цеха. В этом материале мы постараемся приоткрыть завесу тайны над процессом производства компьютерных компонентов на примере завода этой фирмы.

Фактически Формоза занимается сборкой системных плат, так как все компоненты и даже сами платы, голый текстолит с разводкой, привозятся из-за границы. В настоящее время Формоза использует разработки давнего партнера, тайваньской фирмы Lucky Star. Разведенные платы, без компонентов, поставляются из Тайвани, а чипсеты, контроллеры и все остальные компоненты закупаются у разных производителей и дистрибуторов. Это касается таких изделий как материнские платы, видеоадаптеры и звуковые карты. Во время нашей экскурсии по производству в цехах собирались системные платы, поэтому рассказ мы будем вести именно о них.

Расскажем все по порядку. Все начинается в цехе SMT (Surface Mounting Technology), где, как видно из названия, осуществляется поверхностный монтаж компонентов. Преимущество этого монтажа состоит в том, что он легко поддается автоматизации.

Итак, все начинается с того, что заготовки плат покрываются специальной пастой. Точнее не вся плата, а только посадочные места для поверхностных компонентов, которые должны быть припаяны. Паста состоит из флюса и олова и наносится на специальном станке.

Чтобы паста наносилась лишь на нужные места, используются специальные шаблоны (stencils), которые представляют собой трафарет системной платы с отверстиями, через которые и проникает паста. Понятно, что трафарет должен быть очень точно сделан. Обычно шаблоны изготавливают из металла или пластика. Оператор настраивает станок, чтобы шаблон точно располагался над заготовками плат, после чего процесс почти автоматический. Надо только добавлять пасту.

Затем платы с нанесенной на посадочные места пастой поступают в конвейер. На конвейере поверхностного монтажа используются роботы-маунтеры (mounter) от Yamaha. Робот представляет собой станок с манипулятором, который принимает из кассет компоненты (резисторы, чипсеты, контроллеры) и основываясь на координатах, получаемых от компьютера помещает каждую деталь в нужное место. Для контроля имеется электронный глаз, который определяет правильность ориентации. При этом, если деталь захвачена криво, то манипулятор ее выравнивает в пространстве.

Интересным представляется то, как упакованы компоненты. Они могут быть в лентах, в пластиковых рейках и просто в решетках.

Некоторые компоненты, поставляемые в решетках, манипулятор робота захватывает, присасывая их воздухом. Причем размер присоски может изменяться на ходу. Одновременно на одном станке может комплектоваться только один вид платы. Зато можно использовать два и более станков одновременно, при этом каждый устанавливает определенную группу компонентов. Это ускоряет работу.

После того, как все компоненты попали на свое место, платы по конвейеру попадают в специальную печь, где под влиянием нагрева (в печи пять камер, в каждой - своя температура) и происходит процесс пайки.

Выезжая из печи, платы упаковываются в специальные стойки. После чего начинается первая стадия контроля. На первой стадии используется аппарат JetBoard.

Это фактически стенд, управляемый компьютером. Плата со смонтированными поверхностными компонентами устанавливается в специальное гнездо, а сверху опускается пластина с массой иголок. Иголки замыкают необходимые цепи, а компьютер прогоняет тест и ищет короткие замыкания и отсутствия контакта, а также позволяет определить отклонения в параметрах установленных компонентов. Расположение и количество контактных игл можно менять, используя нечто вроде PCAD, так что проверять можно любую плату. Кроме того, постоянно производится визуальный контроль качества пайки.

Затем платы попадают во второй цех, где осуществляется монтаж DIPP-компонентов. По сути, производится монтаж всех тех компонентов, которые имеют ножки, а устанавливаются они в отверстия, сделанные в системной плате, после чего происходит их пайка.

Это тоже конвейер, но в отличии от первого цеха, где 90% работы делают роботы, тут на конвейере 60% операций выполняют люди. Причем не просто люди, а симпатичные дамы.

Каждая девушка за конвейером устанавливает ограниченный набор компонентов, при этом каждая следующая в ряду проверяет правильность и комплектность работы предыдущей. Самая сложная работа у последней девушки первой части конвейера, она только проверяет комплектность и правильность установки компонентов. Но делать ей это приходится всю смену. Девушки устанавливают конденсаторы, разъемы, слоты расширения и все прочее, что не было смонтировано поверхностным методом.

Затем платы попадают в блок волновой пайки. В этом блоке расположена емкость с постоянно кипящими 400 килограммами олова, над которым проезжают платы. Предварительно плата проходит через жидкий флюс.

Затем платы попадают в моечную машину, где проходят через разные типы воды при разной температуре. Смываются излишки флюса, остатки пайки и грязь. Потом происходит сушка.

Затем платы вновь попадают на конвейер, где происходит окончательная комплектация. Устанавливаются микросхемы BIOS, клеятся наклейки и, вновь, происходит визуальный контроль качества.

Все, платы готовы, теперь начинается процесс тестирования. В каждую плату устанавливаются необходимые компоненты - процессор, память, видео, подключаются жесткие диски, дисковод, и запускаются тестовые программы. Плюс ко всему, есть специальный эксперт, который производит более сложную выборочную проверку. Каждая плата имеет уникальный номер и наклейку, на которой отражена информация о том, кто ее проверял. Отсюда платы поступают в цех упаковки, где они комплектуются шлейфами, заглушками, руководствами и компакт-дисками с драйверами. А затем поступают в магазины или на сборку компьютеров.