De productie van een moederbord

47 reacties
Inhoudsopgave
  1. 1. Inleiding
  2. 2. PCB
  3. 3. SMD Componenten
  4. 4. Grotere componenten
  5. 5. Controle
  6. 6. Testing
  7. 7. Inpakken en wegwezen
  8. 8. Reacties

Inleiding

We zijn er inmiddels helemaal gewend aan geraakt dat moederborden al vanaf een paar tientjes beschikbaar zijn. Eigenlijk een bijzonder laag bedrag, als je bedenkt dat een moederbord en ook de chips erop bijzonder complexe producten zijn. Velen zullen zich wel al eens hebben afgevraagd hoe moederborden precies worden gefabriceerd en wat voor slimme trucs de verschillende fabrikanten hebben bedacht om de productie dusdanig efficient te maken, dat moederborden voor dergelijk lage prijzen verkocht kunnen worden. Om eens een kijkje te nemen bij de productie van moederborden, bracht Hardware.Info tijdens de Computex beurs van 2004 een bezoek aan de Nan-Ping fabriek van Gigabyte. Voor wie het artikel in Hardware.Info Magazine destijds heeft gemist, volgt hier nogmaals het fotoverslag.

Nan-Ping

De Nan-Ping fabriek ligt nog geen half uurtje rijden van het centrum van Taipei. In de fabriek en de bijbehorende kantoren werken niet minder dan 1800 mensen en het gehele complex beslaat 45.000 vierkante meter. Uit de fabriek kunnen maandelijks tot 800.000 moederborden en 400.000 videokaarten rollen, waarmee Nan-Ping met afstand de grootste van de vier Gigabyte fabrieken is.

PCB

Iets wat Gigabyte en alle andere moederbordfabrikanten niet zelf maken is de PCB (Printed Circuit Board) ofwel de grondplaat van het moederbord. Het ontwerpen van de printbanen op de vier tot zes lagen van de PCB gebeurt wel door Gigabyte zelf, maar de feitelijke productie wordt uitbesteed. Het productiewerk voor Gigabyte begint dan ook met een lege PCB.

De eerste fase van de moederbordproductie heet SMT, wat staat voor Surface Mounted Technology. Tijdens het SMT-procédé wordt er op de juiste plaatsen soldeerpasta op het moederbord aangebracht en worden de piepkleine SMD-componentjes (Surface Mount Device) op het moederbord geplaatst. Het eerste apparaat waar de lege PCB's in gaan is een zogenaamde 'solder paste printer' en deze plaatst op alle plaatsen waar er componenten op het moederbord moeten komen alvast een klein beetje soldeer pasta. In het apparaat zit meteen een zeer nauwkeurige camera die precies kan controleren of de soldeerpasta op de juiste plaats is aangebracht.

De kleine SMD-componentjes die op de PCB moeten worden aangebracht worden aangeleverd op grote rollen. Elke rol bevat 5000 componenten, bijvoorbeeld weerstandjes of kleine condensatoren.

SMD Componenten

Voordat het plaatsen van de SMD-componenten kan beginnen, worden eerst de streepjescodes van alle benodigde rollen gescand en door een computer gecontroleerd. Als de juiste rollen allemaal bij elkaar gezocht en gescand zijn, kunnen ze worden ingevoerd in het apparaat dat de componentjes op de juiste plaats op het moederbord gaat plaatsen.

Een dergelijk apparaat wordt een high speed mounter genoemd en is in staat om razendsnel de componentjes vanaf de verschillende rollen op de juiste plaatsen op de PCB te positioneren. Het plaatsen van alle SMD-componenten op één moederbord duurt slechts een paar seconden, zodat je je wel kunt indenken hoe snel een dergelijk apparaat is. Nadat alle componentjes zijn geplaatst rollen de borden een soort oven in, waardoor de componentjes dankzij de eerder geplaatste soldeerpasta worden vastgezet.

Bij veel moederborden moeten ook aan de onderkant enige SMD-componentjes geplaatst worden. Aangezien dat over het algemeen slechts een gering aantal is, gebruikt Gigabyte hiervoor een kleinere mounter.

Eenmaal voorzien van alle SMD-componentjes, worden de moederborden verzameld in kratten en overgebracht naar een andere afdeling, waar de volgende stap in het fabricage proces plaats vindt.

Grotere componenten

De volgende stap is DIP (Dual Inline Pins) en houdt in dat alle grotere componenten, zoals chips, PCI-sloten, de processor-socket, grote condensatoren en verschillende connectoren, geplaatst worden. Al deze componenten worden in grote aantallen aangeschaft bij verschillende bedrijven.

Het plaatsen van al deze grotere componenten is vrijwel niet te automatiseren en gebeurt zodoende met de hand. De lege PCB's worden één voor één op een lopende band geplaatst en rollen zo langs circa 20 mensen die elk gemiddeld vier tot zes componenten op het bord plaatsen. Om ervoor te zorgen dat de mensen aan de lopende band volledig geconcentreerd blijven en geen enkel component vergeten, mag er tijdens dit werk niet met elkaar gepraat worden.

Zodra alle componenten zijn geplaatst, rollen de moederborden een wave solder-machine in, waar door straling de eerder geplaatste soldeerpasta weer licht vloeibaar wordt en de componenten zich op die manier vastzetten.

Controle

Zodra de borden uit de wave solder-machine rollen, worden ze stuk voor stuk aan de onderkant geborsteld om te voorkomen dat er restjes soldeer pasta aan de moederborden blijft hangen.

Daarna worden alle solderverbindingen door een medewerker optisch geïnspecteerd en waar nodig wordt met de hand nog een extra soldeerverbinding aangebracht als een verbinding ergens niet goed is.

Door middel van een groene kaart met gaten op de plaatsen waar DIP-componenten te horen zitten wordt bij alle moederborden gecontroleerd of alle componenten wel juist zijn geplaatst. Als een component is vergeten, wat zelden voorkomt, wordt een moederbord van de band gehaald en later met de hand bijgewerkt.

Zodra zeker is dat alle componenten op de juiste manier zijn geplaatst, wordt met een speciale machine gecontroleerd of er geen kromming in het moederbord zit. Om latere uitval te voorkomen, mogen alleen kaarsrechte moederborden de fabriek verlaten.

Nu de moederborden helemaal klaar zijn, worden ze weer in kratten ingepakt en gaan ze verder naar de test afdeling.

Testing

Met behulp van speciale apparaatuur worden alle geproduceerde moederborden doorgemeten en wordt gecontroleerd of alle standaardfuncties van het moederbord (denk aan bijvoorbeeld de USB-poorten en de geheugen-sloten) in orde zijn.

Een percentage van de geproduceerde moederborden wordt hier voorzien van echte componenten (processor, geheugenmodules, videokaart, etc.) om zo steekproefsgewijs alle functies van het moederbord te controleren.

Een gedeelte van de gefabriceerde moederborden ondergaat tevens een duurtest van 72 uur, waarbij de moederborden gedurende deze gehele periode volledig belast worden, bijvoorbeeld door het draaien van een 3D Mark benchmark. Mocht in deze of één van de vorige testfases een moederbord niet functioneel of niet stabiel blijken, dan wordt de hele batch waartoe het bord behoort uitvoerig getest.

Inpakken en wegwezen

Als de moederborden helemaal klaar zijn, moeten ze natuurlijk nog in dozen ingepakt worden. Ook dit wordt bij Gigabyte grotendeeld geautomatiseerd. Allereerst wordt gebruik gemaakt van een dozen vouwmachine die in luttele seconden de mooie gekleurde dozen, waar de moederborden in verkocht worden, op de juiste manier in elkaar vouwt.

De dozen worden daarna met de hand voorzien van de juiste stickers voorzien van de juiste componenten. De streepjescodes van zowel de moederborden als de dozen worden gescand, zodat precies bekend is welk bord in welke doos zit en wanneer het is geproduceerd en ingepakt.

Aan het eind van de inpak-lopende band worden de moederborden met de hand in grotere omdozen geplaatst.

Deze dozen komen daarna op een laatste lopende band terecht en worden door drie machines automatisch dichtgeplakt, voorzien van een plastic band en gewogen. Vooral dat laatste is erg belangrijk: als het gewicht van een doos immers ook maar een klein beetje afwijkt van het vooraf ingestelde gewicht, kan het zijn dat bij een van de moederborden de inhoud van de doos niet volledig is. Zodra dit het geval is, wordt de inhoud van alle moederbordverpakkingen in de grote omdoos uitvoerig gecontroleerd.

De moederborden zijn nu helemaal klaar om verscheept te worden naar de vele Gigabyte distributeurs wereldwijd, om vanuit daar via verschillende computerwinkels terecht te komen binnen een PC bij iemand thuis of op kantoor.

0
*