| 我們于7月24日從北京出發(fā)抵達(dá)深圳，休息一夜后，第二天早上到達(dá)了MSI在深圳的工廠。MSI在大陸一共有兩家工廠：深圳工廠與昆山工廠。其中深圳工廠主要負(fù)責(zé)微星板卡、準(zhǔn)系統(tǒng)、消費(fèi)類電子產(chǎn)品的生產(chǎn)，而昆山工廠則主要負(fù)責(zé)微星筆記本產(chǎn)品的生產(chǎn)。 MSI深圳工廠M1大樓
? ?? ? 未進(jìn)入車間之前，我們看到了掛在墻上的這樣一幅掛圖。MSI所生產(chǎn)的板卡，都是通過RoHS的，以防止對人體產(chǎn)生傷害。MSI表示，由于RoHS不能含有鉛等原料，因此PCB、焊料、元器件成本都會(huì)較高。僅僅就PCB而言，不含鉛的PCB大約會(huì)比含鉛的PCB高出5個(gè)美金，約合人民幣30多元。加上其他材料，一片不含鉛的板卡會(huì)比含鉛的造價(jià)高很多。但是與這些錢相比，用戶的健康更為重要吧。 ? ?? ? 由于人體上通常會(huì)帶有靜電，因此很容易對主板上的元件造成毀滅性傷害。要參觀MSI的生產(chǎn)線，首先需要做好防靜電措施，穿好防靜電服并戴上防靜電的踝帶。靜電檢測是MSI的員工和外來參觀人士要進(jìn)入生產(chǎn)車間所必需的例行步驟。 每位員工在進(jìn)入生產(chǎn)車間前，必須站在靜電檢測記錄平臺上進(jìn)行測量，并刷入自己的員工號碼。通過檢查后才能進(jìn)入車間進(jìn)行生產(chǎn)。筆者順利通過了檢查。 ? ?? ? 我們參觀的是M1大樓二層的生產(chǎn)車間，這條車間有十條主板流水線。下圖即為生產(chǎn)車間一角。工人們正在繁忙有序地工作。順便說一下，由于MSI本身并不生產(chǎn)PCB，因此生產(chǎn)主板所使用的PCB都是由MSI設(shè)計(jì)部門設(shè)計(jì)電路圖，再交給其他PCB生產(chǎn)廠生產(chǎn)。MSI則直接使用PCB生產(chǎn)主板。下圖中紅框區(qū)域內(nèi)是裝滿生產(chǎn)主板所使用PCB的架子。 ? ?? ? PCB生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的PCB只是裸板，上面并不帶有任何的元件，甚至沒有焊錫。生產(chǎn)主板要經(jīng)過回流焊和波峰焊兩步核心流程。回流焊是將膏狀軟釬焊料分配到印制板焊盤上，實(shí)現(xiàn)表面組裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機(jī)械與電氣連接的軟釬焊。 波峰焊則是將熔化的軟釬焊料（鉛錫合金），經(jīng)電動(dòng)泵或電磁泵噴流成設(shè)計(jì)要求的焊料波峰（或向焊料池注入氮?dú)庑纬珊噶喜ǚ澹?，使預(yù)先裝有元器件的印制板通過焊料波峰，從而實(shí)現(xiàn)元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機(jī)械與電氣連接的軟釬焊。簡單點(diǎn)說，回流焊是先涂錫膏再上元件最后進(jìn)行焊接，用于焊接表面貼裝元件；波峰焊則是先安裝接插件再用波浪滾動(dòng)的焊錫焊接，用于焊接接插件。 MSI的生產(chǎn)線拿到PCB板后，首先需要對PCB板上膏狀焊料。下圖中前面的DEK Infinity 2000就是用來對主板絲印焊膏的機(jī)器，后面則是植入貼片元件的機(jī)器。 ? ?? ? 主板上焊料的過程有點(diǎn)類似于CPU的掩模。只是原料從化學(xué)制劑變成了軟性焊膏，硅片變成了PCB板。PCB板在最下方，上面罩有一層帶有和主板焊盤位置相同的有機(jī)模版。無鉛的含錫焊料從模版上方注入，由于模版只有與焊盤位置相同的地方有孔，主板的焊盤自然而言的就上好了焊料。絲印焊料的過程是回流焊流程中的核心。印刷的焊料的配方、焊料的多少直接決定了后續(xù)焊接的品質(zhì)。如果焊料過多，那么很容易在焊接過程中由于熱漲冷縮效應(yīng)導(dǎo)致元件虛焊，甚至表貼的元件直接豎立起來完全脫焊；如果焊料過少，則會(huì)直接導(dǎo)致焊接不良。 沒有實(shí)際操作過SMT機(jī)器的人可能很難理解焊接的難點(diǎn)。筆者從網(wǎng)上搜了一些資料，大家可以從這些資料中看出，其實(shí)焊接還是蠻復(fù)雜的一件事情：
PCB板上好焊料后，就可以植入貼片元件了。下面這臺機(jī)器就是FUJI NXT M35 SMD貼片機(jī)機(jī)組。貼片元件通過這組設(shè)備被表貼到PCB板上對應(yīng)的位置，后續(xù)可以進(jìn)行回流焊焊接。 近距離來看一下SMD貼片機(jī)。下圖是單個(gè)的貼片機(jī)。貼片機(jī)下方有很多的白色元件盤，電容、電阻、芯片等SMD元件嵌入在白色的帶子上，通過供料器輸入到貼片機(jī)內(nèi)部。白色的元件盤上方是一排指示燈。當(dāng)元件盤上的元件快要用完時(shí)，指示燈會(huì)自動(dòng)變?yōu)槌壬?，并通知工程師換料。再上方的顯示屏顯示的是貼片機(jī)運(yùn)行時(shí)的參數(shù)和運(yùn)行情況。由于參數(shù)的設(shè)置是每個(gè)廠商絕密的資料，因此在拍照時(shí)關(guān)閉了貼片機(jī)的顯示功能。 ? ?? ? 與一般主板生產(chǎn)廠商不同的是，微星的生產(chǎn)線有一個(gè)完善的追蹤系統(tǒng)。這個(gè)追蹤系統(tǒng)會(huì)記錄每個(gè)元件的編號，以及這個(gè)元件被放置到主板上的哪個(gè)位置。信息被存放到微星內(nèi)部的數(shù)據(jù)庫中。這樣當(dāng)主板出現(xiàn)問題時(shí)，可以通過這個(gè)追蹤系統(tǒng)很快的追蹤到出現(xiàn)故障的元件屬于哪個(gè)批次，同批的元件是否故障率較高；出現(xiàn)故障的主板是在哪一個(gè)工程師監(jiān)管下生產(chǎn)的等等。很顯然，使用這種追蹤系統(tǒng)可以更快更好的定位問題產(chǎn)生的原因，并進(jìn)一步把握主板的品質(zhì)。據(jù)MSI人士透露，這個(gè)追蹤系統(tǒng)屬于MSI獨(dú)有，是其他任何廠商目前都沒有做到的。 不僅僅是細(xì)小的貼片電容電阻等元器件，像南北橋這樣的芯片也是通過這樣的貼片機(jī)表貼到PCB板上的。 標(biāo)貼完SMD元件的PCB板。此時(shí)的元件僅僅是靠焊料的粘性被粘貼在PCB板表面，仍然是可以活動(dòng)的，所以要通過密閉的傳送帶傳往回流焊機(jī)進(jìn)行焊接，以防因人為原因造成元件移位。 主板被傳入Heller 1900的回流焊焊接機(jī)進(jìn)行焊接?；亓骱甘强繜釟饬鲗更c(diǎn)的作用, 半固態(tài)的焊劑(錫膏)在一定的高溫氣流下進(jìn)行物理反應(yīng)達(dá)到SMD的焊接。因?yàn)槭峭ㄟ^氣體在焊機(jī)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)產(chǎn)生高溫達(dá)到焊接目的，因此被稱為回流焊?；亓骱傅碾y點(diǎn)在于對各種焊接參數(shù)的把握，例如焊接的溫度，焊接時(shí)間等等，因此顯示屏上顯示的參數(shù)也是不在拍照的允許范圍之內(nèi)。 由于焊接時(shí)是使用熱氣流作用，因此焊接完畢的PCB板會(huì)帶有靜電。這時(shí)要經(jīng)過可以吹出電離氣體的離子風(fēng)機(jī)，對PCB板消除靜電。 ? ?? ? 回流焊完成后，需要人工對PCB板進(jìn)行人工檢測。首先是人工補(bǔ)錫。使用肉眼檢查對每一片主板進(jìn)行檢查，確認(rèn)是否有沒有焊接好的焊點(diǎn)，或者引腳間是否有粘連。如果有問題則馬上進(jìn)行修正。 ? ?? ? 補(bǔ)焊完成后則使用光學(xué)放大鏡進(jìn)行進(jìn)一步檢查，察看外觀上是否有肉眼難以發(fā)現(xiàn)的地方有問題。 ? ?? ? 完成回流焊和人工光學(xué)檢查的PCB板。此時(shí)還有很多接插件沒有插好，因此板子還是顯得光禿禿的。 接下來就是往PCB板上人工插入各種接插件。在人工接插件的流水線上，我們發(fā)現(xiàn)了微星流水線的一些細(xì)節(jié)做的很好。例如下圖中總檢面前放置有一個(gè)小鏡子，工人可以通過鏡子看到主板后方的一些細(xì)節(jié)，從而提高了檢查的質(zhì)量。再例如內(nèi)存槽上方壓有兩個(gè)重物，可以防止在后續(xù)進(jìn)行波峰焊時(shí)，由于內(nèi)存槽焊點(diǎn)很多熱漲冷縮嚴(yán)重導(dǎo)致虛焊。而在筆者所了解的其他一些工廠，在這些細(xì)節(jié)上并沒有做得很好。 ? ?? ? 生產(chǎn)數(shù)量監(jiān)控。今天這條流水線上計(jì)劃生產(chǎn)1577片。到拍照時(shí)為止應(yīng)生產(chǎn)900片，實(shí)際生產(chǎn)了878片，落后于進(jìn)度22片。 接插件插好以后的主板被送入波峰焊設(shè)備進(jìn)行焊接。 正在進(jìn)行波峰焊的主板。中間直立的金屬物體是不含鉛等有害物質(zhì)的錫條。通過向焊料池中注入氮?dú)猱a(chǎn)生兩個(gè)波峰：湍流波和平滑(或?qū)恿?波。在雙波峰系統(tǒng)中，湍流波部分給焊點(diǎn)上留下不平整和過剩的焊料，用于防止漏焊；平滑波則將焊點(diǎn)焊好。 ? ?? ? 接下來一個(gè)步驟是100%電氣特性檢測。電氣特性檢測是對每一片主板連入其他各種電子元件，例如cpu、內(nèi)存、硬盤等等，上電檢查主板是否能正常工作。很遺憾的是，這部分仍然屬于核心機(jī)密，因此我們不能對相關(guān)工臺進(jìn)行拍照。這里只能跟大家簡單講一下：電氣特性的檢測大部分廠商都是很相像的，有點(diǎn)類似于我們平時(shí)所做的裸機(jī)測試。只是為了提高工作效率，廠商對很多地方做了改進(jìn)。例如在MSI工廠，CPU的安裝拆卸用一個(gè)夾子完成；而內(nèi)存條上也帶上了平整的馬甲以利于拆裝。其他很多部分都是使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電路板。只要扳動(dòng)一下開關(guān)，電路板即直接的連接到主板上進(jìn)行測試。不要小看這些細(xì)節(jié)。例如拆裝內(nèi)存，試想一位工人每天拆裝幾百次，手指會(huì)是很疼的，時(shí)間長了很容易對身體造成傷害。但是在內(nèi)存外面簡單加一個(gè)外殼，就會(huì)方便很多。但是在另外一些筆者了解的工廠里面，并非如此。 ? ?? ? 如果主板發(fā)現(xiàn)有任何故障，即送到檢修的工程師手中進(jìn)行故障的進(jìn)一步檢查與修復(fù)。未檢測到故障的主板則從流水線上被送入下一道工序。 ? ?? ? 主板通過檢測后即被打包。 ? ?? ? 最后質(zhì)檢人員對主板進(jìn)行抽檢。抽檢的過程與前面電氣特性的檢測類似，但是更嚴(yán)格。如果抽檢的主板未出現(xiàn)問題即合格可以出貨，如果發(fā)現(xiàn)問題則同一批次的主板均須經(jīng)過重新檢查。? ?? ? 千萬別以為人工質(zhì)檢完畢就完事了。因?yàn)榻酉聛磉€要通過進(jìn)一步的壓力測試抽檢。以下這臺設(shè)備就是為壓力測試準(zhǔn)備的。每天每條生產(chǎn)線上會(huì)5片產(chǎn)品被送到這里，進(jìn)行為期一周的壓力測試。測試區(qū)的溫度是可調(diào)節(jié)的，可以產(chǎn)生零上120攝氏度的高溫與零下40度的低溫，以確保產(chǎn)品工作的可靠性。 我們來看一下壓力測試儀的內(nèi)部。主板、顯卡等產(chǎn)品被放置到這里進(jìn)行測試。 ? ?? ? 旁邊是另外一臺用于壓力測試的設(shè)備。這臺設(shè)備也可以產(chǎn)生高溫與低溫，但與前面那臺設(shè)備不同的是，這臺設(shè)備的溫度變化非?？?，可以在幾秒鐘內(nèi)從零上100多度降低到零下幾十度。這臺設(shè)備用于測試產(chǎn)品在溫度變化急劇的惡劣環(huán)境中品質(zhì)是否發(fā)生變化。上面那臺設(shè)備的對面是單臂降落實(shí)驗(yàn)儀。包裝好的產(chǎn)品被掛到這臺設(shè)備上，從3米高處自由落下，用于檢查產(chǎn)品的抗摔能力。 ? ?? ? 我們今天參觀的是MSI的民用級主板的生產(chǎn)線。像這樣一條生產(chǎn)線，其造價(jià)在300萬美金以上。而對于要求更高的服務(wù)器主板生產(chǎn)線，其造價(jià)更高達(dá)800萬美金。很遺憾今天沒有能夠進(jìn)入到服務(wù)器主板的生產(chǎn)線上。不過據(jù)我們了解，服務(wù)器主板的生產(chǎn)過程與民用級主板大同小異，多出一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)備是X光掃描儀，用于對每個(gè)焊點(diǎn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，確保每一個(gè)焊點(diǎn)是飽滿均勻的，不會(huì)出現(xiàn)空焊等現(xiàn)象。 |
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