主板生产全程揭秘 云中熊 1999年 第28期 20版 计算机产品的发展可谓日新月异，技术的进步带来性能的提升，制造工艺的精益求精使得高集成成为可能，这从普通的板卡产品就可以看出来。对于使用计算机时间较长的DIYer都会有这样的感觉，一块386主板上布满了各种IC芯片、电阻、电容和跳线，板面宽大布局繁杂。而现在的主板无论工艺和设计上都大有进步，清晰的走线、高集成的IC和越来越小的板型，让用户有一种赏心悦目的感觉。尽管多数用户并不需要全面认识主板作为计算机主要载体的运作技术，但主板的制造过程仍可以为DIYer选择和评价一款优秀的产品提供较佳的判断标准。下面让笔者带领大家一起走进主板生产厂，全面认识主板的制造工艺和生产过程。 在了解整个主板制造过程之前，首先必须提到PCB（印刷电路板）。它是基板，通常由主板厂商根据当前流行的主板芯片组、CPU以及不断更新的技术进行设计，主板的型号和性能的差别也是在这个时候确定的。在完全的线路板设计出来以后，交给专业的生产厂家进行PCB生产。现在多数的PCB都采用四层板设计，由于PCB的设计技术性较强，这里就不再详述。但需要注意的是一些使用廉价PCB生产的主板，由于其设计上的缺陷，往往存在着电磁泄漏和电磁感应，进而影响显示器正常显示甚至影响其他家电产品使用，这也是品牌主板和杂牌低价位主板的区别之一。目前国内的知名品牌主板生产工厂通常都是台湾母公司提供的PCB板进行生产制造，同时另有一些不知名的品牌则是购买其他公司设计的PCB板，通过一些代工生产专业工厂制造。所以在某种程度上，制造过程实际也是一种专业的组装过程。 #1 主板的生产组装流程如下： PCB和元器件的检验——SMT贴片生产线——DIP插件生产线——在线成品检测——包装和抽检 #1 一、PCB和元器件检验 国内知名的主板生产组装工厂均通过ISO 9002的认证，实施非常先进和严格的品质管理体系。在生产组装过程中，通常由母公司或委托公司提供PCB和电子元器件，在进入生产线之前，必须对它们进行品质检验，这个过程称为IQC（进料品管）。PCB的检验除了肉眼的表面检查外，还必须利用检测仪器对基板的厚度、插件针孔进行检查，元器件则包括各种电阻、电容的阻值、容值以及断路、短路等。通过IQC检验的PCB和元器件才能进入下一道工序。因而加工前的测试对主板整个生产过程提供了首要保证，有助于提高产品的良品率。 #1 二、SMT贴片式元件的组装 SMT生产线作用是安装细小的贴片式元件和一些人工无法完成多引脚IC芯片，在贴片之前，必须在PCB的针孔和焊接部位刮上焊锡膏，这是利用刮锡机来完成的（如^282001a^1）。把PCB放在刮锡机的操作台上，操作工人使用一张与PCB针孔和焊接部位相同的钢网进行对位，这个过程可用监视器观察，以确保定位准确。然后刮锡机的涂料手臂动作，透过钢网的相应位置将焊锡膏涂在PCB上。在完成操作后，操作工人还必须对覆盖在PCB焊锡进行检查，确保焊锡均匀、无偏差，再送上SMT生产线。 SMT生产线是通过贴片机进行的，贴片之前必须在贴片机前面装上原料盘，贴片式元件都是附在原料盘传输纸带上的原料盒上，大型的BGA封装的芯片如主板芯片组（Chipset）的原料盘则放在贴片机的后面。在一台贴片机上通常有多个原料盘同时进行工作（^282001b^2），但元件大小应该相差不多，以利于机械手臂的操作。一条完整的SMT生产线是由几台贴片机来完成的，根据元件的大小不同，贴片机的元件吸嘴互不相同，通常情况下是先贴上小元件，而较大的芯片像主板芯片组都是在最后进行贴片安装的。目前多数生产厂家都使用中速贴片机，这种机型的速度在0.2X～0.3X秒/片，它的操作过程是通过单片机编制的程序设定来完成的，并使用了激光对中校正系统（^282001c^3）。贴片时贴片机按照预设的程序动作，机械手臂在相应的原料盘上利用吸嘴吸取元件，放到PCB对应位置，使用激光对系统进行元件的校正操作，最后将元件压放在相应的焊接位置。 所有贴片元件安装完成后，合格的产品将送入回流焊接机（^282001d^4）。回流焊接机采用分为多个温区的内循环式加热系统，由于焊锡膏采用多种材质构成，温度的不同将引起锡膏状态的改变。在高温区时焊锡膏变成液化状态，贴片式元件容易与焊接相结合；进入较冷温区后，焊锡膏变成固体状态，就将元件引脚和PCB牢牢焊接起来了。 回流焊接后，最后的工序是通过ICT（在线检测）检测。专用检测台上，质检员使用一片塑料模板与贴片PCB对照，用来检测PCB上的元件是否漏焊、位置是否放正、焊接是否严密、引脚是否连焊等（^282001e^5）。在检测过程中为了防止静电带来的损害，质检员的手臂都要带静电环，其他生产线与主板直接接触的人员都必须如此。ICT质检不合格的PCB将送到SMT生产线的维修部门，用人工对出现的焊点、位置和漏焊元件进行修正，修正后再重新返回ICT。 #1 三、DIP插接元件的安装 通过SMT生产线的PCB可以说是主板的半成品，相对于它的机械化设备智能操作，DIP插接生产线要简单得多，它是由操作工人手工完成的，插接的元件主要包括CPU插座、ISA、PCI和AGP的插槽、内存槽、BIOS插座、电容、跳线、晶振等。插接之前的元件都必须经过IQC检测，对于一些引脚较长的电容、电阻还要进行修剪，以便插接操作。 PCB送上DIP生产线后，操作工人按照预定的插接顺序将部件插在PCB的相应位置，整个工序由多名操作工人完成，操作工人的插接可以说是手疾眼快（^282001f^6）。对于现在生产的主板，将遵循PC99规范，串并口、PS/2键盘鼠标接口、USB接口等都采用彩色标识，以方便安装。对于插槽用料，品牌主板都使用FOXCONN等著名厂商的产品，接口部分采用较厚的镀金层，可反复插接而保证与各类卡的接触良好，减少主板的软故障现象发生。在电容方面优质高性能的电解电容产品可保证在板设备电源的稳定和纯净的输出，如常见的Slot 1插槽边分布的电解电容，品牌主板都使用日本原产三洋、松下等产品；而杂牌主板的电容的品质和容量、插接电容分布数量等方面偷工减料，其产品稳定性和性能可想而知。 所有指定元件插接到PCB后通过传输带自动送入波峰焊接机（^282001g^7），波峰焊接机是自动的焊接设备，在它的前段将给要焊接的插接件喷上助焊剂，通过不同的温区变化对PCB加热。波峰焊机的后半部是一个高温的液态锡炉，它均匀平稳地流动，为了防止它的氧化，通常在它的表面还覆盖着一层油。PCB传过来后利用其高温的液态锡和助焊剂的作用将插接件牢牢焊接在PCB上。 焊接完毕的PCB板还要用手工对一些元件的引脚进行修剪，由于在插接前多数元件已进行过加工，所以修剪的引脚数量很少，这个阶段还要对焊接后元件的位置是否正确、是否漏焊、连焊等进行修复。合格产品进入清洗设备对焊接时使用的有害助焊剂进行清洗，清洗方法有水洗和化学试剂洗两种，清洗后通过清洗机后端的烘干设备对PCB烘干。目前不少主板生产厂家都开始使用免清洗助焊剂，可以免去清洗过程。通过清洗的PCB人工安装上BIOS芯片和供电电池、跳线帽、散热片等，就制成了一块完整的主板。 #1 四、在线电气性能检测 一块成品的主板除了生产过程中普通的外观检测和焊接检查外，真正的电气性能还必须通过实际的应用平台检测。首先要使用普通机箱电源对PCB的供电电源部份进行测试（^282001h^8），确定电源正确后再送入整机平台性能测试。这个测试平台使用当前流行的配置对主板的稳定性、兼容性以及各种模拟的软件工作环境进行检测（^282001i^9），检测过程中通常还要在主板上加上Debug卡（Post Code Card）监测系统运行出现的错误，在错误发生时Debug卡会有出错代码显示，检测人员即可根据代码检查对应部分电路。检测结束后的主板将被打上“QC OK”的标志，送到下一道包装工序。 #1 五、包装和抽检 主板贴上标签后放入包装盒，再依次放入附件产品和说明书后，将直接打包。在入库之前已打包的主板还必须通过OQC（最后制程品管）的抽检，抽检时从每100片产品中抽取20片进行检测。抽检过程和在线检测的应用平台相似，但检测要求比较高而且更为严格，如果检测的一个批次产品中有无法通过检测的产品达到一定标准，此批次产品将视为不合格，必须重新返工。可以看到在主板的生产过程中，严格和全面的检测手段提供了产品的最好保证，抽检合格的产品将存入产品库区并可打包出货。 主板生产过程的工艺和检测方法远比上文叙述的要复杂得多，但通过了解产品的用料、制造工艺和检测手段等方面的知识，至少可以使我们DIYer了解一块优秀的主板的长处和优势所在，也就可以明白品牌与杂牌主板产品的价格和性能的差异。