电路板（PCBA）组装流程

我原本以为大家应该都已经很清楚电路板(PCBA)是如何被组装出来的，后来有个网友问了我一些关於SMT的问题，刚好也有新进同事不了解何谓SMT，趁此机会在此班门弄斧一般，已经是行家的朋友捧个人场，如有不足或错误的地方，还请指教；对SMT还一知半解的朋友就姑且看看，看能不能长点见识。

现今的电路板的组装，基本上是透过焊锡将电子零件焊接於印刷电路板之上，这个焊接的过程可以经过表面贴焊(SMT，Surface Mount Technology)或波峰焊(Wave soldering)来达成，当然你也可以全部用手焊，但那不在本篇讨论的范围，而且手焊的品质风险很大，也无法大量生产。

因为波峰焊几乎已经很少有产品在使用了，所以本篇会先介绍以表面贴焊(SMT)做电路板组装的焊接。基本上现在的SMT制程都是一条龙的作业，也就是把空板放到SMT产线的开始，到最后板子流出组装完成，都是在同一条线搞定。

底下的制程会简单地介绍从空板载入到板子组装完成，还有品质保证的后制程：

空板载入(Bare Board Loading)

电路板的组装第一步就是把空板子 (bare board)排列整齐，然后放到料架(magzine)上面，机器就会自动的一片一片的把子送进SMT生产线。

印刷锡膏(Soder paste printing)

电路板进入SMT产线的第一步要先印刷锡膏(solder paste)，说真的有点像是女生在脸上涂抹面膜，它把锡膏印刷在需要焊接零件的焊垫上面，这些锡膏在后面经过高温的迴焊炉的时候会融化并与把电零件焊接在电路板上面。

锡膏检查机(solder paste inspector) (option)

由於锡膏印刷好坏关系到后面零件焊接的好坏，所以有些SMT工厂为求品质稳定，会先在锡膏印刷之后就用光学仪器检查锡膏印刷的好坏，如果有印刷不良的板子就打掉，洗掉上面的锡膏在重新印刷，或是採用修理的方式移除多餘的锡膏。

快速打件机 (Pick and Place speed machine)

这里会先把一些较小的电子零件(如小电阻、电容、电感)打上板子，这些零件会稍微被刚刚印刷的锡膏黏住，所以既使打件的速度非常很快，快到几乎像是打机关枪一样，板子上面的零件还不至於飞散，但打型零件就不适宜用在快速机里面，一来会拖累原本打得飞快得小零件的速度，而来怕零件会因为板子快速移动而偏移原来的位置。

泛用型打件机 (Pick and Place general machine)

这里就是打一些比较大颗的电子零件，如 BGA IC、联接器(connector)，这些零件需要比较准确的位置，所以对位就非常重要，速度也就相形慢上许多。这里的一些零件就不一定都是卷带包装(tape-on-reel)，有的可能是托盘(Tray)或是管状(tube)包装。

一般传统的打件机(pick and place machine)都是使用吸力的原理来搬移电子零件，所以这些电子零件的最上面一定都要留有一个平面给打件机的吸嘴，可是有些电子零件就是无法有平面留给这些机器，这时候就需要订制特殊吸嘴给这些异形零件。

手摆零件或目视检查 (hand place component or visual inspection)

再所有的零件都打上电路板要过高温迴焊炉以前，通常会设置一个检查点，来挑出时否有任何的零件偏移、掉件…等的缺点，因为过了高温炉以后如果还发现问题就必须要动烙铁，会影响品质也会有额外的花费；另外些太大的电子零件或是DIP的传统零件或是某些特殊原因，无法经由打件机来操作的零件，也会在这里用人工的方式手摆零件。

迴焊炉 (Reflow)

迴焊炉的目的是熔融锡膏并形成共金(IMC)於零件脚与电路板，也就是焊接电子零件於电路板之上，其温度的上升与下降的曲线(temperature profile)往往影响到整个电路板焊接的品质，根据焊锡的特性，一般的迴焊炉会设定预热区、浸润区、迴焊区、冷却区，以目前无铅制程的SAC305锡膏，其融点约为217℃左右，也就是说迴焊炉的温度至少要高於这个温度才能重新熔融锡膏，另外最高温度最好不要超过250℃，否则会有很多零件因为没有办法承受那麼高的温度而变形或融化。

基本上电路板经过迴焊炉以后，整个电路板的组装就算完成了，如果还有手焊零件例外，剩下的就是检查及测试电路板有没有缺损或功能不良的问题而已。

光学检查銲锡性 (AOI, Auto Optical Inspection) Option

并不一定每条SMT的产线都有光学检查机(AOI)，设置AOI的目的是因为有些密度太高的电路板无法进行后续的开短路电子测试(ICT)，所以用AOI来取代，但由於AOI为光学判读有其盲点，比如说零件底下的焊锡就无法判断，目前仅能检查零件有否墓碑(tombstone)或侧立、缺件、位移、极性方向、锡桥、空焊等，但无法判断假焊、BGA焊性、电阻值、电容值、电感值等零件品质，所以到目前为止还没办法完全取代ICT。

所以如果仅使用AOI来取代ICT，在品直上仍有部份风险，但ICT也不是百分之百，只能说互相的测试涵盖率有多少，自己要做个取捨(trade-off)

收板 (unloading)

板子组中完成后会在收回到料架(magzine)上，这些料架已经被设计成可以让SMT机台自动取放板子而不会影响到其品质。

成品目检 (Visual Inspection)

不论有没有设立AOI站别，一般的SMT线都还是会设立电路板目视检查区，目的在检查电路板组装完成后有否任何的不良，如果有AOI站别者则可以减少目检人员的数量，因为还是要检查一些AOI无法判读到的地方，或检查AOI打下来的不良。

很多的工厂会在这一站提供目视重点检查板(inspection template)，方便目检人员检验一些重点零件与零件极性。

零件后复 (Touch up)

如果还有手焊零件要后复，通常会放在成品检查之后，以区别缺点是来自SMT还是其后段制程。

后复零件时要使用烙铁(iron)及锡丝(solder wire)，焊接时将维持一定的高温的烙铁接触欲焊锡的零件脚，直至温度升高到足以融化锡丝的温度，然后加入锡丝融化，待锡丝冷却后就会把零件焊接在电路板上。

手焊零件时会有一些烟雾产生，这些烟雾大多属於重金属，操作区域一定要设立烟雾排出设备，尽量不要让操作员吸入这些有害烟雾。

需要提醒的，有些零件后复会因制程的需求而安排在更后面的制程。

电路板开路/短路测试 (ICT, In-Circuit Test)

ICT的目的最主要在测试电路板上面零件及电路有否开路及短路，它另外也可以量测大部分零件的基本特性,，如电阻、电容、电感值，以判断这些零件经过高温迴焊炉之后功能有否损坏、错件、缺件…等。

电路测试机台又分为高级及初阶机台，初阶的测试机台我们一般称之为MDA(Manufacturing Defect Analyser)，其功能就是上面讲得电子零件的基本特性量测及开短路。

高阶的测试机台除了包含初阶机种的所有功能之外，还可以送电到待测板，并啟动代测板执行测试程式，这样的好处是可以模拟电路板实际开机的情况下的功能测试，可以一部分取代后面的功能测试机台(Function Test)。但一台这种高阶测试机台的测试治具大概可以买到一部私家轿车，比起一台初阶的测试治具要高上15~25倍，所以一般运用在大量产的产品上面比较适合。

电路板功能测试 (Function test)

功能测试是为了弥补 ICT 的不足，因为 ICT 仅测试电路板上面的开短路，其他如 BGA及产品的功能并没有测试到，所以需要使用功能测试机台来测试电路板上的所有功能。

裁板 (assembly baord de-panel)

一般的电路板都会进行拼板(Panelization)，以增加SMT生产的效率，通常会有所谓「几合一」的板子，比如说二合一(2 in 1)、四合一(4 in 1)…等。等到所有的组装作业都完成以后，就要把它裁切(de-panel)成单板，有些只有单板的电路板也需要裁去一些多餘的板边(break-away)。

裁切的方法有几种，设计V型槽(V-cut)使用刀片裁板机(Scoring)或直接手动折板(不建议)，比较精密的电路板会使用路径切割机(Router)，比较不会伤害到电子零件与电路板，但费用及工时比较长。