原本以為大家應該都已經(jīng)很清楚電路板(PCBA)是如何被組裝出來(lái)的了，后來(lái)有網(wǎng)友問(wèn)了我一些關(guān)于SMT的問(wèn)題，剛好也有新進(jìn)同事不了解何謂SMT，所以就趁此機會(huì )班門(mén)弄斧一般，已經(jīng)是行家的朋友捧個(gè)人場(chǎng)，如有不足或錯誤的地方，還請指教；對SMT還一知半解的朋友就姑且看看，看能不能長(cháng)點(diǎn)見(jiàn)識。

現今電路板的組裝，基本上都是透過(guò)焊錫(solder)將電子零件焊接于印刷電路板之上，這個(gè)焊接的過(guò)程可以經(jīng)過(guò)表面貼焊(SMT，Surface Mount Technology)或波峰焊(Wave soldering)的方式來(lái)達成，當然你也可以全部用手焊，但那不在本篇討論的范圍，而且手焊的質(zhì)量風(fēng)險很大，也無(wú)法大量生產(chǎn)。

因為波峰焊幾乎已經(jīng)很少有產(chǎn)品在使用了，所以本篇僅介紹以表面貼焊(SMT)做電路板組裝的焊接?；旧犀F在的SMT制程都是一條龍的作業(yè)，也就是把空板放到SMT產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)始，到最后板子流出組裝完成，都是在同一條產(chǎn)線(xiàn)搞定。

底下的制程會(huì )簡(jiǎn)單地介紹從空板加載到板子組裝完成，還有質(zhì)量保證的后制程：

空板加載(Bare Board Loading)

電路板的組裝第一步就是把空板子(bare board)排列整齊，然后放到料架(magzine)上面，機器就會(huì )自動(dòng)的一片一片的把板子送進(jìn)SMT的流水生產(chǎn)線(xiàn)。

印刷錫膏(Soder paste printing)

印刷電路板(PCB)進(jìn)入SMT產(chǎn)線(xiàn)的第一步要先印刷錫膏(solder paste)，說(shuō)真的這有點(diǎn)像女生在臉上涂抹面膜，這里會(huì )把錫膏印刷在需要焊接零件的焊墊上面，這些錫膏在后面經(jīng)過(guò)高溫的回焊爐的時(shí)候會(huì )融化并與把電零件焊接在電路板上面。

錫膏檢查機(solder paste inspector) (option)

由于錫膏印刷好壞關(guān)系到后面零件焊接的好壞，所以有些SMT工廠(chǎng)為求質(zhì)量穩定，會(huì )先在錫膏印刷之后就用光學(xué)儀器檢查錫膏印刷的好壞，如果有印刷不良的板子就打掉，洗掉上面的錫膏在重新印刷，或是采用修理的方式移除多余的錫膏。

快速打件機(Pick and Place speed machine)

這里會(huì )先把一些體積較小的電子零件(如小電阻、電容、電感)打在電路板上，這些零件會(huì )稍微被剛剛印刷于電路板上的錫膏黏住，所以既使打件的速度非常很快，快到幾乎像是打機關(guān)槍一樣，板子上面的零件也還不至于會(huì )飛散，但大型零件就不適宜用在快速機里面了，一來(lái)會(huì )拖累原本打得飛快的小零件速度，二來(lái)怕零件會(huì )因為板子快速移動(dòng)而偏移原來(lái)的位置。

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

又稱(chēng)為慢速機，這里會(huì )是打一些體積比較大顆的電子零件，如BGA IC、聯(lián)接器(connector)... 等，這些零件需要比較準確的位置，所以對位非常重要，打件以前會(huì )先用照相機照一下確認零件的位置，所以速度上來(lái)說(shuō)就相形慢了許多。這里的零件因為尺寸的關(guān)系，不一定都會(huì )有卷帶包裝(tape-on-reel)，有的可能是托盤(pán)(Tray)或是管狀(tube)包裝。但如果要讓SMT機器可以吃托盤(pán)或是管狀的包裝料，必須要額外配置一臺機器。

一般傳統的打件/貼件機(pick and place machine)都是使用吸力的原理來(lái)搬移電子零件，所以這些電子零件的最上面一定都要留有一個(gè)平面給打件機的吸嘴來(lái)吸取零件之用，可是有些電子零件就是無(wú)法有平面留給這些機器，這時(shí)候就需要訂制特殊吸嘴給這些異形零件，或是在零件上加貼一層平面的膠帶，或是戴上有平面的帽蓋。

手擺零件或目視檢查(hand place component or visual inspection)

當所有的零件都打上電路板要過(guò)高溫回焊爐(reflow)以前，通常會(huì )設置一個(gè)檢查點(diǎn)，用來(lái)挑出打件偏移或掉件... 等等的缺點(diǎn)，因為過(guò)了高溫爐后如果還發(fā)現有問(wèn)題就必須要動(dòng)到烙鐵(iron)，這會(huì )影響的產(chǎn)品的質(zhì)量，也會(huì )有額外的花費；另外一些較大的電子零件或是DIP的傳統零件或是某些特殊原因，無(wú)法經(jīng)由打件/貼件機來(lái)操作的零件，也會(huì )在這里用人工的方式手擺零件。

另外有些手機板的SMT會(huì )在回焊爐前也設計一道AOI，用來(lái)確認回焊前的質(zhì)量，有些時(shí)候是因為零件的上面會(huì )打上屏蔽框，會(huì )造成回焊爐后無(wú)法使用AOI來(lái)檢查焊錫性。

回焊爐(Reflow)

回焊爐(reflow)的目的是熔融錫膏并形成共金(IMC)于零件腳與電路板，也就是焊接電子零件于電路板之上，其溫度的上升與下降的曲線(xiàn)(temperature profile)會(huì )往往影響到整個(gè)電路板焊接的質(zhì)量，根據焊錫的特性，一般的回焊爐會(huì )設定預熱區、浸潤區、回焊區、冷卻區，以目前無(wú)鉛制程的SAC305錫膏，其融點(diǎn)約為217℃左右，也就是說(shuō)回焊爐的溫度至少要高于這個(gè)溫度才能重新熔融錫膏，另外最高溫最好不要超過(guò)250℃，否則會(huì )有很多零件因為沒(méi)有辦法承受那么高的溫度而變形或融化。

基本上電路板經(jīng)過(guò)回焊爐以后，整個(gè)電路板的組裝就算完成了，如果還有手焊零件例外，剩下的就是檢查及測試電路板有沒(méi)有缺損或功能不良的問(wèn)題而已。

光學(xué)檢查焊錫(AOI, Auto Optical Inspection)Option

并不一定每條SMT的產(chǎn)線(xiàn)都有光學(xué)檢查機(AOI)，設置AOI的目的是因為有些密度太高的電路板無(wú)法進(jìn)行后續的開(kāi)短路電子測試(ICT)，所以用AOI來(lái)取代，但由于A(yíng)OI為光學(xué)判讀有其盲點(diǎn)，比如說(shuō)零件底下的焊錫就無(wú)法判斷，目前僅能檢查零件有否墓碑(tombstone)或側立、缺件、位移、極性方向、錫橋、空焊等，但無(wú)法判斷假焊、BGA焊性 、電阻值、電容值、電感值等零件質(zhì)量，所以到目前為止還沒(méi)辦法完全取代ICT。

所以如果僅使用AOI來(lái)取代ICT，在質(zhì)量上仍有部份風(fēng)險，但ICT也不是百分之百，只能說(shuō)互相彌補測試涵蓋率，希望作到100%，所以自己要做個(gè)取舍(trade-off)。

收板(unloading)

板子組裝完成后會(huì )在收回到料架(magzine)上，這些料架已經(jīng)被設計成可以讓SMT機臺自動(dòng)取放板子而不會(huì )影響到其質(zhì)量。

成品目檢(Visual Inspection)

不論有沒(méi)有設立AOI站別，一般的SMT線(xiàn)都還是會(huì )設立電路板目視檢查區，目的在檢查電路板組裝完成后有否任何的不良，如果有AOI站別者則可以減少目檢人員的數量，因為還是要檢查一些AOI無(wú)法判讀到的地方，或檢查AOI打下來(lái)的不良。

很多的工廠(chǎng)會(huì )在這一站提供目視重點(diǎn)檢查模板(inspection template)，方便目檢人員檢驗一些重點(diǎn)零件與零件極性。

零件后復(Touch up)

如果有些零件沒(méi)有辦法用SMT來(lái)打件，就需要后復(touch-up)手焊零件，這通常會(huì )放在成品檢查之后，以區別缺點(diǎn)是來(lái)自SMT還是其后段制程。后復零件時(shí)要使用烙鐵(iron)及錫絲(solder wire)，焊接時(shí)將維持于一定高溫的烙鐵接觸到欲焊錫的零件腳，直至溫度升高到足以融化錫絲的溫度，然后加入錫絲融化，待錫絲冷卻后就會(huì )把零件焊接在電路板上。

手焊零件時(shí)會(huì )有一些煙霧產(chǎn)生，這些煙霧會(huì )包含許多重金屬，所以操作區域一定要設立煙霧排出設備，盡量不要讓操作員吸入這些有害煙霧。需要提醒的，有些零件后復會(huì )因制程的需求而安排在更后段的制程。

電路板開(kāi)路/短路測試(ICT, In-Circuit Test)

ICT設置的目的最主要在測試電路板上零件及電路有否開(kāi)路及短路，它另外也可以量測大部分零件的基本特性，如電阻、電容、電感值，以判斷這些零件經(jīng)過(guò)高溫回焊爐之后功能有否損壞、錯件、缺件... 等。

電路測試機臺又分為高級及初階機臺，初階的測試機臺我們一般稱(chēng)之為MDA(Manufacturing Defect Analyser)，其功能就是上面講的電子零件的基本特性量測及開(kāi)短路判斷。

高階的測試機臺除了包含初階機種的所有功能之外，還可以送電到待測板，并啟動(dòng)待測板并執行測試程序，好處是可以仿真電路板在實(shí)際開(kāi)機情況下的功能測試，可以一部分取代后面的功能測試機臺(Function Test)。但一臺這種高階測試機臺的測試治具大概可以買(mǎi)一部私家轎車(chē)，比起一臺初階的測試治具要高上15~25倍，所以一般運用在大量產(chǎn)的產(chǎn)品上面比較適合。

電路板功能測試(Function test)

功能測試是為了彌補 ICT 的不足，因為 ICT 僅測試電路板上面的開(kāi)短路，其他如 BGA及產(chǎn)品的功能并沒(méi)有被測試到，所以需要使用功能測試機臺來(lái)測試電路板上的所有功能。

裁板(assembly baord de-panel)

一般的電路板都會(huì )進(jìn)行拼板(Panelization)，以增加SMT生產(chǎn)的效率，通常會(huì )有所謂幾合一的板子，比如說(shuō)二合一(2 in 1)、四合一(4 in 1)... 等。等到所有的組裝作業(yè)都完成以后，還要再把它裁切(de-panel)成單板，有些只有單板的電路板也需要裁去一些多余的板邊(break-away)。

裁切電路板的方法有幾種，可以設計V型槽(V-cut)使用刀片裁板機(Scoring)或直接手動(dòng)折板(不建議)，比較精密的電路板會(huì )使用路徑分板切割機(Router)，比較不會(huì )傷害到電子零件與電路板，但費用及工時(shí)比較長(cháng)。