原本以為大家應(yīng)該都已經(jīng)很清楚電路板(PCBA)是如何被組裝出來的了，后來有網(wǎng)友問了我一些關(guān)于SMT的問題，剛好也有新進(jìn)同事不了解何謂SMT，所以就趁此機(jī)會班門弄斧一般，已經(jīng)是行家的朋友捧個人場，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，看能不能長點(diǎn)見識。

現(xiàn)今電路板的組裝，基本上都是透過焊錫(solder)將電子零件焊接于印刷電路板之上，這個焊接的過程可以經(jīng)過表面貼焊(SMT，Surface Mount Technology)或波峰焊(Wave soldering)的方式來達(dá)成，當(dāng)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(xiǎn)很大，也無法大量生產(chǎn)。

因?yàn)椴ǚ搴笌缀跻呀?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(xiàn)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)線開始，到最后板子流出組裝完成，都是在同一條產(chǎn)線搞定。

底下的制程會簡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(jī)器就會自動的一片一片的把板子送進(jìn)SMT的流水生產(chǎn)線。

印刷錫膏(Soder paste printing)

印刷電路板(PCB)進(jìn)入SMT產(chǎn)線的第一步要先印刷錫膏(solder paste)，說真的這有點(diǎn)像女生在臉上涂抹面膜，這里會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)過高溫的回焊爐的時(shí)候會融化并與把電零件焊接在電路板上面。

錫膏檢查機(jī)(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工廠為求質(zhì)量穩(wěn)定，會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(jī)(Pick and Place speed machine)

這里會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(jī)關(guān)槍一樣，板子上面的零件也還不至于會飛散，但大型零件就不適宜用在快速機(jī)里面了，一來會拖累原本打得飛快的小零件速度，二來怕零件會因?yàn)榘遄涌焖僖苿佣圃瓉淼奈恢谩?/p>

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

又稱為慢速機(jī)，這里會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(zhǔn)確的位置，所以對位非常重要，打件以前會先用照相機(jī)照一下確認(rèn)零件的位置，所以速度上來說就相形慢了許多。這里的零件因?yàn)槌叽绲年P(guān)系，不一定都會有卷帶包裝(tape-on-reel)，有的可能是托盤(Tray)或是管狀(tube)包裝。但如果要讓SMT機(jī)器可以吃托盤或是管狀的包裝料，必須要額外配置一臺機(jī)器。

一般傳統(tǒng)的打件/貼件機(jī)(pick and place machine)都是使用吸力的原理來搬移電子零件，所以這些電子零件的最上面一定都要留有一個平面給打件機(jī)的吸嘴來吸取零件之用，可是有些電子零件就是無法有平面留給這些機(jī)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?jǐn)[零件或目視檢查(hand place component or visual inspection)

當(dāng)所有的零件都打上電路板要過高溫回焊爐(reflow)以前，通常會設(shè)置一個檢查點(diǎn)，用來挑出打件偏移或掉件... 等等的缺點(diǎn)，因?yàn)檫^了高溫爐后如果還發(fā)現(xiàn)有問題就必須要動到烙鐵(iron)，這會影響的產(chǎn)品的質(zhì)量，也會有額外的花費(fèi)；另外一些較大的電子零件或是DIP的傳統(tǒng)零件或是某些特殊原因，無法經(jīng)由打件/貼件機(jī)來操作的零件，也會在這里用人工的方式手?jǐn)[零件。

另外有些手機(jī)板的SMT會在回焊爐前也設(shè)計(jì)一道AOI，用來確認(rèn)回焊前的質(zhì)量，有些時(shí)候是因?yàn)榱慵纳厦鏁蛏掀帘慰?，會造成回焊爐后無法使用AOI來檢查焊錫性。

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(temperature profile)會往往影響到整個電路板焊接的質(zhì)量，根據(jù)焊錫的特性，一般的回焊爐會設(shè)定預(yù)熱區(qū)、浸潤區(qū)、回焊區(qū)、冷卻區(qū)，以目前無鉛制程的SAC305錫膏，其融點(diǎn)約為217℃左右，也就是說回焊爐的溫度至少要高于這個溫度才能重新熔融錫膏，另外最高溫最好不要超過250℃，否則會有很多零件因?yàn)闆]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)過回焊爐以后，整個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有缺損或功能不良的問題而已。

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

并不一定每條SMT的產(chǎn)線都有光學(xué)檢查機(jī)(AOI)，設(shè)置AOI的目的是因?yàn)橛行┟芏忍叩碾娐钒鍩o法進(jìn)行后續(xù)的開短路電子測試(ICT)，所以用AOI來取代，但由于AOI為光學(xué)判讀有其盲點(diǎn)，比如說零件底下的焊錫就無法判斷，目前僅能檢查零件有否墓碑(tombstone)或側(cè)立、缺件、位移、極性方向、錫橋、空焊等，但無法判斷假焊、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辦法完全取代ICT。

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

收板(unloading)

板子組裝完成后會在收回到料架(magzine)上，這些料架已經(jīng)被設(shè)計(jì)成可以讓SMT機(jī)臺自動取放板子而不會影響到其質(zhì)量。

成品目檢(Visual Inspection)

不論有沒有設(shè)立AOI站別，一般的SMT線都還是會設(shè)立電路板目視檢查區(qū)，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(shù)量，因?yàn)檫€是要檢查一些AOI無法判讀到的地方，或檢查AOI打下來的不良。

很多的工廠會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(yàn)一些重點(diǎn)零件與零件極性。

零件后復(fù)(Touch up)

如果有些零件沒有辦法用SMT來打件，就需要后復(fù)(touch-up)手焊零件，這通常會放在成品檢查之后，以區(qū)別缺點(diǎn)是來自SMT還是其后段制程。后復(fù)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，待錫絲冷卻后就會把零件焊接在電路板上。

手焊零件時(shí)會有一些煙霧產(chǎn)生，這些煙霧會包含許多重金屬，所以操作區(qū)域一定要設(shè)立煙霧排出設(shè)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(fù)會因制程的需求而安排在更后段的制程。

電路板開路/短路測試(ICT, In-Circuit Test)

ICT設(shè)置的目的最主要在測試電路板上零件及電路有否開路及短路，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)過高溫回焊爐之后功能有否損壞、錯件、缺件... 等。

電路測試機(jī)臺又分為高級及初階機(jī)臺，初階的測試機(jī)臺我們一般稱之為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短路判斷。

高階的測試機(jī)臺除了包含初階機(jī)種的所有功能之外，還可以送電到待測板，并啟動待測板并執(zhí)行測試程序，好處是可以仿真電路板在實(shí)際開機(jī)情況下的功能測試，可以一部分取代后面的功能測試機(jī)臺(Function Test)。但一臺這種高階測試機(jī)臺的測試治具大概可以買一部私家轎車，比起一臺初階的測試治具要高上15~25倍，所以一般運(yùn)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(bǔ) ICT 的不足，因?yàn)?ICT 僅測試電路板上面的開短路，其他如 BGA及產(chǎn)品的功能并沒有被測試到，所以需要使用功能測試機(jī)臺來測試電路板上的所有功能。

裁板(assembly baord de-panel)

一般的電路板都會進(jìn)行拼板(Panelization)，以增加SMT生產(chǎn)的效率，通常會有所謂幾合一的板子，比如說二合一(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(shè)計(jì)V型槽(V-cut)使用刀片裁板機(jī)(Scoring)或直接手動折板(不建議)，比較精密的電路板會使用路徑分板切割機(jī)(Router)，比較不會傷害到電子零件與電路板，但費(fèi)用及工時(shí)比較長。

山東芯演欣電子科技發(fā)展有限公司    聯(lián)系電話：18865375835