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電子製造工廠如何產出一片組裝電路板(PCBA)
工作熊原本以為大部份會來這個格子的朋友應該都是已經很清楚電路板組裝(PCBA)是如何被生產出來的了，後來有網友問了一些關於SMT的問題，剛好也有新進同事不瞭解何謂SMT，所以就趁此機會班門弄斧一下，已經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，看能不能長點見識。
現今電路板的組裝，基本上都是透過所謂的【錫膏(solder paste)】來將電子零件黏貼焊接於印刷電路板之上，這個焊接的過程可以使用表面貼焊(SMT，Surface Mount Technology)或波峰焊(Wave soldering)的焊接技術來達成，當然你也可以全部用手焊(Touch-up)，但那不在本文討論的範圍，而且手焊的品質風險很大，也無法大量生產。
因為波峰焊幾乎已經很少有產品在使用，所以本文僅介紹以表面貼焊(SMT)做電路板組裝的焊接相關作業。
基本上現在的SMT製程都是一條龍的作業，也就是把空板(PCB, bare baord)放到SMT產線開始，到最後板子流出組裝線完成，都是在同一條產線搞定。
底下的製程簡單介紹從空板載入到板子組裝完成，還有品質保證的後製程：
01.空板載入(Bare Board Loading)
電路板的組裝第一步就是把空板子 (bare board)排列整齊，然後放到料架(magazine)上面，機器就會自動的一片一片的把板子送進SMT的流水生產線。
02.印刷錫膏(Solder paste printing)
印刷電路板(Printed Circuit Board)進入SMT產線的第一步要先印刷錫膏(solder paste)，說真的這有點像女生在臉上塗抹面膜，這裡會把錫膏印刷在PCB需要焊接零件的焊墊上面，這些錫膏在後面經過高溫的迴焊爐的時候會融化並與把電子零件焊接在電路板上面。
延伸閱讀：如何將錫膏印刷於電路板(solder paste printing)
另外，新產品試機的時候有些人會使用膠膜板/膠紙板來代替錫膏，可以增加SMT調機的效率與浪費。
03.錫膏檢查機(solder paste inspector) (option)
由於錫膏印刷好壞關係到後面零件焊接的好壞，所以有些SMT工廠為求品質穩定，會先在錫膏印刷之後就用光學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，或是採用修理的方式移除多餘的錫膏。
04.快速打件機 (Pick and Place speed machine)
這裡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於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槍一樣，板子上面的零件也還不至於會飛散，但大型零件就不適宜用在快速機裡面了，一來會拖累原本打得飛快的小零件速度，二來怕零件會因為板子快速移動而偏移原來的位置。
05.泛用型打件機 (Pick and Place general machine)
又稱為「慢速機」，這裡會是打一些體積比較大顆的電子零件，如 BGA IC、聯接器(connector)…等，這些零件需要比較準確的位置，所以對位非常重要，打件以前會先用照相機照一下確認零件的位置，所以速度上來說就相形慢了許多。這裡的零件因為尺寸的關係，不一定都會有捲帶包裝(tape-on-reel)，有的可能是托盤(Tray)或是管狀(tube)包裝。但如果要讓SMT機器可以吃托盤或是管狀的包裝料，必須要額外配置一台機器。
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器，這時候就需要訂製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。
06.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高溫回焊爐(reflow)以前，通常會設置一個檢查點，用來挑出打件偏移或掉件…等等的缺點，因為過了高溫爐後如果還發現有問題就必須要動到烙鐵(iron)，這會影響的產品的品質，也會有額外的花費；另外一些較大的電子零件或是DIP/THD的傳統零件或是某些特殊原因，無法經由打件/貼件機來操作的零件，也會在這裡用人工的方式手擺零件。
另外，有些手機板的SMT會在回焊爐前也設計一道AOI，用來確認回焊前的品質，有些時候是因為零件的上面會打上屏蔽框，會造成回焊爐後無法使用AOI來檢查焊錫性。
07.回焊 (Reflow)
回焊(reflow)的目的是將錫膏熔融並形成非金屬共化物(IMC)於零件腳與電路板，也就是焊接電子零件於電路板之上，其溫度的上升與下降的曲線(temperature profile)往往影響到整個電路板焊接的品質，根據焊錫的特性，一般的迴焊爐會設定預熱區、浸潤區、迴焊區、冷卻區來達到最佳的焊錫效果。
以目前無鉛製程的SAC305錫膏，其融點大約為217℃左右，也就是說回焊爐的溫度至少要高於這個溫度才能重新熔融錫膏，另外回焊爐中的最高溫度最好不要超過250℃，否則會有很多零件因為沒有辦法承受那麼高的溫度而變形或融化。
基本上電路板經過迴焊爐以後，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。
08.光學檢查銲錫性 (AOI, Auto Optical Inspection) Option
並不一定每條SMT的產線都有光學檢查機(AOI)，設置AOI的目的是因為有些密度太高的電路板無法進行後續的開短路電子測試(ICT)，所以用AOI來取代，但由於AOI為光學判讀有其盲點，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、電感值等零件品質，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，在品質上仍有部份風險，但ICT也不是百分之百，只能說互相彌補測試涵蓋率，希望作到100%，所以自己要做個取捨(trade-off)。
相關閱讀：AOI可以測哪些電路板組裝的缺點？
09.收板 (unloading)
板子組裝完成後會在收回到料架(magazine)上，這些料架已經被設計成可以讓SMT機台自動取放板子而不會影響到其品質。
10.成品目檢 (Visual Inspection)
不論有沒有設立AOI站別，一般的SMT線都還是會設立電路板目視檢查區，目的在檢查電路板組裝完成後有否任何的不良，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檢查模板(inspection template)，方便目檢人員檢驗一些重點零件與零件極性。
11.零件後復 (Touch-up)
如果有些零件沒有辦法用SMT來打件，就需要後復（touch-up，製程後修復）手焊零件，這通常會放在成品檢查之後，以區別缺點是來自SMT還是其後段製程。
後復零件時要使用烙鐵(iron)及錫絲(solder wire)，焊接時將維持於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，然後加入錫絲融化，待錫絲冷卻後就會把零件焊接在電路板上。
手焊零件時會有一些煙霧產生，這些煙霧會包含許多重金屬，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，有些零件後復會因製程的需求而安排在更後段的製程。
12.電路板開路/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，以判斷這些零件經過高溫迴焊爐之後功能有否損壞、錯件、缺件…等。
電路測試機台又分為高級及初階機台，初階的測試機台我們一般稱之為MDA(Manufacturing Defect Analyzer)，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。
高階的測試機台除了包含初階機種的所有功能之外，還可以送電到待測板，並啟動待測板並執行測試程式，好處是可以模擬電路板在實際開機情況下的功能測試，可以一部分取代後面的功能測試機台(Function Test)。但一台這種高階測試機台的測試治具大概可以買一部私家轎車，比起一台初階的測試治具要高上15~25倍，所以一般運用在大量產的產品上面比較適合。
延伸閱讀：
什麼是ICT(In-Circuit-Test)？有何優缺點？
把ICT(In-Circuit-Test)電路電性測試拿掉真的比較省錢嗎？
13.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短路，其他如 BGA及產品的功能並沒有被測試到，所以需要使用功能測試機台來測試電路板上的所有功能。
14.裁板 (assembly board de-panel)
一般的電路板都會進行拼板(Panelization)，以增加SMT生產的效率，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都完成以後，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餘的板邊(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)或直接手動折板(不建議)，比較精密的電路板會使用路徑分板切割機/撈板機(Router)，比較不會傷害到電子零件與電路板，但費用及工時比較長。
相關閱讀：
電路板去板邊─郵票孔設計
電路板去板邊—V-Cut 分板機
電路板去板邊—Router 切割機
PCB採用「陰陽板」拼板的好處
電路板去板邊—手動去板邊注意事項
名詞解釋：PCB生產為什麼要做拼板(panelization)及板邊
延伸閱讀：
工廠轉廠技術移轉清單
組裝工廠設置IQC的目的
如何評鑑一家SMT代工廠
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訪客留言內容（Comments）
請教您泛用型打件機在放IC於錫膏上時是在上方破真空讓IC掉落or 吸嘴將IC押入錫膏?錫膏厚度相對於Ball Diameter是否有相關規格?會不會因為Pick & Place的問題造成上板子的Ball or Molding Damage?
BR
Tim
本身是個菜鳥RD , 在設計的同時，其實一直很納悶的是我的東西是怎麼被制做出來，又在製作上面需要注意哪些東西才能讓我的設計符合好生產，現在遇到的生技人員常常都只會照公司rule卡關，但問為何這樣卡關，常常都不知所以然，要從她們身上學到這些，真的還不如問加工廠的作業員，真的是很高興可以逛到有這樣的網站，受教了
工作熊你好,想請教,有塊monitor的單面板電源板,一面是各種插件,一面則有smd,smd利用印刷紅膠黏合,想請問只有印刷紅膠的smd也要經過reflow,之後再經過波峰焊把插件焊接起來嗎?這個reflow目的為何?是要把紅膠徹底固化,讓零件牢牢黏在板子上嗎?而波峰焊則是把插件焊接起來?
再請教,是否是只要有插件,插件另一面就要經過波峰焊,而要經過波峰焊那面如果有smd,就要用紅膠來黏合?
抱歉,不是很懂錫膏與紅膠的用法特色與差別之處
dear工作熊：
谢谢，可能我没有说清楚，就是机器控制的胶量剩余较多，每管都有1/3左右剩余；采用离心机来重新灌装剩余的1/3胶量，但是空气密封控制不好，造成漏点胶缺件；不知业界有么有好的方式. 谢谢
dear 熊大:
請教您一個問題，我司有一批pcb已過期快2年了，但上頭執意要繼續使用，迴焊後出現滿多pad拒焊(pcb上線前有經過120度2小時烘烤過)，經反應給板廠後，板廠有提3個方案1.重噴錫 2.剝錫上松香(應該就是所謂OSP板)3.使用硫脲處理，想請教熊大的是第3項”硫脲”會不會對P板造成傷害或其他異常?
你好~我想請問印刷電路板代工廠大約的日或月產量大約能夠產出多少片?
因為報告的需要瞭解產量訂單的問題,想可以大略瞭解中型規模的電路板代工廠一天或一月大約是能產出多少片的電路板,大約的數字,
附註:工廠的規模假設有4條SMT線
非常感謝你~~~~,不過因為我們真的對於這個產業的細節不太瞭解,但又因為報告在跑軟體規劃時又需要產量的數據,雖然我們也知道每張單子的產品都是不同的,複雜度作業時間會不一樣,但我們對於這種代工印刷廠一天能產多少片實在不太瞭解,假使我們想假設一個數字也不曉得這個數字的值範圍應該是落在多少之間@@
你好~
最近很長查閱你的網站，受益良多，近來依據關鍵字尋找其他資訊時，發現似乎有侵權的網頁：
http: //www .anda-dg.com/news/lunwen/dianjiaoji/2107.html
工作熊您好 ! 最近發現到您的網頁，覺得您本人的專業度真令人匪夷所思，在此，小弟有個問題請教，小弟是迴焊爐與印刷機的代理商新人，希望在短時間能夠學會基本的專業知識，我想以您的專業，您一定可以提供我一些學習上的方法與套路，還望不另賜教! 謝謝
請教! BTU PY98N迴焊爐，都有通電後測試功能正常的情況下，有進行移機作業(一個房間移到另一個房間)，突然通電後就開不起了(照正常來說通電後，電路板中間那一大顆正方形像CPU的Intellimax要有數字在閃，但移機完卻沒閃了)，來源端的電皆正常進來，沒有零組件脫落，請問這是甚麼樣的原因可能呢
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4. 工作熊並非某一方面的專家，所以回答的內容或許會有不正確的地方，服用前還請三思。如果您想詢問關於電路板方面的工程問題，請前先參考這篇文章【詢問工程問題，請提供足夠的資訊以利有效回答】 把自己的問題想清楚了再來詢問，並且請提供足夠的資訊，這樣才能有效回答問題。
5. 工作熊每則留言都會看，但不會每則留言都回答，尤其是只有問候之類的內容。
6. 留言詢問時請注意您的態度，工作熊不是你的「細漢」，更沒有拿你的薪水，所以不接受吆喝工作熊的態度來回答你的問題。
7. 原則上工作熊不接受私下電子郵件、電話、私訊、微信或任何即時通聯絡。
8. 自2021年7月起Google將停止最新文章電子郵件通知，如果你想隨時接收部落格的最新文章可以參考這裡。
您好!!
對於您的文章對於初學者的我有很大的幫助,最近被iso人員問”機台吸取率
標準為何 “,令我不解?
網路很少有這種解答,請問前輩是否可提供一些資訊…謝謝!!