By Cadence
本文要點
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PCB 組裝和焊接透過挑選零件、將零件擺放和焊接到電路板上，完整地構建出實體電路 |
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在通孔技術中，有引腳的或外掛程式類電子零件被焊接到電路板上，形成電路 |
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波焊接 (Wave soldering) 是 THT 和 SMT PCBA 中最常用的技術 |
(中文字幕 / 中文配音)
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印刷電路板 (PCB) 是電子產品的重要組成部分；沒有 PCB，大多數電子設備只是一個個無法使用的盒子。PCB 通常由玻璃纖維製成，並用環氧樹脂固定在一起。PCB 組裝和焊接過程透過挑選零件、將零件擺放和焊接到電路板上，完整地構建出實體電路。PCB 組裝和焊接之後的檢查、測試和回饋確保了 PCB 能成功製造出來。在這篇文章中，我們將討論 PCB 組裝和焊接過程。
PCB 組裝和焊接
PCB 組裝和焊接過程將一塊電路板變成了一個功能原型。PCB 組裝 (PCB assembly ，即 PCBA) 階段包括零件擺放、焊接、檢查，最後是測試。PCBA 過程可以是手動或自動過程，具體由製造商在每個階段決定。
PCBA 過程簡述
PCB 設計以電路圖為起點。根據電路圖，設計出 PCB layout。PCB layout 定義了電路中的電氣連接路徑 (稱為走線)，以及零件的擺放位置。一旦 PCB layout 設計得到批准，就會進行印刷。
製作好的 PCB 是用環氧樹脂固定在一起的玻璃纖維材料片。由銅製成的走線鋪設在電路板上。零件透過焊接過程固定在電路板上。焊接過程使用一種稱為焊料的材料將零件固定在指定位置。焊接好零件的 PCB 構成組裝 PCB。將零件貼附在 PCB 上之後，就可以對它進行測試了。
在 PCBA 過程中使用了三種技術，下文將逐一討論。
PCB 組裝技術
在 PCBA 工藝中，有三種關鍵技術：
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通孔技術 (THT) PCBA 工藝： |
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在通孔技術中，有引腳的或外掛程式類電子零件被焊接到電路板上，形成電路。零件的引線或端子通過 PCB 上的孔或焊盤插入，並在另一側焊接。 |
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表面貼焊技術 (SMT) PCBA 工藝： |
有兩種類型的焊盤：通孔和表面貼焊。在使用表面貼焊焊盤的 PCB 中，會焊接表面貼焊零件 (SMD) 以形成電路。焊接表面也是借助焊膏擺放零件的表面。 |
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混合技術 PCBA 工藝： |
隨著電路設計變得更加複雜，在電路中不可能只堅持使用一種類型的零件。在實現複雜電路的 PCB 中，既有外掛程式，也有表面貼焊零件。這種利用混合零件的 PCB 被稱為混合技術電路板，其組裝過程採用的是混合技術 PCBA 工藝。 |
通孔技術 PCB 組裝的步驟
PCBA 工藝的順序因所使用的貼焊技術而異，現在探討一下通孔技術 PCB 組裝的步驟。
1. |
零件的擺放： |
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在通孔技術 PCBA 中，工程師首先將零件擺放在 PCB 設計檔中給出的相應位置。 |
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2. |
檢查和校正： |
所有零件擺放完畢後，要對電路板進行檢查。檢查時要檢查零件擺放得是否準確。如果發現零件擺放不準確，要透過校正步驟立即糾正此類問題。檢查和校正必須在焊接過程之前完成。 |
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3. |
焊接： |
該過程的下一步是焊接，將擺放的零件固定在相應的焊盤上。 |
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4. |
測試： |
完成 PCB 組裝和焊接過程之後，就可以對電路板進行測試。電子設備中使用的每一塊 PCB 電路板都要經過這一過程並通過測試。 |
從各式各樣的焊接技術中，我們將下面將探討其中的幾種。
焊接技術
無論使用何種貼焊技術，所有 PCBA 工藝都涉及焊接過程。可以使用許多不同類型的焊接技術將電氣元件連接到 PCB 上，包括：
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波焊 (Wave soldering)： |
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在波焊中，PCB 在類似波浪的液態熱焊料上移動，焊料會凝固並固定住零件。這是 THT 和 SMT PCBA 中最常用的技術。 |
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銅焊 (Braze soldering)： |
在銅焊中，透過加熱貼附金屬零件。不過，這種技術將底部的金屬熔化，以適應填充金屬。釺焊時的溫度最高，焊接效果最為牢固。 |
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回流焊 (Reflow soldering)： |
回流焊工藝使用加熱的焊膏將零件貼附到電路板上。處於熔融狀態的焊膏將 PCB 上的焊盤和引腳連接起來。 |
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軟焊 (Soft soldering)： |
在軟焊技術中，用電焊槍或氣體加熱由錫鉛合金製成的金屬空間填充物，將零件固定到電路板上。軟焊是一種熱門的技術，用於將緊湊、脆弱的零件固定到印刷電路板上。 |
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硬焊 (Hard soldering)： |
硬焊用於粘合金屬零件，如銅、黃銅、銀或金，溫度約為 600°F。硬焊的焊接效果比軟焊更牢固。 |
在 PCB 組裝和焊接過程中，如果 PCB 設計存在可製造性設計 (Design for Manufacture, 即 DFM) 錯誤，設計人員將不得不回到佈局過程中來解決這些問題。而這可能發生多次，多次反覆運算後將導致設計重度延遲以及時間、金錢、人力的浪費。良好的 DFM 有助於最大程度提高整個設計過程的順利度，避免意外產生，並保障構建成本的可預測性。
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譯文授權轉載出處 (映陽科技協同校閱)
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