SMT干货 | 最详尽印制电路板组装（PCBA）过程

电子产品已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分了。无论是智能手机还是电动汽车，这些电子设备的核心是印制电路板（PCB）。相信大多数人在看到印制电路板时都会认出它们，电路板是表面包含铜线并由零件覆盖的小型绿色片状装置。如果你感兴趣，可以将电子产品拆开，就能看到印制电路板的身影。

印制电路板由玻璃纤维、铜箔和其他金属部件制成，这些电路板通过环氧树脂固定在一起，并用阻焊层绝缘，我们看到的电路板表面绿色正是来自于阻焊膜的颜色。

不知道您是否注意到牢固粘在电路板表面的元件，千万不要以为那只是电路板的装饰。一块先进的电路板，如果没有高品质元器件准确粘贴在电路板表面，那么它无论如何不能提供相应功能。安装有组件的印制电路板叫做组装电路板（组装PCB），其制造过程称为印制电路板组装或PCBA。相反地，那些表面没有粘贴电子元器件的印制电路板就称为裸板。裸板上的铜线称为线路，将连接器和各电子元器件进行电连接，最终允许电路板以专门设计的方式工作与运行。

那么这些组装印制电路板是如何制造的呢？PCBA可以说是一个既简单又复杂的过程。说它简单，是因为它只是由几个自动和手动步骤组成，整个流程很简单；说它复杂，是因为每一个步骤都非常的关键，即使一点点的偏移可能都会造成灾难性的结果。随着当代电子产品向小型化趋势迈进，组装过程的每个步骤都要进行更加细致的处理。为了帮助您更好地了解电路板组装过程，我们将在本文中详细解释每一步骤的操作过程，供您参考。

印制电路板组装技术

现代印制电路板组装技术主要有两种：表面贴装技术（SMT）和通孔技术（THT）。

● 表面贴装技术

表面贴装技术主要应用于敏感元件、一些非常小的电阻或二极管等的组装，通过表面贴装技术，这些元器件被自动放置在电路板表面，被称为表面贴装器件。表面贴装技术可应用于小尺寸元器件和集成电路（IC），例如，在迅得，我们能够贴装的最小元器件封装为01005，这个大小比铅笔尖还要小。

● 通孔技术

通孔技术适用于带有导线或引脚的元器件，这些元器件必须通过将其插入电路板上的孔来安装在电路板上。额外的引线部分必须焊接在电路板的另一侧。通孔技术应用于包含大型元件的电路板组装，如电容器等。

由于表面贴装技术和通孔技术的区别，它们也必须经历不同的组装过程。接下来，该篇文章会结合两种不同组装技术介绍PCBA组装过程。

印制电路板组装前的准备工作

在PCBA正式开始之前，有必要进行一些准备工作，这有助于电路板生产商评估电路板设计的功能，主要反映在可制造性设计（DFM）检查方面。

大多数专门从事电路板组装的公司都需要电路板的设计文件以及任何其他设计说明以及特定组装要求。这是因为电路板组装公司可以检查电路板设计文件是否存在可能影响电路板功能或可制造性问题，这就是可制造性设计检查的意义所在。

可制造性设计检查着眼于电路板的所有设计规范。具体来说，此检查查找任何缺失、多余或可能带来问题的功能。任何这些问题都可能会严重影响最终项目功能的实现。例如，电路板组件之间的间距若太小，就可能导致产品短路甚至是报废。

通过在生产进行前发现潜在的问题，可制造性设计检查可以降低制造成本并消除不可预见的费用，因为该检查减少了报废电路板的数量。迅得提供免费的可制造性设计检查，为客户节约了成本，保障了产品的质量和通过率。

印制电路板SMT组装过程

一、锡膏印刷

SMT组装的第一步是将焊膏均匀涂在电路板上，具体来说，是涂在元器件的焊盘上。精确的涂覆得益于不锈钢钢网，钢网上根据电路板设计文件设置了精确的漏孔。当锡膏印刷完毕，焊膏便会准确地涂覆在料件焊盘上。而刮刀压力、刮刀角度和刮刀移动速度则是考验电路板组装生产商的技术和经验了。一旦任何一个环节处理不当，锡膏印刷就不能算成功。

锡膏本身是一种灰色金属物质，由微小的金属球组成，也称为焊料。这些微小的金属球的成分为96.5%的锡，3%的银和0.5%的铜。焊膏将焊料与助焊剂混合在一起，这是一种化学设计，可帮助焊料熔化并粘合到表面。

在专业的印制电路板组装生产线中，首先，机械夹具将电路板和钢网固定到位；然后，施加器将焊膏精确地放置在预定区域上；接着，机器将焊膏涂抹在钢网上，均匀地涂在每个开放区域；最后，去除钢网后，焊膏便会保留在预定位置。

二、挑选和放置

焊膏印刷好之后，传送带便会将电路板移动到拾放机器，该机器会将表面贴装元件（SMD）放置在印刷好锡膏的电路板上。

过去，这是需要用镊子完成的手动过程，由装配人员手动拾取和放置元器件。如今，随着科技的进步和电子产品小型化的发展趋势，这一过程已变成自动化过程，大大提升了组装效率和准确度。

拾放机器通过拾取具有真空夹具的电路板并将其移动到拾放工位来进行料件拾取和放置。然后，机器在台上定位电路板，然后组件被放置在预编程位置的焊膏顶部。

三、回流焊接

一旦焊膏和表面贴装元件全部到位，是时候让它们固定在电路板上了。电路板组装通过一个称为“回流”的过程来实现这一点，焊膏首先高温熔化，再进行冷却永久固化，这样，表面贴装元件便会固定在电路板表面了。

拾取和放置过程结束后，电路板被传送带移动到一个大的回流炉，该焊接炉由一系列加热器组成，逐渐将电路板加热到250摄氏度，该温度足够熔化焊膏中的焊料。

一旦焊料熔化，电路板会继续移动通过整个回流焊炉。接着，通过一系列温度较低的加热器，使熔化的焊料以受控的方式冷却和凝固，于是便创建了一个永久性的焊点将表面贴装元件连接到电路板。

许多组装电路板在回流期间需要特别考虑，特别是双面电路板组装。双面印制电路板组件需要每一面单独进行印刷和回流。首先，带有较少和较小部分的一面通过钢网印刷、拾放和回流，然后另一面也经过相同的过程。

四、检查与测试

一旦表面贴装元件在经过回流焊后焊接到位，这并不代表电路板组装已完成。组装好的电路板需要进行功能测试。通常，回流过程中的移动会导致焊点质量差或完全缺乏连接，甚至是短路。

用于检查这些错误和错位的常见方法包括：

☆ 手动检查

尽管自动化和智能生产是可预见的发展趋势，电路板组装过程依然在一定程度上依赖于传统的手动检查。对于小批量的组装电路板，视觉检查是确保回流焊后电路板质量的有效方法。然而，随着待检测电路板数量的增加，这种方法变得越来越不实际和不准确。而且，观察小型料件超过一个小时会导致光学疲劳，导致检查结果不准确。

☆ 自动光学检测（AOI）

自动光学检测是适合更大批量组装电路板的检测方法。自动光学检测仪，也称为AOI仪，依靠一系列高性能相机查看电路板，这些相机以不同的角度排列以查看焊点质量。不同质量的焊点以不同方式反射光线，扫描电路板，采集图像，再将采集到的数据与输入进仪器的数据进行对比，以识别焊点的质量。AOI仪以非常高的速度完成这项工作，使其能够在相对较短的时间段内处理大量的电路板。

☆ X射线检测

X射线检测是另一种组装电路板检测方法，最常用于更复杂或分层的电路板检测。X射线可以透过各层观察焊点情况，以识别任何潜在的隐藏风险。

无论采用的是何种方式的检测方法，该过程的下一步是测试零件以确保其发挥其相关功能和性能。这会涉及测试印制电路板连接的质量，需要编程或校准的电路板需要更多的步骤来测试正确的功能。

这些检查可以在回流过程后定期进行，以确定任何潜在的问题和风险。这些定期检查可以确保尽快发现并修复错误，这有助于制造商和设计人员节省时间、人力和材料成本。

☆ 最终检查和功能测试

PCBA中焊接步骤完成后，最终检查将测试组装电路板的功能，这种检查被称为“功能测试”。该测试主要通过模拟电路板在最终应用中运行的情况来判断该电路板性能是否达到要求。在此测试中，电源和模拟信号通过电路板运行，测试人员监视电路板的电气特性。

如果显现的这些特性（包括电压、电流或信号输出）出现不可接受的波动或在预定范围外达到峰值，那么就说明该电路板未通过测试。

功能测试是电路板组装过程中最后也是最重要的一步，因为它决定了之前所有组装步骤的成败，也是整个装配过程中定期测试和检查如此重要的原因。

印制电路板THT组装过程

印制电路板THT（Through-Hole Technology）组装是电路板传统的组装方法，称为通孔技术组装。与SMT组装全部依赖自动程序不同的是，通孔组装过程既包括手动程序，也包含自动程序。

一、插件

此步骤是由专业工程人员手动完成。工程师需要根据客户的PCB设计文件快速准确地将电子元器件放置在相应的位置。插件必须符合通孔安装工艺的规定和操作标准，以保证终端产品的高品质。例如，元器件必须保证正确的极性和方向，阻止元件之间的串扰，使完成的元件贴装符合相应标准，并在处理静电敏感部件（如IC）时佩戴防静电腕带。

二、检查和纠正

一旦插件完成，电路板就被放置在一个匹配的运输框架中，其中插入料件的电路板将被自动检查，以确定料件是否准确放置。如果观察到有关元件贴装的问题，很容易立即纠正它们。毕竟，这是在焊接之前完成的。

三、波峰焊接

待料件正确插入到电路板之后，通孔元器件就要焊接到电路板上了。在THT组装过程中，使用波峰焊接完成焊接过程。在波峰焊系统中，电路板在大约500°F的高温下缓慢移动通过液态焊料波。之后，可以成功获得所有导线或电线连接，以便通孔组件牢固地连接到电路板上。

接下去的步骤与SMT组装过程一样，THT组装焊接好的电路板也需要经过检查与测试，确保其准确性能和高品质。

印制电路板组装之后

当你手握一块崭新的组装电路板的时候，你一定会惊叹于它的质感，干净、光洁、毫无杂质，但实际上，电路板组装过程可能是一个看起来比较脏的过程。焊膏印刷过程中会留下一定量的助焊剂，而生产线的工人可能会将指纹和衣服上的油脂和污垢转移到PCB表面。所以，成品电路板既涉及到美学，也涉及到实际情况。

如果助焊剂不及时清理，在PCB表面留下数月后，助焊剂残留物开始变得粘稠，同时也会显现为酸性，随着时间的推移会损坏焊点。另外，当残留物和指纹覆盖在新的电路板表面时，客户满意度往往会受到影响。因此，完成焊接后对电路板进行清洗是非常重要的。

迅得电子会对所有即将出厂的电路板进行清洗，使用去离子水的不锈钢高压清洗设备是清除电路板残留物的最佳工具。在去离子水中清洗印制电路板不会对设备造成任何威胁，这是因为常规水中的离子会损坏电路，而不是水本身。因此，去离子水在进行电路板洗涤循环时对PCB无害。

清洗后，使用压缩空气进行快速干燥循环，将完成的PCB准备好包装和运输。