從手工焊電路板轉向采用機器組裝的十個注意事項

如果你需要組裝的電路板并非少數(shù)，只靠手工帶來的成就感恐怕不夠；當工作量達到某種程度，是該考慮把電路板組裝任務委托給EMS廠商或是自家建置SMT組裝線的時候了。但這并不代表著你只要把零件跟板子裝箱打包寄到組裝廠就好...

有鑒于目前市面上有眾多零組件都是只采用表面黏著(SMT)封裝，以手工焊接一些PC電路板的受歡迎程度令人驚訝…特別是考慮到那些零件的尺寸是有多幺小。在不是很久以前，就算是那些最大的SMT零件也會讓人害怕，而能焊接次毫米(sub-millimeter)間距的零件會是一種榮譽；不過這種情況在最近十年似乎有所變化。

如果你需要組裝的電路板并非少數(shù)，只靠手工帶來的成就感恐怕不夠；當工作量達到某種程度，是該考慮把電路板組裝任務委托給EMS廠商或是自家建置SMT組裝線的時候了。這么做將能為你節(jié)省不少時間，而且確保更可靠的成品；但這并不代表著你只要把零件跟板子裝箱打包寄到組裝廠就好，因為自動化焊接設備并沒有直接與你的大腦相連，規(guī)則也得改。

有時候在手工焊接可行的技巧，可能會完全破壞機器組裝程序；為了避免這類問題，筆者列出了以下的十個注意事項，提供準備從手工焊電路板轉向采用機器組裝的朋友參考。

10：小心零組件受潮

這聽起來似乎并不是那么合理，但是塑料確實會吸收濕氣，而且不用丟進水槽、只要暴露在空氣中就會發(fā)生。塑料封裝的芯片若有濕氣，在回焊爐(reflow oven)里會像是爆米花一樣──濕氣會變成水蒸氣，如果不能很快排出，就會讓芯片封裝爆開；通常這種損壞是肉眼不可見的，但你會在現(xiàn)場看到不可靠的產(chǎn)品。

通常喜歡自己動手做的創(chuàng)客們會打開零件的外包裝將它們隨處放置，并沒有使用適當?shù)膬Υ娣椒ǎ蝗绻阋涯阍O計的項目送去機器組裝，有兩件事情可以避免對濕氣敏感的零件受潮：首先是在需要時才訂購零件，不要太早買進，而且要保持包裝密封；或者是通知組裝廠注意零件可能受潮，并請它們在組裝上之前先烘干，將濕氣妥善去除。

9：電路板一定要上防焊漆

很多電路板廠會在你訂購無防焊漆產(chǎn)品時提供優(yōu)惠，這在手工組裝時不是問題，因為你可以用眼睛觀察并調整焊料的量。不過如果是利用模板(stencil)來涂焊料，并且電路板會經(jīng)過回焊爐，焊料會擴散到外露的銅線，這可能會使得零件導線上的焊料不足以建立可靠的連結。上一層防焊漆可能得先多花點錢，但是以長遠的眼光看是可以提升可靠度與降低成本；此外防焊漆現(xiàn)在也有許多顏色選擇(EDNT編按：傳統(tǒng)是綠色)，能為你的電路板帶來個性化外觀。

8：網(wǎng)版印刷也不可或缺

電路板上有沒有網(wǎng)版印刷與可靠性無關，但會讓精準的組裝更難實現(xiàn)；依照我的方法，會用CAD檔案能讓組裝設備確實了解每個零件該放置的位置，包括角度與方向。可惜世事不能盡如人意，很常出現(xiàn)錯誤腳位或是零件本身標示模糊不清，無法只靠CAD檔案來描述位置，清晰的網(wǎng)版印刷能確保不會出錯，因為數(shù)據(jù)是可見的。

清晰的網(wǎng)版印刷能確保零件位置不出錯（來源：Screaming Circuits）

如果因為設計的緣故，你不想要有防焊漆與參考指針的電路板，這是你的選擇；不過你還是需要在布線軟件的文件層中做好標示，或者是另外繪制一張組裝圖，并且要告訴組裝廠注意那些標記信息。

7: 跟上SMT潮流

要確保能手工打造電路板的最簡單方法之一，是堅持采用導線通孔(lead through-hole，LTH)類型的零件，但這會帶來許多設計上的限制，也會使許多新技術無法被使用。如果你目前主要還是采用LTH組件或是大尺寸的SMT組件，你可以透過轉向采用更小的SMT組件進入一個能利用專業(yè)組裝技術的新世界，許多最新、功能最多的零件都是只有超小型封裝，例如里聚合物電池充電器、無線組件、加速度計，以及一些最新的微控制器，幾乎都只有最迷你的芯片封裝外觀。

當你以手工組裝產(chǎn)品原型或是打造較少數(shù)量的私人用途電路板時，或許能夠在擴充板(breakout board)上找到這種小型零件；若要開始打造上千套準備銷售的系統(tǒng)，最好重新為電路板布線，在不使用擴充板的前提下使用那些小型芯片，千萬別忘了旁路電容還有每一顆必備的支持零件。

6：不要在焊墊上開孔

QFN封裝以及BGA封裝的零件下方都有接腳或焊墊，通常是完全不會接觸到的；這對回焊爐是好事，但如果是手工焊接呢？手工焊接通常會在焊墊上開孔，用膠帶把零件固定在電路板上，然后把電路板翻過來，用焊料以及一小尖焊鐵黏那個孔洞，如此就幾乎可以手工焊接任何一種無接腳的表面黏著組件。

所以你大概知道我要說的就是，在焊墊上開孔不適用自動化組裝，焊料會流經(jīng)那些孔洞跑到電路板的背面，最后造成短路以及零件因為沒有與焊墊完全連結而脫落。而如果你是使用有開孔的手工焊接技術，要將電路板送到自動組裝廠之前也需要重新布線，不能在焊墊上留下任何開孔。

5: 重復檢查物料清單(BOM)

專業(yè)制造是將你的想法與相關信息化為實體電路板的最后步驟，遺憾的是我們目前沒有直接將生產(chǎn)線與大腦直接連結的管道，數(shù)據(jù)文件就是訊息傳遞管道，而物料清單(BOM)是該數(shù)據(jù)集最關鍵的部分之一。業(yè)余設計者需要拾取0.1-μF~0.01-μF電容器、將這些組件焊在Vcc與Vss之間、且得布署其位置的情況并非罕見；這對你來說可能無所謂，但是對組裝廠來說就不見得了，特別是如果你還委托他們采購那類組件。

組裝廠不會知道等效串聯(lián)電阻對那些零件是否重要，也不知道所需溫度范圍；各種條件只能靠你來告訴他們。組裝廠需要知道確切的零件型號，而因為可能出現(xiàn)供應問題，如果能為每顆零件提供一個以上的替代品會更好。

4. 隨時準備好替代品

說到替代品…這永遠都會是好主意，現(xiàn)在尤其是，因為本文在寫作的同時，產(chǎn)業(yè)界正面臨嚴重的零件缺貨問題，特別是電容器。務必列出替代品，以免你原本選擇的零件再也買不到。

3. 檢查所有的零組件腳位

自家打造電子裝置的一個常見狀況是，會利用CAD軟件內標示接近但是不一定精確的零件腳位；如果是手工焊板或是采用較大尺寸的零件，這通常不會有什么問題，但機器組裝可能會需要更精確的信息，因為你本人無法在現(xiàn)場盯著、調整焊料量。小型零件需要非常精確的焊料沉積，唯一能確保其精確度的方法是仔細閱讀特定零件的規(guī)格書，確認你在CAD軟件內使用之腳位上的銅以及焊膏符合零件制造商的建議。

2. 隨時準備好溝通

很多理工科系出身的朋友都不擅與人交際，但你需要與你的組裝廠對談，而且準備好快速響應任何問題；如我先前所說的，制造就是盡可能讓你腦袋里的東西清楚、精確地成形，模擬兩可會是你的大敵。當你的EMS伙伴詢問你任何問題時，請盡快回復。

1. 動手去做吧！

在沒有很久以前，制造電子產(chǎn)品必備的工具以及服務是如此復雜且昂貴，對業(yè)余DIY愛好者或是創(chuàng)客來說，要把基于個人愛好開發(fā)出的項目變成一個小生意，幾乎是不可能的事情。時代已經(jīng)改變了，硬件新創(chuàng)公司潮流回溫，而且是人人都可以做得到的事！