機(jī)器焊接的10個(gè)注意事項(xiàng)

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(dāng)工作量達(dá)到某種程度，是該考慮把電路板組裝任務(wù)委托給 EMS 廠商或是自家建置 SMT 組裝線的時(shí)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么小。在不是很久以前，就算是那些最大的 SMT 零件也會(huì)讓人害怕，而能焊接次毫米(sub-millimeter)間距的零件會(huì)是一種榮譽(yù)；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(dāng)工作量達(dá)到某種程度，是該考慮把電路板組裝任務(wù)委托給 EMS 廠商或是自家建置 SMT 組裝線的時(shí)候了。這么做將能為你節(jié)省不少時(shí)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?yàn)樽詣?dòng)化焊接設(shè)備并沒有直接與你的大腦相連，規(guī)則也得改。

有時(shí)候在手工焊接可行的技巧，可能會(huì)完全破壞機(jī)器組裝程序；為了避免這類問題，筆者列出了以下的十個(gè)注意事項(xiàng)，提供準(zhǔn)備從手工焊電路板轉(zhuǎn)向采用機(jī)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(shí)會(huì)吸收濕氣，而且不用丟進(jìn)水槽、只要暴露在空氣中就會(huì)發(fā)生。塑料封裝的芯片若有濕氣，在回焊爐(reflow oven)里會(huì)像是爆米花一樣──濕氣會(huì)變成水蒸氣，如果不能很快排出，就會(huì)讓芯片封裝爆開；通常這種損壞是肉眼不可見的，但你會(huì)在現(xiàn)場看到不可靠的產(chǎn)品。

通常喜歡自己動(dòng)手做的創(chuàng)客們會(huì)打開零件的外包裝將它們隨處放置，并沒有使用適當(dāng)?shù)膬?chǔ)存方法；如果你要把你設(shè)計(jì)的項(xiàng)目送去機(jī)器組裝，有兩件事情可以避免對(duì)濕氣敏感的零件受潮：首先是在需要時(shí)才訂購零件，不要太早買進(jìn)，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(qǐng)它們?cè)诮M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(huì)在你訂購無防焊漆產(chǎn)品時(shí)提供優(yōu)惠，這在手工組裝時(shí)不是問題，因?yàn)槟憧梢杂醚劬τ^察并調(diào)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(huì)經(jīng)過回焊爐，焊料會(huì)擴(kuò)散到外露的銅線，這可能會(huì)使得零件導(dǎo)線上的焊料不足以建立可靠的連結(jié)。上一層防焊漆可能得先多花點(diǎn)錢，但是以長遠(yuǎn)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(gè)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(guān)，但會(huì)讓精準(zhǔn)的組裝更難實(shí)現(xiàn)；依照我的方法，會(huì)用 CAD 檔案能讓組裝設(shè)備確實(shí)了解每個(gè)零件該放置的位置，包括角度與方向?？上朗虏荒鼙M如人意，很常出現(xiàn)錯(cuò)誤腳位或是零件本身標(biāo)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(huì)出錯(cuò)，因?yàn)閿?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(cuò)（來源：Screaming Circuits）

如果因?yàn)樵O(shè)計(jì)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(biāo)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(biāo)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(jiān)持采用導(dǎo)線通孔(lead through-hole，LTH)類型的零件，但這會(huì)帶來許多設(shè)計(jì)上的限制，也會(huì)使許多新技術(shù)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(zhuǎn)向采用更小的 SMT 組件進(jìn)入一個(gè)能利用專業(yè)組裝技術(shù)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(jì)，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(dāng)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(shí)，或許能夠在擴(kuò)充板(breakout board)上找到這種小型零件；若要開始打造上千套準(zhǔn)備銷售的系統(tǒng)，最好重新為電路板布線，在不使用擴(kuò)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(huì)接觸到的；這對(duì)回焊爐是好事，但如果是手工焊接呢？手工焊接通常會(huì)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(gè)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(dòng)化組裝，焊料會(huì)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?yàn)闆]有與焊墊完全連結(jié)而脫落。而如果你是使用有開孔的手工焊接技術(shù)，要將電路板送到自動(dòng)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(fù)檢查物料清單(BOM)
專業(yè)制造是將你的想法與相關(guān)信息化為實(shí)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(jié)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(guān)鍵的部分之一。業(yè)余設(shè)計(jì)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(duì)你來說可能無所謂，但是對(duì)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(huì)知道等效串聯(lián)電阻對(duì)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(hào)，而因?yàn)榭赡艹霈F(xiàn)供應(yīng)問題，如果能為每顆零件提供一個(gè)以上的替代品會(huì)更好。

4. 隨時(shí)準(zhǔn)備好替代品
說到替代品…這永遠(yuǎn)都會(huì)是好主意，現(xiàn)在尤其是，因?yàn)楸疚脑趯懽鞯耐瑫r(shí)，產(chǎn)業(yè)界正面臨嚴(yán)重的零件缺貨問題，特別是電容器。務(wù)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(gè)常見狀況是，會(huì)利用 CAD 軟件內(nèi)標(biāo)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(huì)有什么問題，但機(jī)器組裝可能會(huì)需要更精確的信息，因?yàn)槟惚救藷o法在現(xiàn)場盯著、調(diào)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(xì)閱讀特定零件的規(guī)格書，確認(rèn)你在 CAD 軟件內(nèi)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(shí)準(zhǔn)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(duì)談，而且準(zhǔn)備好快速響應(yīng)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(huì)是你的大敵。當(dāng)你的 EMS 伙伴詢問你任何問題時(shí)，請(qǐng)盡快回復(fù)。

1. 動(dòng)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(wù)是如此復(fù)雜且昂貴，對(duì)業(yè)余 DIY 愛好者或是創(chuàng)客來說，要把基于個(gè)人愛好開發(fā)出的項(xiàng)目變成一個(gè)小生意，幾乎是不可能的事情。時(shí)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！

審核編輯 黃昊宇