คู่มือขั้นตอนการประกอบแผงวงจรพิมพ์

อัปเดตล่าสุด: พฤษภาคม 2026 · คำแนะนำโดยละเอียดเกี่ยวกับวิธีการประกอบและตรวจสอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

กระบวนการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCBA) คือลำดับขั้นตอนที่เปลี่ยนแผงวงจรเปล่าและชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จำนวนหนึ่งให้กลายเป็นชุดประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่สมบูรณ์และผ่านการทดสอบแล้ว การประกอบในปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นแบบติดตั้งบนพื้นผิว (SMT): มีการพิมพ์วางบัดกรีลงบนแผงวงจร วางชิ้นส่วนด้วยเครื่องจักร และนำแผงวงจรทั้งหมดไปอบให้ละลายในเตาอบ ส่วนชิ้นส่วนแบบทะลุรูจะถูกติดตั้งแยกต่างหาก จากนั้นจึงทำการตรวจสอบ ทดสอบ และบรรจุแผงวงจร คู่มือนี้จะอธิบายทุกขั้นตอนตามลำดับ อธิบายอุปกรณ์และการตรวจสอบในแต่ละขั้นตอน และแสดงความแตกต่างระหว่าง SMT และแบบทะลุรู

ก่อนเริ่มกระบวนการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB): ไฟล์, รายการวัสดุ (BOM) และแผ่นแม่พิมพ์

กระบวนการประกอบเริ่มต้นก่อนที่จะมีการบัดกรีใดๆ ผู้ประกอบชิ้นส่วนต้องการชุดข้อมูลสามชุดที่ต้องสอดคล้องกัน ได้แก่รายการวัสดุ (ชิ้นส่วนทุกชิ้น มูลค่า และหมายเลขชิ้นส่วนของผู้ผลิต) ไฟล์จุดศูนย์กลาง/จุดวาง (ตำแหน่ง XY การหมุน และด้านของแต่ละชิ้นส่วน) และแบบร่างการประกอบ (ขั้ว ขั้วต่อ จุดอ้างอิง และหมายเหตุใดๆ เกี่ยวกับชิ้นส่วนที่ไม่สามารถประกอบได้) การตรวจสอบ DFM/DFA จะยืนยันว่ารอยเท้า ระยะห่าง และระยะห่างของขอบถูกต้อง จากชั้นวางบัดกรี จะมีการสร้าง แม่พิมพ์ที่ตัดด้วยเลเซอร์เพื่อให้สามารถวางบัดกรีได้เฉพาะในบริเวณที่ต้องการเท่านั้น

กระบวนการประกอบ SMT ทีละขั้นตอน

1. การพิมพ์วางบัดกรี

แผ่นวงจรเปล่าจะถูกยึดไว้ใต้แผ่นสเตนซิล และไม้กวาดจะกวาดวางบัดกรี—ส่วนผสมของเม็ดบัดกรีขนาดเล็กและฟลักซ์—ผ่านรูของแผ่นสเตนซิลไปยังแผ่นรองบัดกรี ขนาดของรู ความหนาของแผ่นสเตนซิล และแรงกดของไม้กวาด จะควบคุมปริมาณวางบัดกรีที่ลงบนแผ่นรองบัดกรีแต่ละแผ่น ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่สุดที่ส่งผลต่อคุณภาพของรอยต่อในขั้นตอนต่อไป

2. การตรวจสอบวางบัดกรี (SPI)

สายการผลิตหลายแห่งเพิ่มระบบ SPI อัตโนมัติเพื่อวัดปริมาณ ความสูง และการจัดวางตำแหน่งของเพสต์ในแต่ละแพดก่อนที่จะวางชิ้นส่วนลงไป การตรวจจับรูที่อุดตันหรือรอยเปื้อนในขั้นตอนนี้มีต้นทุนต่ำกว่าการค้นหาข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นหลังจากกระบวนการรีโฟลว์มาก

3. หยิบและวาง

เครื่องวางชิ้นส่วนความเร็วสูงจะหยิบชิ้นส่วนจากม้วน ถาด และท่อ แล้ววางลงบนวัสดุวางชิ้นส่วนเปียกตามพิกัดในไฟล์จุดศูนย์กลาง ระบบตรวจสอบด้วยภาพจะตรวจสอบทิศทางของแต่ละชิ้นส่วนขณะวาง เครื่องจักรเพียงเครื่องเดียวสามารถวางชิ้นส่วนได้หลายหมื่นชิ้นต่อชั่วโมง

4. การบัดกรีแบบรีโฟลว์

แผงวงจรที่ประกอบเสร็จแล้วจะเคลื่อนผ่านเตาอบรีโฟลว์ที่มีการควบคุมอุณหภูมิอย่างเป็นระบบ โดยแบ่งออกเป็นสี่โซน ได้แก่การอุ่นก่อน ( ค่อยๆ เพิ่มอุณหภูมิของแผงวงจร) , การ คง อุณหภูมิ (ปรับอุณหภูมิให้สม่ำเสมอและกระตุ้นฟลักซ์), การหลอม (อุณหภูมิสูงสุดจะทำให้ตะกั่วหลอมละลายและเกาะติดกับแผ่นรอง ทำให้เกิดรอยต่อ) และการระบายความร้อน (ทำให้รอยต่อแข็งตัว) การตั้งค่าโปรไฟล์นี้ให้ถูกต้อง — โดยให้เหมาะสมกับตะกั่วบัดกรีและมวลความร้อนของแผงวงจร — คือสิ่งที่ทำให้รอยต่อเงางามและแข็งแรงแตกต่างจากรอยต่อที่เย็น รอยรั่ว และชิ้นส่วนที่เสียหาย

5. ด้านที่สอง (ถ้าเป็นแบบสองด้าน)

หากทั้งสองด้านของแผงวงจรมีชิ้นส่วน SMT แผงวงจรจะถูกพลิกกลับ และลำดับการพิมพ์-วาง-หลอมจะถูกทำซ้ำสำหรับด้านที่สอง โดยปกติแล้วชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักมากกว่าหรือทนความร้อนได้มากกว่าจะถูกกำหนดให้ผ่านกระบวนการครั้งที่สอง

การประกอบชิ้นส่วนแบบรูทะลุ (THT)

ตัวเชื่อมต่อ ตัวเก็บประจุอิเล็กโทรไลต์ขนาดใหญ่ และชิ้นส่วนแบบรูทะลุ (THT) อื่นๆ จะถูกเสียบเข้าไปในรูชุบหลังจากกระบวนการ SMT โดยมีวิธีการบัดกรีที่ใช้กันทั่วไปสามวิธี:

• การบัดกรีแบบคลื่น: แผงวงจรจะเคลื่อนผ่านคลื่นตะกั่วหลอมเหลวที่เติมเต็มรูต่างๆ ซึ่งมีประสิทธิภาพสำหรับการเชื่อมต่อแบบทะลุรูจำนวนมากในคราวเดียว
• การบัดกรีแบบเลือกจุด: หัวฉีดขนาดเล็กใช้สำหรับบัดกรีข้อต่อเฉพาะจุด เหมาะอย่างยิ่งเมื่อมีชิ้นส่วนแบบรูทะลุเพียงไม่กี่ชิ้นอยู่ท่ามกลางชิ้นส่วน SMT ที่บอบบาง
• การเสียบหมุดลงในเนื้อวัสดุ (การหลอมละลายแบบแทรก): มีการพิมพ์สารประสานลงในรู และชิ้นส่วนแบบทะลุรูจะถูกหลอมเหลวพร้อมกับชิ้นส่วน SMT ซึ่งช่วยลดขั้นตอนการบัดกรีแยกต่างหากสำหรับแผงวงจรแบบผสม
• การบัดกรีด้วยมือ: เหมาะสำหรับชิ้นงานต้นแบบ ชิ้นส่วนรูปทรงแปลกๆ และการผลิตในปริมาณน้อย

วิธีการตรวจสอบและทดสอบการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

การตรวจสอบจะเกิดขึ้นเป็นชั้นๆ โดยปรับให้เหมาะสมกับระดับความเสี่ยง:

ขั้นตอนการผลิตโดยทั่วไปจะเริ่มจากการตรวจสอบด้วย AOI หลังจากการรีโฟลว์ การตรวจสอบด้วยรังสีเอ็กซ์ในกรณีที่มีชิ้นส่วนแบบอาร์เรย์พื้นที่ และการตรวจสอบด้วย ICT และ/หรือ FCT ก่อนที่แผงวงจรจะออกจากโรงงาน การตรวจสอบชิ้นงานตัวอย่างแรกเป็นการอนุมัติการผลิตชิ้นแรกของล็อต

ขั้นตอนการทำความสะอาด การเคลือบ และการประกอบขั้นสุดท้าย

• การทำความสะอาด: หากใช้ฟลักซ์ที่ละลายน้ำได้หรือฟลักซ์แบบแอคทีฟ แผงวงจรจะถูกล้างและทำให้แห้ง อาจมีสารตกค้างที่ไม่ต้องทำความสะอาดหลงเหลืออยู่หรืออาจถูกทำความสะอาดออกไป ขึ้นอยู่กับความต้องการ
• การเขียนโปรแกรม: เฟิร์มแวร์จะถูกโหลดเข้าไปในไมโครคอนโทรลเลอร์และหน่วยความจำ ไม่ว่าจะก่อนการประกอบหรือในระหว่างวงจรภายหลัง
• การเคลือบที่สอดคล้องกัน: มีการเคลือบฟิล์มป้องกันในบริเวณที่ผลิตภัณฑ์สัมผัสกับความชื้น ฝุ่น หรือการสั่นสะเทือน
• การตรวจสอบขั้นสุดท้ายและบรรจุภัณฑ์: ตรวจสอบด้วยสายตาและใช้งานได้เป็นครั้งสุดท้าย จากนั้นจึงบรรจุหีบห่อ ติดฉลาก และประกอบชิ้นส่วนต่างๆ เข้ากับกล่องให้ปลอดภัยจากไฟฟ้าสถิต

ข้อบกพร่องทั่วไปในการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และสาเหตุของข้อบกพร่องเหล่านั้น

ข้อบกพร่องส่วนใหญ่ของแผงวงจรพิมพ์ (PCBA) มักเกิดจากปริมาณของเนื้อสารประสาน โปรไฟล์การหลอม หรือการออกแบบรอยพิมพ์ การรู้สาเหตุจะช่วยให้สายการผลิตสามารถป้องกันข้อบกพร่องได้ แทนที่จะทิ้งแผงวงจรไปเฉยๆ

คำอธิบายเกี่ยวกับขั้นตอนการบัดกรีแบบรีโฟลว์

เตาอบรีโฟลว์เป็นหัวใจสำคัญของ SMT และโปรไฟล์ความร้อนสี่โซนของมันคือสิ่งที่ขั้นตอนข้างต้นทั้งหมดทำหน้าที่รองรับ แต่ละโซนมีหน้าที่เฉพาะ และโปรไฟล์โดยรวมต้องตรงกับข้อมูลจำเพาะของน้ำยาบัดกรีและมวลความร้อนของแผงวงจร

SMT เทียบกับ การประกอบแบบ Through-Hole

แผงวงจรส่วนใหญ่ในปัจจุบันใช้เทคโนโลยีผสมผสาน : SMT สำหรับชิ้นส่วนส่วนใหญ่ และแบบ Through-hole สำหรับขั้วต่อและชิ้นส่วนที่รับแรงสูง

ทางเลือกในการออกแบบ PCB เพื่อการประกอบที่ง่ายขึ้น (DFA)

• จัดเตรียมข้อมูล BOM, จุดศูนย์กลาง และแบบร่างประกอบที่ครบถ้วนและตรงกัน
• ระบุขั้ว, ขาที่หนึ่ง, จุดอ้างอิง และชิ้นส่วนที่ไม่สามารถประกอบเข้ากันได้ให้ชัดเจน
• ปรับสมดุลทองแดงและเพิ่มอุปกรณ์ระบายความร้อนเพื่อให้ชิ้นส่วนร้อนอย่างสม่ำเสมอในกระบวนการหลอม
• เว้นระยะห่างและพื้นที่ว่างขอบให้เพียงพอสำหรับการวางชิ้นงานและการยึดจับชิ้นงานแบบคลื่น/เลือกเฉพาะจุด
• ออกแบบจุดเชื่อมต่อสำหรับการทดสอบ — เช่น แผ่นรองหรือส่วนหัว — หากมีการวางแผนใช้งาน ICT หรือ FCT

บริการประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่ Highleap

บริษัท Highleap Electronics (ก่อตั้งในปี 2002) ดำเนินการประกอบชิ้นส่วนแบบ SMT และแบบ Through-hole โดยมีขั้นตอนการตรวจสอบและทดสอบดังกล่าวข้างต้นรวมอยู่ในกระบวนการทำงาน ตั้งแต่การผลิตต้นแบบไปจนถึงการผลิตในปริมาณมาก:

• ประกอบ PCB และ แผงวงจร PCBA แบบเบ็ดเสร็จ ครอบคลุมตั้งแต่การจัดหาวัตถุดิบไปจนถึงแผ่นไม้สำเร็จรูป
• ความสามารถ SMT ด้วยระยะห่างระหว่างขาที่ละเอียดและการจัดวางแบบ BGA
• การตรวจสอบหลายระดับ: AOI, เอ็กซ์เรย์, การทดสอบการใช้งาน, การตรวจสอบอย่างครอบคลุมและ การตรวจสอบชิ้นงานแรก.
• การตรวจสอบ DFA ดังนั้นปัญหาในการประกอบจึงถูกตรวจพบก่อนที่สายการผลิตจะเริ่มต้นขึ้น

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับกระบวนการประกอบ PCB

ขั้นตอนหลักของการประกอบ PCB มีอะไรบ้าง?

การพิมพ์วางบัดกรี การตรวจสอบวางบัดกรี การหยิบและวาง การรีโฟลว์ การตรวจสอบด้วยแสง การบัดกรีแบบทะลุรู การทดสอบทางไฟฟ้าและการทำงาน การทำความสะอาด/การเคลือบ และการตรวจสอบขั้นสุดท้ายและการบรรจุภัณฑ์

การผลิต PCB และการประกอบ PCB แตกต่างกันอย่างไร?

การผลิตแผ่นวงจรเปล่าเรียกว่าการขึ้นรูป ส่วนการประกอบคือการนำชิ้นส่วนต่างๆ มาประกอบลงบนแผ่นวงจรเปล่านั้นเพื่อสร้างแผ่นวงจรพิมพ์ที่ใช้งานได้ ทั้งสองกระบวนการนี้แยกจากกัน และมักอยู่ในขั้นตอนที่แยกจากกันของห่วงโซ่อุปทาน

การบัดกรีแบบรีโฟลว์คืออะไร?

กระบวนการหลอมละลายวางบัดกรีในเตาอบควบคุมอุณหภูมิ เพื่อให้เกิดการเชื่อมต่อระหว่างชิ้นส่วน SMT และแผ่นรอง โปรไฟล์ความร้อนสี่โซน (อุ่นก่อน, แช่, หลอมละลาย, ระบายความร้อน) จะถูกปรับให้เหมาะสมกับวางบัดกรีและแผงวงจร

เหตุใดจึงต้องใช้การตรวจสอบด้วยรังสีเอ็กซ์?

เนื่องจากข้อต่อ BGA และ QFN ซ่อนอยู่ใต้ตัวแพ็คเกจและไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า การใช้รังสีเอ็กซ์จะช่วยเปิดเผยช่องว่าง สะพานเชื่อม และข้อต่อที่ขาดหายไปใต้ชิ้นส่วนเหล่านั้น

ชิ้นส่วน SMT และชิ้นส่วนแบบ Through-hole สามารถติดตั้งบนแผงวงจรเดียวกันได้หรือไม่?

ใช่แล้ว แผงวงจรส่วนใหญ่ใช้เทคโนโลยีผสมผสาน โดยเริ่มจากการผลิตชิ้นส่วนแบบ SMT ก่อน จากนั้นจึงเพิ่มชิ้นส่วนแบบ Through-hole ด้วยการบัดกรีแบบคลื่น การบัดกรีแบบเลือกเฉพาะจุด หรือการบัดกรีแบบ Pin-in-paste

จำเป็นต้องทำการทดสอบการทำงานสำหรับทุกคำสั่งซื้อหรือไม่?

ไม่เสมอไป ต้นแบบอาจอาศัย AOI และการตรวจสอบด้วยสายตา ในขณะที่ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจริงมักจะเพิ่ม ICT และ/หรือ FCT เข้าไปด้วย ควรปรับความลึกของการทดสอบให้เหมาะสมกับข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์