印刷電路板 （PCB） 和印刷電路板組件 （PCBA） 構成了現代電子產品的支撐。PCB 以互連訊號的銅走線作為基礎，而 PCBA 則透過組件將其變為現實。了解它們的作用、製造流程、應用和挑戰有助於為可靠、高性能的電子設計做出明智的決策。
目錄
PCB（印刷電路板）概述
瞭解PCBA（印刷電路板組裝）
3、PCB和PCBA的功能
4、PCB和PCBA的製造
5、PCB和PCBA的應用
PCB和PCBA的測試和品質控制
7、PCB和PCBA的常見缺陷
PCB與PCBA的優缺點
PCB和PCBA的未來趨勢
結論
PCB（印刷電路板）概述
印刷電路板 （PCB） 是幾乎所有電子設備的基本平台。它由非導電基板（通常是玻璃纖維）製成，並層壓有銅層。銅被蝕刻成形成電路路徑的精確跡線。PCB 本身提供機械支撐和電氣連接，但不能獨立運作。它是安裝和連接組件的“畫布”。
瞭解PCBA（印刷電路板組裝）
當電阻器、電容器、IC和電晶體等電子零件焊接到PCB上時，它就變成了印刷電路板組件（PCBA）。在此階段，電路板從被動框架轉變為主動、正常運行的系統。將 PCB 視為空屋框架，而 PCBA 是配有佈線、電器和公用設施可供使用的家具房屋。
3、PCB和PCBA的功能
• PCB（印刷電路板）：PCB基本上是一個無源平臺。它的主要作用是提供穩定的結構，其中導電走線互連電路中的不同點。雖然它確保訊號路由、接地和配電，但它本身不會主動處理或操縱電訊號。
• PCBA（印刷電路板組件）：PCBA 將無源板變成一個工作電子系統。一旦裝入微控制器、感測器、記憶體晶片和電源穩壓器等組件，組件就可以執行定義的任務。例如，在智慧型手機中，PCBA 不僅容納零件，還協調電力傳輸、管理使用者輸入、處理資料和訊號，並實現無線通訊（Wi-Fi、藍牙、蜂窩網路）。正是 PCB 與組件的集成將設計藍圖轉變為功能設備。
4、PCB和PCBA的製造
PCB製造
印刷電路板 （PCB） 製造從蝕刻開始，其中銅層被圖案化，以便僅保留所需的走線，形成電路徑。對於多層板，接下來是分層過程，其中導電片和絕緣片壓在一起，並引入過孔（電鍍孔）以允許訊號在層之間通過。接下來是鑽孔，它為通孔部件和層間連接創建精確的孔。鑽孔後，電路板會進行焊接掩蔽，其中塗上保護性綠色（有時是其他顏色）塗層，以防止氧化和意外短路。該工藝依賴關鍵材料：玻璃纖維提供機械強度，銅確保導電性，阻焊層有助於絕緣和耐用性。
PCBA製造
印刷電路板組件（PCBA）將電子元件添加到裸露的PCB中。該過程從元件放置開始，由高速拾取和放置機器執行，這些機器高精度地定位電阻器、電容器、集成電路和其他設備。下一階段是焊接，根據元件類型使用不同的方法：回流焊通常適用於表面貼裝設備，而波峰焊則適用於通孔零件。最後，檢驗和測試確保品質和可靠性。自動光學檢測 （AOI） 檢查表面缺陷，X 射線分析評估 BGA（球柵陣列）等隱藏接頭，功能測試驗證組件是否按預期運行。
5、PCB和PCBA的應用
PCB應用
• 工業控制器：為自動化設備和馬達驅動器提供可靠的路由。
• 運算硬體：在主機板和顯示卡中實現密集互連。
• 消費性電子產品：用於智慧型手機、電視和遊戲機，以實現穩定的訊號流。
• 家用電器：支援冰箱、洗衣機和烤箱的控制和電源電路。
PCBA應用
• 智慧型手機：將處理器、記憶體和無線模組整合到一個功能單元中。
• 醫療設備：為心律調節器和診斷系統等生命攸關的工具提供動力。
• 汽車電子：運行 ECU、ABS 和安全氣囊展開系統。
• 物聯網和穿戴式裝置：為感測器、健身追蹤器和智慧家庭提供緊湊、低功耗的解決方案。
PCB和PCBA的測試和品質控制
PCB測試
• 飛針測試：一組移動探針與測試點接觸以驗證連續性、測量電阻並檢測開路或短路。它具有很高的靈活性，非常適合原型或小型生產運行。
• 夾具（釘床）測試：帶有多個固定探頭的定制夾具壓在 PCB 上以同時檢查連接。這種方法對於大批量生產來說更快、更具成本效益，確保結果一致。
PCBA測試
• 在線測試 （ICT）：探頭或測試板測量電阻、電容和電壓等參數，以確認每個焊接組件放置正確並在公差範圍內運行。此測試還可以識別短路、打開和不正確的值。
• 功能測試：組裝好的電路板在模擬實際操作的條件下供電和運行。對輸入和輸出進行監控，以確保 PCBA 在其最終應用中按預期運行。
7、PCB和PCBA的常見缺陷
PCB缺陷
• 走線斷裂或未對準：中斷訊號流或導致短路。
• 層錯位：在多層板中，可能會扭曲訊號或產生短路。
• 鑽孔錯誤：不正確的孔尺寸或位置會影響元件配合和連接。
PCBA缺陷
• 組件遺失或錯位：方向錯誤或缺失會妨礙功能。
• 焊點不良：焊接弱或冷會導致連接不可靠。
• 組裝錯誤：不正確的零件值、極性錯誤或焊橋會導致故障。
PCB與PCBA的優缺點
| 類別 | PCB（印刷電路板） | PCBA（印刷電路板組件） |
|---|---|---|
| 優點 | • 緊湊、節省空間的設計 • 更快、更便宜的裸板生產 • 可靠且使用壽命長 • 更容易排除故障和修改 • 廣泛的設計靈活性 | • 功能齊全、即用型電路板 • 透過自動化組裝加快上市時間 • 一致、高品質的建置 • 降低體力勞動和採購複雜性 • 端對端測試確保可靠性 |
| 缺點 | • 複雜多層板的成本較高 • 對熱、濕氣和環境敏感 • 可回收性有限 • 機械剛性和重量限制 | • 整體成本較高（組裝 + 組件） • 如果在全球範圍內採購零件，交貨時間會更長 • 組裝後對設計變更的靈活性較差 • 組裝標準差時的品質風險 • 焊接化學品對環境的擔憂 |
PCB和PCBA的未來趨勢
• 小型化：對更小、更輕的設備的需求正在推動微孔、嵌入式被動/有源元件和超薄層壓板等創新。這些可實現更高的電路密度，同時保持電路板的緊湊性，適用於智慧型手機、穿戴式裝置和醫療植入物。
• 高速和射頻PCB：隨著5G網路、衛星系統和高頻通訊的興起，PCB必須使用先進的低損耗材料和精確的阻抗控制。專用層壓板和更嚴格的公差用於在千兆赫茲頻率下保持訊號完整性。
• 嵌入式系統：現代設計越來越多地將感測器、處理器和無線模組直接整合到電路板中，而不是依賴單獨的模組。這縮小了尺寸，提高了性能，並支持物聯網、汽車電子和邊緣計算的發展。
• 智慧製造：PCB和PCBA生產採用人工智慧和機器學習進行實際檢測、缺陷檢測和流程優化。預測分析有助於減少停機時間、提高產量並確保大規模生產的品質一致。
• 3D列印：積層 PCB 製造技術正在興起，可實現快速原型設計、客製化電路幾何形狀和按需製造。雖然 3D 列印電子產品仍在發展中，但它有望實現更快的設計迭代，並為靈活或非常規的外形尺寸提供新的可能性。
結論
從簡單的單層板到先進的多層組件，PCB 和 PCBA 對於推動當今技術至關重要。PCB本身提供了結構，但當組裝成PCBA時，它就變成了一個功能系統。認識到它們的優勢、局限性和未來趨勢使任何人都能為不斷發展的電子創新和應用選擇正確的解決方案。
常見問題 [FAQ]
PCB製造和組裝有什麼區別？
PCB 製造創建帶有銅走線和絕緣層的裸板。組裝（PCBA）通過焊接和測試添加電子元件，將裸板變成工作電路。
如何在單層和多層PCB之間進行選擇？
使用單層 PCB 進行簡單、低成本的設計，例如 LED 驅動器。當需要更高密度、訊號完整性或緊湊佈局時，例如智慧型手機或高速運算，請選擇多層 PCB。
為什麼測試在PCBA製造中很重要？
測試可確保每個焊點、走線和組件都能正常運作。它通過在產品到達客戶手中之前發現冷焊點、錯位零件或短路等缺陷，防止以後發生代價高昂的故障。
PCB製造商應具備哪些認證？
主要認證包括用於品質管理的 ISO 9001、用於 PCB 可接受性的 IPC-A-600 以及用於組裝標準的 IPC-A-610。這些保證了一致的流程、可靠性以及符合行業基準。
組件出現故障，PCBA可以修復嗎？
是。故障的組件通常可以拆焊和更換，特別是在通孔設計中。然而，細間距表面貼裝零件或多層板可能需要先進的返工設備和熟練的技術人員。