SMT 製程 · 品質管控 · 工程師必讀
SMT 產線到底怎麼運作？一篇搞懂印刷、貼裝、回焊與品質管控
從錫膏印刷到 AXI 檢測，完整拆解 SMT 核心製程與三層品管防線
嘉鴻關係企業工程團隊 · 閱讀時間約 13 分鐘
一、SMT 是什麼？為什麼重要？
SMT 的全名是 Surface Mount Technology，中文叫表面貼裝技術。相較於傳統插件（THT）製程，SMT 最大的優勢是：元件直接貼在 PCB 表面、不需要鑽孔，因此可以做到更小的板子、更高的元件密度、更快的生產速度。現代電子產品對「輕薄短小」的需求只增不減，SMT 已成為電子製造業的標準答案。二、SMT 產線的三大核心製程
🖨️ 製程一：錫膏印刷（Solder Paste Printing）
這是 SMT 的第一關，也是影響最終良率最深的一關。鋼網（Stencil）扮演模板的角色，刮刀將錫膏擠壓通過鋼網開口，精確沉積在 PCB 的焊墊上。| 參數 | 建議範圍 | 說明 |
|---|---|---|
| 鋼網面積比（Area Ratio） | 0.66–0.75 | 高密度板建議階梯式鋼網設計 |
| 刮刀壓力 | 30–50 N | 動態調節，避免過壓滲漏或漏印 |
| 印刷速度 | 20–50 mm/s | 過快導致錫膏轉移率下降 |
🤖 製程二：元件貼裝（Component Placement）
貼片機（Pick & Place Machine）從料盤或飛達（Feeder）吸取元件，透過視覺定位系統確認位置後，精確放置在已印錫膏的焊墊上。| 品牌 | 貼裝精度 | 速度（CPH） | 適用場景 |
|---|---|---|---|
| 富士（Fuji） | ±25 μm | 120,000（NXT-III） | 高階大批量 |
| 松下（Panasonic） | ±37 μm（高精度模式 ±30 μm） | 92,000（NPM-D3A） | 中高階混合生產 |
| ASMPT（SIPLACE） | ±15 μm | 85,500（SIPLACE TX2 micron） | 超精密需求 |
| 雅馬哈（Yamaha） | ±35 μm | 200,000（YSM40R） | 中小批量多品種 |
CPH（Components Per Hour）是貼片機最常見的效能指標，但選型時不能只看速度，精度與換線彈性同樣關鍵。
› 延伸閱讀：貼片機怎麼把元件從 A 點放到 B 點：SMT Mounter 程式學習心得
🔥 製程三：回焊（Reflow Soldering）
PCB 進入回焊爐後，歷經四個溫區完成焊接：| 溫區 | 功能 |
|---|---|
| 預熱區（Preheat） | 均勻升溫，啟動助焊劑 |
| 恆溫區（Soak） | 穩定板面溫度，減少熱衝擊 |
| 回焊區（Reflow） | 峰值溫度 235–245°C（無鉛製程），錫膏熔化成焊點 |
| 冷卻區（Cooling） | 快速降溫，固化焊點 |
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錫膏印刷：面積比 0.66 是門檻，刮刀壓力要看刀長
鋼網開口能不能把錫膏放乾淨，主要看面積比（area ratio），計算式為（長 × 寬）÷［2 ×（長 + 寬）× 厚度］，長寬是開口尺寸，厚度是鋼網厚度。IPC-7525 給的最小面積比是 0.66；低於這個值，錫膏黏在孔壁上的力大過黏在焊墊上的力，脫模率掉下來，就會出現錫量不足與跳印。
| 參數 | 常見寫法 | 實務上要注意 |
|---|---|---|
| 鋼網面積比 | 0.65～0.75 | 0.65 已低於 IPC-7525 的最小值，下限應從 0.66 起算；愈接近 0.66，對鋼網清潔度與錫膏流變性的要求愈嚴，鋼網髒一點就開始跳印 |
| 刮刀壓力 | 30～50 N | 要換算成每單位刀長來看：同樣的力用在 300 mm 和 500 mm 的刀上，單位長度的壓力差了快一倍。判準是剛好把鋼網表面刮乾淨、又不把錫膏從孔裡挖出來；從供應商建議的每單位刀長壓力起算，再用 SPI 實測錫量微調 |
| 印刷速度 | 20～50 mm/s | 和脫模速度（鋼網與板子分離的速度）是兩回事，兩者最佳值方向相反；調完要回頭看 SPI 的錫量、面積、高度、偏移分布 |
貼裝機規格：CPH 與精度要看條件，元件代碼要追到公釐
CPH 與貼裝精度單獨拿來比幾乎沒有意義，條件通常寫在型錄小字裡。以上方品牌表的 YSM40R 為例：
| 型錄主數字 | 原廠附帶的條件 | 比較時要確認 |
|---|---|---|
| 200,000 CPH | 原廠註明「In 4-Beam, 4-Head, RS Head Spec.」，是最大配置、最佳條件的數字 | 報價配置和標示 CPH 的配置是否同一個；板子上有連接器、shielding case 這類大件或異形件，實際產出遠低於標示值，請供應商用您的實際 BOM 與板圖試算 Cycle Time |
| ±35 μm | 完整寫法是「±35 μm（25 μm）Cpk ≧ 1.0（3σ）」，括號內外是不同配置或不同貼裝頭的值 | 有的廠商標 3σ，有的標 4σ 或 6σ，Cpk 要求也不一定相同；拿 ±25 μm 和 ±35 μm 比之前，先確認兩邊的 Cpk 與 sigma 是同一套 |
元件尺寸代碼也一樣：英制與公制共用同一組四位數字，意思卻不同，連 YSM40R 原廠規格表的「0201*」都特地加了星號註解。
| 標稱尺寸（mm） | 英制代碼 | 公制代碼 |
|---|---|---|
| 0.40 × 0.20 | 01005 | 0402 |
| 0.60 × 0.30 | 0201 | 0603 |
| 1.00 × 0.50 | 0402 | 1005 |
| 1.60 × 0.80 | 0603 | 1608 |
| 2.00 × 1.25 | 0805 | 2012 |
| 3.20 × 1.60 | 1206 | 3216 |
0603 與 0402 在兩套系統裡都有，長邊分別差約 2.7 倍與 2.5 倍；公制的 0201 則是更小一級的超小型元件，各廠型錄標成 0.25 × 0.125 mm 或 0.2 × 0.1 mm。搞混的話，鋼網開口、貼裝程式、進料檢驗、包裝帶規格會全部錯，通常要到上線跳印或吸不起料才爆出來。
回焊：峰值溫度的上下限怎麼定
常見的無鉛峰值溫度 235～245 °C 是典型值，不是規定值。下限由錫膏的液相線溫度決定：SAC 系列無鉛錫膏的液相線在 217～220 °C 附近，峰值要高出足夠餘裕，才能確保全板都越過液相線。上限由元件能承受的溫度決定，寫在 IPC/JEDEC J-STD-020 的分級溫度表裡，隨封裝厚度與體積而不同，厚的、大體積的封裝，分級溫度比薄小封裝低。所以要查的是板子上最怕熱的那顆元件的分級溫度（連接器、電解電容、光學元件通常最緊），再由它往回推整條曲線的上限。
液相停留時間（TAL）太短則潤濕不完全，太長則介金屬層（IMC）過度成長、焊點變脆，要和峰值溫度一起調。實際曲線要用爐溫測試儀在真實板子、真實載板配置下量，不能沿用爐子的設定值。
爐溫曲線量完之後怎麼判讀，見〈爐溫量測的熱電偶怎麼固定〉第七節「Reflow Profile 怎麼看」。
三、品質管控的三層防線：SPI → AOI → AXI
SMT 品質管控不是靠最後一道肉眼目檢，而是在每個製程節點都設置攔截機制：SPI 錫膏檢測 印刷後立即執行，3D 雷射掃描確認錫膏體積、高度、面積與偏移 可攔截：錫量不足、橋連風險、嚴重偏位 | AOI 自動光學檢測 貼裝與回焊後各做一次，高速攝影機掃描板面外觀 可攔截：漏件、翻件（tombstone）、偏位、錯件 | AXI 自動 X 光檢測 針對 BGA、QFN 等底部焊點不可見的封裝，X 光穿透內部檢測 可攔截：內部空洞、短路、焊點形狀異常 |
四、良率優化：DFM 與設備模組化
DFM（Design for Manufacturability，可製造性設計）是從 PCB 設計階段就把產線需求考慮進去，包含焊墊尺寸、元件間距、熱應力分析。DFM 做好，後段製程調整成本可降低約 25%。設備選型也影響良率。雅馬哈 YSM 系列採標準化模組介面，換線時間可縮短 40% 以上，特別適合多品種、小批量的台灣電子製造生態。五、智慧製造趨勢：MES 整合與 Industry 4.0
進階的 SMT 產線透過 MES（製造執行系統）整合 SPI、AOI 等設備數據，進行 SPC（統計製程管制），即時掌握製程能力。| AI 驅動的製程預測與自適應溫度曲線控制 | |
| IIoT 即時數據採集，縮短異常響應時間 | |
| 0201 超微小元件貼裝能力逐漸成為主流配備要求 | |
| 符合 ESG 要求的綠色製造——無鉛製程、節能爐體、廢液管理 |
