晶片怎麼焊到電路板上？SMT 表面黏著與回焊

晶片是用 SMT 焊到電路板上的。SMT 是 Surface Mount Technology 的縮寫，中文叫表面黏著技術：在電路板上印一層錫膏，機器把零件一顆一顆擺上去，整片送進回焊爐，錫化開、再凝固，就焊牢了。「回焊」也寫作「迴焊」。手機、電腦板子上密密麻麻的小零件，多半是這樣焊上去的。

包好的晶片，靠什麼焊上去？

包好的晶片（見「封裝是什麼？」），底下是一排小錫球，或四周一排金屬腳（各種樣子見「晶片的封裝有哪些樣子？」）。電路板上對著每一個腳或錫球，都有一小塊金屬面，叫焊墊。焊接就是讓錫把兩邊接起來：電通得過去，零件也固定住。

更早的作法叫插件：零件的腳穿過板子上的孔，在背面焊住。SMT 在 1960 年代就有，1980、90 年代變成主流：不用穿孔，零件可以做得更小，板子兩面都能擺，放得更密。

SMT 一條線，一步一步在做什麼？

第 1 步：印錫膏

• 做什麼：錫膏是很細的錫粉和助焊劑攪成的膏，黏黏的。一片薄鋼板上開了小孔，正對著每個焊墊；刮刀把錫膏刮過去、擠進小孔，鋼板拿開，每個焊墊上就留下一小團。
• 為什麼：一刮就把整片板子上幾千個點印好，像用鏤空的模板噴漆。鋼板大約零點一公釐厚，跟一張紙差不多。
• 不這樣會怎樣：焊點好不好，看錫有多少。印少了接不上，印多了會流到隔壁。

第 2 步：檢查錫膏

• 做什麼：用相機看每一團錫膏印在哪裡、印了多少；有的機器還量高度，算出份量。
• 為什麼：還沒放零件，印壞了，補救起來容易得多。
• 不這樣會怎樣：等焊上去才發現，就要拆下零件重焊，費工，也可能弄傷板子。

第 3 步：擺零件（貼片）

• 做什麼：零件裝在捲帶的小格子裡（見「晶片怎麼出貨？」）。貼片機（也叫置件機）的吸嘴用真空吸起零件，相機看準位置和方向，放到錫膏上；快的機器，一小時能放上萬顆。
• 為什麼：零件又小又多，人手放不快也放不準；錫膏黏黏的，會先把零件黏住，送去下一站時不會跑掉。
• 不這樣會怎樣：放歪、放反，焊上去就是錯的。晶片上有記號標出「第 1 腳」；機器照捲帶裡的方向拿取、照設定好的方向擺，所以晶片在捲帶裡的方向一定要對（見「晶片怎麼出貨？」）。轉了半圈放上去，通電可能不動，甚至燒壞。

第 4 步：回焊

• 做什麼：板子沿著軌道，慢慢走過長長的回焊爐。爐子分好幾段：先慢慢熱起來，讓整片溫度均勻；再升到錫化開的兩百多度，停一小段時間；最後降溫，錫凝固。走完一趟大約幾分鐘，這一路的溫度畫出來，叫溫度曲線。
• 為什麼：零件有大有小，大的熱得慢，一下子加熱，會一邊化了、一邊還沒。錫早就印好了，加熱是讓它「再流一次」（英文 reflow），所以叫回焊。化開的錫會縮成圓圓的，還會把放歪一點的小零件拉回焊墊中間。
• 不這樣會怎樣：太冷、太短，焊點不牢；太熱、太久，零件和板子會受傷，焊點也會變脆。每一種板子都要調出自己的曲線。

第 5 步：檢查焊點

• 做什麼：用相機拍整片板子，跟標準比對：零件在不在、歪了沒、焊點的形狀對不對，叫自動光學檢查（AOI）。底下是錫球的晶片，焊點藏在下面，就用 X 光照，看得出有沒有連在一起、有沒有缺、有沒有氣泡。
• 為什麼：相機快，整片都看；X 光比較慢，多半只照相機看不到的地方。
• 不這樣會怎樣：壞的板子裝進產品才出問題，更難找，也更貴。

第 6 步：插件、補焊

• 做什麼：有些零件還是用插件，在 SMT 之後再焊：讓板子底下掠過一道熔化的錫波，或只對那幾點加熱，少量的用手焊。
• 為什麼：要常插拔的接頭、又大又重的零件，穿過孔焊住比較牢；只熱那幾點，焊好的小零件不用多受一次熱。
• 不這樣會怎樣：受力大的零件只靠表面的小焊點，比較容易鬆脫。

常見的焊接問題有哪些？

• 錫太少，沒接上：小孔堵了或印得太少，錫碰不到腳，電就不通。
• 錫太多，連在一起：兩個腳之間的錫連成一座小橋，叫短路；腳排得越密，越容易發生。
• 零件一邊翹起來（立碑）：小電阻、小電容兩端各壓著一團錫膏。兩端的錫如果一先一後化開，或份量差很多，先化開的那一端把零件拉過去，另一端就翹起來，像一塊墓碑立著。零件越小越容易。
• 零件受潮，過爐撐開：塑膠外殼會吸空氣裡的水氣。拆開防潮包裝後放太久、沒烘乾就過爐，水氣一熱變成蒸氣，把外殼和晶片撐開，叫爆米花效應。所以拆袋後要在規定時間內焊完，超過就先烘乾。

SMT 在哪裡做？跟晶圓廠、封測廠有什麼關係？

從晶片到產品，大致經過三種工廠：

1. 晶圓廠：在晶圓上把電路一層一層做出來，裡面沒有 SMT 線。
2. 封測廠：把晶圓測過、切開、包起來、再測一次，放進捲帶出貨（見「OSAT 是什麼？」）。
3. 組裝廠：用 SMT 把晶片和其他零件焊上電路板，再裝進手機、電腦，常交給專門幫別人組裝的電子代工廠（見「半導體產業鏈的上中下游」）。

覆晶和 SiP 的打件，跟 SMT 是同一件事嗎？

都是讓錫化開、把兩邊接起來，差在焊什麼、焊在哪裡：

	覆晶	SiP 裡的打件	SMT（這一篇）
焊什麼	晶片，翻過來焊	小電阻、小電容	包好的晶片、模組和小零件
焊到哪裡	封裝裡的小底板	模組裡的小底板	產品的電路板
用什麼錫	晶片上的小凸塊	錫膏	錫膏
多半在哪裡做	封測廠	封測廠	組裝廠

覆晶在外殼裡面，把晶片焊到封裝的小底板上（見「覆晶是什麼？」）；SMT 在外殼外面，把包好的晶片焊到電路板上。

一顆 SiP 模組裡的打件，是同一類事情做在模組裡：小底板上印錫膏、擺電阻和電容、過回焊爐（見「SiP 是什麼？」）。模組包好，到了組裝廠再用 SMT 整顆焊上電路板。

在 fab24hr 裡

主線「晶片的一生」第 11 章「球掀起來了」，你是封測廠的封裝製程工程師。線長淑惠姐帶你走到打件線：「這裡先把電阻、電容焊上底板，叫打件；再把晶片黏上去，叫黏晶。」它就是一條小小的 SMT 線。

圖鑑的「機台一覽」裡，打件線也能「拆開來看」，按「看它怎麼動」，一步一步看刮錫膏、吸嘴從料帶吸起電阻和電容、過回焊爐。

把模組焊上電路板的，是客戶的組裝廠。按「進廠」、選「打工人的一天」，在「今天你是」卡片上點「封測廠」、左右滑到客戶窗口（班別照裝置上的時間）。深夜班，客戶組裝廠打來：機器要從捲帶吸起晶片貼上板子，可是第 1 腳的方向好像對不上。早班，客戶退回一顆工程樣品：拆袋三個禮拜才上板，過爐前沒有烘乾。

遊戲裡沒有組裝廠可以走進去；封測廠、晶片「螢火」、客戶和人物都是虛構的。SMT 怎麼做，照公開的一般資料寫，溫度和速度只寫量級。其他行話可以到「半導體晶圓廠的行話，白話解釋」查。