用 5 個關鍵步驟成功打造你的第一塊客製化 PCBA
2 分鐘
將設計從裸印刷電路板(PCB)轉變為完全組裝的 PCBA,是任何電子專案的重要里程碑。這是理論設計成為可運作硬體的關鍵時刻。
在本文中,您將學習建立並下單您的第一個客製化 PCBA 的五個最重要步驟。整個流程將被詳細拆解——我們將確保您順利達成成功結果。透過像 JLCPCB 這樣的整合式 PCB 組裝製造商,您可以簡化物流並縮短上市時間,從 PCB 製造到最終的 PCB 組裝一次完成。
為了提供清晰的路線圖,以下是我們將詳細介紹的五個關鍵階段:
1. 設計定稿與檔案產生:準備必要的 Gerber、BOM 與 CPL(元件擺放清單)檔案。
2. 元件採購策略:在全方位一站式 PCB 組裝與寄料 PCB 組裝服務之間做選擇。
3. DFM 審查與報價:驗證設計的可製造性並取得即時報價。
4. 自動化製造流程:深入了解您的電路板如何被專業組裝。
5. 品質控制、測試與交貨:最終檢查,確保產品功能正常。
步驟 1:完成您的客製化 PCBA 設計並產生製造檔案
最終客製化 PCBA 的品質與準確度,根本上取決於製造檔案的品質。
這個初始步驟是整個流程中最關鍵的,因為這裡犯的錯誤將不可避免地導致後續昂貴且耗時的問題。因此,準確度至關重要。
您從電子設計自動化(EDA)軟體中獲得的三個關鍵檔案是 Gerber、材料清單(BOM)與元件擺放清單(CPL)檔案。
#1 Gerber 檔案:您的 PCB 藍圖
Gerber 檔案是 PCB 生產的產業標準。Gerber 檔案是一組 2D 向量影像檔案,每個檔案代表 PCB 的一層。當製造商收到您的 Gerber 檔案時,他們不會解讀您的原始設計檔,而是看到需要蝕刻、塗層與鑽孔的精確圖案。
要成功下單客製化 PCBA,以下層次絕對不可或缺:
● 銅箔層(頂層/底層):GTL(Gerber Top Layer)與 GBL(Gerber Bottom Layer),定義電路走線、焊墊與銅箔灌注。
● 防焊層(頂層/底層): GTS(Gerber Top Solder Mask)與 GBS(Gerber Bottom Solder Mask),定義不要塗上綠色(或其他顏色)保護性防焊漆的區域,以暴露銅墊供焊接。
● 絲印層(頂層/底層):GTO(Gerber Top Overlay)與 GBO(Gerber Bottom Overlay),包含文字與元件外框(例如參考位號 R1、C1、U1)。
● 焊膏層(頂層/底層):GTP(Gerber Top Paste)與 GBP(Gerber Bottom Paste)對表面貼裝技術(SMT)組裝特別重要,可精確定義鋼網印刷焊膏的位置。
除此之外,您還需提供鑽孔檔,通常為 Excellon 格式(例如 Project.TXT 或 Project.DRL),清楚定義板上每個孔的位置與尺寸。
#2 材料清單(BOM):您的元件清單
BOM 是告訴組裝廠確切要在板上放置哪些元件的主文件。格式不良或含糊的 BOM 是 PCB 組裝延遲的主要原因。您的 BOM(通常為 .csv 或 .xls 檔)至少必須包含:
● 參考位號:絲印上每顆元件的唯一識別碼(R1、C1、U1 等)。
● 製造商料號(MPN):元件製造商提供的完整料號。使用內部或通用料號將導致採購錯誤。
● 數量:每種元件的總數。
● 描述/值:簡短描述,例如元件值(如 10kΩ、0.1µF)。
優化 PCBA 效率與成本的最佳方法,是在設計時就選用易於取得的元件。強烈建議在最終定稿前,先在 JLCPCB 豐富的 現貨元件庫(超過 35 萬種現貨)中檢視所選元件,可大幅降低成本與交期。
| 參考位號 | 製造商料號 | 數量 | 描述 |
|---|---|---|---|
| C1, C2, C5 | C0603C104K5RACTU | 1 | 0.1µF 50V X7R |
| R1, R2 | RC0603FR-0710KL | 3 | 10kΩ 1% |
| U1 | ATMEGA328P-AU | 4 | 8-bit AVR MCU |
客製化 PCBA 的 BOM 範例表格
#3 CPL 檔(Pick and Place 檔):元件座標
元件擺放清單(CPL)檔,又稱 Pick-and-Place 或 XY 檔,是自動 SMT 貼片機的地圖。這個簡單的文字檔(.csv 或 .txt)包含每顆表面貼裝元件的精確笛卡兒座標與旋轉角度。
機器的機械臂利用這些資料,從捲帶上拾取每顆元件,並以極高的速度與精度將其放置於 PCB 對應的焊墊上。必要欄位包括參考位號、層別(Top/Bottom)、X 座標、Y 座標與旋轉角度(度)。
步驟 2:規劃客製化 PCB 組裝的元件採購
完成設計檔案後,下一步就是思考如何採購實體元件。這個決定直接影響客製化 PCBA 訂單的速度、成本與複雜度。
一站式 PCB 組裝 vs. 寄料/套料 PCB 組裝
● 一站式 PCBA:這是當今開發電子產品最有效率且最常見的選項。在一站式模式下,組裝廠(此處即 JLCPCB)負責採購 BOM 中的所有零件。他們將利用自身的供應商關係與批量採購優勢,以低於個人工程師的價格取得正品元件。
從客戶的角度來看,流程非常簡單:您提供檔案,即可收到成品。幾乎所有客製化電路板組裝專案都強烈建議採用此方式,可省去採購、規劃與運送數十甚至數百種元件的物流麻煩。
● 寄料/套料 PCB 組裝:在寄料模式下,客戶需自行負責採購並提供全部或部分元件給組裝廠。
今日寄料 PCB 組裝較少見,但有時必要,因某些設計可能包含專有、高度專業或預先燒錄的元件,無法在市場上取得。
這種方式在控制度上有其優勢,但物流責任更大,可能因零件缺貨而延遲,且需確保所有元件包裝適合自動化貼裝機使用。
提示:對絕大多數專案而言,一站式 PCBA 服務在速度、成本與簡便性上都更勝一籌。
一站式 vs. 寄料客製化 PCBA 流程
步驟 3:執行 DFM 審查並取得準確的客製化 PCBA 報價
製造前的最終檢查可驗證設計能否順利生產。此時進行可製造性設計(DFM)檢查至關重要。
可製造性設計(DFM)檢查的重要性
DFM 檢查是對製造檔案的自動審查,可找出可能影響設計、製造與組裝的潛在問題。這不是電路功能檢查,而是物理可製造性檢查。常見問題包括:
● 走線間距或走線到焊墊間距小於允許值。
● 鑽孔位置過於靠近銅特徵或板邊。
● 細間距焊墊間的防焊橋過細。
● 絲印文字蓋住焊墊。
提前發現這些問題可節省大量時間與金錢。JLCPCB 已將此步驟整合至訂單流程,提供自動化線上 DFM 分析,檔案上傳後立即回饋,讓您在正式下單前排除任何致命問題。
取得即時線上報價
檔案定稿後,取得客製化 PCBA 報價非常簡單。只需將 Gerber 檔(單一 .zip)、BOM 與 CPL 檔上傳至線上入口。JLCPCB 系統將提取資料,並讓您設定:
● PCB 數量
● PCB 規格(層數、材質、板厚、顏色)
● 單面、雙面或雙面都組裝
入口將提供完整分項且透明的報價,清楚列出人工、元件與 PCB 成本——讓訂購客製化 PCBA 就像訂購單片 PCB 一樣簡單。
步驟 4:跟隨自動化 PCBA 製造流程
客製化 PCBA 報價確認後,您的設計將進入高產能自動化製造工廠。了解此流程將有助於認識生產您電路板的技術。
SMT(表面貼裝技術)組裝
SMT 組裝是現代 PCBA 的核心。
1. 焊膏印刷:利用雷射切割不鏽鋼鋼網(依您的焊膏 Gerber 製作),精準對位並覆於 PCB 上,刮刀將焊膏均勻精確地塗抹在焊墊上。
2. 貼片:電路板送入高速貼片機,機器依 CPL 檔控制機械頭,從捲帶上拾取 SMD 並以每小時數千顆的速度精準放置於對應焊墊。
3. 回流焊接:載件電路板通過多溫區回流爐,逐步加熱活化焊膏助焊劑,再升溫使焊料熔化。冷卻後焊料固化,形成可靠電氣與機械連接。
THT(穿孔插件技術)組裝
雖然大多數元件為 SMT,部分如大型電容、連接器與功率元件仍使用穿孔技術以獲得機械強度。
1. 元件插入:穿孔元件由熟練技術員或專用自動插件機插入。
2. 波峰焊接:若板上有大量 THT 元件,將通過波峰焊機。電路板經過熔融焊料波峰,一次性完成所有穿孔接腳焊接。
客製化 PCBA 製造流程,展示焊膏印刷、貼片與回流爐階段。
步驟 5:執行品質測試並最終交付客製化 PCBA
在客製化 PCBA 出貨前,最後一步是嚴格的品質控制流程,確保每片板子都符合高標準。
檢驗與品質保證
● 自動光學檢測(AOI):每片板子回流焊接後皆由 AOI 掃描。AOI 利用高解析度相機將組裝板與設計資料比對,驗證元件位置、極性與焊點品質,並識別焊橋。
● X-ray 檢測:對於 BGA 或 QFN 等底部焊接元件,無法用光學檢查,X-ray 可穿透封裝查看焊點品質。
● 功能測試(FCT):大量生產時,客戶可提供測試程序與「針床」測試治具,出廠前自動驗證每片板子通電與功能是否正常。
最終包裝與出貨
檢驗完成後,板子會徹底清潔並以抗靜電袋與緩衝包裝盒包裝,防止運送中靜電或物理損傷。JLCPCB 提供多種國際運送選項,讓您快速收到高品質、專業的客製化 PCBA,即可整合至最終產品。
結論
打造您的第一個客製化 PCBA 其實簡單明瞭,只需遵循五個基本步驟:正確產生檔案、明智採購元件、完成 DFM 檢查、了解組裝流程、落實品質控制。
借助 JLCPCB 這樣整合 PCB 製造與組裝的廠商,將五個步驟無縫整合於單一平台,您只需專注於擅長的領域:設計電子產品。您的專案離現實比想像更近,數位設計化身實體組裝板觸手可及。
準備好讓設計成真?立即在 JLCPCB 取得客製化 PCBA 專案的即時報價!
常見問題
Q:客製化 PCBA 的最低訂購量(MOQ)是多少?
JLCPCB 專精於原型與中小批量生產,SMT 組裝最低僅 2 片起,對個人與小型團隊極為友善。
Q:若所需元件不在 JLCPCB 元件庫怎麼辦?
若設計需使用不在現貨庫的零件,可選擇寄料 PCB 組裝模式,自行採購後寄送至 JLCPCB 進行組裝。
另請參閱:如何向 JLCPCB 寄料
Q:一站式客製化 PCBA 的典型交期多久?
交期視元件採購時間與組裝複雜度而定,若使用 JLCPCB 元件庫中的現貨零件,通常數日內即可完成生產。
Q:JLCPCB 能處理 BGA 等複雜元件嗎?
可以。自動 SMT 產線可處理高密度與複雜元件,包括 BGA 與細間距 QFP/QFN,並以 X-ray 檢測底部端點焊點品質。
Q:客製化 PCBA 的 BOM 接受哪些檔案格式?
為與線上報價系統無縫整合,BOM 應以標準試算表格式提供,如 .csv、.xls 或 .xlsx。
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