原型化技术：了解清楚再动手

拆焊一只BGA（球栅阵列）型封装更具挑战性。使BGA脱离电路板非常直接简明，你可以采用热风烙铁或热风枪拆焊BGA。但将一只新器件重新焊到电路板上却很困难。要均匀地涂覆一层焊膏，需要使用一个不锈钢模板，其孔洞对应于BGA焊盘的位置。用一个橡胶滚在模板上拖动焊膏，施加精确且可重复数量的焊膏。下一个问题是定位。当作电路板布局时，要在铜箔上作出“参考点”（witness mark），它告诉你BGA封装的边界。这种方法使你将器件放到电路板上时容易对准位置。重新焊接还有一个问题，你需要一种重新加热电路板的统一方法，或用热风枪，或用多士炉，或者用一些其它工具。

所有这些问题就引出了热风再焊台（图M）。这些焊接台可从上、下吹热风，这样接地层和散热铜箔都不会吸走热量，从而得到一个良好的焊点。上方的热量由专门配合BGA而制造的喷嘴产生。这种方法能防止熔化BGA以外的元件焊点。

BGA周围需要一些保护间隙，装配厂会认为你在设计电路板时已经提供了这个间隙。他们在重新焊接你的电路板时，也需要使喷嘴围绕BGA动作。尽管这些热风在焊台的热量控制和整形很重要，但最关键的特性是一个双成像摄像系统。这个摄像头会在将BGA置于电路板上以前，在BGA器件与电路板之间滑动。摄像头提供BGA底面的一幅图像，另一幅是你电路板的顶层图。然后，可以在X和Y两个方向移动电路板，并旋转真空吸嘴上的器件，使BGA与电路板完美地对准。然后将摄像头推开，开始一个计算机控制的运动，使BGA贴到电路板上。此时你关闭真空泵，BGA下跌数mil（千分之一英寸）距离，落在电路板的焊膏上。由于你控制着整个过程的热量和位置，因此可以获得与拾取机和回流焊炉媲美质量的焊点。

5 附文：PCB装配：自己干还是发出去干？

无论你是在覆铜板上刻出电路板，还是用LPKF机器铣出电路板，或者交给制造厂去生产电路板，你都要把它装配起来。无论你是把器件表写在餐巾纸上，还是可能有一台计算机从逻辑图工具中生成的BOM（物料清单），现在都可以在一天内，从主要分销商得到这些元器件。注意，如果你到一家废品回收院内的商店购买，那么就可能买到灰色市场的元器件，它们是某些人从垃圾箱里扒来的，未能通过最终测试的元器件。你可能还需要做更多的原型或进入量产，你不希望冒无法找到足够数量垃圾部件的风险。较好的方法是只向那些销售新元器件和有实时库存的渠道采购。

你应该尝试组装自己设计的电路板，这样能更好地了解设计可能给合同制造商带来的困难和问题区。合同制造商报告称，设计者在设计阶段的选择就决定了一个产品高达80%的成本，再多的第二货源或与供应商的谈判也不可能显著降低产品的成本。即使工作很小，也不必羞于向Flextronics、Aeroflex或其它合同制造巨头开口（参考文献A）。他们可以将你引见给一家本地合同装配厂，做你的原型产品。Sierra Proto Express会接管你的整个项目设计。该公司可以做逻辑图和布局、制造与电路板装配，所有这些都在数周内完成。

你可以通过互联网，寻找一家位于自己所在地区的小型合同制造商。一个本地资源总是便于处理紧急情况，例如你需要一些人返工，或加夜班装配一块电路板。有良好跟踪记录的装配厂包括Rapid SMT Assembly和Naprotek。有些小型合同制造商由他们的返工人员手工装配你的电路板。其它厂家则坚持至少每种器件都用一码带卷，这样你的电路板就能通过他们的拾放机器，这是个好主意，它可以验证你插件文件的有效性，这个文件中记录了所有元器件的X-Y位置。正如你可以在一天内做远程PCB制造并拿到板子一样，你也可以快速地拿到装配好的电路板。一家公司是Advanced Assembly（参考文献B）。另外一家能处理所有阶段的公司是VSE。装配公司正在实现十年前电路板公司解决的问题。他们可以在几天内，帮助工程师提供一个正式、适宜且功能正常的原型，从而获得良好的收益。这也使他们参与到企业的初建阶段，这样他们也能尝试大批量制造。这种方案适用于所有人。

很多工程师没有请合同制造商做预算。那么就研究下本文的第一个附文，熟悉微型元器件的取放和焊接。通常情况下，你都会有一名技工或产品装配员来组装你的原型。但要知道，他可能并不情愿连夜赶工去装配原型板。正如你最好了解电路板厂如何处理你的文件一样，你也应该观察或至少自己装一块电路板。这么做会对自己设计的可制造性问题有一个概念，这些问题经常带来返工或接触元器件的难题。懂得这些问题可以使你的下一块电路板布局有更好的结果。

如果你必须手动装配一块原型板，就需要一块焊锡模板。这种不锈钢制的薄板上有很多孔洞，形状与你电路板上的焊盘相同。将焊膏涂抹在模板一侧，将其放在电路板顶层，用胶辊使焊膏均匀地分配到每个焊盘上。然后将元器件粘到焊膏上，并用炉子作电路板回流焊，或手工焊接，或用针对BGA和其它无暴露引线器件的热风枪。Advanced Circuits公司能以适度的附加价格为你的电路板提供模板。

如果你的电路板有BGA或LLP，或其它非暴露引线的封装，装配返工和检查会困难得多。有些医疗设备需要目视检查。它们甚至不能采用这种类型的封装。如果你的电路板上确实有一片BGA，有时检查它的唯一方式是采用X射线机。尽快与一家本地装配厂合作，确认它拥有X射线机，以及更换电路板上每种元器件所需要的全部返工工具。

随着电路板越来越复杂，它们原型制作需要的工具和技术也更复杂。你可以在车库环境中做大量工作，但要生产出先进的电路板，就需要与制造厂、原型装配厂和合同制造商的合作。越早尝试这些，就能越快地获得有利的竞争地位。