對(duì)于電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),尺寸越小越好。從的移動(dòng)電話到個(gè)人數(shù)字化助手（personal digital assistants簡(jiǎn)稱PDA），消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場(chǎng)關(guān)注于在愈來(lái)愈小的空間內(nèi)塞入更加強(qiáng)大的功能。在推動(dòng)外形尺寸小型化的同時(shí),人們要求產(chǎn)品具有更強(qiáng)的功能和更好的質(zhì)量。

在過(guò)去的十多年里，人們已經(jīng)目睹了在電子工業(yè)方面所發(fā)生的重大變化，不僅在數(shù)量上，各種各樣的設(shè)備能夠滿足商業(yè)方面和消費(fèi)者方面的需要。集成電路器件(ICs)已經(jīng)經(jīng)受了深刻的變革，以不斷滿足生產(chǎn)制造商不斷在器件內(nèi)增加功能的需要，然而與此同時(shí)，推動(dòng)著小型化的器件愈加小型化，以滿足電子產(chǎn)品朝著緊湊、可移動(dòng)和柔性化的方向發(fā)展。
在很短的時(shí)間跨度內(nèi)，器件已經(jīng)從簡(jiǎn)單的例如8個(gè)引腳的DIP器件發(fā)展到了許多具有超過(guò)常規(guī)44、52或者更多引腳數(shù)量的表面貼裝元器件?，F(xiàn)如今，產(chǎn)生了大量的陣列配置器件和封裝形式。現(xiàn)在隨便就能聽(tīng)到半導(dǎo)體銷售商在介紹，采用新的表面貼裝技術(shù)的具有200或者300個(gè)引腳的矩型扁平封裝器件或者球柵陣列器件。

近年來(lái)微細(xì)間距元器件就像海浪一樣洶涌而來(lái)。這些器件具有非常緊湊的引線間隙，一個(gè)典型的微細(xì)間距元器件可能所擁有的間隙只有0.508mm（20mils）。它們提供了大量的輸入/輸出(I/O）端。實(shí)際上僅在幾年前這些東西還前所未聞，微細(xì)間距可編程的器件，例如：QFP器件、TSOP器件和 SOIC器件, 目前在一些關(guān)鍵的產(chǎn)品市場(chǎng)上是非常熱銷的產(chǎn)品。這些應(yīng)用場(chǎng)合包括：個(gè)人電腦、尤其是筆記本電腦、個(gè)人數(shù)字化助理和多媒體產(chǎn)品、移動(dòng)電話和其它電信裝置、醫(yī)療和測(cè)試儀器，以及汽車，在這里使用微細(xì)間距IC器件的控制功能，例如發(fā)動(dòng)機(jī)控制、無(wú)級(jí)變速和剎車系統(tǒng)。微細(xì)間距元器件符合在這些領(lǐng)域的應(yīng)用要求，這是因?yàn)樗鼈兡軌蛱峁└呔獾脑O(shè)計(jì)，以及在一個(gè)非常小的有效面積內(nèi)擁有非常多的I/O引腳數(shù)量。

一、面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)

對(duì)于這些小型化的器件來(lái)說(shuō)面臨著一系列的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，封裝和引腳的激增，給制造生產(chǎn)廠商的設(shè)計(jì)研究和裝配現(xiàn)場(chǎng)帶來(lái)了新的壓力。當(dāng)設(shè)計(jì)師們選擇這一特殊器件的時(shí)候，公司認(rèn)識(shí)到一旦涉及這些具有重要意義的制造，那么工程師們和制造生產(chǎn)部門(mén)的人員必須非常緊密地結(jié)合在一起開(kāi)展各項(xiàng)工作。

在認(rèn)真仔細(xì)地權(quán)衡一些重要因素,例如：成本、競(jìng)爭(zhēng)力和質(zhì)量的同時(shí)，印刷電路板裝配商也將目光聚焦在重新審視如何在確保生產(chǎn)數(shù)量的情況下，操作這些微小和復(fù)雜的集成電路器件。尤其是針對(duì)那些微細(xì)間距的表面貼裝元器件。這些很脆的引腳非常易損壞，于是容易產(chǎn)生一系列的復(fù)雜問(wèn)題：目前制造商們采用這種生產(chǎn)制造方式能夠得到怎樣的產(chǎn)量？采用非常先進(jìn)的自動(dòng)化生產(chǎn)方式和采用傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型操作器件方式相比較，其風(fēng)險(xiǎn)和收益會(huì)怎樣？從設(shè)計(jì)到裝配現(xiàn)場(chǎng)的每一步發(fā)展進(jìn)程中，如何確保和監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的質(zhì)量？如何進(jìn)行成本控制？如何確保用戶的滿意度等等。

針對(duì)這些問(wèn)題沒(méi)有快速和簡(jiǎn)潔的答案。當(dāng)采用這些微細(xì)間距元器件的時(shí)候，每一家公司必須進(jìn)行適合其自身的分析。就產(chǎn)量問(wèn)題來(lái)說(shuō)，制造廠商必須尋找有效和長(zhǎng)期的解決方案。制造廠商應(yīng)該認(rèn)真評(píng)價(jià)他們的程序化生產(chǎn)環(huán)境以解決由于手工生產(chǎn)方式所引發(fā)的制造缺陷，因?yàn)橐獫M足微細(xì)間距元器件洶涌而至的要求，以及失效器件的成本可能嚴(yán)重影響產(chǎn)品的成本底線。

當(dāng)微細(xì)間距元器件被首次引入的時(shí)候，一般典型的解決方式為使用編程設(shè)備設(shè)計(jì)以滿足相對(duì)較小的批量生產(chǎn)，以及使用大量的人工來(lái)對(duì)生產(chǎn)線上的IC器件進(jìn)行移位操作。這可能是非常昂貴的。舉例來(lái)說(shuō)，如果一天大規(guī)模程序化操作8000個(gè)IC器件，每個(gè)元器件價(jià)值170元（$20）。那么一年快速增加的失效率保守的算為1%。這些錢(qián)可以經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間節(jié)省下來(lái)，以投資快速和高效的自動(dòng)化生產(chǎn)處理系統(tǒng)。對(duì)于制造廠商而言，一些問(wèn)題需要清楚：現(xiàn)在的生產(chǎn)量如何；如果產(chǎn)量改善至99.5% --對(duì)于現(xiàn)如今的設(shè)備來(lái)說(shuō)，這一目標(biāo)是非常合理的--那么將可以節(jié)省下多少錢(qián)？采用人工操作的勞動(dòng)力成本是多少？這答案取決于所使用的元器件的質(zhì)量，以及所有不同的封裝類型變動(dòng)的頻率。

二、 嚴(yán)格的質(zhì)量控制
質(zhì)量問(wèn)題是相當(dāng)復(fù)雜的，因?yàn)樗婕暗焦拘姓蜕a(chǎn)部門(mén)的諸多關(guān)鍵崗位。終它將關(guān)系到公司的用戶在經(jīng)濟(jì)一體化下的競(jìng)爭(zhēng)能力。目前愈來(lái)愈多的公司認(rèn)識(shí)到系統(tǒng)化的、大量的操作規(guī)程和程序化操作，對(duì)能否確保設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程每一階段質(zhì)量控制的重要性。這就是為什么許多的制造廠商已經(jīng)完成或者正在進(jìn)行ISO資格，在此過(guò)程中，對(duì)不良質(zhì)量所涉及到的費(fèi)用和對(duì)先進(jìn)自動(dòng)化操作的需求，已變得非常迫切。
當(dāng)設(shè)備操作微細(xì)間距元器件的時(shí)候，對(duì)這個(gè)認(rèn)識(shí)會(huì)特別地敏銳。勞動(dòng)密集型的操作規(guī)程可能會(huì)導(dǎo)致大量的問(wèn)題。舉例來(lái)說(shuō)，元器件可能被錯(cuò)誤地?cái)[放或者不適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行管道輸送操作，這樣就可能引發(fā)引腳方向發(fā)生變化，從而引發(fā)在印刷電路板上的插裝錯(cuò)誤，導(dǎo)致電路板的失效現(xiàn)象產(chǎn)生。

比較大的麻煩在于發(fā)生引腳損傷和靜電釋放（Electrostatic Discharge 簡(jiǎn)稱ESD）失效，這些現(xiàn)象很難用肉眼進(jìn)行區(qū)分。當(dāng)制造廠商考慮對(duì)所需要操作的器件進(jìn)行自動(dòng)化操作和對(duì)設(shè)備進(jìn)行編程的時(shí)候，引腳的質(zhì)量和ESD是兩項(xiàng)涉及到制造商的主要關(guān)心的內(nèi)容。這是因?yàn)橛兄腿斯げ僮鲿r(shí)相同的可以導(dǎo)致一系列問(wèn)題的問(wèn)題，有時(shí)可能會(huì)遇到災(zāi)難性的后果。涉及到引腳質(zhì)量的主要的問(wèn)題是表面貼裝器件的共面性（coplanarity）問(wèn)題，或者說(shuō)元器件在被觸摸以后，引腳發(fā)生偏位的程度。

在勞動(dòng)力密集型的工廠中，對(duì)微細(xì)間距元器件的觸摸方式肯定會(huì)損傷到器件的引腳，尤其是當(dāng)他們?cè)诒P(pán)中拾取和貼裝元器件的時(shí)候。甚至對(duì)于一位訓(xùn)練有素、工作認(rèn)真的員工來(lái)說(shuō)，也可能在整天拿著一副鑷子或者手持棒進(jìn)行拾取和貼裝的時(shí)候，發(fā)生損傷器件引腳的現(xiàn)象。當(dāng)采用微細(xì)間隙元器件的時(shí)候，在視覺(jué)檢測(cè)下元器件的引腳可能看上去完好無(wú)損，但是實(shí)際上可能由于操作不仔細(xì)，從而實(shí)際上導(dǎo)致彎曲或者放置在焊盤(pán)上不平穩(wěn)的現(xiàn)象發(fā)生。不良的共面性將導(dǎo)致一個(gè)或者多個(gè)引腳產(chǎn)生不符合標(biāo)準(zhǔn)的接觸，尤其會(huì)引發(fā)不良的貼裝和隨后的電路板級(jí)失效現(xiàn)象的產(chǎn)生。

同樣即使是仔細(xì)地進(jìn)行操作，ESD現(xiàn)象也可能發(fā)生，它能夠引起導(dǎo)致器件失效、PCB失效的缺陷或者終產(chǎn)品存在缺陷的現(xiàn)象發(fā)生。
正如前面所述的那樣，替換有缺陷元器件所化的代價(jià)可能是非常昂貴的。但是替換整塊電路板所化的代價(jià)將是更加昂貴的。當(dāng)由于一個(gè)有缺陷的元器件引發(fā)產(chǎn)品的不及格的時(shí)候，無(wú)論是由于產(chǎn)品招回、替換或者承擔(dān)相應(yīng)的陪償責(zé)任所產(chǎn)生的費(fèi)用損失，還是對(duì)公司名譽(yù)的損害所涉及到的費(fèi)用可能是巨大的。

三、 尋求自動(dòng)化的操作設(shè)備

隨著元器件復(fù)雜程度和引腳數(shù)量的增加，以及引腳間距的減小，對(duì)于制造廠商來(lái)說(shuō)考慮采用自動(dòng)化的操作設(shè)備成為重要的事項(xiàng)。事實(shí)上，綜合來(lái)自于競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)的壓力和不斷縮小的元器件技術(shù)，將需要采用自動(dòng)化的可編程的IC器件操作設(shè)備。涉及到人工操作這些元器件所產(chǎn)生的成本和質(zhì)量問(wèn)題已經(jīng)相當(dāng)?shù)膰?yán)重，所以公司必須考慮目前出現(xiàn)在市場(chǎng)上的具有能夠編程、大量測(cè)試和標(biāo)識(shí)微細(xì)間距表面貼裝元器件的自動(dòng)化操作設(shè)備。

購(gòu)置自動(dòng)化的操作設(shè)備對(duì)于任何一家公司來(lái)說(shuō)都是一項(xiàng)重要意義的投資舉動(dòng)，然而對(duì)于每一家具體的公司來(lái)說(shuō)都有著其特殊的需求。為此，制造廠商應(yīng)該尋找可以通過(guò)嵌入適當(dāng)?shù)淖釉O(shè)備來(lái)進(jìn)行配置的設(shè)備以滿足特殊的需要。一臺(tái)自動(dòng)化的操作設(shè)備應(yīng)該能夠適合如今所采用的各種各樣的輸入和輸出的過(guò)渡裝置。

可編程的設(shè)備應(yīng)該能夠支持目前受到普遍歡迎的廣泛的陣列配置器件。從設(shè)備供應(yīng)商處定期獲得更新的規(guī)則系統(tǒng)（algorithm），以及有關(guān)插入技術(shù)（socketing technology），可以很容易地通過(guò)裝配生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員進(jìn)行交換。一臺(tái)設(shè)備的拾取和貼裝機(jī)械裝置應(yīng)該能夠確保元器件的操作一致性。這樣一臺(tái)設(shè)備也應(yīng)該包括質(zhì)量標(biāo)識(shí)機(jī)構(gòu)和非常容易使用的軟件，以滿足整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的管理和監(jiān)測(cè)。

為了能夠滿足大量流動(dòng)著的組件大容量、柔性化的需要，為了滿足合同制造廠和批發(fā)商的需要，或者說(shuō)為了能夠滿足采用大量混合器件和組裝類型的中等規(guī)模的生產(chǎn)需要，一臺(tái)自動(dòng)化的操作和編程系統(tǒng)應(yīng)該采用完全可集成和模塊化的結(jié)構(gòu)。在整個(gè)輸入和輸出操作期間，采用編程、測(cè)試、挑選和采用激光標(biāo)識(shí)大量的器件，將有助于符合這些要求。

對(duì)于一臺(tái)操作設(shè)備而言，有著四項(xiàng)關(guān)鍵的平臺(tái)，那就是輸入、編程、標(biāo)識(shí)和輸出。每一個(gè)平臺(tái)的作用都是相對(duì)獨(dú)立的，所以操作時(shí)能夠以一種平行處理的方式來(lái)獲得良好的效率和生產(chǎn)率。當(dāng)元器件在設(shè)備內(nèi)進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)候，采用真空的吸嘴能夠?qū)⒉僮鲹p傷現(xiàn)象降低到的程度。
使用經(jīng)普遍認(rèn)可的搬運(yùn)托盤(pán)或者用于器件輸入的管道，能夠提高設(shè)備的靈活性并有助于保護(hù)器件。同樣，更多的銷售商使用帶狀物作為運(yùn)輸?shù)妮d體，許多生產(chǎn)線要求采用帶狀物作為輸入的載體。結(jié)果能否充分滿足帶狀輸入和輸出是很關(guān)鍵的。應(yīng)該設(shè)計(jì)可編程的插口，以求將引腳的損害現(xiàn)象降低到的程度。如果器件必須安置在一個(gè)插口內(nèi)，它通過(guò)在相對(duì)于平面的一面采用鎖定夾子的辦法進(jìn)行安置就位，這樣可將引腳損傷的機(jī)會(huì)大大地降低。

四、 確保器件完整性

因?yàn)樵谖⒓?xì)間距SMD器件中器件的完整性是非常關(guān)鍵的，制造廠商應(yīng)該要求銷售商使用公認(rèn)的行業(yè)方法，檢查自動(dòng)化操作設(shè)備對(duì)于特殊元器件的操作效果。因?yàn)橛兄鞣N各樣可以獲得的封裝形式，以用新的封裝器件源源不斷地被引入，共面性問(wèn)題應(yīng)該在實(shí)事求是的基礎(chǔ)上進(jìn)行驗(yàn)證。有關(guān)的測(cè)試方法應(yīng)該符合JEDEC 的JESD22-B108 規(guī)范要求，可制定滿足用戶基于特殊器件應(yīng)用的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

依賴手工技術(shù)來(lái)操作和處理微細(xì)間距的表面貼裝器件成了一件無(wú)法實(shí)現(xiàn)的事情。任何時(shí)間通過(guò)人工進(jìn)行器件的拾取、在插座上就位，或者放入托盤(pán)中，都會(huì)有危及引腳的可能產(chǎn)生。要求操作工仔細(xì)操作這樣的元器件，以及相關(guān)的勞動(dòng)力成本和器件發(fā)生損傷的風(fēng)險(xiǎn)，常常超出轉(zhuǎn)而采用自動(dòng)化設(shè)備所發(fā)生的費(fèi)用。為了能夠保持企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，制造商在使用微細(xì)間距元器件的時(shí)候必須減小元器件和終產(chǎn)品發(fā)生損傷的風(fēng)險(xiǎn)，以及由此所帶來(lái)的不良后果。

五、 結(jié)束語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)一體化所帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)壓力，人們?cè)陂_(kāi)發(fā)新品、提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)制造成本方面積極進(jìn)取，以求占得先機(jī)。對(duì)于細(xì)微間距元器件來(lái)說(shuō)是當(dāng)今電子組裝所面臨的一項(xiàng)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，能夠以較小的成本來(lái)戰(zhàn)勝這一挑戰(zhàn)，對(duì)于每一個(gè)制造商來(lái)說(shuō)十分的重要。由于自動(dòng)化操作設(shè)備可能物理尺寸較大，有時(shí)價(jià)格頗為昂貴，對(duì)于制造商來(lái)說(shuō)需要認(rèn)真對(duì)待，購(gòu)置一臺(tái)切實(shí)適合本公司實(shí)際需要的自動(dòng)化操作設(shè)備是非常重要的。安置一臺(tái)自動(dòng)化設(shè)備將促使裝配商更加關(guān)心質(zhì)量、產(chǎn)量，重要的事是生產(chǎn)率。結(jié)果改進(jìn)了的質(zhì)量和產(chǎn)量成了企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力中的重要一部分，它將為確保電子產(chǎn)品制造商當(dāng)前的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)以及進(jìn)入明天的市場(chǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

本文摘自《國(guó)際電子材料》