表面貼裝技術（SurfaceMountTechnology）十大步驟序言表面粘著技術（SurfaceMountTechnology---SMT）是目前最被廣泛運用在高科技資訊電子產業，而該項產業中如電腦主機板、筆記型電腦、多媒體介面、印刷電路板、積體電路的晶片加工及包裝等，這些產品的制造過程皆應用到SMT技術，也確實是這種SMT技術被廣泛應用，造成其相關產業的蓬勃進展。臺灣島內SMT技術最早由工研院電子所于1984年自國外引進技術以來，SMT科技水準不斷提升，后來1993年底由產、官、學、研界成立“表面粘著技術協會；SMT協會”，積極推動SMT技術交流、出版SMT相關書刊、舉辦SMT學術研討會議…等活動，使得表面粘著技術產業近十幾年來在島內蓬勃進展，電子資訊及相關產業在國際市場上都站有舉足輕重的地位。鑒于我廠SMT應用日見其廣，而系統的理論介紹尚未形成，因此將臺灣SMT協會秘書長謝榮仁先生推舉的，由周意工先生編譯的《SMT十大步驟》編輯，使之成為我們的教科書，以達到提升我們SMT產業技術水平，增加競爭力的目的。惠陽二廠ESS編輯組目錄第一步驟：制程設計1第二步驟：測試設計6第三步驟：焊錫材料11第四步驟：印刷16第五步驟：粘著劑/環氧基樹脂和點膠20第六步驟：元件著裝25第七步驟：焊接29第八步驟：清洗34第九步驟：測試與檢驗38第十步驟：返工與整修44第一步驟：制程設計表面粘著組裝制程，特不是針對微小間距元件，需要不斷的監視制程，及有系統的檢視。舉例講明，在美國，焊錫接點品質標準是依據IPC-A-620及國家焊錫標準ANSI/J-STD-001。了解這些則及規范后，設計者才能研發出符合工業標準需求的產品。*量產設計量產設計包含了所有大量生產的制程、組裝、可測性及可靠性，而且是以書面文件需求為起點。一份完整且清晰的組裝文件，對從設計到制造一系列轉換而言，是絕對必要的也是成功的保證。其相關文件及CAD資料清單包括材料清單BOM、合格廠商名單、組裝細節、專門組裝指引、PC板制造細節及磁片內含Gerber資料或是IPC-D-350程式。在磁片上的CAD資料對開發測試及制程冶具，及編寫自動化組裝設備程式等有極大的關心。其中包含了X-Y軸座標位置、測試需求、概要圖形、線路圖及測試點的X-Y座標。*PC板品質從每一批貨中或某特定的批號中，抽取一樣品來測試其焊錫性。這PC板將先興制造廠所提供的產品資料及IPC上標定的品質規范相比對。接下來確實是將錫膏印到焊墊上回焊，假如是使用有機的助焊劑，則需要再加以清洗以去除殘留物。在評估焊點的品質的同時，也要一起評估PC板在經歷回焊后外觀及尺寸的反應。同樣的檢驗方式也可應用在波峰焊錫的制程上。*組裝制程進展這一步驟包含了對每一機械動作，以肉眼及自動化視覺裝置進行不間斷的監控。舉例講明，建議使用雷射來掃描生一PC板面上所印的錫膏體積。在將樣本放上表面粘著元件（SMD）并通過回焊后，品管及工程人員需一一檢視元件接腳上的吃錫狀況，每一成員都需要詳細記錄被動元件及多腳數元件的對位狀況。在通過波峰焊錫制程后，也需要在認真檢視焊的均勻性及推斷出由于腳距或元件相距太近而有可能會使焊點產生缺陷在替在位置。*細微腳距技術細微腳距組裝是一先進的構裝及制造概念。元件密度及復雜度都遠大于目前市場主流產品，若是要進入量產時期，必須再修正一些參數后方可投入生產線。舉例講明，細微腳距元件是腳距為1.125或是更小，可適用于標準型及ASIC元件上。對這些元件而言其工業標準有特不完的容許誤差，就（如圖一）所示。正因為元件供應商彼此間的容許誤差各有不同，因此焊墊尺寸必須要為此元件量身定制，或是進行再修改才能真正提高組裝良率。圖一、微細腳距元件之焊墊應有最小及最大之誤差容許值。焊墊外型尺寸及間距一般是遵循IPC-SM-782A的規范。然而，為了達到制程上的需求，有些焊墊的形狀及尺寸會和這規范有些許的出放。對波峰焊錫而言其焊墊尺寸通常會略微大一些，為的是能有比較多的助焊劑及焊錫。關于一些通常都保持在制程容許誤差上下限附近的元件而言，適度的調整焊墊尺寸是有其必要的。*表面粘著元件放置方位的一致性盡管將所有元件的放置方位，設計成一樣不是完全必要的，然而對同一類型元件而言，其一致性將有助于提高組裝及檢視效率。對一復雜的板子而言有接腳的元件，通常都有相同的放置方位以節約時刻。緣故是因為放置元件的抓頭能自由旋轉，因此沒有這方面的問題。但若是要過波峰焊錫爐，那元件就必須統一其方位以減少其暴露在錫流的時刻。一些有極性的元件的極性，其放置方向是早在整個線路設計就已決定，制程工程師在了解其線路功能后，決定放置元件的先后次序能夠提高組裝效率，然而有一致的方向性或是相似的元件差不多上能夠增進其效率的。若是能統一其放置方位，不僅在擇定放置元件程式的速度能夠縮短，也同時能夠減少錯誤的發生。*一致（和足夠）的元件距離全自動的表面粘著元件放置機一般而言是相當精確的，但設計者在嘗試著提高元件密度的同時，往往會忽略掉量產時復雜性的問題。舉例講明，當高的元件太靠近一微細腳距的元件時，不僅會陰擋了檢視接腳焊點的視線也同時阻礙了重工或重工時所使用的工具。波峰焊錫一般使用在比較低、矮的元件如二極體及電晶體等。小型元件如SOIC等也可使用在波峰焊錫上，然而要注意的是有些元件無法承受直接暴露在錫爐的高熱下。為了確組裝品質的一致性，元件間的距離一定要大到足夠且均勻的暴露在錫爐中。為保證焊錫能接觸到每一個接點，高的元件要和低、矮的元件，保持一定的距離以幸免遮蔽效應。若是距離不足，也會阻礙到元件的檢視和重工等工作。工業界已進展出一套標準應用在表面粘著元件。假如有可能，僅可能使用符合標準的元件，如此可使用設計者能建立一套標準焊墊尺寸的資料庫，使工程師也更能掌握制程上的問題。設計者可發覺已有些國家建立了類似的標準，元件的外觀或許相似，然而其元件之引腳角度欲因生產國家之不同而有所差異。舉例講明，SOIC元件供應者來自北美及歐洲者都能符合EIZ標準，而日本產品則是以EIAJ為其外觀設計準則。要注意的是就確實是符合EIAJ標準，不同公司生產的元件其外觀上也不完全相同。*為提高生產效率而設計組裝板子能夠是相當簡單，也但是特不復雜，全視元件的形能及密度來決定。一復雜的設計能夠做成有效率的生產且減少困難度，但若是設計者沒注意到制程細節的話，也會變得特不的困難的。組裝打算必須一開始的設計的時候就考慮到。通常只要調整元件的位置及置放方位，就能夠增加其量產性。若是一PC板尺寸專門小，具不規則外形或有元件專門靠近板邊時，能夠考慮以連板的形式來進行量產。*測試及修補通常使用桌上小型測試工具來偵測元件或制程缺失是相當不準確且費時的，測試方式必須在設計時就加以考慮到里面去。使用權如，如要使用ICT測試時就要考慮在線路上，設計一些控針能接觸的測試點。測試系統內有事先寫好的程式，可對每一元件的功能加以測試，可指出那一元件是故障或是放置錯誤，并可判不焊錫接點是否良好。在偵測錯誤上還應包含元件接點間的短路，及接腳和焊墊之間的空焊等現象。若是測試控針無法接觸到線路上每一共通的接點（cimmonjunction）時，則要個不量測每一元件是無法辦到的。特不是針對微細腳距的組裝，更需要依靠自動化測試設備的探針，來量測所有線路上相通的點或元件間相聯的線。若是無法如此做，那退而求其次致少也要通過功能測試才能夠，不然只有等出貨后顧客用壞了再講。ICT測試是依不用產品制作不同的冶具及測試程式，若是設計時就考慮到測試的話，那產品將能夠專門容易的檢測每一元件及接點的品質。（圖二）所示為能夠目視看到的焊錫接點不良。然而，錫量不足及特不小的短路則只有依靠電性測試來檢查。圖二、焊點缺陷，以目視檢測，包括因接腳共平面問題所造成的空焊及短路，自動測試機在發覺肉眼無法檢測出的缺陷時，是有其存在的必要的。由于第一面及第二面的元件密度可能完全相同，因此傳統所使用的測試方式可能無法偵測全部錯誤。僅管在高密度微細腳距的PC板上有小的導通孔（via）墊可供探針接觸，但一般仍會希望加大此導通孔墊以供使用。*決定最有效率之組裝對所有的產品都提供相同的組裝程序是不切實際的。關于不同元件、不同密度及復雜性的產品組裝，至少會使用二種以上的組裝過程。至于更困難的微細腳距元件組裝，則需要使用不同的組裝方式以確保效率及良率。整個產品上元件密度的升高及高比率使用微細腳距元件都將使得組裝（測試及檢視）的困難度大幅提高。有些方式可供選擇：表面粘著元件在單面或雙面、表面粘著元件及微細腳距元件在單面或雙面。當制程復雜度升高時，費用也隨之上升。舉例講明，在設計微細腳距元件于一面或雙面之前，設計者必須了解到此一制程的困難度及所需費用。另一件則是混載制程。PC板通常差不多上采納混載制程，也確實是包含了穿孔元件在板子上。在一自動化生產線上，表面粘著元件是以回焊為要緊方式，而有接腳的元件則是以波峰焊錫為主。在這時有接腳的元件，就必須等回焊元件都上完后再進行組裝。*回焊焊接回焊焊接是使用錫、鉛合金為成份的錫膏再以非接觸的加熱方式如紅外線、熱風等，將其加熱液化。波峰焊錫法可用來焊接有接腳元件及部分表面粘著元件，但要注意的是，這些元件必須先以環氣樹脂固定，才能暴露在熔融的錫爐里。以下幾種連線生產方式可供參考：回焊焊接、雙面回焊焊接、回焊/波峰焊錫、雙面回焊/波峰焊錫、雙面回焊/選擇性波峰焊錫等方式。回焊/波峰焊錫及雙面回焊/波峰焊錫，需要先用環氣樹脂將第二面的表面粘著元件全部固定起來（元件會暴露在熔融的錫中）。設計者在使用主動元件于波峰焊錫中要特不的注意。選擇性波峰焊錫法，是先用簡單的冶具將先前以回焊方式裝上的元件遮蔽起來，再去過錫爐。這種方式能夠把元件以冶具保試起來，只露出部分選擇性區域來通過熔融的錫。這方法還需要考慮到兩種不同的元件（表面粘著元件及插件式元件）之間的距離，是否能確保足夠的流錫能不受限制的流到焊點。較高的元件（高于3mm）最好是放到第一面，以免拉加冶具的厚度（如圖三所示）。圖三、在雙面回焊后使用選擇性波峰焊錫時，表面粘著元件和插件式元件接腳要保持一定的距離，以確保錫流能順利流過這些焊點。魯柏特方式（Ruppertprocess）提供制程工程師，一次就將回焊元件及插件式元件焊接好的方式，將一計算過的錫膏量放置到每一穿孔焊墊的四周，當錫膏熔化時會自動流入穿孔內，填滿孔穴并完成焊接接點。當使用這種方式時元件必須要能承受回焊時的高溫。*冶具開發文件開發PC板組裝用冶具需要詳細如CAD等的資料。Gerberfile或IPC-D-350用來制作板子的資料也常在擇寫機器程式，開印刷鋼版及制造測試冶具時被用到。盡管每一部份所使用的程式相容性都不同，但全自動的機械設備，通常都會有自動轉換或翻譯的軟體來把CAD資料轉成可辯視的格式。使用資料的單位包括組裝機器的程式、印刷鋼版制作、真空冶具制作及測試冶具等。*結論工程師可能會使用數種不同的成熟制程方式，來焊接許多種類的元件到基板上面。有著完整的打算及一清晰易明白的組裝流程步驟及需求，設計者能夠更容易準確出一符合生產線生產的產品。提供一好的PC板設計及完整且清晰的文件，能夠確保組裝品質、功能及可靠度都能在一定預算下順利達到目地。第二步驟：測試設計在市面上有許多的測試技術及設計來供測試工程師選用，以達到利用最少花費完成最多樣的測試。然而，一“理想”的測試則需包含以下各項：基板產量、復雜度及尺寸、技術之應用（RF、CRU或類比式），測試預算及不論是否要用上的為測試而設計的理念。在設計一測試流程時，工程師有許多選擇，從單一測試機臺到一整個測試工廠都有。有許多型能的ATE機臺可選擇，不管是直接購買或是專門設計都有。然而其測試的兩個要緊目地是不變的：首先必須能專門迅速的推斷板子是好是壞，其次能立即推斷是那一元件毀亦或是其他緣故。即然在測試市場上早已有現成的測試機臺能夠符合需求，我們只要選擇合適的來使用即可。*ICT測試在一針床冶具上測試板子，一次測一個元件。這冶具會和板子、焊錫面上所有的節點接觸，盡管它能夠和板子正反兩面都做接觸，只是一般而言那是專門昂貴的。這些針底部是以彈簧為材料，用來和板子上元件的接腳或是測試點接觸。當和板上所有的點接觸可偵測到板上所有類比或數位元件，并迅速孤立出有問題的元件。短路測試通常是第一個執行的，以確定是否有空焊或其他短路。其結論專門簡單，確實是講只要板子沒有空焊、短路、元件放置錯誤及使用錯元件，這塊PC板通常確實是無缺陷的。這方法能夠幸免因發生錯誤而阻礙到周圍其他的元件。*量產缺失分析（MDA）MDA通常是ICT測試中的一個分項，然而它并沒有加電流到板子上去。一般而言，MDA并不能測試數位元件的真正功能，因此還要其他的方法。MDA是一特不行的類比元件測試器，然而盡管和ICT一樣能有效測出短路及空焊，它最大的好處是容易擇寫程式，較短的測試時刻及較低的費用。*功能卡測試（FCT）在FCT之下板子會在自己的環境下來測試其功能及速度。舉例講明，一含處理器的主機板必須加以測試，以確保其能以全速運算且透過介面卡和磁碟機、VGA顯示器，選用的經歷體等相連接；測試定速器板以確定其和汽車之間的介面良好，或是測試F16戰門機上許多PC板中的一片，以確定它們能以全速執行其功能。以上差不多上FCT所應用的領域。在測試主機板時要用到“Mock-Up”測試機，它能夠加上磁碟機及VGA卡在板子上，并以事先設定的程式去測試。至于其他外加的系統差不多上良好的。這設備最大的優點是不貴且容易建筑，而其缺點則是無法決定板上缺陷發生在那個地點。在測試定速器板或其他類比電路板時要用到“Pack-and-stack”測試機，因為Mock-Up不能精確且充分的進行測試。差不多上，測試工程師會選取適當的儀器，建立一支架，再把這些儀器放到架子上去。IEEEORVXI一操縱儀器是最常被用到的。同時也要進展出一專用的測試軟體來操縱這些儀器。市面上有許多現成的軟體可供Rack-andStack測試時使用。一“ATF為差不多功能”的測試機可模擬PC板操作的環境。這種測試機通常鼓掌昂貴。IEEEORVXI儀器能夠在機臺的操縱下進行類比測試。對數位電路而言，一般使用的技術是將資料存在探針后方的經歷體上。用此方式可把測試頻率提高到50MHZ以上。一般而言在使用此技術時是模擬設計者的設計規范，如此就能夠使用此種探針或其他測試工具來找出有缺陷的元件所在。*錯誤偵視無誤UUT數位或類比，PHT或SMT、軍品或商品測試結果都須要把缺陷的元件或基板找出來。下列確實是包含一假想處理器的清單1000個點800個非連續性元件60個小/中型科體元件9個數位元件40到4腳3個72到80腳元件5個100到128腳元件3個200到208腳元件20個連接器假設每一元件都有可能損壞，且制程上也可能產生故障，有90%的良率可通過ICT測試，有90%可通過FCT，這也表示會有12%的產品會發生問題，且必須依靠測試把有缺陷的產品找出，并確定問題發生在何處。故障清單如表一所示，顯示故障機率是如何分布在插件元件和表面粘著元件的組裝過程表。*預期的改變（表一）顯示當產品由插件元件改成表面粘著元件時，故障清單也會相對的隨之改變，大部份是由于焊接過程不同所造成的。也確實是講在插件元件的故障要緊是發生在生路問題（只有極少數的空焊），而表面粘著元件的故障則訂是因為空焊（及許多短路）。因此在轉換制程時，測試工程師也要能立立即測試方式修改為偵測空焊為主的方式。表一、一般板子的故障清單插件元件對表面粘著元件對非連續性元件而言，測量其值能夠清晰的明白是否焊接妥當。對數位或類比電源元件（擴大器、整流器等）以傳統的ICT及FCT測試就能夠確定元件是否焊接良好。假如所有的I/O都能被確認焊接良好，我們能夠下的結論確實是沒有空焊或短睡發生在其中。Testjet(HP)技術，在1992年由ICT進展出業，能夠用來判定元件之每一接腳是否有良好的電性接觸（如圖一所示）。這方法是以測量元件接腳和加在其上的一模間的電容量，來判定其焊錫接點是否牢固，同時此法也不需要再額外設計及制造測試點。那個地點要強調的是接腳和焊墊間良好的接觸，并不代表其間有一能夠同意的良好的焊點。可能有一不良的焊點當板子加熱，彎曲或是隨意處置時會造成空焊現象。盡管在平穩及充裕的環境下，想要分辯出焊錫接點的可靠性是不可能的，但測試設備仍能夠確保電性上的接觸是完整且良好的。圖一、ICT測試機器，以量測元件接點電容為要緊方式來判不其電性上接觸，而不須要再用到專為測試所制造的測試點。環境應力節選（ESS）可施以熱或重量負載于一板子上，進而造成替在性的故障。典型的ESS包含一燒機用的密室或是一振動臺來進行測試。對軍需產品或醫療用的板子進行ESS測試是專門平常的，但對一般量產商品進行此測試動作則不常見。（表二）所示為幾種工業界常用的測試方式的優缺點。幾乎所有的測試動作都包含了兩種以上的測式方案，如傳統的測試方式是動作都包含了兩種以上的測試方式，如傳統的測試方式是先以ICT再用FCT。先用ICT再用Rack-and-StackFCT，先用MDA再用ATE基礎的FCT，或是同時混合幾種測試方式（如同時用ICT及FCT于同一平臺上）邊界掃描（BoundaryScan）測試是工業界另一種發明。此方法盡管特不有效但并未被廣泛使用。它使用一專門模式以連續方式把資料輸入數位元件，再量測元件的輸入接腳（邊界）是否造成SAO及SAI的錯誤。目前市上的測試機臺幾乎都有提供這種BS測試法為標準式選用設備。步驟以下的步驟可供測試工程師建立一最佳的測試方式，在表面粘著元件組裝線上（不管是新線或是剛由插轉移過來）。因為對一插件業者而言是可不能沒有測試設備的，而這設備也可用于表面粘著元件。然而關于測試目標及策略方式則必須要小心的選擇，對故障清單的預測相關于產量、尺寸、復雜度、順從DFT及UUT技術。步驟1：選擇測試策略：幾乎所有的測試都包含了TCT及FCT兩者，因此決定五萬美金的MDA或是20萬美金的ICT的設備那一能勝任工作，或是使用8千美金的Mock-UpFCT會比價值40萬美金的ATEFCT更省鈔票。最終的策略必須能符合所有要測試的范圍，不需要重復付出的費用（如冶具及擇寫程式），需要重復付出的費用（測試人工及錯誤維修人員），板子儲運方式及有效率的資訊回報。步驟2：選擇測試設備，花鈔票去買或建立一套測試設備，但欲無法因這臺設備而回收其投資下去的鈔票，這是誰也可不能去做的事。因此在決定要投資測試設備之前必須先了解要買如何樣的設備，這設備要多久才能回收其投入的金鈔票。步驟3：采購冶具及程式，這是任何打算成功的關鍵，這事能夠由公司內部的技術人員來完成，也能夠交給外界專業測試公司來協助完成。步驟4：整合測試設備及被測試板，使用一些已知狀況良好的板子對測試機臺進行測驗，以確定其測試是能夠重復進行的。同時也要測驗一些已知故障元件位置的板子，已確認機臺能夠偵測出且指出故障之元件。步驟5：試車：在進行原型測試時要小心確認PC板是否通過完整的檢測，并了解那些缺陷沒有被ICT或FCT檢測出來。因為ICT的測試成本還低于FCT，因此要盡可能的在最初就把ICT機器，調整到能查出最多的故障。同樣的，也要研究如何在FCT檢測時，就把問題找出來而不要等到系統測試時再去發覺問題。所有的問題都必須告知制程單位，如此才能調整放置位置及焊接程式以求最高良率。步驟6：精細調整制程以維持生產最后，測試過程必須進行再一次的檢討，以確定其為最好的測試時機，處置方式，找尋故障點方式等，才能達到最高效率。而這些資訊也都要告知量產單位。步驟7：不斷的改進不斷的重視步驟6，才能達到最佳的測試方式、設備及人員。保持將資訊回復給量產單位，才能保持高的生產良率。第三步驟：焊錫材料基于不同應用上的需要，焊錫材料能夠四個方一直加以探討：合金成份，應用的焊墊形狀，化學性，清潔性及物理形態。焊錫因其液化溫度低于400℃（750°F*物理特性焊錫能夠被制成許多不同的外觀，棒狀、錠狀、線狀、粉末、專門型狀（指定外型、尺寸），球型或膏狀。除了這些外形及組成成份上的不同，焊錫材料的功能還被其應用的焊墊外形所限制。焊錫所附帶的助焊劑可分為三種，RMA（松香、和氣反應）以溶劑清洗，水溶性以水清洗或免洗。五種重要的物理特性如下：“金屬上相的轉變溫度”與實際應用上有關。液化溫度是和溶化溫度及固體軟化溫度相同。在一固定合金成份下液體到固體之間的溫度在可被稱為塑性或膏狀范圍。錫膏合金成份組成的選擇必須能和使用上的最糟狀況相符合，因此合金的液化溫度必須至少高于使用最高溫度的兩倍以上。當使用溫度接近液化溫度時焊錫會變得（在機械或金屬上所稱的）脆弱。“電性傳導“是指焊錫接點在傳達訊號上的表現。焊錫能夠被看成一組帶正電的離子被浸放在一帶負電的電子云中，而金屬晶體則因靜電彼此相吸引著。就理論上而言，電的導通是由帶負電的電子或正電的離子在電場下由一位置移動到另一位置。就金屬而言是以電子來進行電的傳導，而離子傳導則常見于氧化物或非金屬物質。對焊錫而言，導電性要緊由電子流淌來進行，電阻則隨溫度上升而上升。這是因為隨溫度上升電子移動方向變亂減少了同一方向上電流的傳達。焊錫的電阻亦為塑性形變程度所阻礙（增加）。“熱傳導”，就金屬而言，通常和導電性相關，因為電子不僅負責電的傳導也負責熱傳導。也確實是講當溫度上升時焊錫的熱傳能力會下降。“熱膨脹系數”在表面黏著上一直深受重視，因為材料間彼此的熱膨脹系數（CTE）有著專門大的差不。一標準標的組裝包含了一FR-4的板子，焊錫及有接腳或無接腳的元件，它們CTE分不是FR-4，16.0X10-6/℃；63錫/37鉛：焊錫23.0X10-6/℃；銅接腳16.5X10-6/℃及三氧化二鋁（A12O3）無接腳元件6.4X10-6/℃。在溫度波動及通電、斷電時，CTE的差異會加速焊錫接點應力及應變累積，如此便會縮短元件及接腳壽命，進而造成永久的損壞。兩個要緊的材料特性掌握CTE的大小；晶體結構及熔點。當材料有相似的格狀結構，它們的CTE變化剛好和溶點變化相反。“表面張力”，熔融焊錫的表面張力和沾錫能力（Wettability）也確實是和焊錫能力（Solderability）息息相關。兩者相吸引的力量，也確實是當分子間相吸引的力量大于分子表面的結合力時就會造成接點表面脫落。也確實是在物質表面的能量高于物質內部。當熔融焊錫要去沾（Wet）焊墊時，焊墊表面的能量會高于熔融的焊錫。也確實是講當熔融金屬表面能量愈低時愈容易沾（Wet）上焊墊，在此要注意的是助焊劑是關心“增加”焊墊表面的能量而不是如一般文獻上所講的降低。*金屬特性當焊錫被施以外力，如機械或熱應力時，它會經歷一段無法回復的“塑性形變”。塑性形變要緊是焊錫結晶而相互間有剪力發生所造成的。這種形變能夠發生在一個接點內部或是蔓延到整個元件，這完全取決地應力的大小、應變率、溫度及材料特性。連續的或周期性的塑性形變終會導致腳上的焊錫接點破裂。“應變硬化”（Strain-hardening）通常存在于應力及應變之間，且是由于塑性形變所造成的。它的相反作用確實是“回復”（recovery）作用，也確實是軟化，亦確實是焊錫有釋放其內部積存能量的傾向。這一回復作用起因于熱動力（Thermodynamics）一種能量釋出作用，開始時速率專門快，接下去則以較慢速率。差不多上焊錫本身對接點缺陷相當敏感，且有回復原狀的特性。然而應變硬化本身并可不能在焊錫微細結構上造成能夠為外界查覺的缺陷。重新結晶（Recrystalization）是另一常見于焊錫接點上的現象。它通常發生于高溫及有大量能量從應變材料中釋放出的時候（非回復作用）。而且在重新結晶過程中會產生一組新的、無應變的結晶結構，能夠明顯的看到一形成晶粒及結晶成長的過程。至于重新結晶所需要的溫度通常介于材料熔融絕對溫度的1/3到1/2之間。固體熔入合金中通常會造成形變應力（Yieldstress）增加。一典型的例子確實是溶解硬化

(Solution-hardening)，當在錫/鉛成份中加入額外的銻會增加合金的強度。其他強化方式則是在結構上以更小更均勻分布來達成。最后，超級塑性（SuperPlastic）的焊錫行為則可在結合了低的應力、高溫及低應變率下得到。*機械特性焊錫上三個差不多的機械特性包含了應力與應力表現，潛變抗力（creepvesistance）及疲勞（fatigue）抗力。盡管應力能夠由拉力、壓力或剪力來表示，但大部份的合金對剪力的抗力要小于對拉力或是壓力。關于焊錫接點而言剪力強度是重要的，因為接點一般所承受的外力確實是剪力。潛變是指在一定溫度，應力負載下所發生大范圍的塑性形變。這種與時刻相依的形變能夠發生在絕對零度以上的任何溫度。然而潛變現象，只有在到達起始溫度時才變得明顯。在一般焊錫成份組成中錫/銀，錫/銻，及錫/鉛/銻對潛變有著最強的抗力。疲勞是指合金在交互的應力作用下發生故障。合金能承受周期性的負載遠小于其所能承受的靜態負載。因此焊錫在不產生永久形變下所能承受的靜態負載是不能和疲勞抗力相提并論。這疲勞裂痕通常是由幾個小裂紋開始，然后在反復的外力負載下逐漸成長，最后造成焊錫接點能承受負載的剖面減小。焊錫在電子元件構裝及組裝應用上通常會經歷一低周期的疲勞破壞（一疲勞壽命低于10000個周期）及高的應力。熱機械（Thermomechanical）疲勞是另一種測試模式來區不焊錫的疲勞破壞行為。它是對材料施加以極限溫度周期測試，也確實是一熱疲勞破壞測式模式。這兩種方法都有其獨特的一面及優點，但兩者都有是對焊錫施一應變周期。總言之，焊錫對溫升差不多上遵行材料特性。如（圖一）所示。圖一、加速計元件，可看見表面的結構及三種層級的連結。*焊錫接點可靠性一焊錫接點的服務壽命和潛變/疲勞交互作用，金屬結晶面的進展及在服務期間微細結構的演進相關連。舉例而言，鷗翼（Gull-Wing）形接腳的焊錫接點的故障模式包含了，起初在焊錫腳跟處的裂痕及次發在腳尖部份的裂痕。關于陶瓷C4元件陣列形態接點的測試則表現出裂痕起始于元件外緣元件和焊錫點間介面上。另一方面而言，一無接腳的陶瓷元件載具（LCCC）其裂痕起始于接近元件及焊錫界面的焊錫上，其后裂痕再逐漸生長直到穿過整個焊點。對PBGA元件而言，焊錫接點的破壞通常發生在焊錫球和元件接合的界面上。對CBGA而言則發生在如（圖二）所示的界面上。對CCGA而言，則發生在焊接點的頸部如（圖三）所示。圖二、CBGA焊錫接點在經歷0到100℃圖三、CCGA焊錫接點在經歷0到100℃，3000周期后裂良成長“系統熱治理”是另一重要要素。工作中的IC元件越來越面臨散熱上的挑戰。系統的使用壽命及事例性愈來愈依靠有效的散熱到外界去。由晶片所產生的熱必須被散到元件表面及散到外界去。元件及基板的設計及材料都必須能有效的散熱，而焊錫接點也被期望在相對其他復合材料能散出更多的熱，如（表一）所示。表一、一般元件材料熱傳導材料熱傳導（Watt/m°K）銅400金320花架（leadframe）160矽80焊錫（63錫/37鉛）50鋁（A12O3）35導電膠5基板（IR-4，BT）0.2*現在及以后展望焊錫及PC板組裝上用的錫膏可被整理如下：*對目前的技術而言：·表面黏著0.02“（0.5mm）的QFP·印刷錫膏·錫膏印刷能力到達0.012”(0.3mm)間距（但量產能力隨間距下降而下降）·水溶性或免洗錫膏·回焊·水溶或免洗波焊助焊劑，在大氣或氮氣環境*對以后技術而言：·兩種平行的量產途徑，使用周圍接腳的QFP及陣列元件·環境容許的材料及制程·更佳的可靠性·提升系統熱處理能力，包含使用最大熱傳導材料第四步驟：印刷由于構裝技術及材料上的進步，使得目前有大量新的技術如覆晶(filp-chip),COB(chip-on-board)，PCMCIA及BGA等可供使用。這些新的技術面臨的第一對象確實是我們現在所要探討的：錫膏及黏著劑的印刷。關于印刷這項技術而言，我們不再是一知半解。現在的我們在操作新型印刷機時有許多的參數要加以設定及操縱以求得良好的印刷品質。僅管鋼版印刷設備從最簡單的小型人工操作冶具到大型全自動機臺一應俱全，但錫膏印刷的差不多方式依舊不變，簡言之也確實是將PC板放到或是運到工作臺面，以真空或是冶具固定PC板，將鋼版和PC板定位好，把錫膏或是導電膠以刮刀緩慢的壓擠過鋼版上的小開孔再使其附著到PC板上焊墊上。以上確實是差不多印刷步驟。*差不多步驟1、材料預備：目前表面黏著印刷用的材料不再局限在錫膏，也可能是導電膠或不導電膠。材料不管是錫膏或是黏著劑都會直接阻礙到鋼版本身的參數，如鋼版材料、厚度、工作壽命、鋼版清潔用溶劑，清潔周期及溫度操縱等，此外材料亦會阻礙到印刷過程的精確度。同時，關于元件接腳間距在底板上的分布情形也要十分明了如此才能選取一適當顆粒尺寸的錫膏以使印刷有最佳的結果如（表一）。因此若能依接腳間距來選擇不同的印刷底板材料更能增進印刷品質如（表二）。表一、錫膏分類網孔顆粒尺寸（微米）應用元件接腳間距（英寸）200/+32545~75標準0.025~0.050-325/+50025~45微細腳距0.015~0.025-500<25超微細腳距<0.015表二、印刷底板材料金屬優點缺點黃銅容易蝕刻一致孔壁現有技術最不耐久不銹鋼對微細腳距應用上牢固且耐久蝕刻上比黃銅精確抗化學侵蝕成本不易蝕刻不易得到平滑均勻的表面鉬垂直且平滑的孔壁錫膏容易脫離昂貴2、印刷底板及基板間之定位：不論是用人工或是藉助某些自動化方式輔助，將印刷底板上的開孔和基板上元件的焊墊精確且一致的對位在一起，以轉送一定體積的材料。目地是將兩個影對位在一起，也確實是開孔和元件焊墊精確的對位在一起。使用的材料（錫膏或黏著劑）及PC板上元件接腳的間距都會阻礙對位的準確性。3、將材料印到基板上：將足量的材料的印刷底板上大約離開孔1~3寸距離或是位在刮刀的開頭和材料差不多上阻礙印刷結果的參數。在半自動或全自動的印刷機上，刮刀的速度、壓力、下降點及行程都能夠程式操縱并被儲存起來以備今后使用時仍可保持同樣的印刷品質。在印刷時基板在印刷底板間的距離是另一個需加以考量的參數。此外還有許多可選參數；只是這些則依印刷機制造廠商之間而不同，如開孔開頭角度/速度及印刷底板回彈距離（Snap-off）等參數的決定差不多上為了求得最有效的印刷效率及結果。4、印刷品質監視：在印刷完成第一片板子后，必須定期的檢視印刷品質。至于檢視項目則包含焊墊上錫膏的印刷精度，單一焊墊被錫膏覆蓋的面積及深度（體積）的重復性。以上兩個方式是用來驗證是否有適當體積的材料被專門穩定放置在焊墊上。檢視的目的確實是在確定適當的體積及定位。5、印刷鋼版清潔：使用的材料及印刷方式都直接阻礙印刷鋼版底部在印刷時的清洗周期。在使用完畢后印鋼版板必須要完全的清洗潔凈以去除所有的殘留物，以確保以后印刷可不能出現問題。*目前的技術目前新的材料如導電膠及先進的元件構裝技術如超微細腳距元件都需要高精度的缺點程操縱來達到高精度及重復性的印刷品質。然而印刷的差不多原理依舊，只是在一些使用上有些步驟被加以改進及周密度要求更嚴格。至于其他的因素，如生產環境本身也是自動化程序的一要緊限制，還有確實是制程操縱上的需求等因此關于印刷的參數必須重新給予定義：“印刷鋼版設計”印刷鋼版到外框要留3-5寸的邊，也確實是從印刷鋼版的邊緣量到外框的內緣。至于印刷鋼版邊緣到有蝕刻處要有2-4英寸的留白以方便刮刀移動。然而關于將材料印刷到PC板上則和印刷鋼板的厚度、材質及開孔尺寸相關。一般表面黏著用的印刷底板厚度在0.001到0.012英寸之間，其增加量以0.001寸為單位，且容許的誤差要保持在±0.0001寸。厚度的選擇和開孔尺寸相關連，如此而已才能確保有足量的膏狀物被施放。就一般原則，開孔面積比應小1.5，其計算公式如下：開孔孔壁面積面積比=<1.5開孔面積2XTX（L+W）=<1.5LXWT=印刷底板厚度L=開孔長度W=開孔寬度重新安排可得T0.75X(LXW)T=L+W舉例講明：有一50mil接腳間距的元件其每雙接腳的焊墊寬為24mil長為50mil，則T確實是（L=50mil,W=24mil）T=0.75X(50X24)/(50+24)=12.1mil因此對這一

0.05寸接腳間距元件而言，此公式建議其印刷鋼版厚度不可大于0.00625寸（請參考表三中印刷底板厚度）。關于混合使用不同元件接腳間距的基板而言，建議使用階梯狀，有著不同厚度，在不同部位的印刷鋼版式。適當的使用制程技術及不同的印刷鋼版材料是提升印刷品質的最佳方式。表三、建議印刷底板厚度（英寸）元件接腳間距一般印刷底板開孔寬最大印刷底板厚度0.0500.0240.01210.0250.0120.00730.0200.0100.00630.0150.0060.00400.0080.0040.0028開孔壁的垂直性，平滑性及尺寸的精確性全都會阻礙到印刷材料傳達到基板上。建議使用的材料是鋼版。因其有高的耐久行及對抗化學的侵蝕力，但對鉬這種材料而言則有著更好的平滑性及更直的孔壁。制造過程也會阻礙開孔壁及尺寸上的特性。微細接角間距以雷射來切割至于其他地區則以傳統蝕刻方式來加工，不失為一節約費用的加工方式。另一種將鋼版再電鍍上鎳的方式也能夠使印刷底板的制作更完美。“開孔面積”也決定了被印到基材上材料的量。體積等于面積乘上高度，也確實是開孔面積乘上印刷底板厚度，即開孔高度。對不同的焊墊尺寸、體積能夠用以上兩個參數來加以調整。對某些微細腳距元件的應用上，由于使用單一厚度的鋼版，因此體積的調整只能以將開孔的尺寸減小，（固定或選擇性）將長及寬尺寸減少10到50個百分比，對微細接腳間距元件而言交差（錯）式的開孔方式是另一種用以幸免短路等缺陷的方式。“基板處理”從特不薄、小、雙面的PCMCIA基板到特不厚、大的基板，如何在印刷過程處理好基板是現代制程所面臨的新的課題。基板下方的支撐及基板下壓關于防止基板的彎曲及扭曲變形，且可不能損壞到上面元件是特不重要的。新式的機器能夠經由網路直接輸入CAD數據且有全自動的支撐柱或移到需要的地點，完全不需要在制程時再去苦惱。“可變換的印刷角度”，一個容易QFP及其他接腳間距小的元件的錫膏量不穩定是因為在印刷時刮刀移動方向和焊墊方向則和制程機器的擺設相關。解決方式英明必須使用目前最新且進步的印刷機器，這類型的機器容許交PC板旋轉到和刮刀行程同一方向以求得最佳的印刷角度。其結果是能夠得以一印刷品質一致的PC板。當PC板上有許多QFP及其他高接腳數的元件時，現在能夠45度來印刷，并得到錫膏分布均勻一致的印刷結果，而不需要再去考慮所有焊墊的X、Y方向。*高速大量生產高速大量生產需要有快速的制程，一完整自動化的連線輸送帶及印刷上高度的可重復性。因此印刷機的進展也正針對一方向，印刷頭的參數以程式操縱，在印刷時能自動對位及校正，印刷鋼版自動清洗，換線高速時刻最小化及自動制程監控。*結論在面對先進的SMT技術時對印刷制程的要求正與日俱增。愈來愈細小的元件接腳間距，逐漸增加的元件密度及先進的接腳設計都使得制程操縱上難度不斷提升，為了跟上時代的腳步，在市場的要求下，量產更快更好的產品壓力也愈來愈大。混合使用先進的材料及印刷技術再加上對制程的操縱永久是追時代的不二法門。第五步驟：粘著劑/環氧樹脂和點膠*何為聚合物（Polymer）聚合物是長鏈狀的巨型分子，最初是自然生成的，目前則是以現代化技術合成數千種成份組合而成。這些化合物可從柔軟、易彎曲的薄膜到比鋼還要強固的結構（如自然界中的蜘蛛網）。在那個以電子學為主的資訊時代里，更是少不了這些聚合物。聚合物要緊可區分為熱塑料：是一種預先聚合的物質且可再熔融（remeltable），熱固性：一種以液體反應成固體的聚合物但不能再熔融。盡管熱固性比較多見，但這兩種材料都被廣泛的應用在電子業里而且兩者都能夠許多種方式來加以分布（dispense）如（表一）。表一、分布方式一覽材料針管液體噴射印刷底板網板針狀陣列噴灑熱壓粘合晶片粘著等方性膠表面粘著元件粘貼異方性膠異方性膠膜片底膠填充underfill球形表面globtop均質性膠液體噴泉射擊在以后或可能運用到其它材料*能夠分布的聚合物材料晶片粘著劑有膏狀及薄膜狀，是用來將半導體的裸晶（baredie）粘著到導線架（leadframe）及基材（substrate）上。盡管目前大部分的產品是環氧基樹脂的膏狀物，但由于更快及更簡單的制程方式使得熱塑性的軟膏及薄膜正不斷的增大其市場占有率。等方性（Istropic）導電膠，一般而言是一含銀的環氧樹脂，通常差不多上點膠的方式應用在表面粘著制上，用以取代傳統的錫膏，在這種膠材中除了熱固性材料外，也有一小部分材料是熱塑性的。異方性（Anisotropic）導電膠有薄膜狀及膏狀，用來在兩接合面上形成單一方向的電路導通。一般常以Z方向上的電路導通應用在液晶薄膜顯示幕上。通常不必使用專門的分布工具然而卻需要使用專用機械設備來處理。表面粘著元件粘著劑，也確實是一般通稱的固定膠，其目的確實是在PC板通過波焊時將元件固定在板上。封膠（Cencapsulants），是不導電的膏狀物，用來愛護裸晶及增加組裝品質，這些聚合物通常用在愛護COB(chiponboard)，覆晶(filpchip)，目前更應用到BGA及微小型（micro）BGA上以取代傳統上所使用的加壓注模（Compressionmolding）。用來充填礦物的聚合物，其功能用在防止熱機械上（thermomechanical）的疲勞破壞，即使是面臨熱膨脹系數有專門大差不的情形下。應用在打線的晶片或是TAB元件上通常稱為球狀上蓋（globtop）。*如何在電子業中分布聚合物針管型分布方式，差不多設備包含一容器可用來承裝膏狀物，將壓力施加在材料上再通過針狀的出口來分布。這種方式已成功且廣泛的被電子業所使用在晶片粘著，對膠及導電膠的分布。盡治理論上所有的液體都能夠這種方式分布，但就流淌學（rheology）而言，要獲得最佳結果是特不不容易的。也確實是講，盡管粘度再高的膠材都能夠用此法加以分布，但舉例而言，如銀膠通常針頭出口處呈現“線狀”或是拖出一小段尾巴了來。除非你所用的銀膠是專用針對管型涂布機所設計的專門配方才有可能沒有如此的困擾。就針管型含沙射影布機的制造商而言，它們對機器增加了許多新的功能如真空回吸、出口預熱、旋轉式針頭及以程式操縱針頭回溯等都能對許多不同的材料提供良好的結果。盡管手握式針管，包含塑膠針筒、活塞及針頭，就足夠對材料進行評估，但對一專業的制造商及品質操縱而言，就需要自動化的涂布設備。有許多制造部都能提供單頭或多頭式可程式操縱的機臺，供許我不同的客戶選用。機臺的范圍可從低價位，以PC操縱的桌上型直到全尺位，以機械手臂置放基板再輔以視覺定位，并能量測涂膠的膠量以自動操縱擠出量。精準的位移技術提供了精確且一致的涂膠量操縱，氣壓式涂膠盡管簡單，但關于膠材粘度改變卻極為敏感，由于粘度本身受到溫度及時刻、特不是熱固性膠材，在室外溫也有逐漸形成聚合物的化學反應現象。氣壓式設備也能夠得到不錯的結果，只是在涂布過程中需要操作員緊密的注意。現今有許多元件置放機都配有涂膠的設備在其中。液體噴射（fluidjetting）方式和針管方式看似相似，但實際動作處理卻不相同。一外力，差不多上是以千分之一脈沖為單位。施于液體上。造成單一顆液體被射出。這種微小的脈沖能精確的把這些小滴的液體以高的頻率飛到基板上面。以電腦操縱的脈沖是不斷的重復的，直到足夠量的膠材被涂布上去。涂膠的頭和針管形式不同，能夠在涂滴飛行的過程中就再射出下一個液滴以提高量產效率。這種非接觸性的涂膠方式對基板的平坦性比較不在意，且其涂布速度比針管形式要快的多。對液體噴射而言，一般差不多上使用粘度較低的膠材，而且比起印表機而言，對這方面的應用是相當新的。因此對其應用材料以后的進展是能夠期待的。例如目前已在進行使用多個噴射頭的高速機也在進展中。針轉印（pintransfer）是將針以陣列方式排列成所要涂布的圖形。在操作上是將這一陣列排列的針頭移到一充滿膠材的盤子上，沾一下膠材再拿起來，使針尖上有液滴狀的膠沾附在上面。再把這針頭移到基板上需要涂膠的位置，把針頭壓到基板上。使針尖上的膠粘在基板上完成涂布。以彈簧承載的針可有效地補償基板本身不平坦的現象。優點是能夠在專門短的時刻內把膠涂布到一寬敞的面積上。然而每一種涂布圖形都需要一個新的工具。這種方式要緊是應用在涂布表面粘著元件所需之粘著劑。印刷鋼板（stencil）一般差不多上表面粘著組裝時用來錫膏印刷到基板上用的。這種方式同樣也能夠用來涂布導電用的銀膠（含銀的環氧樹脂粘膠）及其他以聚合物為基礎的材料。其制程方式是將一金屬或聚合物制成的刮刀在一有特定圖形開孔的薄金屬板上移動，把膠材通過金屬板上開孔涂布到基板上。這種方式有高的產能及準確的對位，但每一種不同的涂布分布就需要一個機關報的鋼版。印刷鋼板的制作技術在近年來有長足的進展，以微細腳距的需求。鋼版的制作不再只是用蝕刻的方式而已，目前已有雷射等方式。雷射鉆孔已成為市面上大量采納，因為加工快速，且鉆的孔壁會產生導角(taper)有利用膠材脫離印刷鋼版。最后在通過資料轉換得以CAD-CAM方式能在幾小時內就可制作出精準的印刷鋼版。網版印刷方式差不多上是從古老的印刷技術進展而來的。其綱版上沒有任何皺折阻隔，網孔表面上涂上一層和照像底片的感光乳劑，并可制成所有的涂布圖形。但由于網孔間有網線通過，降低且限制膠材通過，因此在微細腳距上的應用遠比印刷鋼版要困難得多。然而網版印刷仍然廣泛的應用在許多粘著劑上如導電膠及粘著膠。此外，印刷機臺及有經驗的技術員是目前許多工廠仍將接著使用這一技術革新的最重要因素。在涂布粘著劑及愛護用膠材，如均質性的材料，在大面積的表面時能夠用噴灑、浸泡及簾幕（curtaincoating）方式來加以涂布。只有噴灑能夠選擇性的涂布在需要的位置。這些方式也同樣能夠用來涂布封膠及其他粘著劑。膠片粘著，有幾種粘著劑如熱塑性晶片粘著劑及異方性導電膠等確實是制成這種干的薄片形式。膠片粘著并不需要膠材涂布制程方式，而是使用以真空吸頭來吸取預先成型（外型裁切成所要尺寸）的膠片，再放置到需要的位置。在應用上是把晶片或是其他元件對位，壓在薄膠上方再加熱使膠反應而生產粘性。這一薄片同時也可用一小的壓力及中等溫度使其粘附在定位上。在施以短的急速的加熱周期能夠使迅速完成粘合。盡管需要專門的設備來施加Z方向壓力及完成粘合，但由于過程特不有效率。潔凈及簡單使得投資特不有價值。有些大型工廠也已也改變制程方式，使用薄膜膠片并在千分之一秒完成粘合，這就確實是最快的（snapcure）熱固性膠也無法達到。*聚合物處理方式熱膠性膠材是有機物，然而卻和無機的焊錫相類似，在制程上先加熱到液狀，接著是冷卻固化。有些熱塑材料則是呈現膏狀的聚合物且能夠為溶劑所溶解。這種涂布用的膏材會因加熱使溶劑揮發而逐漸變硬。盡管粘合能夠在膏材依舊“潮濕”的時候形成。但最佳的結果最好依舊先干燥膏材再加壓加熱形成粘合。熱固性膠材需要形成聚合物才能從液態變成固體。加熱是最一般激發硬化的方式：單一膠材，低溫保存的膠能在中熱環境下迅速的變成固化。等方性導電膠能利用回流爐以較低的溫度，約在130到160℃第六步驟：元件著裝PCB的量產速度要緊是由元件置放設備來決定，而絕大部分需要乾地重工（rework）的缺陷也是在元件放置時所造成的。設備上所使用的進料器(feeder)形式也是決定量產速成度及元件放置可靠度的重要因素之一。由于沒有任何一種放置設備適當進料系統且量產速度能符合需求才是計盡購買設備時最要緊的考量點。*以手放置元件的缺點盡管不經濟且不可靠，在生產雛形產品時仍然是以手放置元件為主。而在進行小量生產時假如元件置放機需要花專門多時刻才能寫好程式，或是沒有合適的時料器時也會考慮以手來放置元件。只是由于大部分的被動元件并沒有印上任何標示，因此要注意不要把元件混在一起以免弄亂了，通常能夠用一些做了記號的小盒子來承裝這些小元件。在用手組裝時另一個常會遇到的問題是把元件的極性裝錯了。這種情形特不容易發生在鉭元素制的電容或其他如SOIC或PLCC等有極性的元件上。作業員必須知到如何分辨出主動元件的第一只接觸（通常會以一圓點來標示）及被動元件的正極（通常是在正極端點上有一斜角或刻痕表示）。關于放置點若是涂有錫膏則其放置精度會比涂有粘著劑的要差一些。而且錫膏有可能會因塌陷在焊墊間造成短路。同時完全依靠焊錫在熔融時的自我校正特性來矯正元件放置上的失誤也是不可靠的。因此關于放置不準的元件最好拿起來重新放好，而不要用推的，以免弄垮錫膏。關于小的被動元件鑷子就夠用了，但關于多接腳的主動性元件而言，真空吸筆在對位上要好用得多。*自動元件放置自動元件放置機是表面粘著設備中最重要且最值得投資的設備，同時是決定整個量產可行性的關鍵。今天元件置放機可分為四大類：可連線的(in-line)，同時的(simultaneous)，連續性的(sequential)及連續且同時的，邊疆設備是以一系列固定位置的置放機器將元件一一放到順著軌道移動的PC板上。同時置放機是將一整組元件一次就放到PC板，而連續式設備則是以軟件操縱在X-Y軸上移動的放置抓頭依續將元件逐一放到板上。連續且同時的放置設備也是以一套軟體來操縱一組放置抓頭在X-Y軸平面上將元件放在PC板上。元件放置機也能夠依其工作彈性及輸出速度來區分。工作彈性是指其對不同元件的處理能力，通常是要付出代價的，也確實是有越高的工作彈性其輸出速度會愈慢。例如機器手臂是最有工作彈性的，不只能夠放置元件還能夠點錫膏等，其硬體成本和其功能相比是特不的廉價，然而其軟體在配合硬體時其成本相對的就專門貴。因此差不多原則是這機械手臂是否行動特不緩慢且需要長時刻的設定并會因此而延緩工作需要。*評估需求在市場放上新型的元件放置機不斷的了現，價位由桌上型的約2萬元美金到要好幾百萬的特不高速的放置機都有。廉價的機種（2~10萬美金）被許多公司用來做為雛型產品生產用。量產型的設備不是能夠用來放置各種元件的，機器確實是只能放置某些特定元件。評估和選擇是專門復雜的工作，特不是在元件和進料器都還未標準化。有些地點就確實是已標準化也因為同意誤差太大而不適用。同時許多設備上的硬體及軟體也示全符合表面粘著協會所定的標準（SMEMA）。重要的選擇參數包含了被放置元件的復雜度，所使用的包裝及設備標準，現在及以后所會預測的元件型式與數目及是量產依舊工作彈性重要等。以表格方式將所要特性及現有設備表列出來能夠使選擇合適機器的工作更清晰。參考文件（一）有詳細的問卷能夠幫忙選擇元件放置機。這些問題可應用在如何減少選擇的對象，并以加重計分方式來增加某些專門需求，這些需求包含了：要處理哪能些種類的元件？這些元件是以成堆，盒裝或卷帶式包裝？它們是否是微細腳距的元件？有多少種元件要使用？要作用什么樣的主機板？量產速度是多少？*選擇參數最大基板尺寸：盡管許多元件放置機是針對混載制程所開發出來的，只能加工小盡寸的基板，但對表面粘著而言，使用12X18”或甚至18X18最多可使用進料器數目或空羊位置容量是另一項衡量元件放置機的能力。這關于機放置元件的種類有著緊密的關系。元件放置速度及工作彈性，在選擇單一或整組設備時必須要先確定產品的混合形式，有多少個及多少種元件在每一個板子上，及平均的生產速率。明白目前的需求是否不足要再增加設備，差不多上須要加以考慮的因素。放置精確/重復性——當元件的尺寸愈來愈大且接腳間距小的愈來愈多，因此關于元件放置精確度要求愈來愈高，有許多種方式能夠用來對精確度加在定義，但有一種是特不有用的，那確實是：在元件放置后其中央的接腳和其相對映的焊墊的最大同意誤差，不同的是應用范圍有不同的精確度要求，但對不同的撰寫程式方式，只要在14X18”的基板上，X-Y軸的重復性能操縱在0.002到0.004”之間，放置精度在0.2到0.5”之間就已足夠應付大多數量產上的需要。在放置微細腳距元件時放置精度就顯得特不重要。視覺能力——視覺系統能夠分辨出元件接腳和其焊墊間相差多遠并“指示”機器去校正其差異。為了使視覺系統能發揮其真正的作用，機器的硬體必須有足夠的解析度及重復精確度才可。視覺能夠有效的彌補焊墊在PC板制作時的偏移及元件制造上的誤差，同時也可在參考點來彌補大型PC板上相對上較大的偏移量。粘著劑涂布能力，在通過波焊錫爐前以非導電性的粘劑將元件臨時固定在PC板上。粘著劑是以針筒點膠的方式涂布到PC板上放置元件，再將板子加熱以固化粘膠，以確保元件能承受錫波的流淌。有許多種方式能夠用來涂布粘膠，但最一般的是以針筒點膠的方式來進行，其系統是以整組的方式裝置在元件置放機上。點膠針筒可單獨使用一組X-Y軸或是和其他的元件放置抓頭共同使用一個X-Y軸，后者盡管比較廉價，但因為共用的緣故因此在速度上會比較慢些，因此依舊要依照量產速度來選擇所需要的機型。*結論放置的精確度及可靠度以及容易保養的機臺是使用者最關懷的事，因此使用者在進行評估及選擇機臺進也要考慮到目前及以后的需求。因為沒有任何一臺單一設備能夠滿足所有的需求，因此必須將所有的問題都有詳細表列出來才能對列入考慮的機器有一完整的認知，也才能做出對自己最有利的選擇。對某些公司而言，為達到其工作彈性及生產速度上的需求會將多臺不同類型的機臺組合在一起使用，而不僅僅只用一臺放置機臺。第七步驟：焊接今天絕大部分的焊接方式，差不多上用波峰焊錫（wavesolder）及熱風回焊（reflow）。盡管波峰焊錫法已有多年（也還會持續許久）。回焊目前已主宰整個表面粘著組裝事業。事實上，許多大公司正在進行不需要使用波峰焊錫法的制程設計。在另一方面而言，波峰焊錫法本身也不斷的在進步中，特不是在免洗及低揮發性的有機助焊劑方面。大部份的注意力都集中在助焊劑的噴瀝及在惰性氣體填充下進行波峰焊錫法，這兩方面都有極大的關心。噴瀝助焊劑是一簡單的選擇，這方式能夠更有效的操縱助焊劑涂布的量，可節約材料上的耗費及免除量測其比重時不小心所造成的誤解。其最大的成果是這種免洗的波峰焊錫制成產品幾乎能夠符合軍規上潔凈度的要求。以噴瀝助焊劑方式再加上在氮氣密閉環境下可將制程操縱在此一清潔的程度上。波峰焊錫法既然已如此進步，更不用講主流的回焊法。在焊墊間距不斷的縮小，對陳列元件日漸重視及對無鉛焊錫膏的需求，多方的要求下回焊單面或雙面組裝后的PC板以達到其產品需求，減少布線上的困難并提供設計者提高PC板兩面組裝元件的密度。因為對設計者而言要再回頭去修改線路以減少制程上焊接的缺陷是極為苦惱的情況，不只會使產品延期，且今后出來的產品會可不能動作亦是一個問題，再加上花費等，這一方式全然是行不通的。*回焊：不斷進步的制程方式許多往常是設計給波峰焊錫用的設計，現在都改交給承包商以雙面回焊法。因為如此作比較經濟，有更高的良率可減少重工（rework）的需求且可減少支出。今日的回流焊錫大部分差不多上以對流的熱風在空氣或氨氣環境下進行以減少表面氧化，其差不多方式并沒有改變，但制程工程師希望對設備上能有更多的操縱，如加溫區域及最高溫度等，另一操縱重心則是冷卻速率，以期能減少金屬間界面合金化合物的形成，減少表面的氧化，同時也讓出爐的產品降溫到人手能夠接觸的溫度。有味的是，一直到現在才有工程師注意到在回焊時板子中間會有下陷的情形發生，就如同在波峰焊錫爐上一樣（不知是否是因為沒看見因此也就沒想到？）。所有的設備現在都有提供板中央的支撐來解決這一問題，以減少雙面板組裝時發生元件空焊、移動及板子彎曲等現象。這一技術早已為波焊法所使用。不管是使用那一種回焊設備，成功的要素不外是不斷的監視板子及重復的量測板溫，定期量測板子上的加熱曲線是制程操縱的一部分。交熱電偶以高溫焊錫著接在接腳上可幸免熱電偶脫落及與板子有良好的接觸。在制作量測用的板子時就幸免使用膠事業及粘膠。在使用BGA時，由于有溫度差異存在于板子表面及元件中心下方，因此必須直接壓那個板子表面最低溫的地點。將熱電偶接到那個地點頗為簡單，只要先在板子上陳列元件中央的焊墊處鉆一個洞，再印錫膏把元件組裝到板上再以現有的溫度曲線回焊此元件，使元件焊在板子上，最后再把那個洞再鉆一次使那個洞能深入到元件底部的錫球（0.03時）中心，將熱電偶插放此板上之孔中，并以環氣樹脂對佳此洞就完成了。*缺陷處理許多缺陷的確存在于波峰焊錫及回焊中，但絕大多數在通過適當的工程設計及維型生產后都能夠幸免。至于剩下的部分則可在試產時以制程上的操縱加以排除。以下確實是幾個實例：小錫球：總是出現在波峰焊錫中。經由高速攝影機的協助發覺錫球是在板子離開波焊錫爐時發生的。錫球可能是由于過強的錫波使焊錫跳離板子，也有可能是由于焊錫爐表面上的雜質造成錫波飛濺的現象。其中差不多的緣故在于助焊劑和防焊漆是否相容及小錫球是否能夠粘附在防焊漆的表面上如（圖一）圖一、錫球停留在兩接點間，其緣故是由于助焊劑和防焊漆兩者不相容之原故，只要事前稍加評估選擇就可幸免此一現象。工程師應對防焊漆及助劑加以評估，然后采納最好的那一種組合。同時，也是最一般的建議確實是對所有的組裝廠都相同的建議：減少PC板供應商數目，如此才能減少在防焊漆厚度上的變異及因防焊漆不同的固化（cure）程度所造成的阻礙。焊接短路在一SOP（small-outlinepackage）元件接腳上，通常是由于不正確的設計規范，如超過一特定寬度的焊墊或是焊接長度不足以疏通多余的錫量如（圖二）。正角的寬度應在0.02時到0.022時之間；假如太寬那是使用活性較高的助焊劑也無法使焊錫迅速的沾滿整個焊墊。就接腳本身沾錫能力而其腳和塑膠的界面也是容易造成短咱的位置。而這些情形一旦發生也會減綬焊墊沾錫速度，阻礙焊錫流淌并導致短路發生。圖二：焊墊寬度超過規范常會伴隨著小錫力不足而造成SIOC元件接腳上的短路對沾錫能力強的接腳而言，可用增強焊墊上的流淌性的方式來防止短路。若在設計上要有意造成SIOC的焊墊短路時，則要使這些焊墊的寬度大于其他的焊墊。這較大的焊墊寬度由于能夠產生較相鄰焊墊和接腳間更大的表面張力因此能夠形成所要的短路。一般而言，這種形成有意短路的焊墊其寬度至少要有正常寬度的三倍以上。對SOIC元件而言，在焊接時如要幸免短路而有意使用較長的焊墊以分散焊錫時，通常焊墊延伸的方向會壓在焊墊的尾端而不是在元件端。此外要注意的是維修單位和品管人員也要清晰的讓他們明白焊接完成后焊點所要的結果是如何樣的，因為就會發生過品管人員把工程人員有意造成的短路當成了不良品。焊錫不足或是空焊的產生可能有三種情形：助焊劑氣體噴出，防焊漆厚度不均勻及錫波太低。助焊劑氣體噴出用一種“levCheck”的玻璃片就能夠專門容易檢查出來。用一般表面粘著技術（SMT）的粘膠將元件固定在玻璃片的下方，再將這片板子以一般制程方式處理，就能夠檢測出是否有太多的助焊劑氣體噴出。在助焊劑的泡沫中能夠看見助焊劑的氣體由元件下方流出來，但若是使用噴霧助焊劑的技術時應該可不能看到這一現象。假如預熱區設定不正確或運送帶的速度太快，在玻璃片通過錫波時也會看到助焊劑噴出的現象如（圖三）。圖三、在和錫波接觸時由于助焊劑氣體噴出所造成焊接不良的現象。能夠嚴格操縱防焊漆厚度的方式以幸免內部聚攏太多的助焊劑。厚的防焊漆或防焊漆涂布厚度不均勻會使助焊劑在和錫波接觸時無法被排除，使得焊墊附近容易發生因助焊劑噴出所造成的焊錫不足。對波峰焊錫及錫膏印刷（回焊）兩者而言，防焊漆的厚度應該要至少和焊墊高度相同，因此能低一些是最好。*對回焊而言焊錫短路發生在回焊過程中通常是由于在此區域內的接腳上被印上了太多的錫膏。在改變印刷鋼板厚度及開孔尺寸前有些緣故要先加以考慮。假如PC板上噴（鍍）焊錫厚度改變是有可能會造成短路的。在回焊過程中即使是用了最好的錫膏也是會有錫膏塌陷的情形發生而造成短路，有些則是因為在回焊中沒有足夠的時刻使焊錫能沾滿焊墊及接腳，因此略微增加一些焊錫的液化時刻或許能使短路現象解除。惰性氮氣填充在回焊過程中，由于促使焊墊及執著腳沾錫速度加速，通常也能減少短路的發生。對實際測試而言，將一樣本PC板以一熱板或重修工作臺(reworkstation)加以回焊也能夠對制程加以驗證。小錫珠，也確實是在小電阻、電容邊緣的錫球。它們的產生是由于錫膏原本就被印刷在元件的下方，然后在回焊時被擠出來所造成的。這些多半是因為錫膏本身塌陷到元件下方后再回焊所導致的如（圖四）。通常起因是在錫膏和回焊曲線不相容時發生的。圖四、回回焊時刻不是導致沾錫不完全所產生的小錫珠造成接腳短路的現象。要了解這一問題，可將一印完錫膏完成組裝的PC板通過一回焊爐，然后將爐子的最后一個回去焊區（reflowzone）溫度設定在正好比錫膏液化溫度低一點的地點，如此就能幸免錫膏發生最壞程度的塌陷但又能看見元件下方的焊錫形成的模樣。空焊，當沒有任合接點形成時，一般而言差不多上由于在元件放置往常錫膏就差不多不夠或是接腳在成型時就差不多有平坦度上的問題如（圖五）。通常會發生的狀況是在通過回焊時由于焊墊本身沾錫不良或是太慢，使得焊錫無法由焊墊上流到接腳上面。在鍍鎳金的板子及銅上預涂上一層有機模的焊錫板上有時會出現這種現象。因此當這種現象一旦發生時不要立即認為是錫膏印刷上出的問題。圖五、空焊或接腳翹起（墓碑現象）可能是由于焊墊本身沾錫不良導致焊錫流到接腳位置所造成沾錫不良，就第一印象上而言都會認為問題是出在焊墊或接腳本身和錫接合的能力不行。若是使用低活性助焊劑的話那還有點道理。只是更好的解決應該是太長的預熱時刻把助焊劑中的活化物質都消耗光了如（圖六）；（同樣的情形也可會發生在長時刻的預熱溫度不足環境下）。若發生這種現象其檢查方法是拉開幾個接點上的接腳，在接點上能夠發覺空焊的狀況。圖六、有缺陷的接腳焊點，是由于過長的預熱導致助焊劑內活化物質被消耗完畢。*經驗的重要成功解決焊點上的問題大部分差不多上依靠經驗，但經驗則通常依靠直覺。經驗通常能夠由其他地點得到一“老手”及設備操作人員,因為他們每天都和設備相處在一起，從他們身上我們能夠學到許多知識。在這提示一下，每當解決一個問題時都用筆式電腦記錄下來，不然就算今天解決了問題，可能下個月又會要再重新面對一次，傷一次腦筋。第八步驟：清洗*前言假如有一天，我們只用蒸汽除油氣方式，就能夠將基板上所有制程的殘留物清除潔凈且沒有任合相容性的問題發生，那就再沒有什么廢棄物處理上的問題了，因為揮發出來的蒸氣差不多上相當安全、無燃燒性且沒有任何殘留液需要烘干，因此全然就不需要處理任何的廢棄物。所需要丟棄的物質也減少到只剩下一小桶沉墊物而已。這些系統不需要水，不需要干燥也不需要有排除廢氣裝置。假如能如此那真是一偉大的進步。只是這并不是確實。盡管我們不想花太多的力氣去講明什么是氟氯碳化物，什么是臭氧層，什么是蒙特婁公約，然而了解什么緣故要清洗及了解殘留物卻是必須的。*污染物的來源PC板上的殘留物污染通常能夠區分為兩類：離子及非離子的。離子殘留物在氣的環境下會導電造成焊錫接點的短路及腐蝕。非離子殘留物其表現就如同絕緣體一樣，舉例而言它們可能會阻礙電流通過連結器，或是其他同樣類型用來相互連通的接點。傳統以松香為其材的助焊劑同時包含了離子（活化物）及非離子（松香）兩種殘留物至于污染物呢，除了助焊劑以外還有許多來源，其中也包含了在制造PC板的過程中所使用含有大量離子及侵濁性的物質。空PC板的另一種污染物則來自包裝、儲存、運輸、收貨及再儲存等，因此在組裝時刻即使是收貨時就已證實PC板本身專門潔凈，但當板子一旦暴露在升高的溫度下板子依舊有可能會跑出一些含離子的物質。元件有時后會儲存在“潔凈”的地區好幾個月才有機會拿出來使用。板子在通過插件及焊接時，從一站移往下一站中都有可能會受到損害。即使在工作人員都戴上手套，其清潔程度也只和工作人員都戴上手套，其清潔程度也只和工作人員相同，而他們可能也是離子的污染源之一。對制造清潔劑的化學工業而言，幾乎所有的產品都有著大伙兒所熟悉的環境標志“不含有CFC成份”，然而如何為一特定制程選擇合適的成分并不是一件容易的事，而且在選擇的時候并不是講適合于不人的東西一定能夠適用在我那個地點，而且在選擇的時候并不是講適合于不人的東西一定能夠適用于在我那個地點，這種情況是沒有捷徑的。有時候甚至會有適合某廠的產品可能有會對不工廠造成嚴峻的損害。就實際而言，以熔液清洗的效果完全視所使用的助焊劑種類、制程時刻及溫度、基板設計、元件（布線）密度、元件種類、產量設計、清洗設備及制程參數（甚至包含了噴嘴造型及壓力）而定。而且所有制程用設備都要能耐得住反復的測試。最后，決定那一種熔劑能夠清洗的最潔凈仍只是選擇項目中的一項而已，我們還要考慮到材料和熔劑間的相容性比如講，元件上的印字、防焊漆、PC板的接合劑及聚合物等會可不能和熔劑起反應等。工業安全衛生則要緊著秤在熔劑的氣味，可燃性及暴露的限制等來決定。廢棄物是否必須以有害物質來加以處理或是熔劑能夠被簡單的送走倒掉、回收或是可再加以利用。假如選擇是有機揮發性化合物（VOC）或會造成溫室效應（ODS），那就有可能成為下一波被禁止使用的對象。花費是否能夠同意，這包含了所有新的制程、設備、材料、操作、保養、工程、人力、訓練及那些和設備相關的水，空氣及廢棄物處理等。*從溶劑到設備一旦確定要使用那一種化學溶劑，就能夠選定要使用那一種機器設備，制程及參數設定：單機或是連續、清洗時刻及溫度、噴灑角度及壓力、輸送帶速度、進水品質、干燥時刻及溫度及為了使用低活性的助焊劑能清洗潔凈所用的超音波清洗裝置之能量。就過去的經驗而言，軍方并不同意使用超音波，因為在1950年代時的研究報告顯示，超音波會導致故障發生。這是因為超音波會將連線晶片和元件焊墊間微細的金線振斷。盡管最近軍方已改變了規范，而且由EMPF及其他研究機構所也做了許多和超音波能量對焊點的阻礙。在同一時刻內，新的金線焊接技術也提供了更牢固的接點以承受超音波的振動。這并不是講這種技術確實是百分之一百的安全。在適當的狀況下超音波能夠是一有用的工具，然而故障的機率仍然存在，而且某些元件在某些環境應用下可能會產生故障。另一選擇是能夠使用水溶性的助焊劑（WSF）。水溶性助焊劑能夠提供良好的助焊能力因為有著較強的侵濁力，但也因此假如沒有清洗潔凈將會造成問題。舉例講，若水溶性助焊劑因為具有較低的表面張力，而不易從高密度的元件區被清洗潔凈，甚至殘留在元件內或一束絕緣的電線內都有可能會導致故障。許多的水溶性焊劑都含有聚乙烯乙二醇的成份，這些成份是不含離子及易吸灑的也確實是講，它們會從空氣中汲取灑氣然后造成電化學方面的運移（電子運移）并因離子污染而降低電性上的表現。除此之外，因為不含離子因此聚乙烯無法用一般的率取出溶劑電阻的方式來量測其潔凈度。*免洗：一個新的相法那個免洗制程的概念是起源于使用低殘留物的助焊劑，也確實是內部只有一點點或是沒有會侵濁性的物質來增加產品的可靠度。不幸的是有些使用者認為既然是使用低殘留物的助焊劑，成品就能夠不需要再清洗，這一點也不假，只要助焊劑是唯一的污染源即可。就實際而言，免洗制程需要一全新