楊建生(天水華天微電子有限公司，甘肅 天水 741000)

摘 要：本文簡要敘述了集成電路封裝的共面性問題，諸如引線共面性、共面性問題及自動化加工系統(tǒng)，從而表明采用自動化系統(tǒng)將會使與共面性有關(guān)的問題得到極大的降低，保證電子產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。

關(guān)鍵詞：共面性問題；自動化系統(tǒng)；產(chǎn)品質(zhì)量

中圖分類號：TN305．94 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 引言

近年來，對精細(xì)且密集的電子器件的要求已引起了小的、細(xì)間距集成電路的急劇增長。對細(xì)間距IC的要求，不嚴(yán)格的定義為：引線間距為25μm或更小，特別是在PC制造業(yè)、通信設(shè)備和汽車電子元件方面要求更嚴(yán)格。如果制造商們想從這些器件中獲益的話，那么這些細(xì)間距IC的出現(xiàn)，已引起了要他們必須弄清并處理很多問題，諸如引線共面性問題。

制造商們面對的首要問題就是如何對付細(xì)間距器件，并避免對其精細(xì)引線造成破壞的問題。此破壞可造成器件自身的、PCB的，以及甚至在該范圍失效的產(chǎn)品替換的昂貴成本問題。

2 引線共面性

討論細(xì)間距IC加工技術(shù)時常常提及的問題，而且是整個業(yè)界越來越引起關(guān)注的問題，就是引線共面性問題。當(dāng)研究彎曲引線問題時，這是最重要的問題。簡單地說，共面性就是在焊接工藝之前，對置于PCB板上，其焊盤位置上的細(xì)間距器件引線的尖端狀況的一種度量方法。較準(zhǔn)確地說，共面性就是在一平面的正上方引線尖端的距離。定義為當(dāng)把器件置于板上時，器件將依賴于這些引線。打個粗略的比方，如果有一個三條腿的工具，一條腿正好比別的兩條腿短半英寸，就具有不良的共面性。本質(zhì)上它是有缺陷的，不能發(fā)揮其作用。具有差的共面性的IC將也不能發(fā)揮其作用，而且影響會更嚴(yán)重。處理錯了的器件，尤其是細(xì)間距器件，可形成彎曲引線，并導(dǎo)致不良的共面性。然而，在制造工藝階段，檢查不良的共面性問題是困難的，甚至是不可能的。如果直到最終的生產(chǎn)裝配時才檢查出了元件失效問題的話，那么它們會產(chǎn)生昂貴的且有時候是災(zāi)難性的后果。

不良共面性的最壞的影響就是焊接接頭的斷開，這會造成在PCB上器件引線尖端和其焊盤之間存在很大的間隙。通常隨著焊接的“燈芯”效應(yīng)而出現(xiàn)，即焊劑爬上引線，形成焊接頭斷開。這有時候通過提供較多或較厚的焊劑而得到克服。然而，這樣做也產(chǎn)生了諸多問題，原因在于與器件引線尖端和PCB表面之間直接的接觸相比，焊料提供的連接較弱。

由于制造IC的復(fù)雜性，器件銷售商沒有打算消除共面性問題。JEDEC已制定了0．1016mm的規(guī)范，這適合于大多數(shù)器件封裝類型的生產(chǎn)狀況。

3 共面性問題

如果在錫焊工藝之前，對有不良共面性的影響進(jìn)行檢查，那么公司可認(rèn)為自己是幸運的，由于僅僅不得不替換該器件本身。然而，具有不良共面性的各種器件，能夠通過裝配工藝實現(xiàn)。產(chǎn)生于器件引線上不良共面性的不良的焊接接頭，可形成很多潛在的問題。首先，在板測試階段存在失效的潛在問題，再者，在板級狀況下確定的查出及修理故障的費用至少比在元件級狀況下昂貴一個數(shù)量級。較隱蔽的狀況是同樣錯誤的焊接接頭通過未檢查的生產(chǎn)階段，并造成各種失效，這些失效是斷續(xù)的，或者是與生產(chǎn)線的相關(guān)溫度有關(guān)。在這點上，由于潛在的各種問題成為制造商的最可怕的東西，不得不替換各種不合格產(chǎn)品，因此各種成本變得更高。那些損壞造成的費用超過了材料和勞動的費用，從而損壞了制造商的聲譽。

這里，制造商們需要密切地關(guān)注各類細(xì)間距器件的工藝問題。由于制造商打算接收引線偏移某一度數(shù)的器件，那么在嚴(yán)重的各類問題出現(xiàn)之前，常常不存在更進(jìn)一步退化的現(xiàn)象。在大量地或?qū)ｉT地依賴于人作為操作的生產(chǎn)環(huán)境下，事實上，相當(dāng)數(shù)量的損壞得不到保證。在任何時候，操作者把器件撿起、移動并置于編有程序的插座中，或裝載于料盤中，均存在冒破壞引線的危險。即使訓(xùn)練有素的員工整天用鑷子或手提桿處理器件，也會由于一時注意力不集中造成部件損壞。

如前所述，各種成本可很快地確定。應(yīng)考慮最佳情況，即在器件被焊接到板上之前，檢查出有損壞了引線的各種器件。設(shè)想較大的生產(chǎn)制造廠每天僅使用2000個細(xì)間距器件，每天的費用為25美元，即使產(chǎn)品缺陷率為3％，這事實上在勞動密集型加工狀況中是個保守的數(shù)字，也可導(dǎo)致超過一年時間的巨大的損失。

4 自動裝卸系統(tǒng)

為了節(jié)省自動化IC裝卸系統(tǒng)的初始成本，可使用人工操作。損壞的各類器件，不合格的產(chǎn)品和對公司聲譽的損壞而造成的長期的成本花費，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于用于自動化方面的資金費用。如今市場上的自動化處理機(jī)允許制造者們加工大量的細(xì)間距IC，對引線的損壞程序最小。在程序設(shè)計階段，這些系統(tǒng)每小時可加工多達(dá)1200個細(xì)間距器件而僅僅接觸一次引線。操作過程的其它的狀況，即從傳遞媒體中提取器件，并把器件置于程序設(shè)計的插座中，打印器件，接著把器件移人輸出媒體——所有這一切均是自動化的。

因為共面性問題對制造商是最重要的，所以對專用器件共面性的系統(tǒng)測試已確定。例如，可使用引線檢查系統(tǒng)，即使用獨特的引線尖端高度來鑒別圍繞該器件重心的三個最高的引線。使用這三個管腳來確定顯示該器件眾所周知的一個三點平面，即“固定平面”。當(dāng)器件被置于平面表面時，器件將依賴于那三個管腳。接觸固定平面的三個引線尖端被認(rèn)為具有的平面性高度是零。那么，器件上所有別的管腳的距離根據(jù)這一平面來測量。當(dāng)JEDEC平面性規(guī)范為0．1016mm時，在封裝類型中存在差異，并且部分制造者們偶爾精確測定別的數(shù)值。因此，論述共面性問題是重要的，對每一客戶而言，在確定獨特封裝類型能實現(xiàn)的價值，以及對客戶的各項要求是合格的諸方面，應(yīng)研發(fā)引線共面性的驗收標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)束語

由于細(xì)間距IC器件應(yīng)用的不斷增加，制造技術(shù)方面的缺陷造成了昂貴的費用。近些年來，已形成一個主要的發(fā)展趨勢，就是在生產(chǎn)加工中朝向自動化的IC加工技術(shù)。自動化系統(tǒng)除去了任何數(shù)量的手動步驟操作，并且事實上消除了可引起引線損壞和不良共面性的人工的各種誤差，也消除了別的諸如與ESD相關(guān)的各種失效，以及貼錯商標(biāo)和不正確的編程技術(shù)所引起的問題。

精確的成本分析表明，與勞動密集型加工過程有關(guān)的各種花費，常常超過自動化加工／編程系統(tǒng)的花費。自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，形成了與共面性相關(guān)的各種問題在數(shù)量方面驚人的降低。同時也回答了客戶對總的質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)注。在大多數(shù)狀況下，這也是改進(jìn)生產(chǎn)率，允許制造商們在競爭行業(yè)中獲得大批量規(guī)模生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。共面性是引線偏離器件的底座平面的垂直偏差，是組裝、包裝和裝卸等工序中唯一最重要的參數(shù)。因此，在當(dāng)今激烈的市場競爭中，追求良好的共面性，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，已成為電子產(chǎn)品制造商們密切關(guān)注、極其重要的組成部分。