对于电子产品的设计来说,尺寸越小越好。从最新的移动电话到个人数字化助手（personal DIGITAL assistants简称PDA），消费类电子产品市场关注于在愈来愈小的空间内塞入更加强大的功能。在推动外形尺寸小型化的同时,人们要求产品具有更强的功能和更好的质量。
在过去的十多年里，人们已经目睹了在电子工业方面所发生的重大变化，不仅在数量上，各种各样的设备能够满足商业方面和消费者方面的需要。集成电路器件(ICs)已经经受了深刻的变革，以不断满足生产制造商不断在器件内增加功能的需要，然而与此同时，推动着小型化的器件愈加小型化，以满足电子产品朝着紧凑、可移动和柔性化的方向发展。
在很短的时间跨度内，器件已经从简单的例如8个引脚的DIP器件发展到了许多具有超过常规44、52或者更多引脚数量的表面贴装元器件。现如今，产生了大量的阵列配置器件和封装形式。现在随便就能听到半导体销售商在介绍，采用新的表面贴装技术的具有200或者300个引脚的矩型扁平封装器件或者球栅阵列器件。
近年来微细间距元器件就像海浪一样汹涌而来。这些器件具有非常紧凑的引线间隙，一个典型的微细间距元器件可能所拥有的间隙只有0.508mm（20mils）。它们提供了大量的输入/输出(I/O）端。实际上仅在几年前这些东西还前所未闻，微细间距可编程的器件，例如：QFP器件、TSOP器件和 SOIC器件, 目前在一些关键的产品市场上是非常热销的产品。这些应用场合包括：个人电脑、尤其是笔记本电脑、个人数字化助理和多媒体产品、移动电话和其它电信装置、医疗和测试仪器，以及汽车，在这里使用微细间距IC器件的控制功能，例如发动机控制、无级变速和刹车系统。微细间距元器件符合在这些领域的应用要求，这是因为它们能够提供高精尖的设计，以及在一个非常小的有效面积内拥有非常多的I/O引脚数量。
一、面临的严峻挑战
对于这些小型化的尖端器件来说面临着一系列的严峻挑战，封装和引脚的激增，给制造生产厂商的设计研究和装配现场带来了新的压力。当设计师们选择这一特殊器件的时候，公司认识到一旦涉及这些具有重要意义的制造，那么工程师们和制造生产部门的人员必须非常紧密地结合在一起开展各项工作。
在认真仔细地权衡一些重要因素,例如：成本、竞争力和质量的同时，印刷电路板装配商也将目光聚焦在重新审视如何在确保生产数量的情况下，操作这些微小和复杂的集成电路器件。尤其是针对那些微细间距的表面贴装元器件。这些很脆的引脚非常易损坏，于是容易产生一系列的复杂问题：目前制造商们采用这种生产制造方式能够得到怎样的产量？采用非常先进的自动化生产方式和采用传统的劳动密集型操作器件方式相比较，其风险和收益会怎样？从设计到装配现场的每一步发展进程中，如何确保和监测产品的质量？如何进行成本控制？如何确保用户的满意度等等。
针对这些问题没有快速和简洁的答案。当采用这些微细间距元器件的时候，每一家公司必须进行适合其自身的分析。就产量问题来说，制造厂商必须寻找最有效和长期的解决方案。制造厂商应该认真评价他们的程序化生产环境以解决由于手工生产方式所引发的制造缺陷，因为要满足微细间距元器件汹涌而至的要求，以及失效器件的成本可能严重影响产品的成本底线。
当微细间距元器件被首次引入的时候，一般典型的解决方式为使用编程设备设计以满足相对较小的批量生产，以及使用大量的人工来对生产线上的IC器件进行移位操作。这可能是非常昂贵的。举例来说，如果一天大规模程序化操作8000个IC器件，每个元器件价值170元（$20）。那么一年快速增加的失效率保守的算为1%。这些钱可以经过一定的时间节省下来，以投资快速和高效的自动化生产处理系统。对于制造厂商而言，一些问题需要清楚：现在的生产量如何；如果产量改善至99.5% --对于现如今的设备来说，这一目标是非常合理的--那么将可以节省下多少钱？采用人工操作的劳动力成本是多少？这答案取决于所使用的元器件的质量，以及所有不同的封装类型变动的频率。
二、 严格的质量控制
质量问题是相当复杂的，因为它涉及到公司行政和生产部门的诸多关键岗位。最终它将关系到公司的用户在全球经济一体化下的竞争能力。目前愈来愈多的公司认识到系统化的、大量的操作规程和程序化操作，对能否确保设计和生产过程每一阶段质量控制的重要性。这就是为什么许多的制造厂商已经完成或者正在进行ISO资格认证，在此过程中，对不良质量所涉及到的费用和对先进自动化操作的需求，已变得非常迫切。
当设备操作微细间距元器件的时候，对这个认识会特别地敏锐。劳动密集型的操作规程可能会导致大量的问题。举例来说，元器件可能被错误地摆放或者不适当地进行管道输送操作，这样就可能引发引脚方向发生变化，从而引发在印刷电路板上的插装错误，导致电路板的失效现象产生。
比较大的麻烦在于发生引脚损伤和静电释放（Electrostatic Discharge 简称ESD）失效，这些现象很难用肉眼进行区分。当制造厂商考虑对所需要操作的器件进行自动化操作和对设备进行编程的时候，引脚的质量和ESD是两项涉及到制造商的主要关心的内容。这是因为有着和人工操作时相同的可以导致一系列问题的问题，有时可能会遇到灾难性的后果。涉及到引脚质量的最主要的问题是表面贴装器件的共面性（coplanarity）问题，或者说元器件在被触摸以后，引脚发生偏位的程度。
在劳动力密集型的工厂中，对微细间距元器件的触摸方式肯定会损伤到器件的引脚，尤其是当他们在盘中拾取和贴装元器件的时候。甚至对于一位训练有素、工作认真的员工来说，也可能在整天拿着一副镊子或者手持棒进行拾取和贴装的时候，发生损伤器件引脚的现象。当采用微细间隙元器件的时候，在视觉检测下元器件的引脚可能看上去完好无损，但是实际上可能由于操作不仔细，从而实际上导致弯曲或者放置在焊盘上不平稳的现象发生。不良的共面性将导致一个或者多个引脚产生不符合标准的接触，尤其会引发不良的贴装和随后的电路板级失效现象的产生。
同样即使是最仔细地进行操作，ESD现象也可能发生，它能够引起导致器件失效、PCB失效的缺陷或者最终产品存在缺陷的现象发生。
正如前面所述的那样，替换有缺陷元器件所化的代价可能是非常昂贵的。但是替换整块电路板所化的代价将是更加昂贵的。当由于一个有缺陷的元器件引发产品的不及格的时候，无论是由于产品招回、替换或者承担相应的陪偿责任所产生的费用损失，还是对公司名誉的损害所涉及到的费用可能是巨大的。
三、 寻求自动化的操作设备
随着元器件复杂程度和引脚数量的增加，以及引脚间距的减小，对于制造厂商来说考虑采用自动化的操作设备成为最重要的事项。事实上，综合来自于竞争市场的压力和不断缩小的元器件技术，将需要采用自动化的可编程的IC器件操作设备。涉及到人工操作这些元器件所产生的成本和质量问题已经相当的严重，所以公司必须考虑目前出现在市场上的具有能够编程、大量测试和标识微细间距表面贴装元器件的高档自动化操作设备。
购置自动化的操作设备对于任何一家公司来说都是一项重要意义的投资举动，然而对于每一家具体的公司来说都有着其特殊的需求。为此，制造厂商应该寻找可以通过嵌入适当的子设备来进行配置的设备以满足特殊的需要。一台自动化的操作设备应该能够适合如今所采用的各种各样的输入和输出的过渡装置。
可编程的设备应该能够支持目前受到普遍欢迎的广泛的阵列配置器件。从设备供应商处定期获得更新的规则系统（algorithm），以及有关插入技术（socketing TECHNOLOGY），可以很容易地通过装配生产现场的技术人员进行交换。一台设备的拾取和贴装机械装置应该能够确保元器件的操作一致性。这样一台设备也应该包括质量标识机构和非常容易使用的软件，以满足整个生产过程的管理和监测。
为了能够满足大量流动着的组件大容量、柔性化的需要，为了满足合同制造厂和批发商的需要，或者说为了能够满足采用大量混合器件和组装类型的中等规模的生产需要，一台自动化的操作和编程系统应该采用完全可集成和模块化的结构。在整个输入和输出操作期间，采用编程、测试、挑选和采用激光标识大量的器件，将有助于符合这些要求。
对于一台操作设备而言，有着四项关键的平台，那就是输入、编程、标识和输出。每一个平台的作用都是相对独立的，所以操作时能够以一种平行处理的方式来获得良好的效率和生产率。当元器件在设备内进行传输的时候，采用真空的尖端吸嘴能够将操作损伤现象降低到最小的程度。
使用经普遍认可的搬运托盘或者用于器件输入的管道，能够提高设备的灵活性并有助于保护器件。同样，更多的销售商使用带状物作为运输的载体，许多生产线要求采用带状物作为输入的载体。结果能否充分满足带状输入和输出是很关键的。应该设计可编程的插口，以求将引脚的损害现象降低到最小的程度。如果器件必须安置在一个插口内一次，它通过在相对于平面的一面采用锁定夹子的办法进行安置就位，这样可将引脚损伤的机会大大地降低。
四、 确保器件完整性
因为在微细间距SMD器件中器件的完整性是非常关键的，制造厂商应该要求销售商使用公认的行业方法，检查自动化操作设备对于特殊元器件的操作效果。因为有着各种各样可以获得的封装形式，以用新的封装器件源源不断地被引入，共面性问题应该在实事求是的基础上进行验证。有关的测试方法应该符合JEDEC 的JESD22-B108 规范要求，可制定满足用户基于特殊器件应用的验收标准。
依赖手工技术来操作和处理微细间距的表面贴装器件成了一件无法实现的事情。任何时间通过人工进行器件的拾取、在插座上就位，或者放入托盘中，都会有危及引脚的可能产生。要求操作工仔细操作这样的元器件，以及相关的劳动力成本和器件发生损伤的风险，常常超出转而采用自动化设备所发生的费用。为了能够保持企业的竞争优势，制造商在使用微细间距元器件的时候必须减小元器件和最终产品发生损伤的风险，以及由此所带来的不良后果。
五、 结束语
随着全球经济一体化所带来的竞争压力，人们在开发新品、提高产品质量和降低生产制造成本方面积极进取，以求占得先机。对于细微间距元器件来说是当今电子组装所面临的一项严峻挑战，能够以较小的成本来战胜这一挑战，对于每一个制造商来说十分的重要。由于自动化操作设备可能物理尺寸较大，有时价格颇为昂贵，对于制造商来说需要认真对待，购置一台切实适合本公司实际需要的自动化操作设备是非常重要的。安置一台自动化设备将促使装配商更加关心质量、产量，最重要的事是生产率。结果改进了的质量和产量成了企业综合竞争力中的重要一部分，它将为确保电子产品制造商当前的竞争优势以及进入明天的全球市场打下坚实的基础。
录入时间:2007-10-10 来源：国际电子材料
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