Fab、Foundry、Fabless、OSAT、EMS:半導體及電子製造供應鏈一次看懂

Fab、Foundry、Fabless、OSAT、EMS:半導體及電子製造供應鏈一次看懂
圖:一途看懂 Fab、Foundry、Fabless、OSAT、EMS 等半導體及電子製造供應鏈。
這是一篇整理文,文章為工作熊個人看法,內容或許有誤,有問題歡迎留言討論。

在電子製造行業中,一般我們提到 Fab (Fabrication facility) 通常用來指稱晶圓代工廠或製造半導體晶片的專業工廠,負責將矽晶圓製成IC晶片。但是 Fab 其實可以泛指所有生產晶圓的工廠,不侷限在代工,所以 Intel 自家的晶圓製造廠也可以稱之為 Fab。


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電子製程中的三防膠塗佈技術:從材料特性到自動化應用實務

電子製程中的三防膠塗佈技術:從材料特性到自動化應用實務
圖:三防膠(conformal coating)自動塗佈設備。
(這是一篇「客座文章」,如果您也想要在本部落格發表文章,可以參考「徵求客座文章」一文。文章版權屬原作者所有,本部落格僅提供發表的平台與機會,如有任何問題可以直接接洽作者。)

三防膠材料特性與製程挑戰

三防膠(Conformal Coating)是一種覆蓋於印刷電路板(PCB)及電子元件表面的薄層高分子保護材料,其主要功能在於提升電子組件於嚴苛環境條件下之可靠度與壽命。透過形成連續且均勻的絕緣膜層,可有效降低濕氣滲透、粉塵附著與化學污染所導致的腐蝕、漏電與電氣失效風險。


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什麼是漏電流(leakage current)與保持電流(retention current)?

什麼是漏電流(leakage current)與保持電流(retention current)?
圖:漏電流(leakage current)與保持電流(retention current)。

漏電流(leakage current)與保持電流(retention current,或稱資料保留電流)都是電路板設計及製程中難以完全避開的微小電流,兩者均以 nA~μA 級存在,會影響低功耗與電池壽命,但本質與意圖完全不同。

漏電流屬於「不想要但躲不掉」的無效/寄生電流,源自絕緣不良、潮濕、助焊劑殘留吸濕形成導電水膜、元件反向漏電或亞閾值效應等。它會造成浪費功率、訊號失真、ECM枝晶生長,甚至微短路或觸電風險,是可靠性隱患。而保持電流則是「必須付出」的必要代價,專門用來在關機/深度睡眠狀態下,供給揮發性記憶體(如SRAM、RTC)極微電流,以保持資料或時鐘不丟失。某些安全設備也用類似待機電流(standby current)持續監測入侵。


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為何汽車電子總要求QFN側邊焊點完整?三種可潤濕側邊設計與做法比較

為何汽車電子總要求QFN側邊焊點完整?三種可潤濕側邊設計與做法比較
圖:可潤濕側邊QFN(QFN wettable flanks)可以使用AOI檢測焊點符合汽車電子需求。

汽車電子為了確保安全及可靠性,要求四方平面無引腳(QFN, Quad Flat No-Lead)封裝的側面焊點也必須要吃錫完整,眾所周知,QFN封裝屬於底部終端零件(BTC, Bottom Termination Components)的一種,其真正焊點藏在封裝的底部,但封裝側面依然有裸露的焊點,通常是裸銅,而客戶為了確保其焊接品質,總是要求QFN側邊焊點也必須要吃錫完整,這對電子組裝廠來說,往往就是一個相當棘手的挑戰,裸銅一旦暴露在空氣中就會開始氧化,而且會影響到焊錫潤濕效果。

因此,業界發展出所謂的「可潤濕側邊(Wettable Flanks)」或「端面鍍層引腳(Plated End Leads)」的設計,目的就是要讓焊錫可以在QFN這類元件的側邊形成看得見的焊點弧角(solder fillet),這樣就能用一般的 AOI(自動光學檢查)設備來檢查焊接品質。


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牛頓環是什麼?從觸控螢幕到光學檢測的科學原理

牛頓環是什麼?從觸控螢幕到光學檢測的科學原理
圖:牛頓環實驗示意(AI生成),一片凸透鏡放置在一片平板玻璃上方,用光線垂直照射,在透鏡的表面看到一組明暗相間的彩色同心圓環狀條紋。

「牛頓環」(Newton’s Rings)是一種非常經典的光學現象,由英國科學家艾薩克·牛頓在17世紀發現。它牽涉到光的波動性與干涉原理。簡單來說,當你把一個曲率半徑很大的凸透鏡(最好是平凸透鏡)放在一塊平玻璃板上時,兩片玻璃間會形成一層空氣薄膜。用單色光垂直照射,就能在透鏡表面觀察到一組明暗相間、同心圓環狀的條紋,其中心通常是暗的;如果用白光(如太陽光或日光燈),則會看到彩色的圓環。不過,牛頓環的形狀不一定是標準圓形,視透鏡與平板玻璃的形狀而定,很多情況下,它就是一坨扭曲的明暗或彩色光斑。


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PCB 金手指沾錫的品質風險與影響分析

PCB的金手指沾錫對產品會有什麼影響?
圖:金手指沾錫示意(AI生成),可見焊錫沾附在金手指表面,影響接觸區域。

工作熊以前在電子組裝工廠當製程工程師的時候,最討厭生產有金手指(gold fingers or edge board contacts)的 PCBA 了,因為金手指的地方在過完回焊爐後很容易發現沾錫,不良率也高,而且沾錫後的金手指還得重工。不過,工作熊當時並不是很清楚,為何金手指沾錫後就一律被判定為不良?就算是輕微的沾錫也不行,沾錫後的金手指會影響功能嗎?

如果有金手指的 PCBA 是要直接出給客戶的,你說會有外觀問題,我相信。但如果只是廠內安裝的PCBA,而且沒有多次擦拔需求者,有需要這麼嚴格嗎?個人建議產業可考慮制定差異化允收標準,例如出 PCBA 給客戶者採用嚴格的零污染要求,而廠內組裝者則允許輕微沾錫(需經功能測試驗證),而不是全盤皆退。


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