（本文以電子產品硬體設計為基礎討論POC，因為本人不熟軟體開發，所以軟體的POC將不在本文討論。）

新的管理階層帶進了新的管理模式，最近就有個POC新名詞出現在工作熊的新產品會議上，POC其實是【Proof Of Concept】的縮寫，中文大概是「概念驗證」之類的意思吧！

白話文一點，POC的主要目的是為了驗證工程師們的「概念」或「理論」是否正確可以執行，新產品設計時，尤其是新創產品，必須要先把「概念」弄對弄清楚了，後面的大部隊才能跟著成熟的概念來設計產品，否則產品設計做了半天，結果最後卻說做不出來，那不是很糗，而且還多花冤枉錢加浪費時間。

所以POC聽起來似乎跟我們一般熟知的EVT有點像？以電子產品的設計來說，它其實就類似我們在做【big board】的概念，就是在設計概念還未成熟前，僅先把線路圖(Schematic)畫好，先不管未來PCB的尺寸大小如何，設計一片可以容納所有零件的大板子，讓研發工程師可以先驗證他們的想法與備案線路。

相關延伸閱讀：開發新產品有三個驗證階段(EVT/DVT/PVT)解說

這種大板子的設計通常只會出在新創產品需要工程驗證(verify)硬體電路、或是除錯(debug)時使用而已，你可能很難想像這種電路板日後會成為輕巧的手機或是電子產品。

不過，如果已經是成熟產品的改版設計或是延伸設計之類的專案，是否還需要POC這個階段？就值得商榷了，因為這類專案通常不需要再去驗證概念，大多只是把外觀做一下改變，功能提昇或是減少一點，其主體的設計概念基本上沒有大太的差異。

所以問題就來了「POC應該放在PLC流程中的哪個階段？POC是否真的需要？」

POC該放在PLC流程中的哪個階段？

就如同前面提到的，如果是新創產品，在產品的概念還沒成型或是還未被驗證前，應該將POC(Proof of Concept)放在整個專案開始的最前面，因為一旦概念驗證遲遲過不了關，那整個專案可能就會胎死腹中，也就沒有後續的EVT/DVT/PVT。

對於那些已經成熟產品的改版設計或是延伸設計之類的專案，一般會將POC與EVT合併，或是直接取消POC，因為設計「概念」已經在之前被驗證過了，需要再驗證的只是電路板設計與機構的配合而已。

另外，也有一說，POC擺放在專案的前面比較適合哪些小型或是厲害的Maker，因為他們自己就可以DIY用麵包板或是簡單的工具DIY自己製作PCB上零件，並用3D列印機完成所有的原型機構，來組成一個原型機以驗證概念，這樣就可以省掉一些生產的費用，因為生產一般會有產線設置費的最低限制。等到概念成熟後，畫出了正式layout圖，再經由EMS廠或PCBA代工廠去協助製造及後續實用性的功能驗證。因為有許多的Maker通常只有idea，但他們並沒有能力去把idea變成產品，所以需要代工廠或EMS的幫忙將idea產品化，所以POC就會變成在專案成立後才進行。

個人觀點：

工作熊個人以為，POC擺放在哪裡並不重要，重要的是要清楚POC的觀念與目的，POC應該是大部對開拔前的斥候或先鋒部隊，負責將前路的障礙掃除以利大部對挺進。POC要做的是澄清概念上的疑慮，要將概念實體化，確保idea可以被做出來。

（本文討論只是工作熊個人見解，因為本人並非PM，或許在不同的公司或不同的行業對POC的解讀會有所不同。所以，如有不同意見，歡迎留言討論！）

這兩天工作熊參觀了一間大陸電子組裝工廠(EMS)的「自動化組裝產線」，其整機組裝自動化程度大概已經可以達到80％以上，比如可以自動鎖螺絲、自動放置組裝電路板、自動安裝某些塑膠前後殼組件、整機自動測試、自動成型紙箱內襯與箱體與自動放置配件(accessory)及大箱貼膠帶包裝、自動倉儲…等。

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整體來說，這間EMS廠的整機組裝自動化的程度算是相當的高了。參觀當下工作熊其實是有些納悶的，因為其自動化投資的成本應該不低，而有些可惜的是許多的製程雖然已經導入了自動化生產，但是其物料的來料包裝卻跟不上自動化的腳步，也就是說來料還需要額外的人工事前再做一次分類包才能餵料給裝給自動化設備，整體看下來似乎並沒有真正節省到多少人工成本。看來自動化生產真的還有許多可以努力的地方～

包裝成本將成為組裝自動化的阻力

比如說電源線與變壓器來料時還是散裝，入料後還需要人工手動將其放至於硬料盤中才能餵料給自動化設備，如果讓電源線及變壓器廠商在入料時就用硬料盤來包裝，將會大大的增加包裝與運輸的成本，而且每一箱的內容量也會降低，所以這家EMS廠選擇入料後自己再人工分裝，其他的塑膠料件也大致是如此。

你可以參考《如何評估生產自動化投資設備是否符合利益-【投資報酬率(ROI, Return On Investment)】》來評估自動化效益。

所以，如何有效降低來料包裝成本相信會是組裝線自動化的一大課題，考慮的方向可以有：

• 包材回收重複使用。目前的料盤大多是PVC材質，只要稍微增加其厚度，它可以重複多次，只是一樣會有損耗，而且回收的運送也是一種成本，下游廠商的路途如果太遙遠，運費將不符成本。
• 設計自動分料設備。現在有很多撿料的設備可以使用，只要將料件放到輸送帶，就可以自動撿料分裝，只是這又會佔用掉一定的成本。
• 高單價小件料可以優先要求供應商使用料盤包裝。基於成本考慮，高單價且體積小的組件本身就需要有較完善的包裝，所以可以優先達成自動化的包裝需求。

工作熊也是後來才知道，這家EMS廠其實是大陸政府的自動化示範工廠之一，所以其自動化的投資有一定比率來自中國政府，所以就算不符成本也要做。

軟排線組裝進連接器是整機組裝自動化的罩門

以目前組裝自動化的最大難度應該是如何將軟排線安裝到連接器當中，就工作熊的了解現在還真的有連接器廠商已經設計出可以自動化插入軟板的機構。這類軟板連接器不需要掀開其蓋子(actuator)就可以將軟排線插入固定，不過成本不便宜就是了，工作熊目前看到有日廠已經有這種連接器上市。

延伸閱讀：
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早期AOI的應用大多使用在電路板過完回焊爐(reflow oven)焊錫後的品質與外觀檢查以取代原本的人工目檢(Visual Inspection)或補足人工可能的疲勞漏看，稱之為「爐後AOI」。隨著電子產品的快速發展與EMI/EMC的要求提高，RF產品大量使用屏蔽罩，再加上預防勝於治療觀念興起，所以也就有了「爐前AOI」的出現。

「爐後AOI」檢測的目的是為了能即時將不良現象反應給SMT製程，提高產品良率，另一個目的則是為了確保PCBA(組裝電路板)在後續的製程中沒有品質問題，否則一旦電路板被組裝成整機後才發現問題，就必須要拆機拿出PCBA才能修復，浪費時間，還可以造成報廢。所以，「爐後AOI」檢測通常是SMT電路板組裝的最後一個步驟，用以確保品質。有些PCBA後續還會有ICT、FVT等測試製程，以期提高PCBA的測試涵蓋率達到100%。

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AOI檢測的側重在外觀，藉由光學影像比對原理，基本上可以檢測出電路板上是否有缺件、零件偏斜、墓碑等問題，還可以有條件的檢測出是否有錯件、極性反、零件腳翹、腳變形、錫橋（無法檢測錫絲）、少錫、冷焊、空焊（無法檢測假焊）等問題。關於AOI的詳細內容可以參考「什麼是AOI？AOI可以測哪些電路板組裝的缺點？」一文。

就因為「爐後AOI」是在爐後焊錫完成的最終檢查，當它檢查到有不良的時候就已經是既成的事實，這時候就必須要動刀動槍（動烙鐵）才能加以修復或報廢，如果可以在回焊前就把可能的不良抓出來並加以改正，這樣就可以在電路板焊錫前就把後續可能的焊錫缺點或零件問題解決，也可以大大降低爐後在修復的比率。

所以，「爐前AOI」的興起其實有兩大重點：

一、在零件焊錫前抓出貼片的品質問題

「爐前AOI」可以在回焊爐前預先檢查出貼片是否有缺件、偏移、極性反、錯件等問題，並且在不需要動到烙鐵的情況下就加以改正。

「爐前AOI」可以讓SMT生產用最少的花費事先矯正可能發生的不良。因為貼片機在快速機上貼片時會高速移動電路板，這時候如果錫膏無法將零件黏貼牢固在電路板上就可能會被甩走，後續過回焊爐時將會造成焊接不良，還有一種可能就是貼片機在抓取零件後拋料造成零件沒有被貼到正確位置上的缺件。

這時候「爐前AOI」就可以發揮其功用，檢查出這類有問題的板子，並提醒作業員矯正問題。當然如果板子上面沒有太多的被動元件，或是貼片的速度不快，上述的問題就會比較少，也不一定需要用到「爐前AOI」。

二、檢查屏蔽罩或大零件下的零件品質

因為各國對電子產品的EMI都有要求，在加上RF產品大行其道，所以有大量電子產品開始使用屏蔽罩(shielding-can)之類的設計以隔絕電子干擾，有些電子產品甚至會要求在SMT製程直接焊接屏蔽罩於電路板上，或是有些設計會在大顆零件下面擺放零件以爭取電路板的利用率，這類設計都讓「爐後AOI」無法檢查到屏蔽罩或大顆零件下的零件焊接品質。

「爐前AOI」的另一大目的就是為了解決這類無法使用「爐後AOI」檢查到的零件，所以「爐前AOI」最好擺放在放置屏蔽罩這類會遮住零件的前面，一般會是一台慢速機或是異型機。

相關閱讀：
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可能有人會問，既然已經有「爐前AOI」用來預先檢查零件擺放的問題，那是否可以取消「爐後AOI」，因為一台AOI老實說也不便宜？

工作熊個人基本上不建議移除「爐後AOI」，因為還是有許多的焊錫問題是在過回焊爐的時候才發生的，如果移除了「爐後AOI」，將無法攔截到這類在回焊爐中發生的不良。當然，如果經過資料收集，可以證明「爐後AOI」攔截到的不良率非常低，還是可以考慮移除「爐後AOI」只保留「爐前AOI」

所有的材料其實都有其保存期限(Shelf-life)，只是有些保存期限較長，而有些保存期限較短而已。那使用過期材料會有什麼問題？想想你吃了過期食物會有何問題？那使用過期的PCB（Printed Circuit Board，電路板）會有何問題？

在回答「過期PCB使用」問題前首先要問問大家，PCB的作用是什麼？它在電子組裝廠需要進行什麼加工？

PCB的最大作用是作為電子零件的載體來傳遞電子訊號，所以如果有零件無法被焊接於PCB或是接觸點無法有效傳遞電子訊號，將會影響到電子產品的功能，或是造成間歇性的功能不良。

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那電子零件又是如何被焊接到PCB的呢？

現在的PCB焊接工藝幾乎都使用約240～250°C的高溫將焊料（錫膏或錫絲）融化後連接電子零件焊腳與PCB，所以問題就來了，過期PCB能否可以至少承受兩次250°C以上的高溫而不會出現問題，之所以說承受兩次高溫是因為現在一般的PCBA製程都是雙面焊接板。

基於以上理解，現在就可以來看看『使用過期PCB到底可能會發生什麼事了？』，以下問題不見得一定都會發生，但都有風險，所以如果你還想使用過期PCB，必須要澄清以下問題不會發生：

過期PCB可能造成PCB表面焊墊發生氧化

焊墊氧化後將造成焊錫不良，最終可能導致功能失效或掉件風險。電路板不同的表面處理對於抗氧化的效果會不一樣，原則上ENIG要求要在12個月內用完，而OSP則要求要在六個月內用完，建議依照PCB板廠的保存期限(shelf life)以確保品質。

OSP板一般可以送回板廠洗掉OSP薄膜再重新上一層新的OSP，但OSP酸洗去除時有機會損傷其銅箔線路，所以最好洽詢板廠確認是否可以重新處理OSP膜。

ENIG板則無法重新處理，一般建議進行「壓烤」，然後試焊性有無問題。

過期PCB可能會吸濕造成爆板

電路板吸濕後經過回焊時可能會引起爆米花(popcorn)效應、爆板或分層等問題。這個問題雖然可以經由烘烤來解決，但並不是每種板子都適合烘烤，而且烘烤有可能會引起其他的品質問題。

一般來說OSP板不建議烘烤，因為高溫烘烤後會損害OSP膜，但也看過有人將OSP拿去烘烤，但是烘烤時間要盡量縮短，溫度還不可以太高，烘烤後更必須要在最短時間內過完回焊爐，挑戰不少，否則的話焊墊會出現氧化，影響焊接。

相關延伸閱讀：

• PCB爆板的真因剖析與防止對策
• 為什麼過期的PCB要先烘烤才能打SMT或過爐？
• PCB烘烤的迷思：PCB上線前烘烤可以增加焊錫性嗎？

過期PCB的膠合能力可能會降解變質

電路板生產出來後其層與層(layer to layer)之間的膠合能力就會隨著時間而漸漸降解甚至變質，也就是說隨著時間增加，電路板的層與層之間的結合力會漸漸下降。

如此的電路板在經過回焊爐高溫時，因為不同材料組成的電路板會有不同的熱膨脹係數，在熱脹冷縮的作用下，有可能造成電路板分層(de-lamination)、表面氣泡產生，這將嚴重影響電路板的可靠性與長期信賴度，因為電路板分層可能會拉斷電路板層與層之間的導通孔(via)，造成電氣特性不良，最麻煩的是可能發生間歇性不良問題，更有可能造成CAF(微短路)而不自知。

身為一個部門或單位的主管、經理，你知道你的工作職責是什麼嗎？很多人作為主管後卻跟基層員工的工作內容沒有什麼區別，唯一不同的就是需要簽核下屬送上來的採購文件、核可部門費用與一些行政事宜…等，難道這就是身為一名主管或經理的職責？

其實部門主管的主要工作應該包含下面事項：

• 帶領團隊執行上級主管與公司指派的工作內容。
• 跟進並指導部屬及部門的工作進度並回報團隊表現(performances)給上級主管。
• 設定部門目標、領導帶領部門達成目標。

所以，當你有機會成為一位部門主管時，你必須要知道你的職責是什麼，你要如何帶領團隊做出一份還可以的成績來讓你的上級主管知道你是個夠格的主管，這點很重要。當你體認到自己身為主管的責任並有了工作表現後，才能談那些如何帶領團隊的技巧。

所以，你真的知道作為一名主管後自己該擔任起什麼責任了嗎？

以上，說起來很容易，做起來不簡單，重點還得看你的上級對你的要求是什麼。這一點工作熊之前就做得非常不好，因為工作熊原本的直屬老闆對自己太好了，所以工作熊根本就沒有身為主管該要有何表現的認知，還一直用舊有的思維來面對國外老闆，最後果然吃了鱉！

身為部門主管，當你面對一位新老闆時，你應該做的就是輸誠及表現，不要想著改變你的主管，這樣才能保住你的飯碗。

(這篇應該是沒什營養的內容，就是有感而發)

何謂「工程師」？「師」者為學有專精者，可以傳道、授業、解惑者也。而「工程」指的是工作的流程、程序或製程。所以「工程師」就是指對工作流程/製程學有專精者，可以在工作的流程或製程上起到引導教學的作用。

在西方世界稱「工程師」為「Engineer」，泛指在工程專業領域使用科學知識來駕馭技術並解決實際工程問題者。其實這個「Engineer」一詞來自「Engine(機械引擎)」，而「Engineer」最早是指操作機械引擎的人，所以鐵路的Engineer指的是「火車司機」，而輪船的Engineer指的是「輪機員」。

另外，英文「Engine」一詞源自拉丁文「Ingeniare」，有創造(create)、生成(generate)、發明(contrive)、設計(devise)等意思。在西方工程師被限定在從事工程系統操作、設計、管理、評估能力的人員。工程師也可以透過學校教育傳承經驗與知識來養成，一般學院或大學經過四年的專業訓練後

所以，身為一位合格的工程師應該要懂得自主管理、自我學習，在自己的專業領域學有專精並有自己的見解、發現或創造，可以獨立作業，並可以教導作業員或底層員工如何運用有效的技術來完成一定的任務。

而要達成以上的要求，除了要學習前人的經驗與智慧結晶外，還得利用實做來驗證自己學到的東西是否正確，並以實做實驗來獲得自己的經驗，並期許可以更進一步成為專業領域的達人。

在台灣想當一個工程師不難，很多公司都需要用到工程師，難的是如何當一個稱職的工程師，工作有尊嚴，有些公司把工程師當成機器來操，有些公司甚至把工程師當成可以隨時替代的零件，只有少數公司願意把工程師當寶，你該如何做才能讓自己適應職場？是隨波逐流？還是讓自己成為職場搶手貨？

延伸閱讀：
態度決定一切，工程師養成
大哉問：同樣是工程師，你喜歡做研發還是製造？
工程師們，其實你們也是個醫生，只是醫治的對象不同而已

人員與角色:
測試工程師(Testing Engineer)在公司的角色
介紹品質工程師(QC/QA)在工廠的角色與職責
介紹「製程工程師」及「產品工程師」在公司的角色

工作熊這個【電子製造，工作狂人】網站其實一直被詬病說在中國大陸地區瀏覽的速度非常龜速，工作熊自己其實也有同感啦。

所以這兩天花了點時間稍微整理一下網站的程式，發現一些應用程式在中國大陸確實比較容易出現卡頓(lag)的現象，於是將其移除，自己測試了一下，網頁顯示的速度雖然還不是非常流暢，但速度確實是有所提昇。

不過需要有使用中國大陸網路的朋友用電腦測試看看並反饋一下：

目前網頁顯示速度在中國大陸有否提昇？

目前網頁顯示的速度在中國大陸是否還可以接受？

工作熊也發現使用不同的瀏覽器顯示網頁的速度也有很大的差異，工作熊自己的測試發現：
Windows Edge (16s) > Chrome (24s) > Firefox (85s)

最後，如果你真的不能接受目前用電腦拜訪部落格的網頁顯示速度，其實你可以選擇用手機行動裝置來瀏覽本部落格，網頁速度會快很多，工作熊覺得手機瀏覽是個可以接受的網頁顯示速度了。

目前在SMT業界用來檢查貼片及焊錫品質的AOI有所謂的2D及3D技術的AOI。你們公司還在用傳統的【2D AOI】嗎？該是時候升級為【3D AOI】了。

【2D AOI】基本上只使用一台相機鏡頭，然後透過特定光源從產品的正上方拍照顯示不同的顏色與亮度來對比標準件與待測樣品間的差異，其能力往往只能看看電路板上有無缺件、貼片偏位、墓碑、極性反(零件必須有外觀差異才能偵測)、缺焊、焊錫架橋短路等重大問題，因為在影像呈現出灰階以及光影明暗不是很明顯的地方就難以判斷其差異。

如果你還不是很了解什麼是AOI，請先參考【什麼是AOI？AOI可以測哪些電路板組裝的缺點？】一文。

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所以，如果想用【2D AOI】來檢查焊錫有無少錫、假焊、冷焊就有點給它困難，例如IC引腳下的假焊、虛焊，屏蔽蓋下方的焊接，LCC (Leadless chip carrier) 這類模組封裝的半圓形側邊引腳焊錫就很難用【2D AOI】檢查得到。另外，較高零件旁邊的零件因為有陰影效應也幾乎不可行。

而【3D AOI】則是在原本的【2D AOI】的基礎上採用了多個方向的投射光源(projection light)，並搭配「莫爾光柵」使用來計算出3D的立體影像模型，在能力上當然就比【2D AOI】來得好上許多了，在加上【3D AOI】一般會採用較高解析度的相機，所以也就可以用識別來辨別出更多的焊錫不良，就好像原本只能看到平面圖，現在變成了可以看立體模型了。

所以，原本【2D AOI】只能正面俯視檢查的焊點，現在【3D AOI】則是連零件引腳的側面焊錫也能檢查得到了，所以高零件旁的焊點，引腳少錫，焊點側面品質等原本在【2D AOI】為盲區的地方，在【3D AOI】下就都不是問題了。

不過即使使用了【3D AOI】，有些零件底下的引腳還是無法使用AOI來偵測其焊點好壞，比如說BGA及QFN本體底下的焊點，因為AOI的先天限制無法穿透物體。

所以，你們的SMT產線使用的是2D還是3D的AOI呢？

就算是【3D AOI】，還得看有幾個投射光源與鏡頭解析度。

你知道什麼是SMD(Solder Mask Defined)與NSMD(Non-Solder Mask Defined)？SMD與NSMD有何區別呢？SMD與NSMD又有何優缺點？它們的使用時機又在那裡？

可能很多人會說自己在電子業，有聽說過「SMD(Surface Mount Device)電子零件」與「SMT(Surface Mont Technology)貼焊技術」，但不知道什麼是NSMD。其實這裡所說的SMD與NSMD指的是在電路板上面看到的銅箔焊墊或焊盤的裸露方式（pad layout design），這個在以前根本就不會有人在意的PCB焊盤設計上的小細節，在電子零件越做越小且焊點也越來小的趨勢下反而顯得越來越重要。因為它關係到焊錫品質與焊接強度。

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那到底什麼是SMD(Solder Mask Defined)與NSMD(Non-Solder Mask Defined)焊墊設計？

現今的PCB焊墊/焊盤(pad)與線路(trace)基本上都是使用銅箔來製作的，但我們在設計PCB時並不會將所有的銅箔都給裸露出來，而只會露出需要接觸或是焊接的焊墊，以避免日後使用上可能的潮濕短路或其他問題，這個時候我們一般會使用所謂的「防焊綠油(Solder-Mask)」來覆蓋住不需要裸露出來的銅箔，所以防焊油印刷的位置精度與能力相對於小焊墊就變得相當重要。

什麼是SMD (Solder Mask Defined)，防焊限定焊墊

SMD（Solder-Mask Defined Pad Design，防焊限定焊墊設計）就是使用solder-mask(綠漆/綠油)覆蓋於較大面積的銅箔上，然後在綠漆的開口處（綠漆沒有覆蓋的地方）裸露出銅箔來形成焊墊(pad)的稱謂。因為這種焊墊的尺寸會取決於綠油開孔的大小，所以才會說是防焊限定焊墊。

什麼是 NSMD (Non-Solder Mask Defined)，非防焊限定焊墊，銅箔獨立焊墊

而NSMD（Non-Solder Mask Defined Pad Design，非防焊限定焊墊設計）又稱為 Copper Defined Pad Design（銅箔獨立焊墊設計）則是把銅箔設計得比防焊綠油的開孔還要小，有點類似湖中島，這樣設計的焊墊大小基本上取決於銅箔的尺寸，因此稱之為獨立銅箔焊墊，也稱非防焊限定焊墊。

那SMD(Solder Mask Defined)與NSMD(Non-Solder Mask Defined)焊墊設計有何優缺點？有沒有說那一種焊墊設計比較好？比較可能解決BGA錫球破裂的問題？

嗯！會這樣問或是有這樣疑問的朋友應該都是公司內有人要求或是遇到了零件焊錫破裂或掉件問題，特別是BGA的錫球破裂問題。

工作熊可以很明確的告訴大家，沒有那一種焊墊設計是可以100％徹底解決BGA錫球破裂問題的，如果想徹底解決BGA錫球破裂問題得從機構設計下手，工作熊知道很多RD都只想靠焊墊設計或是加強焊錫強度來解決BGA的錫裂，工作熊的公司也確實要求製造工廠試過了很多種方法，但效果都很有限，最後幾乎都還是靠著機構改善應力影響而得到改善。

SMD與NSMD這兩種焊墊設計其實各有其優缺點，對於焊錫強度、焊墊與PCB的結合力也更有勝場，所以真的不能說那一種焊墊設計比較好，在你的公司決定使用哪種焊墊設計時，建議要考慮BGA的錫球大小與間距。

在做這些比較前，我們先假設SMD與NSMD焊墊設計的要求裸露的銅箔面積是一樣大的，這樣比較才有意義。

SMD的優點：

SMD焊墊的實際銅箔尺寸相對NSMD要來得大，而且焊墊的周圍也會使用防焊油覆蓋壓住，所以焊墊與FR4的結合強度相對來說就比較好，在維修或是重工的時候，焊盤也比較不易因為反覆的加熱而脫落。

SMD的缺點：

SMD焊墊的焊錫強度會相對比較差。這是因為其相對吃錫面積變小了，而且SMD焊墊的周圍壓著防焊油，這些防焊油在流經回焊高溫時會發生熱脹冷縮，也會影響到焊錫與綠漆交界處的吃錫效果。

受到應力(stress)影響時容易從焊墊的表面破裂，特別容易破裂在IMC層。

PCB Layout時走線會較困難，因為焊墊與焊墊之間的間距相對變小了。

NSMD的優點：

因為NSMD的焊墊為獨立銅箔，在焊錫時除了銅箔的正面會吃錫外，連銅箔周圍邊緣的垂直側面也都可以吃到錫，有走線的地方除外，相對來說NSMD的吃錫面積就比較大，所以焊錫強度也就相對的比較好。

NSMD的銅箔實際面積相對來說比較小，layout工程師在走線(trace)時也比較容易佈線，因為焊墊尺寸相對比較小，trace可以輕易的通過BGA的焊墊與焊墊之間。

NSMD的缺點：

焊墊與FR4的結合力較差，因為其實際銅箔的面積較小，維修、重工時焊盤比較容易因為反覆加熱而脫落。

受到應力(stress)影響時，容易從將整個焊墊拉起。

助焊劑、錫珠較容易殘留於未被綠漆覆蓋住的區域，因為該區域表面較為粗糙。

焊墊/焊盤的尺寸大小實際製作出來時大多不會一致，因為焊墊上會有走線(trace)進出，而不同的走線寬度與數量則會造成不同的裸銅(焊墊)面積，不一樣的焊墊大小使用相同的錫膏量就容易造成焊錫不良。當然，這個缺點可以透過修改防焊層的形狀來得到改善，但是需要人工手動調整，這個很花時間與眼力，很多CAD是不願意花這個時間的，或許也可以要求板廠代為修改，但羊毛出在羊身上，直且不同的板廠改出不一樣的結果。另外也可以手動個別修改鋼板在每個焊墊的開孔大小以獲得錫膏量的補償，但是最好的方法還是得從設計下手改變，最好是Gerber出來就可以有一致的焊墊大小。

SMD(Solder Mask Defined)與NSMD(Non-Solder Mask Defined)焊墊設計的使用時機為何？

參考上面的圖片，SMD設計的焊墊形狀一般會比較完整，因為它較不受線路(trace)走線的影響，建議small chip小零件與細間腳的焊墊要採用SMD設計上，如0402以下的電阻(resister)、電容(capacitor)、電感(inductor)、二極體(TVS diode)等零件，強烈建議0201及01005必須採用SMD焊墊設計，否則焊接時容易發生墓碑效應。

工作熊之所以說這類細小零件較不建議採用NSMD，是因為大部分的焊墊都會設計走線來將焊墊與其他的線路連接在一起，這就類似之前舉例的湖中島需要有橋樑連接，這樣才能有電子訊號連通，想像一下一座橋的寬度如果佔據了湖中島1/4～1/5的圓周面積時，這些橋樑可以視為走線的銅箔，這樣子湖中島(焊墊)的形狀是不是就變形了，而且大部分焊墊的走線都至少是一進，最多可能還有一個焊墊連接3～4走線的，這樣的焊墊幾乎就變成了SMD，設計時PCB的佈線工程師可不會想那麼多，防焊的開口一樣會開的比較大，這樣就會造成同一顆零件兩端焊點上的焊墊尺寸變得不一大，chip兩端焊墊不一樣大會怎樣？焊錫的量會不一樣，容易發生墓碑現象(Tombstone)。

其他0603以上尺寸的chip如果採用SMD或NSMD對焊錫造成的影響其實關係就不是那麼大了，不過如果可以盡量考慮讓同一顆零件上的所有焊墊大小一致，還是會有助焊接品質提升的。

至於BGA應該採用SMD或NSMD焊墊設計？工作熊會建議你先看過這13篇關於【電子零件掉落或BGA錫裂一定是SMT製程問題迷思(1)？錫裂只是應力大於結合力之必然結果】的文章後再來討論。

在你看過工作熊對於BGA錫球破裂的論述之後，你會發現工作熊個人強烈建議BGA的焊墊設計應該採用NSMD+via，而且焊墊上的導通孔(via)必須鍍銅填孔，最好還要盡量加大焊墊的尺寸，如果無法讓BGA所有焊墊都這樣執行，至少要讓BGA最外一排的焊墊這樣設計。

為什麼有翅膀的 「金屬簧片」直接焊接於電路板會發生錫裂或翅膀斷裂問題呢？

要回答這個問題要先回到金屬簧片的作動原理，當金屬簧片被往下按壓時，為了釋放壓力，簧片其實會向四周往外延展並變大，也就是簧片原本的外型直徑是會變大的，這個我們可以找個時間用2D投影儀或2.5D的光學量測儀器就可以量得出來。

建議延伸閱讀：按鍵金屬簧片(metal-dome)可以直接焊接於電路板上嗎？優缺點又有哪些？

如果硬把簧片固定焊接於電路板上，讓簧片沒有了向外延展釋放應力的能力，那我們就必須使用更大的力氣才能將簧片按壓使其變形向下，而固定焊點的位置則必須承受原本簧片向外伸展的力道，並轉為力距來抵擋簧片的邊緣翹起，如此往復運動，一段時間後焊錫就會開始出現斷裂的現象，又或者簧片會出現疲勞斷裂的現象。

所以，常見「金屬簧片」使用背膠黏貼於電路板或按鍵，但不會限制簧片的周圍活動空間。另外一種作法是採用帶長腳的簧片，在金屬簧片的左右兩側各自向下長出一支PIN腳，PIN長必須大於板厚，將簧片的PIN腳穿過電路板的通孔，然後將超出電路板背面的PIN腳反折或對扣將簧片固定於電路板上，請注意只是將PIN折彎讓簧片不至於掉落，而不使用焊錫。

那到底有沒有可能讓「金屬簧片」可以用SMT自動貼片焊錫而不會發生錫裂或翅膀斷裂的可能性呢？

嗯！這個答案要從兩個方向著手。

1. 降低簧片上下活動時的應力。在金屬簧片的翅膀與簧片本體處要設計一個可以容許簧片外擴與內縮的機構，這個機構可以起到減緩並吸收簧片上下活動時所產生的應力，可以考慮打一個【v】或【w】字型的kink。
2. 2.加強焊錫強度。或許可以考慮將SMD的翅膀改成長腳簧片，通孔零件的焊錫強度一定比SMD來得強，而且有更大的空間可以在PIN腳的地方做緩衝的設計。

如果不考慮維修的問題，其實可以在長腳的金屬簧片上薄錫就可以了，就是要它錫裂，錫裂了就不會折斷翅膀或PIN腳了，用長腳的目的是只是希望在整機組裝時金屬簧片還固定在電路板上不至於掉落就可以了。

延伸閱讀：
向電腦鍵盤(keyboard)學習如何解省成本
橡膠按鍵使用金屬簧片(metal dome)的優缺點
使用金屬簧片當橡膠按鍵的注意事項與按鍵不靈敏問題探討

之前工作熊有撰文介紹過「何謂SMT(Surface Mount Technology)表面貼焊(裝)技術?」，不過似乎並未詳細說明整個SMT的流程，今天就來介紹一下SMT的流程中有哪些製程與注意事項。

不得不說，SMT應該是現代電子組裝工業中自動化程度最高的一環，一整條產線大概只需要5~7個作業員就可以維持一條生產線的運作，而且大約每30～60秒就可以產出一片組裝板。

（對於大陸那些盜文網站，複製貼上本站文章後，居然還改成自己公司的名字，感到無恥！文章內容部份防止複製編排可能造成您閱讀的不便，請見諒！）

請參考最上面的【SMT產線設備配製流程圖】

00. 印刷生產序號(Shop Floor tracking number)

SMT產線的前置作業必須要在裸版(bare PCB)上先印上生產序號，這組序號最主要在追蹤中其生產履歷，如果紀錄運用得當，它可以追蹤板子上面打了哪些Date-code的電子料與來自哪個MPN，它也可以讓我們追蹤整個生產過程中有沒有什麼異常狀況或是不良修理。當然這些都是有前提的，想要有什麼收穫就必須有付出。

電路板的生產序號印刷目前大約有4種方案，可以參考【介紹並比較四種PCBA追蹤條碼印刷方案的優缺點(標籤、油墨、鐳雕)】一文。目前走在比較前面的公司會建議採用「鐳雕」技術，副作用比較少，而且美觀。

另外，有些跟不上腳步的公司不一定會在空版的階段就印刷序號，而是等到分板完成後才會製作序號，序號導入在製程越前端，可以追蹤到的生產履歷就越完整。

01.空板載入(Bare Board Loading)

電路板組裝的第一步當然是要將空板(bare board)載入到SMT的流水線上。目前最常見的技術是將空板整齊重疊排列後，放置於料架上，然後類似印表機的紙張運送一樣由機構裝置從最上面的板子一片片送入SMT生產線的輸送帶中，不過這種運作在推送的過程中有時候會對某些板子造成表面刮傷的問題，所以有時候也會將空版放置於分料架(magazine)中，這樣在機器堆送時就不會有刮傷的問題，只是多了一個放進分料架的動作。

這些過程都會有感應器(Sensor)作為眼睛傳送到電腦中，然後判斷何時該推送板子，並下指令何時停止板子前進。

02.印刷錫膏(Solder paste printing)

印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)」進入SMT流水產線的第一個作業為「印刷錫膏(solder paste)」，說真的這有點類似女生在臉上塗抹面膜。

這個步驟會把錫膏透過鋼板(stencil)印刷在PCB需要焊接零件的焊墊/焊盤(pad)上面，錫膏的位置與體積會影響到後續的焊接品質，這些錫膏會在後續SMT製程流經「回焊爐(Reflow Oven)」高溫區時融化並在重新凝固的過程中將電子零件焊接在電路板上面。

之所以要使用「錫膏」來作為電子零件與PCB結合的最主要目的有二：

1）焊錫完成前將電子零件黏貼固定在電路板，使其不至於因為PCB的移動或振動而偏移。這就是為何要為膏狀。

2）經過回焊高溫後將電子零件焊接固定於PCB上，使其在終端用戶使用的過程中不至於掉落，並達到電子訊號傳遞的目的。

延伸閱讀：如何將錫膏印刷於電路板(solder paste printing)

另外，在新產品試機時有些人會使用膠膜板/膠紙板來代替錫膏，可以增加SMT調機的效率並減少浪費。

延伸閱讀：SMT打件置件前製作業的膠膜板膠紙板(sticking board)是做什麼用的？

03.錫膏檢查機(solder paste inspector, SPI)

錫膏印刷的優劣會直接影響到後續零件焊接的良莠好壞，所以現在大部份較領先的EMS工廠為求品質穩定，都會先在錫膏印刷之後額外多設置一台光學儀器，用來檢查錫膏印刷的品質，這台儀器就被稱之為「錫膏檢查機(Solder Paste Inspector, SPI）」，其原理與AOI（Auto Optical Inspection）類似，檢查後如果發現有錫膏印刷不良的板子就可以先挑出來，洗掉上面的錫膏在重新印刷錫膏就可以了，或是採用修理的方式移除多餘的錫膏。

這個SPI之所以重要是因為錫膏如果經過回焊後就固化了，錫膏固化後才發現零件有焊接問題就必須動用烙鐵重工，或是報廢，如果可以在早期固化前就發現錫膏印刷問題並加以改善或解決，就可以大幅降低生產不良率並降低修理的成本。

延伸閱讀：SPI(Solder Paste Inspection)錫膏檢查機可以做什麼？

04.快速打件機 (Chip Placement, Pick and Place speed machine)

電路板上的電子零件一般分為主動元件（IC類零件）與被動元件（Inductors, Capacitors, Resistors等零件），而這類SMD被動元件（如小電阻、電容、電感）又稱「Small Chip」的體積通常比較小，而且一般只有兩個端點需要被焊接，所以在將這類小零件擺放在電路板上時相對的位置精度要求也比較低，所以就設計出了快速/高速打件貼片機（Chip Placement machine），這種置件機一般會有好幾個吸嘴頭，而且速度非常地快，快得像轉輪機關槍一樣，一秒鐘可以打好幾顆零件。

這個時候錫膏的膏狀優點就顯現出來了，因為打件的時候通常吸嘴頭只會上下動作動，而零件的對位就得靠板子的精準移動了，這些已經被打在電路板上的電子零件則會被剛剛印刷於電路板上的錫膏黏住（這也是為何錫膏要做成膏狀的原因之一），所以既使打件的速度非常的快（板子移動的速度方常快），板子上面的零件也還不至於被甩開飛散，但大型零件或是有一定重量的零件就不適宜用快速打件機來處理，一來會拖累原本打得飛快的小零件速度，二來怕零件會因為板子快速移動而偏移了原來的位置。

視電路板上的小零件數量多寡，一條SMT產線一般會有1～4台快速打件置件機。

延伸閱讀：用影片介紹SMT(Surface Mount Technology)製程(含紅膠點膠機)

05.泛用型打件機 (Pick and Place general machine)

這種泛用型打件貼片機一般又稱為「慢速機」。它幾乎可以適用於所有SMD零件的貼片打件需求，但因為其訴求的不是速度，而是打件的精準度，所以慢速機一般拿來打一些體積比較大或是比較重或是多腳位的電子零件，如BGA積體電路、連接器(connector)、讀卡機、屏蔽框/罩…等，因為這些零件需要比較準確的位置，所以其對位及角度調整的能力就變得非常重要，取件(pick)後會先用照相機照一下零件的外觀，然後調整零件的位置與角度後才會置件(placement)，所以整體速度上來說就相對的慢了許多。

這裡的電子零件因為尺寸的關係，不一定都會有捲帶包裝(tape-on-reel)，有的可能會是托盤(Tray)或是管狀(tube)包裝。但如果要讓SMT機器可以吃托盤或是管狀的包裝料，通常需要額外配置一台機器。

一般傳統的打件貼件機(pick and place machine)都是使用吸力的原理來取放電子零件，所以這些電子零件的最上面一定都要保留一塊乾淨的平面給打件機的吸嘴來吸取零件之用，可是有些電子零件就是無法有平面留給這些機器，這時候就需要訂製特殊吸嘴給這些異形零件，或是在零件上加貼一層平面的膠帶，或是戴上有平面的帽蓋。

06.手擺零件或目視檢查 (hand place component or visual inspection)或爐前AOI

當所有的零件都打上電路板在要進入高溫回焊爐(reflow)前，通常還會設置一個檢查點，用來挑出打件偏移或掉件…等的缺點，因為過了高溫爐後如果再發現有焊接問題就必須要動烙鐵(iron)，這會影響到產品的品質，也會有額外的花費；另外一些無法經由打件/貼件機來操作的零件，比如較大的電子零件或是DIP/THT傳統零件或是某些特殊原因，也會在這裡用人工的方式手擺零件。

另外，有些手機板的SMT會在回焊爐前多設置一道「爐前AOI」，用來確認回焊前的打件貼片品質。還有一個情況是某些板子會在SMT階段就直接將「屏蔽罩(Shielding-can)」焊接於電路板上，一旦屏蔽罩放上電路板就無法在經由AOI或是目檢方法檢查其貼片與焊錫品質了，建議有這種情況一定要擴多設置一道「爐前AOI」，放置在「屏蔽罩」貼片之前。

延伸閱讀：什麼時機該使用「爐前AOI」及「爐後AOI」？

07.回焊 (Reflow)

回焊(reflow)的目的是將錫膏熔融並形成非金屬共化物(IMC)於零件腳與電路板之間，也就是將電子零件焊接於電路板之上，其溫度的上升與下降的曲線(temperature profile)往往影響到整個電路板的焊接品質，根據焊錫的特性，一般的回焊爐會設定預熱區(pre-heat)、浸潤區(soak)、回焊區(reflow)、冷卻區(cool)來達到最佳的焊錫效果。

以目前無鉛製程的SAC305錫膏，其融點大約落在217℃左右，也就是說回焊爐的溫度至少要高於這個溫度才能重新熔融錫膏，另外回焊爐中的最高溫度最好不要超過250℃，否則會有很多零件因為沒有辦法承受那麼高的溫度而變形或融化。

基本上電路板經過回焊爐後，整個電路板的組裝就算完成，如果還有手焊零件例外，剩下的就是檢查及測試電路板有沒有缺損或功能不良的問題而已。

相關閱讀：
回流焊的溫度曲線 Reflow Profile
回流焊的爐溫曲線應該使用RSS(馬鞍)型?還是RTS(斜昇)型?

08.光學檢查銲錫性 (AOI, Auto Optical Inspection) Option

雖然「爐後AOI」幾乎已經成現今SMT的標準配置，但並不一定每條SMT的產線都會配置有「光學檢查機(AOI)」，設置「爐後AOI」的目的之一是因為有些密度太高的電路板無法有效的進行後續的開短路電路測試(ICT)，所以用AOI來取代，但由於AOI為光學判讀，有其先天上的盲點，比如說零件底下的焊錫無法被檢查，鄰近高零件的位置會有陰影效應無法有效檢查，而且目前AOI僅能針對看得到的零件檢查有否墓碑(tombstone)、側立、缺件、位移、極性方向、錫橋、空焊等，但無法判斷假焊、BGA焊性、電阻值、電容值、電感值等零件品質，有些AOI連QFN或城堡形端子(Castellated terminations)的側邊焊錫都無法檢查。

所以到目前為止AOI絕對無法完全取代ICT及FVT。

所以如果僅使用AOI想取代ICT，在品質上仍然會有很大的風險，但ICT也不是百分之百就是了，只能說互相彌補測試涵蓋率，希望做到100%測試涵蓋率，所以自己要做個取捨(trade-off)。

相關閱讀：
AOI可以測哪些電路板組裝的缺點？
SMT的光學檢查是時候該全面進化為【3D AOI】以提高檢出率了

09.收板 (unloading)

當板子組裝完成後會在收回到分料架(magazine)內，這些分料架已經被設計成可以讓SMT機台自動取放板子而不會影響到其品質，但操作時還是得注意不同板子的上下間距以避免電子零件撞件問題。

10.成品目檢 (Visual Inspection)

不論有沒有設立AOI站別，一般的SMT線都還是會設立一個電路組裝板的目視檢查區，信心度還是不足啊！目的在檢查電路板組裝完成後有無任何的不良，如果是設置有AOI站別者則可以減少目檢人員的數量，因為還是要檢查一些AOI無法判讀到的地方，或複檢AOI判退打下來的不良。目前的技術，AOI還是有一定的誤判率的。

很多的工廠都會在這一站提供目視重點檢查模板(inspection template)，方便目檢人員檢驗一些重點零件的焊性與零件極性。

11.零件後復 (Touch up)或波焊零件

如果有些零件沒有辦法用SMT來貼片打件，就需要後復(touch-up)的手焊零件或利用「波焊(wave soldering)」或「選焊」來焊接傳統通孔零件，這個步驟通常會放在SMT的成品檢查之後，目的是用以區別缺點是來自SMT還是SMT後的製程。

「後復」電子零件時要使用烙鐵(iron)及錫絲(solder wire)，焊接時將維持於一定高溫的烙鐵頭接觸到欲焊錫的零件腳與焊墊，直至溫度升高到足以融化錫絲的溫度，然後加入錫絲融化，迅速移除烙鐵頭以降低焊錫溫度，待錫絲冷卻固化後就會把零件焊接於電路板之上。

手焊零件時會有一些煙霧產生，這些煙霧會包含許多重金屬，所以操作區域一定要設立煙霧排出設備，盡量不要讓操作員吸入這些有害煙霧。

需要提醒的，有些零件的後復會因製程的需求而安排在更後段的製程。

平頭螺絲(Flat head screw)與圓頭螺絲(Round head screw)是木作與一般居家建築中最常被使用到的兩種螺絲，這兩種螺絲也都可以因為不同的需求而被製作成自攻螺牙或機械螺牙，而且這兩種螺絲頭也可以被設計成具有不同的槽型以符合不同的鎖緊需求。那到底「平頭螺絲」與「圓頭螺絲」有何差異？運用時我們又該如何選擇這兩種螺絲呢？

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文章照片中的「圓頭螺絲(Round head screw)」實際上應該是「扁圓頭螺絲(Truss head screw)」，現代的工藝已大多使用扁圓頭螺絲來取代圓頭螺絲。

平頭螺絲 (Flat head screw)

平頭螺絲是因為螺絲被鎖緊後，其螺絲頭與被鎖緊物的表面齊平而得名。

平頭螺絲應該是木工作業中使用最廣的螺絲，這種螺絲可以被應用來將各種櫥櫃，書櫃，樓梯螺紋，桌子，長凳和許多其他物品固定在一起。如果允許的話，木工師傅應該會希望全部的作業都只使用平頭螺絲，因為方便好用啊！

平頭螺絲的最大特色是鎖緊之後螺絲頭會沉到木頭表面下(沉頭)，或是與木頭表面齊平，也因為這個特色，它可以讓螺絲頭不會干涉到機構件的作動，不會有突然的表面突起，可以同時達到功能與美觀的需求，比如說房門鉸鍊在門房關合後不允許有凸出干涉，另外桌面的位置也不允許有螺絲突起，以防日後使用碰傷手指或撞傷桌面物品，這時候平頭螺絲就是其作業的不二選擇。

平頭螺絲之所以可以在鎖緊後具有沉頭的特色，是因為其螺絲頭根部的位置被設計成了錐形，又因為木頭一般比較軟，所以它可以在螺絲鎖緊的最後階段一邊將螺絲鎖入目標物，一邊可以順利地利用螺絲頭的錐形擠壓木頭的外緣，使其可以沉入到木頭表面下，但是當碰到某些較硬的木頭或材質可能就無法經由擠壓達到沉頭的目的，這時候就必須在欲鎖付的位置處預先鑽出一個孔徑，讓螺絲頭的錐形部份可以順利沉入到待鎖物的表面才能達成螺絲沉頭的目的。

也因為平頭螺絲的螺絲頭底面為錐形，所以它比較難被使用在自動鎖螺絲的作業當中，因為此類螺絲被吸起後不容易保持平衡，當然也不是不能用這種螺絲做到自動化，就是比較麻煩，可靠性也比較低，因為這類螺絲只能靠起子頭的磁吸來抓取螺絲。

圓頭螺絲 (Round head screw)

圓頭螺絲被鎖緊後會在被鎖緊物的表面呈現出一個半圓球形而得名。

與平頭螺絲相比，圓頭螺絲在建築及木工行業中的用途就多了些限制，因為螺絲鎖付後它會突出被鎖物的表面（在被鎖物預先製作階層凹槽可以避免其突出）。

有一點需要提醒，「圓頭(round)」在這裡似乎有點用詞不當，因為螺絲頭的底面其實是平的，這其實也是大多數螺絲的一個非常重要的特徵，因為該平坦的底面可以確保螺絲具有較佳的保持力(holding)和結合力(binding)，該平面也可以避免螺絲被鎖過頭的問題。

「圓頭螺絲」經常被應用在機械螺絲上，用來鎖付鐵件，尤其是傳統的大型機件上，因為大多數的機件都不允許螺絲有鎖過頭的問題發生，否則容易引起干涉或破壞被鎖物。

圓形的螺絲頭的圓形則是為了降低螺絲頭受到撞擊時受到的衝力，圓滑的頭型在受到撞擊時可以順利滑開，避免受到過大的撞擊力。再來就美觀了，圓形的物品看起來總是比較舒服。

總結以上討論，平頭螺絲與圓頭螺絲的最大差異有以下：

有網友提到平頭螺絲與圓頭螺絲的長度量測的基準點不同問題，這其實是個很好的問題。

這個可能要回到工業發展之初，量測工具並沒有像現在有光學量測儀、三次元量測儀這類發達工具，最多就是機械式的游標卡尺，所以在定義平頭螺絲與圓頭螺絲的長度時就必須取得一個方便量測的平面當基準點，於是平頭螺絲就選擇螺絲頭頂部平面當長度量測的基準點，而圓頭螺絲則選擇了螺絲頭底部平面當長度的量測點。

另外一個原因是，螺絲長度的計算最重要的是要計算螺絲鎖進去（沉進去）被鎖緊物多深的位置，這樣才能計算被鎖緊的厚度是否足夠，螺絲能不能穿透被鎖緊物。

工作熊之後會再針對電子產品如何選擇螺絲頭整理撰文分享～

這份《品質歷程(QC Story)》案例報告是工作熊在幾年前寫的，當時僅提供留言後索取PDF檔案的四張圖片，現在則把它寫成部落格文章給大家參考。

品管歷程的重點其實就是把整個品質改善過程當成一個故事來說給聽者(長官或相關人員）了解，所以報告中經常需要運用到許多的品管工具與圖表來輔助說明。

《品質歷程(QC Story)》的報告方式基本上就是讓寫報告者有一個可以遵循的步驟與範例，將報告寫出來，讓讀報告的人可以清楚了解品質問題發生的來龍去脈與解決方法。如果你還不是很清楚什麼是《品質歷程(QC Story)》，可以參考這兩偏文章：
QC story品質改善歷程(故事)方法解說
News Letter: 「QC Story Sheet 單張表格」開放索取

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QC story for Tranz1230 Quality Improvement
Tranz1230生產良率改善的品質歷程

Prepared by: 工作熊
Created date: 20-Aug-2012

1. Problem Selected（主題選定）:

Yield rate improvement for Tranz1230 product final assembly.

Tranz1230產品組裝良率改善。

2. Why selected（為何選擇這個主題）:

The target yield rate is 95% for New product Manufacture Release sign off.

根據公司規定要求，新產品量產前的良率至少必須達到95％以上，而且不良率必須持續改善以避免停線風險。

3. Current Status（現況評估）:

Tranz1230 got low yield rate. The yield rate trends to worse from 90.6% down to 66.1% and loses control.

生產線反饋產品良率報告偏低，且Tranz1230的產品良率有持續下降的趨勢，根據生產修理報表及資料收集後顯示原本的良率區間落在85～91％之間(2/23~3/16)，但自從4/1後良率就一直下降，而在4/6降低到66.1％，產線因而停線。

4. Defect Analysis（不良原因分析）:

4.1 Data collection（資料收集）

The defect mode analysis show 1) IPP RAM test fail, 2) Swiping card fail, and 3) Display fail are top three defect issues.

根據修理報表，分析現況資料後，其不良現象的前三名分別為（當初這張柏拉圖圖表做得不漂亮啊！）：
1) 記憶體測試不良(IPP RAM test fail) ，有58%。
2) 刷卡不良(swiping card fail)，有21%。
3) 螢幕顯示不良(Display test fail) ，有9%。

4.2 Defect Symptom Analysis（不良原因分析）

As analysis and find almost the IPP RAM test fail units can be fixed by following step:
1）Disassemble top and bottom case screw.
2）Lift IPP Assembly frame parts then put it back to original position without any rework or replacement.
3）Re-screw up top and bottom case.
Reviewed the structure of Tranz1230 design. There are two zebra stripes inside the IPP Assembly that locates between both Display and System board as security junction. If the zebra disconnects between Display and System boards then unit will get IPP RAM test fail. So, we do focus on why these zebra stripes will contact fail between Display or System boards.

經過分析之後發現，發現幾乎所有的記憶體測試不良(IPP RAM test fail)現象都可以經由下列的步驟修理恢復：
1. 拆開產品上下外殼的螺絲。
2. 把安全框組件(IPP Assembly frame parts)抬起，然後不做任何動作再重新放置回原來位置。
3. 重新鎖上螺絲。

經過重新檢視整個Tranz1230產品的組裝結構後，發現這個安全框組件使用兩個矽膠導電條(zebra strip rubber)來當作顯示電路板與系統電路板之間的電氣訊號連接裝置可能有問題，如果這兩個矽膠導電條的安裝有問題或是接觸不良，就會發生記憶體測試不良的現象。

另外我們也發現這兩個矽膠導電條如果有接觸不良或是阻抗過大，也會連帶的引起刷卡不良(swiping card fail)及螢幕顯示不良(Display test fail)等現象。  

According to above fish bone diagram, we highlighted four potential causes as action items.

• Dust contaminates on contact pad of zebra or PCB.
• Poor Zebra location.
• Resistance between zebra and film over specification.
• Poor material of zebra or film.

根據魚骨圖(要因分析圖)分析的結果，我們選定四個可能的主要原因採取對策：

• 電路板的接觸點或是矽膠導電條有灰塵沾污。
• 矽膠導電條的安裝不良導致變形引起接觸不良。
• 矽膠導電條與安全框軟板間阻抗異常。
• 矽膠導電條或安全框軟板來料不良。

5. Actions（改善對策）:

1. Asking clear the dust and contamination before assembling the zebra stripes and IPP frame assembly parts.
–>No different for the yield rate improvement.
組裝矽膠導電條與安全框組時，要求先清除在接觸點上的所有的灰塵與沾污。（結果：品質改善無差異）

2. Build a fixture to align zebra strip in the middle of SHROUD holder.
–>Yield improved.          
製作矽膠導電條的組裝治具，這個治具重新定義並要求更精準的治具安裝尺寸，而且增加壓力避免矽膠導電條組裝時有變形的現象發生。（結果：良率有大幅改善）

3. Making extra test fixture to test the resistance value between the zebra-strip and security-film. There is no big different for the yield rate improve after implement the test fixture.
為此我們新增製作了測試治具來檢測安全框組件的電氣特性，但對於品質改善並沒有太大的幫助。（結果：品質改善無差異）

4. Making extra fixture to test the zebra strip and IPP film resistance.  
–>No different for the yield rate improvement.        
新增測試治具加檢矽膠導電條與安全軟板的來料阻抗。（結果：品質改善無差異）

6. Results（結果評估）:

There is no big yield improvement for the Action 1, 3, and 4. We will say these three actions are failed.

For Action 2 that applying correct fixture to assemble zebra and IPP film into Shell got good result. The yield rate was improved from 66.1% to 91.5% (refer to below yield rate chart).

對策1, 3, 4對產品良率並沒有太大的改善。而對策2使用正確的矽膠導電條的組裝治具後，產品良率即從66.1%上升到91.5%，獲得大幅的改善，後續良率更持續改善達到95%符合量產的良率。

7. Standardization（標準化）:

SOP of TPE-01169 Rev.B was released on Apr-11-2012 and asked to apply correct assembly fixture and also add the inspection criteria for the zebra strip position checking.

標準作業指導書TPE-01169 Rev.B已經在Apr-11-2012更改並且發行，要求作業時必須使用正確的矽膠導電條的組裝治具，而且還規定矽膠導電條的檢驗標準。

8. Problems remaining（殘留問題）:

Current yield rate is 97.2% and there still a defect rate needs to be improved.

現在的產品良率是97.2%，仍然還有部份不良需要持續改善。

9. Future plans（展望未來）:

Need to focus on another zebra strip installation for the IPP ASSEMBLY. If this zebra don’t be installed well then it will bring Display fail and swiping card fail too.

仍然需要持續改善並控制另一個矽膠導電膠條的組裝，因為這個矽膠導電膠條如果組裝不良，仍然會造成刷卡不良(swiping card fail)與 顯示不良(Display test fail)。

不知道看官們有沒有發現，這樣一份「品質歷程(QC story)」報告似乎比較適合留存紀錄備查、給後人查詢參考之用，如果要拿這樣的Report上台報告似乎就有點冗長不太合適了，要上台報告講給老闆聽的建議用「單張的品質歷程」(如文章最上面的圖)。

回》SPC、Cpk、製程能力之解說與整理

延伸閱讀：
柏拉圖分析 (Pareto Chart)介紹
品管七大工具－層別法的介紹與使用
特性要因分析圖(Cause & effect Analysis)介紹

你知道這個世界上為何需要這麼多種不同的螺絲頭形狀種類？你知道電子產品上該如何依據不同的螺絲頭形狀選擇一款適合的螺絲嗎？在解答這個問題前，我們必須得先了解不同的螺絲頭形狀的用途。

螺絲頭的形狀大致上可以分成盤頭/扁頭(Pan head)、圓頭(Round Head)、扁圓頭(Truss Head)、平頭(Flat/Countersunk Head)、皇冠頭/半圓頭/橢圓頭(Oval Head)…等。

(圖片來自維基百科)

圓頭螺絲(Round Head Scerw)

「圓頭螺絲」顧名思義是因為螺絲鎖付後會在被鎖緊物的表面呈現出一個半圓球形而得名。

「圓頭螺絲」一般被應用在機械螺絲上面，用來鎖付鐵件，尤其是傳統的大型機件設備上，因為圓形的螺絲頭可以降低螺絲頭受到撞擊時衝力，圓滑的頭型在受到撞擊時可以順利滑開，避免受到過大的撞擊力。

相關閱讀：何時該使用平頭螺絲？何時又該使用圓頭螺絲？

扁圓頭螺絲(Truss Head Screw)

隨著時代演進，工作熊現在還真的很鮮少在機器設備或是電子產品上見到真正的「圓頭螺絲」，它們幾乎都已經被「扁圓頭螺絲(Truss Head screw)」給取代了。

「扁圓頭螺絲(Truss)」又稱為「蘑菇頭螺絲(Mushroom)」。

「扁圓頭螺絲」應該可以算是「圓頭螺絲」的改良版，因為傳統圓頭螺絲的頭型太高了，不利現在短小輕薄的使用趨勢，使用上也經常容易被其他物品或不小心撞到，於是保留了圓頭螺絲的圓頭外型，但是把圓弧加大、高度降低，螺絲頭的底面依然保持平面以限制螺絲鎖過頭的問題。

圓頭螺絲及扁圓頭螺絲因為其圓弧外型的先天限制，基本上不利在螺絲頭上製作複雜的槽型，而且隨著螺絲的尺寸越小，圓頭及圓扁頭螺絲的應用就會越少，所以你幾乎不會在手機的產品內看到這類螺絲。

盤頭螺絲(PAN head screw)

「盤頭螺絲」又稱「扁頭螺絲」，其特徵是螺絲頭的上平面與垂直面的交接處會有個R角，這個R角的大小其實並沒有明確的規定，所以不同螺絲廠打出來同一個型號的盤頭螺絲經常會發現有不同圓角的現象，但是R角如果大到整個垂直面，則會變成圓頭螺絲。

中文之所以命名為「盤」頭，應該是取「PAN」的中文發音而得，而且似乎是大陸用語，因為怎麼看都跟把頭髮盤起來沒什麼太大關係。不過把它看成是一個倒扣的盤子或許還可以說得通。

「盤頭螺絲」應該也是「圓頭螺絲」的改良版螺絲之一，因為當螺絲頭的尺寸的越做越小，圓頭螺絲的圓弧頭型邊緣其實不利刻劃螺絲頭的凹槽深度，凹槽淺了使用上就容易造成螺絲頭滑牙問題，於是把螺絲頭的頂部改成平面並增加邊緣厚度，取圓頭螺絲的圓頭優點側面的地方加點圓角就成了改良的重點，這樣依然可以起到螺絲受到撞擊時滑開的作用，但是卻可以改善增加小螺絲頭的凹槽深度，降低滑牙/滑絲的機率。

就因為盤頭螺絲改良了圓頭螺絲及扁圓頭螺絲在小螺絲的缺點且保留其優點，所以盤頭螺絲被大量運用在一般的小型電子產品的鎖緊工件上，尤其是內裝沒有外觀或高度限制的地方，而且不論是用於塑膠的自攻螺絲或是埋入的機械螺絲都可以看到他的身影，使用非常廣泛，特別是在M3以下的螺絲尺寸。

平頭螺絲(Flat head screw)與橢圓頭螺絲/皇冠頭螺絲(Oval head screw)

平頭螺絲(Flat head screw)及皇冠頭螺絲(Oval head screw)與其他螺絲的最大差異是它們被鎖緊後，其螺絲頭會沉入被鎖緊物的表面，使用得當時螺絲頭的頂面會與被鎖物齊平，這種螺絲可以在組裝有限的空間中達到鎖緊並避免螺絲干涉的問題。

平頭螺絲最早期被廣泛的應用在木工的作業當中，如房門鉸鍊在門房關合後不允許有凸出干涉的位置，或是桌面這類不允許有螺絲突起的位置等。不過木工上的螺絲大多使用在自攻牙螺絲上。

隨著電子產品的發達與製作工藝精度的提昇，平頭螺絲的沉頭與被鎖物表面齊平的特性被現代電子產品開發者所喜愛，現在也被大量運用在小型的電子產品中，因為其不但美觀而且不佔用表面空間。不過電子產品內的「平頭螺絲」大多使用在機械牙螺絲上用來鎖付薄鐵片(sheet metal)等工件，因為我們可以透過鐵件的製作工藝，預先設計出螺絲孔與錐形凹槽導角來配合平頭螺絲頭的錐形底面，達到控制這種螺絲頭鎖緊後的高度。

不過有一點要特別注意的是，平頭螺絲鎖緊後因為其螺絲頭底面的錐形斜面容易對被鎖緊物產生較大的應力，甚至使其變形，所以需要較精準的設計與製作工藝配合，也因此較不適合將其鎖緊在塑膠件上，因為塑膠件一般較軟，較無法控制鎖付時的扭力與鎖付後的螺絲高度，也就無法有效控制薄鐵片上所承受的應力。

就因為「平頭螺絲」有著許多不容易克服的缺點，所以如果設計許可的情況下，一般機構設計師大多會使用「盤頭螺絲」來取代「平頭螺絲」，然後在鎖螺絲的地方預設凹孔，來克服盤頭螺絲頭浮出鎖付表面的問題，也因為盤頭螺絲頭底部為平面，可以確保螺絲鎖付至下死點時不會再往下鎖，鎖付後的螺絲頭保持力也相對較佳。這也是為何小巧的手持電子產品（如手機、數位相機）當中反而更常見到盤頭螺絲。

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工作熊發現有許多新手工程師在碰到生產製造或是品質問題時，根本就不知道如何下手分析問題，這個好像學校還真的不會教學生如何解決問題、分析問題的，記得工作熊自己以前似乎也是這麼一路懵懵懂懂地摸索過來，那如果碰到問題時到底該如何著手分析呢？

其實業界的前輩們已經幫我們整理歸納了許多種解決問題(Problem Solving)的方法了，比如8D手法及QC Story(品管歷程)、DMAIC等技巧，我們只要依照其方法與步驟，一步一步跟著做下來大概就可以分析出問題。

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而分析問題時最重要的一個步驟就是如何找出問題發生的真正原因，而這個也正是最困擾新手解決問題的步驟，工作熊會強烈建議大家要善加運用層別法、特性要因分析圖（魚骨圖）、柏拉圖、原因樹等這類品管工具來幫助尋找出真因。

EMS生產時發生MLCC電容的品質分析手法

(請注意：文章中的圖片都只是示意圖，並非真正案例圖片)

（如果內容與貴公司的情況有點雷同，請勿對號入座，其實很多公司都有類似問題的。）

比如說EMS產線在整機組裝(Final Assembly)後發現有高比率的功能不良，經過初步分析後發現有一顆MLCC電容破裂，而且都出現在電路板的同一個位置上。

檢查MLCC破裂的方法一般肉眼很難看得出來，甚至有時用放大鏡或顯微鏡也不一定看得出來，這是因為其裂開處往往在電容的底部或是內側，而且裂紋一般非常細微且不易察覺，業界一般的作法都是拿烙鐵燙開解焊，如果有破裂問題通常解焊後就可以看到明顯的裂開或直接斷裂，也可以用X-Ray來觀察，但最好是2.5D以上的X-Ray，3D CT X-Ray會更好，不過X-Ray老實說也不容易檢查到細微的裂縫，另外還可以用超音波掃描，不過這項設備一般EMS廠沒有。

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好了，我們現在已經知道了電容破裂是造成這次功能測試不良的主因，那要如何更進一步分析電容破裂的原因（原因樹的精神就要追根究底）？只是分析問題通常很難能一步就到位找到真正的問題點，所以工作熊一般會建議採取下列步驟來分析問題：

步驟一、魚骨圖/特性要因分析圖

先用「魚骨圖/特性要因分析圖」來列出所有的可能原因，然後針對最有可能的要因一項一項來排查尋找真因。

步驟二、資料收集、層別問題

其次要試著透過資料收集來層別不良問題、收斂問題並找出發生問題的零件與製程處或地點。

• 針對「材料」來排查：可以試著看看這顆MLCC在這片板子上總共有幾倍用量（BOM會告訴你用了多少顆相同的MLCC在同一板子）？這顆MLCC是否只有一家供應商或是多家供應商？破裂是否與板子上的特定位置有關聯？或是特定供應商有關聯？

》》結果：只有一家供應商，而且板子上總共有四顆相同的電容，但是只有一個地方會出現電容破裂問題。

• 針對「製程」來排查：分析問題時要將問題收斂，這時候必須透過資料收集或是追蹤一批產品的方式來確認問題釋出現在哪個生產製程，電容會發生破裂，其實從SMT製程開始就有機會，而且每處會對板子施加應力造成板彎的製程都可能是兇手，比如說分板作業(De-panel)、ICT的針床測試、FVT的針床測試、整機裝配時是否有干涉組裝、整機鎖螺絲時是否會引起翹板等。
  收集數據時記得要紀錄哪個作業員、哪個班別（白班或夜班）、哪條產線、哪台機器，因為這些都可能是原因。

》》結果：不良品只出現在整機組裝。

步驟三、收斂問題，利用「應變規」量測板子的應力及應變

接著就要再進一步分析為何整機組裝時會出現電容破裂問題。建議採用「應變規(strain-gage)」來量測整機組裝應力，量測時要從板子剛要組進機殼前就開始量測，直到整機螺絲鎖付完成，查看哪個環節的應變超標。

》》結果：發現在螺絲鎖付第二顆螺絲的時候有應變超標的問題。（鎖螺絲的順序其實是很重要的，建議要嘗試不同鎖螺絲的順序來取得最佳手順）

步驟四、追查最後真因

檢查為何在「鎖第二顆螺絲」的時候會有應變(應力)超標問題。檢查是否有任何設計變更？或是有更換過作業員？或是變換了不同的鎖螺絲順序？或材料變更？

》》結果：後來發現機殼曾經做過設計變更，多增加了一個電路板定位的機構，這個機構在螺絲鎖付時會造成額外的板彎應力。

步驟五、採取對策

行文至此，主因已經找出來了，接著就是如何訂正螺絲鎖付時造成的應力過大問題了。可以先改回原來的設計或是重工或是增加螺絲鎖付前的預壓治具以預先消除應力後再鎖螺絲。

後記：

雖然工作熊在這裡幫你列出了解決問題的方法與步驟，但是實際等你遇到問題時的狀況一定與工作熊說的又不一樣，你所要做的就是靜下心來，一步步按照邏輯來解開真相～記得！真相永遠只有一個喔！

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《案例研究》客戶抱怨IO連接器上出現不明的白色粉沫

經過了兩年多的沈澱，公司的產品又開始重新評估考慮防潮防水塗膠(waterproof coating)的解決方案，這次找了更多的公司與塗膠來進行評估，其中兩支塗膠都有在本部落格之前的文章中介紹過。

這次工作熊對於這些號稱可以達到防水防潮的塗膠也有了更進一步的認識與實做，所以本文就來說說與廠商接觸及實際操作後的一些心得分享。

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在工作熊的日常工作中，BGA焊錫破裂是最傷腦筋，也是最常被拿出來討論的一個工程問題，其實至今為止似乎仍然還沒有一個最佳的方案可以徹底解決BGA焊錫破裂、功能失效的問題。雖然不能有效解決BGA問題，但溫故總能知新，工作熊這裡把之前寫過的一些關於「電子零件掉落、BGA焊錫破裂」的文章加以整理給自己也給有需要的朋友參考。

期望大家也可以溫故而知新，鑑往而知來，啟發自己的靈感～

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