共面度 Coplanarity 是什麼：參考面怎麼定、怎麼量、哪些零件要管，從定義到來料與拿取的 5 個階段

共面度（Coplanarity）是零件的引腳或焊球，底端是不是都落在同一個平面上；JEDEC 規格偏好的算法，是先找出零件放在平板上時撐住它的「座落面」（Seating Plane），再看離這個面遠端的那一個端子有多遠。數字超過上限，高出的那一腳在回焊時可能碰不到錫膏，造成空焊或焊點太弱。 本文談的是表面黏著零件（有引腳的 QFP 這類、有焊球的 BGA 這類）在常溫下的共面度；零件在回焊溫度下的翹曲、電路板本身的板彎板翹、焊點的檢查方法，不在範圍內。分成 5 個階段：

• 階段①｜先分清楚：共面度、高低差與翹曲： 參考面不同，算出來的數字就不同。
• 階段②｜哪些零件要管、為什麼： 有引腳或焊球的表面黏著零件，空焊、焊點太弱、短路與貼裝偏移。
• 階段③｜參考面怎麼定、用什麼量： 座落面與迴歸平面兩種算法，雷射、三次元與光學檢查。
• 階段④｜上限怎麼約、來料怎麼查： 上限看零件自己的規格，來料抽查與記錄。
• 階段⑤｜拿取、存放與上線： 引腳怕被碰彎，包裝與拿取要一起管。

本文從「零件焊上去之後，有幾腳空焊或焊點很細」開始講；BGA 焊點本身怎麼檢查，見嘉鴻已上線的〈BGA 焊點怎麼檢查：X-ray、紅墨水、切片怎麼選，5 階段由淺入深〉。下面每個階段寫：怎麼做、公開資料怎麼說，有對應時再寫嘉鴻能幫的；來源、例外與整理放在文末的「備註」。此為一般情況，仍需視個案而定。

階段①：先分清楚：共面度、高低差與翹曲

怎麼做：

• 先問清楚對方說的「共面度」是哪一種算法：以座落面算、以迴歸平面算，還是高點減低點的高低差；三種算出來的數字不一樣，不能直接比（本文的整理；圖 2）。
• 分清是常溫下量的，還是回焊溫度下量的：常溫下量的是共面度；零件在回焊溫度下的翹曲，是另一份標準在管。
• 分清是零件的問題，還是板子的問題：零件的端子不共面，和電路板的焊墊不平，都會讓某幾腳碰不到錫膏；板子平不平，要另外量（本文的整理）。

公開資料怎麼說： 標準組織 JEDEC（固態技術協會）的試驗方法 JESD22-B108B（表面黏著半導體元件的共面度試驗，2010 年 9 月發行，2023 年 2 月重新確認）的官方頁面寫到：這個試驗量的是表面黏著半導體元件的端子（引腳或焊球）在常溫下偏離共面的程度，用在檢驗與元件特性分析；要看回焊溫度下的共面度或封裝翹曲，請見 JESD22-B112。一家檢測設備公司在產業雜誌上的技術文章（網址標示 2007 年 5 月；該文談的是焊球凸塊，以 BGA 焊球為例）寫到，當時的 JEDEC 規格（JESD22-B108A）提供兩種定參考面的算法：以座落面算時，共面度是任一端子頂點離座落面距離的上限；以迴歸平面算時，先用誤差平方和極小化的方法求出通過所有端子頂點的理想擬合平面，再平移到外側的端子，共面度是這個平面到端子距離的上限，也就是各端子到擬合平面的正向偏離峰值減負向偏離峰值；並指出依 JEDEC 規格定義平面的方式，可能得出不恰當的共面度（備註表 1）。

嘉鴻能幫的：

• 電路板本身的平整度，嘉鴻已上線的〈白光結構光厚度與形變量測｜載具翹曲、板翹與錫膏厚度的非接觸檢測〉介紹非接觸地量整片載具與板子高低差的方法（頁面寫系統目前在常溫下量測）；它也寫到，量高溫翹曲的 JEDEC JESD22-B112，對象是 IC 封裝、不是板子。

階段②：哪些零件要管、為什麼

怎麼做：

• 先管有引腳或焊球的表面黏著零件：引腳細、腳數多的 QFP 這類，以及焊球多、看不到焊點的 BGA 這類。
• 連接器、屏蔽框這類多腳的件，同樣有端子不在同一平面的問題，也可以照同樣的方式約定與檢查（本文的整理）。
• 把現場看到的現象對回來：個別幾腳空焊、焊點特別細或特別弱、相鄰腳短路、貼裝時偏移，都可能和共面度有關，再往下查（本文的整理）。

公開資料怎麼說： 一個半導體資源網站的名詞解釋頁（頁面上沒有顯示日期）寫到：共面度是一組點落在同一平面上的程度，用在零件引腳、BGA 焊球與其他接點；一腳或一顆球比旁邊的高出很多，焊接時可能碰不到焊墊，形成空焊；太低的那一腳雖然碰得到，焊點可能很薄、容易壞；極端情況下，共面度嚴重偏差的引腳，可能彎曲、碰到旁邊那一腳而短路；共面度不好的零件，自動貼裝時可能不容易放準而偏移；這些問題都會讓故障率升高，也可能在使用中故障。一份美國專利（一家雷射與檢測設備公司，2001 年 6 月公告）的背景說明寫到：引腳都要大致落在同一平面上，這個性質就叫引腳共面度，這樣每一腳才都焊得到板子上；引腳離板子太高、焊不牢，是一種缺陷（備註表 2）。

嘉鴻能幫的：

• 焊上去之後要確認是不是空焊或焊點太弱，BGA 這類看不到焊點的，見〈BGA 焊點怎麼檢查：X-ray、紅墨水、切片怎麼選，5 階段由淺入深〉講 X 光、紅墨水與切片怎麼選。

階段③：參考面怎麼定、用什麼量

怎麼做：

• 先定參考面：以座落面算，是零件放在平板上時撐住它的那三個端子所決定的平面，這三點要圍住零件的重心；以迴歸平面算，是用所有端子頂點擬合出來的平面（圖 2）。
• 再定量什麼：每一個端子頂點到參考面的距離，取偏離量居首的那一個；報告上要寫清楚用哪一種參考面（本文的整理）。
• 量的工具：整片的引腳或焊球，要用能量出每一點高度的設備，例如雷射掃描、三次元量測或光學檢查設備；只看外圈幾腳有沒有翹起來，可以用數位顯微鏡從側面看（側面看是本文的整理）。
• 在常溫下量，並記下量的條件；回焊溫度下的翹曲，要另外用高溫翹曲的方法量（本文的整理）。

公開資料怎麼說： 前面那篇檢測設備公司的文章寫到：座落面是由三個端子頂點決定、而且這三點形成的三角形要圍住零件重心的平面；它也指出，依 JEDEC 規格的演算法，有時找出來的平面會穿過其他端子，這和零件真正放在平面上的情形不符，所以它提出逐步修正、找出「真正座落面」的做法。前面那個半導體資源網站寫到：共面度通常用專門的設備量，例如雷射掃描器、三次元量測儀或光學檢查設備，量出每一腳或每一顆球相對於參考面的高度。前面那份美國專利寫到：以零件重心為準、圍住重心的至少三腳；並把當時的量法分成兩類：一次取像就產生立體表面圖的方法，以及把多個平面影像組合起來的方法（備註表 1、表 2）。

嘉鴻能幫的：

• 4K 3D 數位顯微鏡：商品頁寫內建測量系統、可多角度旋轉顯示，用在焊點檢查、缺陷辨識與細節觀察。
• 7 吋數位顯微鏡：商品頁寫 1 到 1,200 倍連續變焦（另一型 1 到 1,600 倍）、物距 10 mm 以上、鏡頭角度可調以避開反光，可拍照錄影留品管紀錄；可用來從側面看外圈引腳有沒有翹起來。

階段④：上限怎麼約、來料怎麼查

怎麼做：

• 上限看零件自己的規格：以零件的規格書或封裝圖為準，並問清楚它是用哪一種參考面算的；本文讀到的公開資料，沒有給一個通用的上限數字（本文的整理）。
• 寫進採購或承認文件：上限、參考面、在什麼溫度下量、抽樣數，四項寫清楚（本文的整理）。
• 來料抽查：同一批抽幾顆量，記下數字；現場出現空焊時，回頭比對同一批的來料紀錄（本文的整理）。
• 板子那一邊也要約：電路板焊墊不平，會讓零件共面度的影響更明顯，所以板子的平整度要另外約（本文的整理；來源 3 寫到焊墊表面不平會加重這個問題）。

公開資料怎麼說： 前面那個半導體資源網站寫到：製造商要訂出並遵守嚴格的共面度規格；原因包括引腳成形、切腳、切單、植球或焊球回焊時的變異，封裝材料熱膨脹係數不同造成的翹曲，拿取與存放不當把引腳弄彎；電路板焊墊表面不平，會讓這個問題更嚴重。JEDEC 的官方頁面寫到：JESD22-B108B 用在檢驗與元件特性分析，可以免費下載，但要先在 JEDEC 網站註冊（備註表 2）。

嘉鴻能幫的：

• 來料檢查時拍照留紀錄，可用上面的 7 吋數位顯微鏡（商品頁寫可拍照錄影、存成品管紀錄）。

階段⑤：拿取、存放與上線

怎麼做：

• 拿取：引腳細的零件，拿取時不要碰到引腳；掉落過的零件，先量過再上線（本文的整理；來源 3 寫到拿取與存放不當會把引腳弄彎）。
• 包裝：上線前維持原本的包裝方式（Tray 或捲帶），不要把零件倒在一起混裝（本文的整理）。
• 重工或手焊過的零件：拆下來的零件，引腳與焊球都可能變形，要不要再用，先量共面度（本文的整理）。
• 現場出現個別腳空焊時，順序是：先看那幾腳是不是比旁邊高，再看板子焊墊與錫膏，接著才調回焊條件（本文的整理）。

公開資料怎麼說： 前面那個半導體資源網站把「拿取與存放不當，把引腳弄彎」列為共面度變差的原因之一。前面那份美國專利寫到：以座台頂面當參考面的那一類檢查系統，需要特別的拿取裝置（例如可沿高度方向移動的機構）；並把引腳離板子太高、焊不牢，列為要檢出的缺陷（備註表 2）。

嘉鴻能幫的：

• 嘉鴻已上線的〈Tray 與捲帶差別：8 項比較，BGA、QFP 怎麼上線與存放〉比較 Tray 與捲帶兩種包裝，並講 BGA、QFP 這類零件怎麼上線與存放。

常見問題

Q1：共面度（Coplanarity）是什麼？

零件的引腳或焊球，底端是不是都落在同一個平面上。JEDEC 規格偏好的算法，是先找出零件放在平板上時撐住它的座落面（Seating Plane），再看離這個面遠端的那一個端子有多遠；數字超過上限，高出的那一腳回焊時可能碰不到錫膏，造成空焊或焊點太弱。

Q2：共面度有哪幾種算法？

常見三種：以座落面算（撐住零件、圍住重心的三個端子決定的平面）、以迴歸平面算（用所有端子頂點擬合出的平面），以及高點減低點的高低差。三種算出來的數字不一樣，不能直接比，報告上要寫清楚用哪一種。

Q3：共面度上限是多少？

看零件自己的規格書或封裝圖，並問清楚它用哪一種參考面算；本文讀到的公開資料沒有一個通用的上限數字。上限、參考面、在什麼溫度下量、抽樣數，四項要寫進採購或承認文件。

Q4：QFP 個別幾腳空焊，要先查共面度嗎？

可以照這個順序：先看那幾腳是不是比旁邊高（零件共面度），再看板子焊墊平不平、錫膏印得夠不夠，接著才調回焊條件、一次改一項。拿取不當、掉落過或重工拆下的零件，引腳都可能變形，上線前先量。

備註：來源與例外

以下給需要核對的人看，不看也不影響上面的做法。您的產品規範、零件的規格書與相關標準，和本文不同時，以它們為準。

各階段的出處

表 1｜兩種參考面的算法（來源 2，以 BGA 焊球為例）

來源：2（座落面一列另見 4：至少三腳圍住重心）。

表 2｜原因與影響（來源 3）

來源：3（另註明者除外）。

例外與限制

• 看到什麼、沒看到什麼：本文讀到的是 JEDEC JESD22-B108B 官方頁面上的範圍說明（沒有下載標準全文，下載要註冊）、1 篇檢測設備公司在產業雜誌上的技術文章、1 個半導體資源網站的名詞解釋頁，以及 1 份美國專利的說明。沒有讀到 JESD22-B108B 的全文，量測步驟與參考面的正式定義，以標準全文為準。
• 沒有通用的上限數字：本文讀到的公開資料都沒有給一個通用的共面度上限；上限以零件的規格書或封裝圖為準，並要問清楚是用哪一種參考面算的。
• 有立場的資料：來源 2 的作者任職於檢測設備公司，文中提出的修正做法是它自己的主張；來源 4 是一家檢測設備公司的專利，背景說明是專利自己的整理，不是標準。本文只取它們對算法與現象的描述。
• 座落面的寫法：來源 2 談的是焊球的「三個高點」，來源 4 談的是引腳朝下時的「至少三腳」；兩者都是「零件放在平板上時撐住它的三點」，本文統一寫成「撐住它的那三個端子」。
• 本文的整理：階段①的「高點減低點的高低差」這種說法與三種數字不能直接比、分清零件與板子、階段②的連接器與屏蔽框和現象對照、階段③的報告寫明參考面與側面看外圈、階段④的四項約定與來料抽查、階段⑤的拿取、包裝、重工與排查順序，是本文的整理；其餘句子都能在來源找到對應的敘述。
• 範圍：本文只談表面黏著零件在常溫下的共面度；零件在回焊溫度下的翹曲（JESD22-B112）、電路板的板彎板翹、焊點的檢查與判讀，不在範圍內。
• 設備與商品：「嘉鴻能幫的」只寫站上商品頁與已上線文章的原文，規格以商品頁為準；連結文字用的是功能名稱，沒有寫商品頁的型號、系列代號與廠牌。

本文為一般情況的歸納，不是標準條文的轉述，也不是對某一家廠商、設備廠或服務商的背書，更不是對您產品與製程的擔保。請以您的產品規範、零件的規格書與相關標準，以及您自己的驗證為準；此為一般情況，仍需視個案而定。