质量管理在芯片封装引线键合中的应用

1、质量管理在芯片封装引线键合中的应用摘要:本论文采用统计过程控制（SPC）技术,以六西格玛统计方法为指导，通对关键工序进行监控和分析，找出了对输出变量有关键影响的输入因子，并对这些关键因子进行改进和控制，从而使生产过程得到最大的优化，产品的质量和良品率都有一个全面的提升。最终实现了通过对参数的改进和SPC系统对量产中的产品进行持续的质量监控，提高了焊线工序良品率和稳定性。关键词:封装DMAIC六西格玛SPC半导体封装业和测试业是我国半导体产业的重要组成部分，回顾我国半导体封装业的发展，从1956年我国第一只晶体管的诞生伴随着电子封装业的起步。但虽经过多年的发展，我国的封装技术依然落后,没有形成大

2、的研发队伍。由于过去圭寸装技术常常被忽视以及对圭寸装技术的支持不利，使我国封装技术发展缓慢，与国外的高可靠单片Ic的封装技术相差甚远。目前封装形式一方面朝着高性能的方向发展；另一方面朝着轻薄短小的方向发展。这个趋势促进了对封装工艺圆片研磨、圆片粘贴、引线键合等都提出了新的要求。其中引线键合是很关键的工艺，键合的质量好坏直接关系到整个封装器件的性能和可靠性。本文运用控制图对生产过程进行分析评价，以确认、改善或纠正工艺过程，保证产品质量、成品率和可靠性。在日月光ASE半导体公司上海厂前线射频生产线焊线工序2012年的平均良品率仅为99.76%。这与六西格玛”的质量的要求有很大的差距。因此要想提高器

3、件的射频性能和可靠性，首先要有一个稳定的工艺制程，是良好的器件射频性能的保证。如果没有稳定的工艺制程，良好的器件射频性能就无从谈起。因为良好的器件射频性能和可靠性是以高稳定性、高一致性的线弧为保证的。但为了满足客户更高的要求，实现产品性能的整体的最优化，所以有必要进一步提高器件的射频性能和可靠性。1六西格玛管理理论六西格玛管理是以提高顾客满意度为企业所追求的主要目标。它是基于数据和事实为驱动的管理方法，应用统计数据和分析方法来建立对关键变量的理解和获得优化结果。在六西格玛管理过程中，流程是需要改进的主要对象。所有的流程都有变异，六西格玛帮助我们有效减少过程的变异。并且六西格玛管理还是一个有预见

4、性的积极管理帮助我们注重预防问题而不是疲于处理已发生的危机。DMAIC是指由界定(Define)、测量(hleasure)分析(Analyze)、改进(Improve)和控制(Contr01)五个阶段构成的改进方法。界定阶段(Define):它是六西格玛改进方法DKAIC过程的第一步。这一步就是明确客户的关键需求并确定需要改进的产品和流程，将改进项目界定在合理的范围内测量阶段(Measure)既是界定阶段的后续工作，也是联系分析阶段的桥梁，从测量阶段开始就要收集数据，并着手对数据进行分析，通过测量阶段的数据收集和评估工作，可以获得对问题和改进机会的定量化认识，并在此基础上获得项目实施方面的信息

5、。分析阶段(malyze):在这个阶段，通过对大量的数据需要进行系统地分析，找出影响输出的关键因子，换句话说，通过分析找到问题的根源”改进阶段(Improve):这个阶段是DMAIC的核心阶段。优化过程输出并且消除或减小关键因素的影响，使过程的缺陷或变异降至最低：实验设计是质量改进的主要工具，它可以为六西格玛管理提供以最低的成本区的最高的绩效。控制阶段(Contr):就是将改进成果进行规划，通过修订文件等方法使经验制度化。作为DMAIC过程的最后一个阶段，控制是十分关键的：避免突然”回到旧的习惯和程序是控制步骤的主要的目的。DMAIC流程图如图1所示。2SPC技术在引线键合中的应用F面我们就根

6、据这五个阶段的划分，运用SPC技术分析其在键合工艺中的应用2.1初期数据的采集数据搜集的目的是确定控制线，以描述被监测参数的稳定性和变化规律。用经过计量合格的拉力计，按照GJB548B-2005方法2011.1引线键合强度试验方法中规定的步骤和要求，进行引线拉里数据采集，共采集到134根引线的键合拉力数据。采集表如表1所示。2.2统计分析134个数据分为6组，做出的直方图如图2所示从图2中可以直观地看出，这组数据呈现中间高，两边低的基本对称形状，符合正态分布的特点，因此认为这组键合强度数据服从正态分布。拉力数据的波动属正常波动，说明工序处于正常状态，可以进行工序能力指数分析和计算。工序能力指数

7、是反映工艺水平满足工艺参数规范要求的程度，当工艺规范的中心值与工艺参数的分布中心重合时,用Cp表示,Cp=(T订I)/6a当Tu-TI=6a时,Cp=1,此时的工序合格品率为99.74%。工艺规范的中心值与工艺参数的分布中心通常是偏离的，键合强度的规范要求是拉力大于某个数值，此时Cpk=(a-TI)/3a(1)由表1中采集的数据，计算正态分布的U值和a值。ax=(x1+x2+xn)/n=刀xi/n=14.32(g)根据公式计算，控制图我们得出极差控制图中:CL=4.56,UCL=9.64,LCL=12.28。标准差控制图中：CL=1.84,UCL=17.53,LCL=12.28从而我们得出本文

8、的综合控制模型，如图3所示。2.4改进控制质量控制图使用一段时间后，随着操作人员的熟练程度和设备、材料等的变化，改进措施的实施，工序能力可能会有所改变，因此应重新采集数据，对控制图的中心线和控制界限进行修正，以提高控制图的控制作用,从而改进产品的质量。如图4所示。3结语SPC技术是一种实用的、直观的工艺质量控制方法，对于控制工艺质量的波动有明显的效果。使用X-S控制图的前提条件是要求被分析的数据满足完全相互独立的条件。对半导体器件生产中的关键工序制定合理的数据采集方案，保证充分的工序能力，坚持在控制图上的描点，认真分析工序波动趋量和成品率，生产出高质量的产品。参考文献谢晓明高密度电子封装的最新进展和发展趋势J.信息通讯,2013,1:13.吕磊.引线键合工艺介绍及质量检验