質量管理在芯片封裝引線鍵合中的應用

1、質量管理在芯片封裝引線鍵合中的應用摘要:本論文采用統(tǒng)計過程控制（SPC）技術,以六西格瑪統(tǒng)計方法為指導，通對關鍵工序進行監(jiān)控和分析，找出了對輸出變量有關鍵影響的輸入因子，并對這些關鍵因子進行改進和控制，從而使生產(chǎn)過程得到最大的優(yōu)化，產(chǎn)品的質量和良品率都有一個全面的提升。最終實現(xiàn)了通過對參數(shù)的改進和SPC系統(tǒng)對量產(chǎn)中的產(chǎn)品進行持續(xù)的質量監(jiān)控，提高了焊線工序良品率和穩(wěn)定性。關鍵詞:封裝DMAIC六西格瑪SPC半導體封裝業(yè)和測試業(yè)是我國半導體產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，回顧我國半導體封裝業(yè)的發(fā)展，從1956年我國第一只晶體管的誕生伴隨著電子封裝業(yè)的起步。但雖經(jīng)過多年的發(fā)展，我國的封裝技術依然落后,沒有形成大

2、的研發(fā)隊伍。由于過去圭寸裝技術常常被忽視以及對圭寸裝技術的支持不利，使我國封裝技術發(fā)展緩慢，與國外的高可靠單片Ic的封裝技術相差甚遠。目前封裝形式一方面朝著高性能的方向發(fā)展；另一方面朝著輕薄短小的方向發(fā)展。這個趨勢促進了對封裝工藝圓片研磨、圓片粘貼、引線鍵合等都提出了新的要求。其中引線鍵合是很關鍵的工藝，鍵合的質量好壞直接關系到整個封裝器件的性能和可靠性。本文運用控制圖對生產(chǎn)過程進行分析評價，以確認、改善或糾正工藝過程，保證產(chǎn)品質量、成品率和可靠性。在日月光ASE半導體公司上海廠前線射頻生產(chǎn)線焊線工序2012年的平均良品率僅為99.76%。這與六西格瑪”的質量的要求有很大的差距。因此要想提高器

3、件的射頻性能和可靠性，首先要有一個穩(wěn)定的工藝制程，是良好的器件射頻性能的保證。如果沒有穩(wěn)定的工藝制程，良好的器件射頻性能就無從談起。因為良好的器件射頻性能和可靠性是以高穩(wěn)定性、高一致性的線弧為保證的。但為了滿足客戶更高的要求，實現(xiàn)產(chǎn)品性能的整體的最優(yōu)化，所以有必要進一步提高器件的射頻性能和可靠性。1六西格瑪管理理論六西格瑪管理是以提高顧客滿意度為企業(yè)所追求的主要目標。它是基于數(shù)據(jù)和事實為驅動的管理方法，應用統(tǒng)計數(shù)據(jù)和分析方法來建立對關鍵變量的理解和獲得優(yōu)化結果。在六西格瑪管理過程中，流程是需要改進的主要對象。所有的流程都有變異，六西格瑪幫助我們有效減少過程的變異。并且六西格瑪管理還是一個有預見

4、性的積極管理幫助我們注重預防問題而不是疲于處理已發(fā)生的危機。DMAIC是指由界定(Define)、測量(hleasure)分析(Analyze)、改進(Improve)和控制(Contr01)五個階段構成的改進方法。界定階段(Define):它是六西格瑪改進方法DKAIC過程的第一步。這一步就是明確客戶的關鍵需求并確定需要改進的產(chǎn)品和流程，將改進項目界定在合理的范圍內測量階段(Measure)既是界定階段的后續(xù)工作，也是聯(lián)系分析階段的橋梁，從測量階段開始就要收集數(shù)據(jù)，并著手對數(shù)據(jù)進行分析，通過測量階段的數(shù)據(jù)收集和評估工作，可以獲得對問題和改進機會的定量化認識，并在此基礎上獲得項目實施方面的信息

5、。分析階段(malyze):在這個階段，通過對大量的數(shù)據(jù)需要進行系統(tǒng)地分析，找出影響輸出的關鍵因子，換句話說，通過分析找到問題的根源”改進階段(Improve):這個階段是DMAIC的核心階段。優(yōu)化過程輸出并且消除或減小關鍵因素的影響，使過程的缺陷或變異降至最低：實驗設計是質量改進的主要工具，它可以為六西格瑪管理提供以最低的成本區(qū)的最高的績效?？刂齐A段(Contr):就是將改進成果進行規(guī)劃，通過修訂文件等方法使經(jīng)驗制度化。作為DMAIC過程的最后一個階段，控制是十分關鍵的：避免突然”回到舊的習慣和程序是控制步驟的主要的目的。DMAIC流程圖如圖1所示。2SPC技術在引線鍵合中的應用F面我們就根

6、據(jù)這五個階段的劃分，運用SPC技術分析其在鍵合工藝中的應用2.1初期數(shù)據(jù)的采集數(shù)據(jù)搜集的目的是確定控制線，以描述被監(jiān)測參數(shù)的穩(wěn)定性和變化規(guī)律。用經(jīng)過計量合格的拉力計，按照GJB548B-2005方法2011.1引線鍵合強度試驗方法中規(guī)定的步驟和要求，進行引線拉里數(shù)據(jù)采集，共采集到134根引線的鍵合拉力數(shù)據(jù)。采集表如表1所示。2.2統(tǒng)計分析134個數(shù)據(jù)分為6組，做出的直方圖如圖2所示從圖2中可以直觀地看出，這組數(shù)據(jù)呈現(xiàn)中間高，兩邊低的基本對稱形狀，符合正態(tài)分布的特點，因此認為這組鍵合強度數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布。拉力數(shù)據(jù)的波動屬正常波動，說明工序處于正常狀態(tài)，可以進行工序能力指數(shù)分析和計算。工序能力指數(shù)

7、是反映工藝水平滿足工藝參數(shù)規(guī)范要求的程度，當工藝規(guī)范的中心值與工藝參數(shù)的分布中心重合時,用Cp表示,Cp=(T訂I)/6a當Tu-TI=6a時,Cp=1,此時的工序合格品率為99.74%。工藝規(guī)范的中心值與工藝參數(shù)的分布中心通常是偏離的，鍵合強度的規(guī)范要求是拉力大于某個數(shù)值，此時Cpk=(a-TI)/3a(1)由表1中采集的數(shù)據(jù)，計算正態(tài)分布的U值和a值。ax=(x1+x2+xn)/n=刀xi/n=14.32(g)根據(jù)公式計算，控制圖我們得出極差控制圖中:CL=4.56,UCL=9.64,LCL=12.28。標準差控制圖中：CL=1.84,UCL=17.53,LCL=12.28從而我們得出本文

8、的綜合控制模型，如圖3所示。2.4改進控制質量控制圖使用一段時間后，隨著操作人員的熟練程度和設備、材料等的變化，改進措施的實施，工序能力可能會有所改變，因此應重新采集數(shù)據(jù)，對控制圖的中心線和控制界限進行修正，以提高控制圖的控制作用,從而改進產(chǎn)品的質量。如圖4所示。3結語SPC技術是一種實用的、直觀的工藝質量控制方法，對于控制工藝質量的波動有明顯的效果。使用X-S控制圖的前提條件是要求被分析的數(shù)據(jù)滿足完全相互獨立的條件。對半導體器件生產(chǎn)中的關鍵工序制定合理的數(shù)據(jù)采集方案，保證充分的工序能力，堅持在控制圖上的描點，認真分析工序波動趨量和成品率，生產(chǎn)出高質量的產(chǎn)品。參考文獻謝曉明高密度電子封裝的最新進展和發(fā)展趨勢J.信息通訊,2013,1:13.呂磊.引線鍵合工藝介紹及質量檢驗