質(zhì)量管理在芯片封裝引線鍵合中的應(yīng)用

1、質(zhì)量管理在芯片封裝引線鍵合中的應(yīng)用摘要:本論文采用統(tǒng)計(jì)過程控制（SPC）技術(shù),以六西格瑪統(tǒng)計(jì)方法為指導(dǎo)，通對關(guān)鍵工序進(jìn)行監(jiān)控和分析，找出了對輸出變量有關(guān)鍵影響的輸入因子，并對這些關(guān)鍵因子進(jìn)行改進(jìn)和控制，從而使生產(chǎn)過程得到最大的優(yōu)化，產(chǎn)品的質(zhì)量和良品率都有一個全面的提升。最終實(shí)現(xiàn)了通過對參數(shù)的改進(jìn)和SPC系統(tǒng)對量產(chǎn)中的產(chǎn)品進(jìn)行持續(xù)的質(zhì)量監(jiān)控，提高了焊線工序良品率和穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞:封裝DMAIC六西格瑪SPC半導(dǎo)體封裝業(yè)和測試業(yè)是我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，回顧我國半導(dǎo)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(shù)依然落后,沒有形成大

2、的研發(fā)隊(duì)伍。由于過去圭寸裝技術(shù)常常被忽視以及對圭寸裝技術(shù)的支持不利，使我國封裝技術(shù)發(fā)展緩慢，與國外的高可靠單片Ic的封裝技術(shù)相差甚遠(yuǎn)。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(jìn)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(guān)鍵的工藝，鍵合的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到整個封裝器件的性能和可靠性。本文運(yùn)用控制圖對生產(chǎn)過程進(jìn)行分析評價，以確認(rèn)、改善或糾正工藝過程，保證產(chǎn)品質(zhì)量、成品率和可靠性。在日月光ASE半導(dǎo)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(zhì)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?yàn)榱己玫钠骷漕l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(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能的整體的最優(yōu)化，所以有必要進(jìn)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(biāo)。它是基于數(shù)據(jù)和事實(shí)為驅(qū)動的管理方法，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和分析方法來建立對關(guān)鍵變量的理解和獲得優(yōu)化結(jié)果。在六西格瑪管理過程中，流程是需要改進(jìn)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(yù)見

4、性的積極管理幫助我們注重預(yù)防問題而不是疲于處理已發(fā)生的危機(jī)。DMAIC是指由界定(Define)、測量(hleasure)分析(Analyze)、改進(jìn)(Improve)和控制(Contr01)五個階段構(gòu)成的改進(jìn)方法。界定階段(Define):它是六西格瑪改進(jìn)方法DKAIC過程的第一步。這一步就是明確客戶的關(guān)鍵需求并確定需要改進(jìn)的產(chǎn)品和流程，將改進(jìn)項(xiàng)目界定在合理的范圍內(nèi)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(jìn)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(jìn)機(jī)會的定量化認(rèn)識，并在此基礎(chǔ)上獲得項(xiàng)目實(shí)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(jìn)行系統(tǒng)地分析，找出影響輸出的關(guān)鍵因子，換句話說，通過分析找到問題的根源”改進(jìn)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(guān)鍵因素的影響，使過程的缺陷或變異降至最低：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是質(zhì)量改進(jìn)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(jìn)成果進(jìn)行規(guī)劃，通過修訂文件等方法使經(jīng)驗(yàn)制度化。作為DMAIC過程的最后一個階段，控制是十分關(guān)鍵的：避免突然”回到舊的習(xí)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(shù)在引線鍵合中的應(yīng)用F面我們就根

6、據(jù)這五個階段的劃分，運(yùn)用SPC技術(shù)分析其在鍵合工藝中的應(yīng)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(jì)量合格的拉力計(jì)，按照GJB548B-2005方法2011.1引線鍵合強(qiáng)度試驗(yàn)方法中規(guī)定的步驟和要求，進(jìn)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(jì)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(diǎn)，因此認(rèn)為這組鍵合強(qiáng)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(jìn)行工序能力指數(shù)分析和計(jì)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(dāng)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(dāng)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(qiáng)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(jì)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(jì)算，控制圖我們得出極差控制圖中:CL=4.56,UCL=9.64,LCL=12.28。標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)控制質(zhì)量控制圖使用一段時間后，隨著操作人員的熟練程度和設(shè)備、材料等的變化，改進(jìn)措施的實(shí)施，工序能力可能會有所改變，因此應(yīng)重新采集數(shù)據(jù)，對控制圖的中心線和控制界限進(jìn)行修正，以提高控制圖的控制作用,從而改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量。如圖4所示。3結(jié)語SPC技術(shù)是一種實(shí)用的、直觀的工藝質(zhì)量控制方法，對于控制工藝質(zhì)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(dú)立的條件。對半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中的關(guān)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(jiān)持在控制圖上的描點(diǎn)，認(rèn)真分析工序波動趨量和成品率，生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。參考文獻(xiàn)謝曉明高密度電子封裝的最新進(jìn)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(zhì)量檢驗(yàn)