質量管理在芯片封裝引線鍵合中的應用

摘 要：本論文采用統計過程控制（SPC）技術，以六西格瑪統計方法為指導，通對關鍵工序進行監控和分析，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，從而使生產過程得到最大的優化，產品的質量和良品率都有一個全面的提升。最終實現了通過對參數的改進和SPC系統對量產中的產品進行持續的質量監控，提高了焊線工序良品率和穩定性。

關鍵詞：封裝 DMAIC 六西格瑪 SPC

中圖分類號TN305 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（b）-0158-02

半導體封裝業和測試業是我國半導體產業的重要組成部分，回顧我國半導體封裝業的發展，從1956年我國第一只晶體管的誕生伴隨著電子封裝業的起步。但雖經過多年的發展，我國的封裝技術依然落后，沒有形成大的研發隊伍。由于過去封裝技術常常被忽視以及對封裝技術的支持不利，使我國封裝技術發展緩慢，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展；另一方面朝著輕薄短小的方向發展。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過程進行分析評價，以確認、改善或糾正工藝過程，保證產品質量、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。因此要想提高器件的射頻性能和可靠性，首先要有一個穩定的工藝制程，是良好的器件射頻性能的保證。如果沒有穩定的工藝制程，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，實現產品性能的整體的最優化，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所追求的主要目標。它是基于數據和事實為驅動的管理方法，應用統計數據和分析方法來建立對關鍵變量的理解和獲得優化結果。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工作，也是聯系分析階段的橋梁，從測量階段開始就要收集數據，并著手對數據進行分析，通過測量階段的數據收集和評估工作，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。

分析階段（malyze）：在這個階段，通過對大量的數據需要進行系統地分析，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的最高的績效。

控制階段（Contr）：就是將改進成果進行規劃，通過修訂文件等方法使經驗制度化。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。

2 SPC技術在引線鍵合中的應用

下面我們就根據這五個階段的劃分，運用SPC技術分析其在鍵合工藝中的應用。

2.1 初期數據的采集

數據搜集的目的是確定控制線，以描述被監測參數的穩定性和變化規律。用經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定的步驟和要求，進行引線拉里數據采集，共采集到134根引線的鍵合拉力數據。采集表如表1所示。

2.2 統計分析

134個數據分為6組，做出的直方圖如圖2所示。

從圖2中可以直觀地看出，這組數據呈現中間高，兩邊低的基本對稱形狀，符合正態分布的特點，因此認為這組鍵合強度數據服從正態分布。拉力數據的波動屬正常波動，說明工序處于正常狀態，可以進行工序能力指數分析和計算。

工序能力指數是反映工藝水平滿足工藝參數規范要求的程度，當工藝規范的中心值與工藝參數的分布中心重合時，用Cp表示，Cp=（Tμ-Tl）/6α。當Tu-Tl=6α時，Cp=1，此時的工序合格品率為99.74%。

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，因此應重新采集數據，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據滿足完全相互獨立的條件。對半導體器件生產中的關鍵工序制定合理的數據采集方案，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，生產出高質量的產品。

參考文獻

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