一種CMOS圖像傳感器封裝過程中污染物控制方法

張慧杰，郭艷青

（天津三星電機有限公司，天津 300462）

近10年來，隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展，CMOS 圖像傳感器的圖像質(zhì)量顯著提高，以其結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、集成度高等優(yōu)點逐漸占據(jù)圖像傳感器市場[1-2]，廣泛應用在攝像機，照相機，手機攝像頭和監(jiān)視系統(tǒng)等領域。目前CMOS 圖像傳感器向著高清晰度，高分辨率發(fā)展，像素尺寸越來越小，因此對于CMOS 圖像傳感器影響的污染物尺寸也越來越小，盡管現(xiàn)在CMOS 圖像傳感器封裝工程都是在高潔凈度的無塵室中進行，但由污染物造成得不良仍占所有工程不良中的50%以上，所以對CMOS 圖像傳感器封裝過程中的污染物控制具有非常重要的意義。本文結(jié)合手機攝像頭用CMOS 圖像傳感器封裝過程中污染物控制的實例，介紹了一種CMOS 圖像傳感器封裝過程中污染物控制的方法，其能有效地改善由污染物造成的不良率，效果顯著，是一種值得推廣的方法。

1 污染物控制方法介紹

本方法是針對CMOS 圖像傳感器封裝過程中污染物的實際問題，根據(jù)多年工作經(jīng)驗總結(jié)出來的一種分析問題和解決問題的方法，下面結(jié)合手機像頭用CMOS 圖像傳感器封裝過程中污染物控制的事例，講述此染物控制方法的具體情況。CMOS 圖像傳感器封裝過程污染物控制流程為：

選樣改善線體-加工點潔凈度測量—選定核心工位—加工點污染物收集

—各工位污染物測量—污染物成分分析

—導出污染源—污染源處，污染源傳播工程中，制品處污染物改善—改善工位污染物—加工點潔凈度測量—確認污染物改善效果

—各工位污染物測量。

1.1 選擇改善線體

在CMOS 圖像傳感器封裝車間中，根據(jù)機種不同，同時有幾條或者十幾條線體同時工作，因此一般來說，需要先選擇一條實驗線體進行污染物控制，確認改善效果后，再將所有改善方案在全工程實施，所選擇的實驗線體，一般為生產(chǎn)穩(wěn)定，污染物造成的不良率也比較穩(wěn)定的線體，在整個生產(chǎn)車間的線體中具有一定的代表性，根據(jù)以上所述在某手機攝像頭生產(chǎn)車間中選取一條合適的實驗線體，線體包括CMOS圖像傳感器點膠工程、膠固化工程、金線連接工程、金線檢查工程和二次點股工程。

1.2 選定核心工位

在一條生產(chǎn)線體中，每個工位造成污染物不良的程度是不同的，因此需要通過實驗的方法選出污染物造成不良嚴重的工位，作為核心工位進重點改善。

選出核心工位一般有工位加工點潔凈度測量和工位污染物產(chǎn)生測定[3]兩種方法

（1）工位加工點潔凈度測量法

此方法是使用潔凈度測試儀在每個工位的加工點處測量空氣中的微粒含量，一般選取0.5μm 顆粒作為基準，選出空氣中污物比較多的工位。

（2）工位污染物產(chǎn)生測定法

此方法是在正常生產(chǎn)或者模擬正常生產(chǎn)的條件下，對每個工位進行污染物的不良率統(tǒng)計，在制品進入每個工位前都進行污染物的全數(shù)檢查，并將污染物去除，作業(yè)結(jié)束后立即進行制品的污染物檢查，得出相應工位污染物造成制品的不良數(shù)據(jù)，整條線體每個工位都進行上述實驗后，得出每個工位的污染物不良率，選出需要改善的核心工程。

從表1看出，在整個線體中CMOS 點膠和膠固化工程空氣的潔凈度和污染物不良率都較高，將這兩個工程選作改善的核心工程。

表1 工位潔凈度和污染物不良率數(shù)據(jù)

1.3 導出污染源

在所選取的核心工位上收集污染物，將收集的污染物進行成分分析，導出污染源。

一般使用傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR）和電子掃描電鏡（SEM-EDS）對污染物進行成分分析。FT-IR 適用于有機物成分分析，EM-EDS 適用于無機物成分分析

由表2看出，影響CMOS 點膠工位和膠固化工位的污染物主要是原資材的膠，人體散發(fā)的蛋白質(zhì)和PCB 上的碎屑，為下一步改善明確了方向。

表2 核心工位污染物成分比例

1.4 改善工位污染物

在明確了污染源之后，根據(jù)具體情況對污染源進行改善，改善的方法分為在污染源處改善，在污染源傳播途徑上改善和在制品表面改善。在污染源處改善的方法主要有對污染源材質(zhì)更換，對污染源進行清洗，對于摩擦產(chǎn)生的污染源進行潤滑等，在污染源傳播途徑上改善的方法主要有增加排風、增加潔凈空氣過濾器、消除空氣中渦流等。在制品表面改善的方法主要有制品表面防靜電處理、制品表面清洗、制品關鍵部位隔離等。

在本次改善中，發(fā)現(xiàn)在CMOS 點膠機傳送電機處污染物較多，因此在傳送電機處增加排氣裝置，將污染物及時排走，防止落在制品表面。同時在PCB 的軌道上增加不銹鋼材質(zhì)的隔離蓋，防止污染物落在作業(yè)完的制品上，增設純水清洗工位，將固化完的制品用高純水清洗，將制品表面的污染物清除。定期檢測工程所用的高純水中的雜質(zhì)，防止制品表面二次污染。

1.5 確認污染物控制效果

在對核心工位進行污染物控制改善后，重新對整條線體進行加工點潔凈度測量和各工位污染物產(chǎn)生測量，對改善效果進行確認，確認污染物改善效果明顯后，將改善方案在全工程中實施。

表3為實驗線體改善后各工程的加工點潔凈度和污染物不良率情況，從表3看出，整個線體的污染物不良率由50.7%下降到13.79%，在二次點膠工程后全數(shù)檢查工位，理論上能將制品上所有污染物去除，但實際中這是不可能做到的，在減少每個工位污染物產(chǎn)生后，總體工程不良率由8.7%下降到4.1%，改善效果明顯。

表3 各工位潔凈度和污染物不良率數(shù)據(jù)

2 結(jié)束語

隨著半導體技術(shù)的不斷發(fā)展，CMOS 圖像傳感器技術(shù)已經(jīng)成為圖像傳感技術(shù)中的主流，因此對于其封裝過程中的污染物控制，更是成為各CMOS 圖像傳感器封裝廠家關心的重要課題。本文在多年實際工作的基礎上，提出了一種CMOS圖像傳感器封裝過程中異物控制方法，系統(tǒng)地闡述了對于在CMOS 圖像傳感器封裝過程中的污染物如何進行查找，分析及有效的控制，將會對CMOS 圖像傳感器封裝生產(chǎn)有較大幫助。