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)計過程控制（SPC）技術(shù)，以六西格瑪統(tǒng)計方法為指導(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

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

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，沒有形成大的研發(fā)隊伍。由于過去封裝技術(shù)常常被忽視以及對封裝技術(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(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)和事實為驅(qū)動的管理方法，應(yīng)用統(tǒng)計數(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(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，實驗設(shè)計是質(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。

控制階段（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。

2 SPC技術(shù)在引線鍵合中的應(yīng)用

下面我們就根據(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)過計量合格的拉力計，按照GJB548B-2005方法2011.1引線鍵合強(qiáng)度試驗方法中規(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)分析和計算。

工序能力指數(shù)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=（Tμ-Tl）/6α。當(dāng)Tu-Tl=6α?xí)r，Cp=1，此時的工序合格品率為99.74%。

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。

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