集成电路行业企业
质量管理核心过程实施指南
本指南是基于绍兴市越城区集成电路行业小微企业的质量管理实际情况编制，用于解决小微企业质量管理中的“痛点“”难点”问题，指导小微企业质量管理提升，也可供其他地区类似小微企业参考、借鉴使用。
半导体封装是集成电路产业的一个门类，封装工艺是将制造好的芯片封装在塑料或陶瓷封装体中，以保护芯片、提高可靠性和便于使用。
以常见的DIP双列直插式封装、表面贴装封装为例，其主要生产工序包括：晶圆、框架、金线、塑封粉等原材料检验--贴膜--划片--粘片--压焊--塑封--后固化--切筋--电镀--测试。
本指南针对影响半导体封装企业产品质量的两个关键过程：生产工艺过程管理、静电防护过程管理进行剖析，以指导企业完善工艺标准和质量管理制度，形成企业知识体系，使之具备提供长期稳定的质量保障能力。
一、生产工艺过程管理控制
（一）典型问题
半导体封装企业生产工艺控制的稳定性是确保产品质量合格的关键控制点，导致生产工艺过程控制不到位/不稳定的原因包括：生产工艺关键过程识别不清、工艺参数规定不明确或执行不到位；生产设备/设施维护达不到工艺要求，监视和测量设备精度不能满足要求，现场生产工艺规范等文件缺失，原材料、半成品防护管理不到位等。
（二）控制要点
生产工艺过程管理是通过识别、确定对产品质量有影响的过程、工艺、质量要求及设备等资源需求，将确定的生产流程、设备、关键过程控制参数以适当的文件形式给予规定，并让员工了解，以确保工人操作严格执行工艺要求，在实施过程中，采用适宜的方式和方法，对产品质量有影响的关键过程（含设备）、工艺参数进行监控确保产品质量稳定且持续满足要求。
1、依据不同类别的产品建立质量控制计划
控制计划的内容应包括：工序、设备/仪器、关键控制参数、测量方法、样本量、检查频次、记录方式、不合格控制、责任人等信息。
2、建立作业指导书
企业应根据员工的文化程度和过程需求，用图片、照片、流程图、表单等形式，将技术要求、操作要领等编制成操作规程或工艺控制文件，发放到生产现场，方便员工随时获取，并通过培训等方式，让操作人员熟知并掌握。
3、建立设备验收、维护、保养制度
其内容可包括：新设备的调试/验收、设备维护保养项目、维护保养计划、设备维修等管理要求。
4、建立计量器具的管理规范
应对检验过程所使用的测量设备/仪器进行日常检查，确保其良好的使用状态。明确校准的周期、内部校准的规范和记录的保持。
（三）实施指南
对影响半导体封装质量的因素，应进行分析，依据这些因素影响的程度，确定各工序技术与质量要求。以常见的DIP双列直插式封装、表面贴装封装为例，对各工序的关键控制要求进行介绍。
1、Wafer Mount贴膜工序
贴膜完成以后，应在10-30倍显微镜下对外观进行检查，确认其圆片的方向是否正确，背面气泡的面积是否过大（气泡面积以不超过单个芯片面积的1/2为宜）。
2、Wafer Saw划片工序
因为晶圆切割过程中会产生热量，使用去离子水进行冷却；另外切割中会产生一些粉尘和碎屑，切得过程中要一直使用水来冲洗刀片。使用去离子水是防止水中的可移动离子，比如Na、Cl之类对晶圆造成污染，影响后续的工艺。所以应去离子水电阻率进行连续监控，一般控制应大于10MΩ。
应对划片刀具的磨损量进行控制，当其累计切割长度超过50米，一般要进行检查以确定是否更换刀片。
划片首件应在10-40倍显微镜下对划槽宽度、管芯侧面外观状况进行检查，以发现是否存在划伤、崩边、崩角等问题。
3、Die Mounting粘片工序
根据不同的产品设置粘片设备的温度，建议每周对粘片设备的加热区温度、冷却区温度进行检测并绘制温度曲线，以确保设备的性能正常。
应对吸嘴的寿命进行控制，建议当累计数量达到50K次后，应进行检查并确定是否更换，可建立吸嘴寿命卡片予以记录。
为防止引线框架的氧化，开封后应保存在氮气柜内。
划片首件应在10-30倍显微镜下对蓝膜上残留的顶针印记进行检查，当发现刺穿的情况，应及时通知技术人员对顶针高度进行调整。
检验人员应对锡层厚度（1-3mils）和倾斜度（≤2mils）进行检查。
粘片强度采用破坏性试验，建议可接受的硅渣残留面积≥70%。
锡层空洞面积可采用X-Ray仪器探测，单个空洞面积可控制在＜5%芯片面积，空洞面积总和一般不超过10%芯片面积。
4、Wire Bonding压焊工序
针对超声波冷焊工艺，应关注劈刀，切刀，毛细管的寿命管理。一般设备均带有计数功能，应设置报警上限，当达到累计使用次数后，可报警提示检查并更换。
每批产品首件或者每次更换劈刀，切刀，毛细管后，应对焊线强度进行检查确认，可采用推拉力计进行检测，以验证不同线径的焊接强度是否满足工艺要求。
首件检验需对焊点的宽度、长度在具有测量功能的显微镜下进行检测。另外当导线的弧度过高时，后道包封时会高出绝缘层，可制作Go-No-Go治具对导线的弧度进行检查确认。
5、Plastic-Coating塑封工序
模塑料一般储藏在冷库，在使用前应对模塑料进行回温，应对其回温时间，使用期限（一般不超过48h）进行管控。可建立模塑料回温记录表予以登记其从冷库取出的时间，投入使用的时间。
塑封设备的上、下模温度，合模压力，注塑压力，注塑时间，保压时间均应控制。可建立不同产品的工艺文件，并在随工单上记录并核对相关参数，以确保符合工艺要求和确保产品质量的一致性。
在塑封器的使用过程中,由于使用了不同参数,因此造成不同材料的粘结界面存在着分离或者是剥离的现象,会影响塑封器的正常工作与使用寿命。分层主要是因为材料的不同,造成热膨胀系数的不同,从而对湿气与热应力造成破坏。
在框架式塑封器件中,分层问题主要集中在芯片截面和封装树脂、引线框架界面和封装树脂、引线框架界面和导电胶、载片界面和封装树脂、导电胶界面和芯片等区域。
在高填料的选择过程中,应尽量使用热膨胀系数较小的材料,从而降低热应力的影响。
可采用X-Ray、超声扫描等测量仪器，定期对塑封工序分层情况进行检查。一旦发现器件己经被侵入湿气,则需要将器件连续24h放置于125℃的烘箱中进行去湿操作,在去湿后方可使用,以提高器件使用的有效性。
通常在塑封后采用烘箱进行后固化，可有效去除湿气，提高产品的可靠性。
（四）检查改进
依据半导体封装行业企业特点，可建立对工艺文件执行及管理体系运行的检查制度，检查内容包括：
1、工艺流程、过程步骤和控制措施是否适宜？如以上所提到的工序的关键参数设定、检验记录内容等。
2、对过程监控的实施，现场验证生产与工艺要求的符合性，如粘片温度曲线、压焊超声波能量、塑封参数、后固化温度和时间等。询问观察操作人员对过程控制要求掌握的熟练程度、资格等内容，验证其过程能力。当工艺、人员、设备发生变动时应进行再确认。
3、对监视测量仪器、生产设备是否进行了有效地维护？
4、产品标识是否清楚，半成品、成品的防护是否到位等。
5、不合格品的控制，应建立不合格品控制程序，内容包括不合格品标识方法、隔离和处置及采取的纠正、预防措施。经返修、返工后的产品应重新检测。应保存对不合格品的处置记录。
6、针对经常发生的不良问题，应进行根本原因分析，并采取对应的纠正措施，对采取的纠正措施实施情况进行验证，以确定是否适宜，改进是否有效。
二、静电防护过程管理控制
（一）典型问题
静电危害是半导体封装行业生产过程中一大安全隐患，其造成的后果和损失往往十分严重。由于其产生简单、广泛且不易被发觉和重视，更加剧了其潜在的危险性。它可以在不经意间将昂贵的电子器件击穿，造成元器件失效，甚至引起火灾和爆炸，造成无可挽回的损失。所以在半导体封装产品的制造过程中，采取静电防护措施是十分有必要的。
常见问题：
1、车间洁净程度不足，导致尘埃粒子浓度过高，会因静电吸附至芯片表面，造成击穿或可靠性下降。
2、车间地板未采用防静电材料，对进出洁净室的人员没有进行静电消除。
3、工作台面没有使用防静电台垫，人员没有正确穿戴防静电服、静电手环等。
4、周转车没有采用链条接地，周转盒没有采用防静电材料。
5、设备上易产生静电的区域没有设置静电消除装置。
（二）控制要点
应对生产过程中能够产生静电的因素进行识别，制定相应的管理制度文件，对不同情况下静电防护的要求给予规定，并对员工进行培训教育，使其了解静电的危害，熟悉静电防护的管理要求。不定期对静电防护设施、人员作业情况进行检查监督，以及时发现问题并采取纠正、纠正措施。
（四）实施指南
1、接线系统
1.1厂房建设时应使用三相五芯电源线，使地线与零线分离。
1.2接地杆应深入地面3米以下，并保证此区域润湿。
1.3所有设备的接地桩头均应与电源接地线相连。
1.4所有芯片存储、生产线中成品与半成品的货柜应金属制成，接地桩头均应与电源接地线相连。
1.5所有检验台面、成品与半成品的处理台面、成品与半成品的放置台面接地桩头均应与电源接地线相连。
2、车间地面采用防静电材料并定期检测
IQC、中间检验、OQC、划片、装片、焊线、成型、测试、打印、包装及周转车运行路线等区域的地面应铺设防静电材料，此层材料应铺设在铜丝网上，铜丝与电源接地线相连。每周对地面的防静电性能进行检测与维护。
3、周转工具、包装材料
3.1芯片、半成品、成品的直接接触部分必须是防静电的，材料可以是金属、特殊塑料、特殊涂层等，典型的如：防静电海绵、防静电塑料盒、铝盒子、防静电塑料周转箱、金属周转箱、防静电塑料管、防静电载带、防静电面带、内表面涂碳的包装箱等。
3.2周转车由金属制成，并配备金属链子，金属链子至少有2厘米接触到地面。
3、防静电工作服的管理
工作服、工作帽、工作鞋应由防静电面料制成，工作服、工作帽的缝制线应是金属线，工作服、工作帽的清洗应尽量不损害到防静电效果，清洗后应进行防静电效果检测，检测不合格的不能再使用。
4、防静电手环使用
4.1所有要求佩带防静电手环的人员上班作业前必须进行防静电手环功能检测，并记录，发现异常及时更换。
4.2佩带防静电手环必须金属面紧贴手腕，确保使用效果良好。
5、设备接地检测
5.1所有作业设备必须接地，设备接地包括设备电源部分、设备的作业台面、设备的导轨、振盘、接口盒等。
5.2检查确认方式采用万用表测量电阻方式，要求导通电阻不超过5欧姆或使用静电测试仪：数据显示值应小于10。
6、离子风扇
在粘片、压焊、切筋设备上易产生静电的部位安装离子风扇，并定期进行检查、清理，以保证离子风扇的有效性。
7、防静电培训教育
应对所有新员工进行静电知识的教育及区域静电防护的知识的培训。检查中对违反静电作业规范的员工进行再教育。
8、生产设备移动时防静电管理
生产部在移动机台、工作台等有静电要求的设备时，应经静电防护相关负责人员进行评审合格后方可使用，评审内容主要是静电防护的合理性和有效性。
（五）检查改进
对生产过程静电的监控，可设置静电监测装置，并设置兼职的静电防护管理人员，并定期对生产过程中使用的静电防护设备、用品用具进行测试、记录及控制，及时发现静电防护工作中的隐患并纠正。可采用500 V兆欧表对生产区中的防静电设施用具测试表面和对地电阻是否符合规定，做到定期维护，消除静电防护隐患。
下表可供参考。
检测频次 项目名称 检测方式
每日1次 环境温度、湿度 测量
佩带腕带、穿静电服情况下人体对地电阻 测量
穿静电服、鞋、佩腕带的穿戴情况 目视
每周1次 防护台面、地板、地垫接地情况 目视
生产设备防静电检测 测量
防护台面、地板、地垫对地电阻和表面电阻 测量