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          高成本效益的實(shí)用系統(tǒng)方法解決QFN-mr BiCMOS器件單元測試電源電流失效問題

          作者: 時(shí)間:2017-03-06 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            摘要

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201703/344836.htm

            本文探討一套解決芯片單元級電測試過程電源電流失效問題的方法。當(dāng)采用(四邊扁平無引線–多排引腳封裝)的 (雙極互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)芯片進(jìn)入量產(chǎn)預(yù)備期時(shí),電源電流失效是一個(gè)進(jìn)退維谷的制造難題。

            本文介紹了數(shù)種不同的失效分析方法,例如,數(shù)據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)、流程圖分析、統(tǒng)計(jì)輔助分析和標(biāo)桿分析,這些分析方法對確定問題的根源有很大的幫助,然后使用統(tǒng)計(jì)工程工具逐步濾除可變因素。

            本項(xiàng)目找到了電流失效問題的根源,并采用了相應(yīng)的解決措施,使電源電流失效發(fā)生率大幅降低,與主要競爭對手旗鼓相當(dāng)。最終,這個(gè)項(xiàng)目只通過優(yōu)化公司內(nèi)部資源,就提高了封裝測試總體良率,而沒有增加額外制造成本。

            這些改進(jìn)措施還提高了產(chǎn)品質(zhì)量,降低了客戶投訴質(zhì)量問題的風(fēng)險(xiǎn)。在全部解決措施落實(shí)到位后,隨著量產(chǎn)成功,該項(xiàng)目節(jié)省制造成本38.25萬美元。

            1.0 前言

            為了能夠在技術(shù)快速變化的半導(dǎo)體工業(yè)中生存,不管是企業(yè)內(nèi)部用戶,還是外部市場客戶,半導(dǎo)體廠商必須在客戶心目中樹立良好的形象,這是半導(dǎo)體企業(yè)保持市場競爭力和品牌價(jià)值所面臨的最大挑戰(zhàn)?!皾M意度”是建立良好客戶關(guān)系的關(guān)鍵要素。相反,不能讓客戶滿意的業(yè)務(wù)是無法持續(xù)下去的。

            (四邊扁平無引線–多排引腳封裝)是意法半導(dǎo)體卡蘭巴工廠產(chǎn)量的最大的產(chǎn)品,對公司財(cái)務(wù)業(yè)績貢獻(xiàn)率很高(按照全球評估標(biāo)準(zhǔn))。

            不過,為同一客戶生產(chǎn)同一產(chǎn)品,有些外包廠(外包廠1和外包廠2)在產(chǎn)品質(zhì)量上卻更勝一籌,這迫使卡蘭巴工廠必須自我改進(jìn)。

            產(chǎn)品1是產(chǎn)品,在量產(chǎn)預(yù)備階段,電測試電源電流總失效率不合格,總良率損失達(dá)到5.2%。產(chǎn)品 1是意法半導(dǎo)體卡蘭巴工廠的一個(gè)新產(chǎn)品線,需要給大客戶留下交貨快的印象,但是不能犧牲產(chǎn)品質(zhì)量,因此,需要找到造成產(chǎn)品缺陷的主要原因。事實(shí)上,解決這些問題將會給卡蘭巴工廠量產(chǎn)類似產(chǎn)品平臺帶來改良機(jī)會。

            1.1 產(chǎn)品1配置

            產(chǎn)品1是一款采用VPLGA封裝的芯片,用于控制硬盤驅(qū)動(dòng)器的電機(jī)運(yùn)行。這里VPLGA代表超薄格柵陣列四邊扁平無引線–多排引腳塑料封裝,封裝厚0.90 mm,引腳88個(gè)。目標(biāo)應(yīng)用包括纖薄型電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)硬盤驅(qū)動(dòng)器的電機(jī)控制。

            圖1是產(chǎn)品1的封裝示意圖。

            圖1:VPLGA88產(chǎn)品配置 / POD

            1.2 半導(dǎo)體制造技術(shù)

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            圖2:BiCMOS半導(dǎo)體制造技術(shù)

            BiCMOS芯片由五層組成。NiPd (鎳鈀金)是最后一層金屬層,互連線就打在這一層上。

            1.3 QFN-MR無膠帶引線框架封裝

            無膠帶四邊扁平無引線封裝是一種引線框架封裝載體(平臺),利用后工序蝕刻,在載體上形成引腳面積。與其它的類似微型封裝相比,無膠帶QFN封裝給意法半導(dǎo)體卡蘭巴工廠帶來更好實(shí)惠,例如,引線框架成本低,支持多排引腳,兼容銅線,無膠帶載體,晶片切割速度快。

             

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            圖3:無膠帶QFN引線框架配置

            1.4 產(chǎn)品1封測全部流程

             

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            圖4:1.4 產(chǎn)品1封裝流程

            圖4所示是產(chǎn)品1的封裝流程,該流程在產(chǎn)品開發(fā)和認(rèn)證測試階段制訂,基于現(xiàn)有封裝流程,采用相同的芯片制造技術(shù)和材料。

            1.5 產(chǎn)品1線路應(yīng)力表現(xiàn)

             

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            圖5:電源電流抑制比對比

            在產(chǎn)品1量產(chǎn)預(yù)備初期,最終測試的電源電流抑制比是5.20%,遠(yuǎn)超外包廠的0.35%。上面的柱形圖是意法半導(dǎo)體卡蘭巴工廠與外包廠的電源電流抑制比的比較圖,兩者之間的巨大差距對意法半導(dǎo)體卡蘭巴工廠的未來業(yè)務(wù)發(fā)展構(gòu)成重大威脅。

            1.6 標(biāo)桿分析和比較分析

            運(yùn)用標(biāo)桿分析和比較分析法尋找意法半導(dǎo)體卡蘭巴與外包廠在產(chǎn)品制造上的不同之處。需要說明的是,外包廠在水刀工序后還有烘烤工序。

             

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            圖6:意法半導(dǎo)體與外包廠的制造流程比較

            在開始分析的時(shí)候,我們發(fā)現(xiàn)烘烤工序是主要不同之處。在清洗等濕法工序后,需要進(jìn)行烘烤工序,除掉單元內(nèi)

            的濕汽。初步分析結(jié)果顯示,烘烤是最終測試電源電流失效的主要因素,就是這個(gè)巨大發(fā)現(xiàn)讓項(xiàng)目組開始專注這個(gè)工序的探究。

            同樣地,項(xiàng)目組還做了微流程圖,以確定項(xiàng)目探究范圍。

             

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            圖7:微流程圖分析/封裝流程圖

            1.7 問題描述

            在量產(chǎn)預(yù)備期,產(chǎn)品1電源電流抑制比是 5.20%,被歸為封裝工序固有濕法工序造成的潮濕性風(fēng)險(xiǎn)。

            2.0 實(shí)驗(yàn)部分

            2.1 材料:

            § 水刀

            § QFN無膠帶引線框架封裝

            § BiCMOS晶片

            § 塑料單元

            § 檢查與測試設(shè)備

            2.2 實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)放在主要根源即水刀工序上:

            確定問題根源并采取相應(yīng)的糾正措施至關(guān)重要,研究方向主要放在濕法工序上,基于微流程圖分析,水刀工序最有可能是潛在變異的根源。

            2.3 剖解水刀工序:

            為更好地了解水刀工序,需要逐步分析記錄點(diǎn),觀察從材料制備、裝卸到檢查的整個(gè)單元工序。

             

             

            圖8:水刀工序詳細(xì)流程

            2.4 識別輸入變化:

            運(yùn)用輸入輸出方法深挖變化因素。經(jīng)過深入研究,42個(gè)KPIV變量被確定為重要的X因素,如圖9所示。(詳圖見附錄A)

             

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            圖9:輸入-輸出工作單

            2.5 優(yōu)先考慮因果關(guān)系:

            運(yùn)用因果(C&E)矩陣確立輸入變量與X因素的內(nèi)部關(guān)系,如圖10所示。

            (詳圖見附錄B)

             

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            圖10:因果矩陣


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          關(guān)鍵詞: BiCMOS QFN-MR

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