IC 封裝新產品導入時,常見做法是用一張「製程確認表」把每一站的規格、量測工具、抽樣數和判定寫在一起:晶圓研磨厚度、切割、黏晶、打線、封膠、切單,逐站打勾,任何一個關鍵項目不過,整份就判不過。這張表的價值不在於填數字,而在於「什麼條件改了要重做」——同一個產品、同一台機、同一組參數,只換一種黏晶膠膜,結果就可能從通過變成不通過。
一、一張確認表要涵蓋整條線
產線上一份 SiP 製程確認表,逐站列出:
- 晶圓研磨:厚度依晶片種類訂(例如記憶體晶片約 76 µm、控制器約 102 µm,各 ±12 µm),每批量 5 點。
- 切割:切道寬度上限與切割偏移(例 ±5 µm)。
- 黏晶:晶片位置 X、Y ±38.1 µm、膠層厚度(BLT)20±10 µm、傾斜 ≤30 µm,各抽 30 顆用顯微鏡量。
- 打線:球剪力、拉力、變形球徑、線弧高度。
- 封膠:線偏移(以百分比管)、每批抽 30 顆做超音波掃描看分層。
- 外型:外形尺寸與翹曲上限。
一份新產品驗證中,製程設定時只做了溢膠檢查、沒做打線項目,問題就流到後站——確認表少一站,就等於那一站沒驗。
問:黏晶要量哪些項目?
答:常見三項:晶片位置精度(X、Y 偏移)、膠層厚度(BLT)、傾斜,每項抽 30 顆左右用顯微鏡量並算 Cpk;另記錄黏晶溫度、壓力、時間的設定值與實際值。
二、判定:Cpk 不夠就整份不過
黏晶位置精度用 Cpk 判,產線上常見門檻是 1.33~1.4 以上通過、低於 1 直接判 Fail 並回頭調對位。幾份確認報告的結果:
- 單顆 16Gb 產品:控制器位置 Cpk 約 1.5 通過,記憶體晶片層 1 只有約 1.03~1.07,整份判 Fail。
- 同產品換另一組黏晶材料:兩顆晶片位置 Cpk 都在 1.5 以上,膠厚 Cpk 約 1.9~2.3、傾斜 4 以上,整份 Pass。
膠厚與傾斜的 Cpk 通常遠高於位置精度,真正卡關的多半是位置。Cpk 的計算與判讀見站內〈Cpk 是什麼〉。
要注意樣本數:美國國家標準與技術研究院(NIST)的工程統計手冊指出,製程能力指標只有在樣本夠大時才可靠,一般認為約 50 個獨立數據,而且前提是製程穩定、數據接近常態分布(NIST/SEMATECH e-Handbook of Statistical Methods:What is Process Capability?)。產線上 30 顆是常見的折衷;有一份切單確認每項只有 4 個樣本、算出 Cpk 2 以上,這種數字只能當參考,不能當放行依據。
問:黏晶位置精度 Cpk 要多少?
答:依客戶規格訂;產線上常見 1.33~1.4 以上通過、低於 1 直接判不過。樣本數太少時 Cpk 不可靠,一般至少 30 顆,能到 50 顆更好。
三、換膠膜、換基板,就要重做
這是封裝製程確認最容易被省略的一步。產線上幾組對照:
- 同一產品、同一台設備、同一組黏著參數、同一家基板,只把黏晶膠膜從 A 換成 B:控制器位置仍通過,但記憶體晶片位置的全距變大、標準差約 8~10 µm,Cpk 掉到 0.94 與 1.11,判 Fail;膠厚與傾斜仍通過。
- 另一個 32Gb 產品換膠膜 B,記憶體晶片位置 Cpk 掉到 0.88 與 0.73;64Gb 產品換膠膜 B 也掉到約 1.05~1.12。
- 換基板供應商時,切單尺寸要重驗:同一款產品換第二家基板,外形與厚度的 Cpk 都要重新算過(六份切單確認都通過,但厚度 Cp 最低的一份只有 1.69)。
所以確認表要寫明「材料組合」:晶片尺寸與厚度、切割膠帶、黏晶膠膜型號、基板供應商與厚度。任何一項改了,就是新的組合,要重做。國際上積體電路的驗證也是同樣邏輯:JEDEC 的 JESD47 把驗證要求分成新產品、產品家族與「製程變更」幾種情況,各有對應的驗證項目(JESD47L Stress-Test-Driven Qualification of Integrated Circuits,2022 年 12 月版,標準目錄頁)。
問:換黏晶膠膜要重新驗證嗎?
答:要。產線實例中只換膠膜、其他都不變,記憶體晶片位置精度 Cpk 就從 1.4 以上掉到 1 以下;材料組合任何一項改了,都要重做製程確認。
四、邊界條件(Margin Check):中心條件過了還不夠
中心條件通過,只代表機台設在正中間時沒問題;量產時參數會漂。產線上的做法是再做一組邊界實驗:
- 黏晶:壓力或力量取下限、中心、上限各一組(例 ±10%),溫度 ±10℃,看位置、膠厚、傾斜是否仍在規格內。
- 前段 SMT(SiP 產品):印刷壓力與刮刀速度 ±5、回焊峰值 ±10℃。
- 打線:超音波能量、力量與線弧參數各取上下限。
三組都過,才把設定範圍寫進作業標準;只有中心條件過,參數範圍就只能鎖死在中心值。
問:Margin Check 怎麼做?
答:把關鍵參數取下限、中心、上限各做一組(例如黏晶力量 ±10%、溫度 ±10℃),三組的位置、膠厚、傾斜都在規格內,才能把這個範圍寫進作業標準。
五、切單:外形、毛邊、溢膠用多天數據管
切單(Singulation)確認常見三項:外形尺寸、毛邊、溢膠。產線上一份給客戶的管制報告,三項各量 30 天、每天 8 點:外形規格 ±0.1 mm、內控縮到約 ±0.02 mm,每日 Cpk 約 4~7;毛邊內控 ≤15 µm、實測最大約 13 µm;溢膠內控 ≤1.0 mm。鋸切參數(轉速、切速)寫在確認表上,換鋸片或換基板時重驗。
問:切單尺寸怎麼管?
答:外形、厚度、翹曲用 Cpk 判,毛邊與溢膠訂內控上限,連續多天每天固定點數量測;鋸切參數寫進確認表,換鋸片或換基板要重驗。
封裝製程確認表(骨架)
| 站別 | 確認項目 | 抽樣 | 判定 |
|---|---|---|---|
| 晶圓研磨 | 厚度 | 每批 5 點 | 規格內 |
| 切割 | 切道寬、偏移 | 依表 | 規格內 |
| 黏晶 | 位置、膠厚、傾斜 | 各 30 顆 | 位置 Cpk ≥1.33~1.4;<1 直接 Fail |
| 黏晶邊界 | 力量 ±10%、溫度 ±10℃ | 每組 30 顆 | 三組都過才放寬範圍 |
| 打線 | 球剪、拉力、球徑、弧高 | 每批抽 | 規格內 |
| 封膠 | 線偏移、分層 | 每批 30 顆 | 規格內 |
| 切單 | 外形、毛邊、溢膠、翹曲 | 多天、每天固定點 | Cpk 與內控上限 |
| 變更 | 膠膜、基板、晶片、鋸片 | — | 任一改變重做 |
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