《集成電路制造工藝項目化實踐》 課件 項目10 重力式設備芯片測試工藝

重力式設備芯片測試工藝項目10項目導讀本項目從重力式分選機測試任務入手，先讓讀者對重力式分選機有一個初步了解；然后詳細介紹重力式分選機測試、編帶機編帶和料管抽真空等專業技能。通過編帶機編帶和料管抽真空的任務實施，讓讀者進一步了解重力式分選機測試、編帶機編帶和料管抽真空工藝。知識目標1.了解重力式的芯片測試工藝2.掌握重力式分選機測試、編帶機編帶和料管抽真空的工藝操作3.掌握重力式分選機測試、編帶機編帶和料管抽真空的質量評估4.會識讀重力式分選機測試、編帶機編帶和料管抽真空工藝相關的隨件單技能目標1.能正確操作重力式分選機測試的設備，設置相關設備的常規參數2.能正確排查重力式分選機測試、編帶機編帶和料管抽真空的常見故障教學重點1．重力式分選機測試、編帶機編帶和料管抽真空的工藝2．重力式分選機測試、編帶機編帶和料管抽真空的質量評估教學難點重力式分選機測試、編帶機編帶和料管抽真空的實施建議學時4學時推薦教學方法從任務入手，通過重力式分選機測試的操作，讓讀者了解重力式分選機測試的工藝操作，進而通過編帶機編帶和料管抽真空的操作，熟悉重力式分選機測試、編帶機編帶和料管抽真空的質量評估推薦學習方法勤學勤練、動手操作是學好重力式分選機測試工藝的關鍵，動手完成重力式分選機測試、編帶機編帶和料管抽真空任務實施，通過“邊做邊學”達到更好的學習效果10.1重力式分選機測試任務要求使用重力式分選機，對DIP或SOP封裝形式的芯片，正確完成上料、測試和分選等操作任務。在測試過程中，要隨時查看良品率情況，完成良品率的確認。10.1.1認識重力式分選機測試在重力式分選機的芯片檢測流程中，測試環節是整個流程中最重要的一環，是在測試軌道中進行的。測試區用以檢測芯片是否符合生產要求，是進入市場芯片的質量保障。1．重力式分選機作用重力式測試是通過分配梭將芯片分配到測試軌道內，然后由測試夾具夾持芯片進行電氣特性的測試。檢測芯片電路是否符合制造要求，并通過分選機構將合格芯片與不良芯片進行分類。利用重力式測試可以有效檢測芯片在制造過程中，因物理缺陷、化學性能等方面引起的電性參數異常，并根據測試結果自動組合分檔，以便剔除不良品，減少后續外觀檢查時的人力成本。2．重力式分選機應用場合重力式分選機是利用芯片自身重力進行物料轉移，移動速度較快；是通過測試夾具夾持芯片引腳的方式，實現測試信號的輸入與輸出，適用于兩側引腳的芯片測試。通常DIP和SOP封裝形式的芯片采用重力式分選機進行分選。其中，DIP封裝體積較大，采用料管包裝；SOP封裝的包裝形式是編帶。3．芯片良品率芯片的合格數量占測試總數的比率，即為良品率。在芯片測試時，良品率是判斷本批次芯片質量的重要依據。在測試過程中，可以對照測試時的實際良品率與隨件單上的標準良品率，查看良品率情況，并進行良品率確認，以保證測試的可靠性。若遇到連續不良失效報警或芯片檢測良品率低的情況，先要確定良品率偏低的原因，再根據對應的情況進行解決。造成良品率偏低，可能是由以下幾個原因導致的：（1）測試夾具故障：暫停測試，設備維護人員對測試夾具進行維修更換，修復后需要重新進行首檢。（2）測試卡選擇錯誤：暫停測試，調試工程人員重新進行產品換測。（3）參數設置錯誤：暫停測試，測試員重新進行參數設置，并將已測芯片重新安排檢測。（4）程序調用錯誤：暫停測試，程序調用技術員重新調用程序，并將已測芯片重新安排檢查。（5）芯片本身錯誤：暫停測試，質量相關技術人員進行芯片確認，如果確認芯片問題，繼續測試，并需要技術人員在隨件單上進行簽字確認。10.1.2重力式分選機測試設備1．重力式分選機重力式分選機為斜背式多工位自動測試分選機，可以設置測試工位的運行數量。重力式分選機采用單槽自動上料，斜軌送料，測試方式為夾測，收料由料管自動裝料；分選機構會根據測試結果將芯片自動組合分檔，測試效率較高。（a）重力式分選機外觀（b）上料機構圖10-1重力式分選機2．重力式分選機組成圖10-2重力式分選機組成（1）顯示區：設置參數，顯示測試情況、測試結果以及分選結果，其數據會記錄在系統中。（2）上料區：上料機構主要由上料槽、上料夾具和送料軌組成，如圖10-1（b）所示。（3）測試區：主要由分配梭和測試軌道組成，當芯片落至測試軌道的指定位置時，測試夾具對其進行夾持，使芯片引腳和測試夾具進行貼合，同時將信號傳輸到測試機上。此時測試機接收到測試夾具傳來的信號，運行測試程序，測試機判斷芯片參數是否正常，并將芯片檢測結果通過GPIB傳回分選機。（4）分選區：測試完成后，測試的結果會從測試機傳到分選機內，分選機依據測試結果控制分選梭將芯片放入相應的位置。知識目標掌握重力式分選機測試實施流程及相關注意事項能利用虛擬仿真軟件，設置相關參數進行重力式分選機測試實施技能目標10.1.3重力式分選機測試實施重力式分選機測試實施流程領料確認參數設置結批設備運行10.1.3重力式分選機測試實施10.1.3重力式分選機測試實施1．領料確認圖10-3操作員簽字確認物料重力式分選機測試實施流程領料確認參數設置結批設備運行10.1.3重力式分選機測試實施重力式分選機測試實施流程領料確認參數設置結批設備運行10.1.3重力式分選機測試實施4．結批（1）良品率判斷根據隨件單的良品率標準，判斷查看的良品率是否合格。隨件單上的標準合格率，如圖10-17所示。圖10-17標準合格率4．結批（2）結批根據運行數據，填寫隨件單對應內容，完成結批，如圖10-18所示。圖10-18填寫結批單10.1.4重力式分選機測試常見異常故障排除一般檢測到500顆芯片時，需要進行一次首檢，主要檢查測試后芯片的引腳是否彎曲、破損，確保測試夾具工作正常。若不良芯片較多，需要及時排查故障原因。在測試過程中，可能會出現上料槽無料、空料管位無料管等故障。下面著重介紹上料槽無料、空料管位無料管、收料空管槽無料管、分隔位掉料堵塞這幾個異常故障。1．料管滿料或卡料（1）異常現象重力式分選機暫停運行，并發出報警，設備界面的2號收料位處紅框閃爍，檢查發現2號管位料管滿料或卡料，如圖10-19所示。圖

10-19料管滿料或卡料1．料管滿料或卡料（2）異常分析卡料主要原因有2個:芯片在分選區入口處卡住沒有滑落；傳感器異常，包括傳感器本身損壞和傳感器有積灰，都可能出現卡料情況。（3）故障處理在分選區入口處卡住沒有滑落，用鑷子撥料；傳感器本身損壞，更換傳感器；傳感器有積灰，用氣槍吹灰塵。2．分隔位掉料堵塞（1）異常現象重力式分選機暫停運行，并發出報警，設備界面的送料軌出口處紅框閃爍，檢查發現分隔位堵塞，如圖10-20所示。圖

10-20分隔位掉料堵塞2．分隔位掉料堵塞（2）異常分析分料區傳感器檢測有異常或是灰塵堵住了光電固定塊透光孔。（3）故障處理先用氣槍吹光電固定塊透氣孔，觀察是否卡料，若仍然卡料，則是傳感器本身有異常，更換傳感器。3．上料槽無料（1）異常現象重力式分選機暫停運行，并發出報警，設備界面的上料槽處紅框閃爍，檢查發現上料槽無待測芯片，如圖10-21所示。圖

10-21上料槽無料3．上料槽無料（2）處理辦法點擊“上料”按鍵，對分選機進行上料，如圖10-22所示。圖

10-22上料10.2任務24編帶機編帶任務要求利用重力式編帶機，采用編帶工藝，完成對SOP封裝形式的芯片進行編帶包裝操作的任務，并保證芯片編帶的合格率。在編帶過程中，要隨時查看良品率情況，完成良品率的確認。10.2.1認識編帶機編帶1．芯片在什么情況下需要編帶客戶需求量比較少時，這時不需要編帶。客戶需求量比較大時，手工貼芯片用時較長。在這個時候使用編帶的話，可以直接上貼片機貼芯片，可以節省很多時間，提高工作效率。在正常情況下，編帶是2500片一盤，也可以是4000片一盤。10.2.1認識編帶機編帶2．編帶工藝流程編帶是指利用編帶機把散裝元器件，通過檢測、換向、測試等工位，放入載帶中，其目的就是防止芯片引腳損壞、便于芯片運輸。重力式編帶工藝流程：是將料管放在上料區后，通過上料夾具夾起料管，芯片根據自身重力沿軌道下滑至光檢區，光檢合格的芯片通過吸嘴吸取轉移至載帶，并完成熱封、卷盤的過程。10.2.1認識編帶機編帶2．編帶工藝流程（1）上料其上料同重力式分選機上料一樣，是將待裝有測芯片料管推出，上料夾具夾起料管，芯片根據自身重力沿軌道下滑。（2）光檢光檢主要是檢測芯片的印章和引腳，將引腳不良或印章異常的芯片進行剔除。10.2.1認識編帶機編帶2．編帶工藝流程（3）芯片轉移光檢不合格的芯片落入不良品料管中；光檢合格的芯片由真空吸嘴自動吸取，并將其精準的放到空載帶內，載帶內每放置一顆芯片便會向前傳送一格。（4）熱封為了防止載帶中的芯片掉落，需要用蓋帶進行熱封。載帶向前移動一定位置，同時蓋帶盤轉動，將適宜長度的蓋帶置于載帶上方，通過壓刀進行熱封，使蓋帶和載帶緊密貼合。10.2.1認識編帶機編帶2．編帶工藝流程（5）收料載帶進行熱封后，為方便運輸和儲存，需要用卷盤進行收料。載帶每移動一格，收料盤也隨之做逆時針旋轉，將完成熱封的載帶緊密地纏繞在卷盤上。（6）自動切斷編帶時觸摸屏會對測試結果進行計數。當編帶芯片數量達到設定值后，光檢和吸嘴停止工作，此時載帶和蓋帶繼續移動，達到設置的空載帶預留長度后（一般為50~70厘米），編帶機自動切斷載帶，完成編帶。10.2.1認識編帶機編帶3．良品率判斷良品率是編帶過程中的一項重要指標，為保證芯片編帶的合格率，需要實時查看芯片的良品率。如果出現良品率低于標準合格率，需要進行故障排除，保證芯片良品率在合適的范圍內。良品率異常現象主要有印章良品率、引腳良品率等異常。10.2.2編帶機編帶設備1．編帶設備編帶機編帶速度快，具有測試功能，配置相應的測試儀。目前，自動編帶機已逐漸代替手工編帶，可實現芯片到料盤、料盤到料盤高效自動光檢分選，具有精確定位、低損壞率及良好的人機交互界面。滿足用戶在使用過程中操作便捷性、易維護、低勞動強度、高生產效率及高運行穩定性要求。10.2.2編帶機編帶設備1．編帶設備編帶機在編帶過程中，需要使用蓋帶和載帶。（1）載帶載帶是一種應用于電子包裝領域的帶狀產品，具有特定的厚度，在其長度方向上等距分布著用于承放電子元器件的孔穴（亦稱口袋）和用于進行索引定位的定位孔。10.2.2編帶機編帶設備1．編帶設備（2）蓋帶蓋帶是一種應用于電子包裝領域的帶狀產品，與載帶配合使用。蓋帶通常以聚酯或聚丙烯薄膜為基層，并復合或涂布有不同的功能層（抗靜電層、膠層等），可在外力或加熱的情況下封合在載帶的表面，形成閉合的空間,保護載帶口袋中電子元器件。10.2.2編帶機編帶設備2．重力式編帶機SOP封裝的芯片，通常采用重力式編帶機，進行編帶包裝。重力式的編帶是在編帶機上進行的，編帶機是對芯片進行光檢之后，將合格品放入載帶中完成密封并卷盤收料的設備。編帶機的編帶速度快、效率高，同時光檢區完成了對芯片管腳和印章檢查的步驟，節省了人工檢查的時間。10.2.2編帶機編帶設備3．重力式編帶機組成（a）重力式編帶機正面

（b）重力式編帶機側面圖10-23重力式編帶機10.2.2編帶機編帶設備3．重力式編帶機組成（1）顯示區：系統界面主要用于參數設置以及結果或數據顯示。（2）上料區：實現料管內待編芯片的自動上料。（3）光檢區：運用高速、高精度視覺處理技術自動檢測芯片，對引腳不良或印章異常的芯片進行剔除。（4）熱封區：是實現載帶密封操作的區域。（5）編帶計數區：觸摸屏的界面主要用于編帶操作以及對檢測結果的計數。（6）收料區：編帶操作結束后，進行收料操作的區域。（7）載帶供料區：為編帶操作提供載帶。知識目標掌握編帶機編帶實施流程及相關注意事項能利用虛擬仿真軟件，設置編帶參數并進行編帶實施技能目標10.2.3編帶機編帶實施編帶機編帶實施流程領料確認參數設置結批設備運行10.2.3編帶機編帶實施編帶機編帶實施流程領料確認參數設置結批設備運行10.2.3編帶機編帶實施10.2.3編帶機編帶實施1．領料確認

操作員簽字確認物料10.2.3編帶機編帶實施2．參數設置（1）批次創建

批次創建10.2.3編帶機編帶實施2．參數設置（2）程序調用

程序調用10.2.3編帶機編帶實施2．參數設置（3）設置印章和引腳的檢測區域設置印章和引腳的檢測區域編帶機編帶實施流程領料確認參數設置結批設備運行10.2.3編帶機編帶實施編帶機編帶實施流程領料確認參數設置結批設備運行10.2.3編帶機編帶實施10.2.3編帶機編帶實施4．結批

填寫結批單10.2.4編帶機常見異常故障排除1．印章良品率異常（1）異常現象在編帶計數界面中顯示的良品率低于標準良品率，其中印章的不良品數較多，如圖10-41所示。圖10-41印章異常10.2.4編帶機常見異常故障排除1．印章良品率異常（2）解決辦法因印章引起的良品率偏低時，首先要確定實物是否與隨件單上的信息一致，若不一致需上報并更換芯片。核對一致后確認料管實物是否與設置的參數一致，若設置錯誤需要更改設置后重新編帶。10.2.4編帶機常見異常故障排除2．管腳良品率異常（1）異常現象編帶計數界面中顯示的良品率低于標準良品率，其中芯片管腳的不良數較多，如圖10-42所示。圖10-42管腳良品率異常10.2.4編帶機常見異常故障排除2．管腳良品率異常（2）解決方法因管腳引起的良品率偏低時，需要請管腳維修人員進行維修。10.2.4編帶機常見異常故障排除3．上料槽無料（1）異常現象編帶機沒有達到設定的編帶數量時，出現上料槽無料的情況，如圖10-43所示。圖10-43上料槽無料10.2.4編帶機常見異常故障排除3．上料槽無料（2）解決辦法點擊界面中的上料區域，切換至編帶機上料區域，進行上料操作，即將一端拔出塞釘的料管放在上料區域，如圖10-44所示。圖10-44上料10.2.4編帶機常見異常故障排除4．吸嘴未吸起芯片（1）異常現象光檢區的吸嘴未成功吸起芯片，如圖10-45所示。圖10-45吸嘴未吸起芯片10.2.4編帶機常見異常故障排除4．吸嘴未吸起芯片（2）解決辦法聯系相關技術人員進行維修。10.2.4編帶機常見異常故障排除5．粘合不良（1）異常現象粘合過程中，出現脫膠的現象，如圖10-46所示。圖10-46脫膠10.2.4編帶機常見異常故障排除5．粘合不良（2）解決辦法對編帶進行剝離強度測試，根據剝離強度的結果進行溫度設置與調整，直到蓋帶與載帶良好粘接。10.3任務25料管抽真空任務要求利用熱封加熱器、真空包裝機以及防靜電鋁箔袋，對DIP封裝的芯片進行料管包裝，并完成料管抽真空的操作任務。10.3.1認識料管抽真空DIP封裝的芯片一般采用料管包裝，對管裝芯片進行抽真空時，需要選擇與其尺寸相對應的防靜電鋁箔袋。1．真空包裝的作用芯片屬于精密器件，容易受到外界環境的影響，所以在外觀檢查結束后，為了降低芯片被污染的風險，需要對檢查合格的芯片進行真空包裝。真空包裝是利用防靜電鋁箔袋對芯片進行包裝的過程，包裝時需要抽出袋內的空氣并完成密封。10.3.1認識料管抽真空1．真空包裝的作用（1）防靜電鋁箔袋可以防止產生靜電。裝入袋子中使芯片之間產生阻隔，減少芯片損害。（2）將包裝袋內抽成真空狀態，為芯片提供了保護膜，防止磕碰、受潮，也防止油污、灰塵等污染芯片10.3.1認識料管抽真空2．料管抽真空的原材料防靜電鋁箔袋具有防靜電、防電磁干擾、防潮3大功能，可以最大程度的保護靜電敏感元器件免受潛在靜電危害。料管的防靜電鋁箔袋，如圖10-47所示。圖10-47防靜電鋁箔袋（料管）10.3.1認識料管抽真空3．真空包裝的質量要求真空包裝完成后，需要進行質量檢查。對真空后的產品進行外觀檢查，確保鋁箔袋封口平整、不漏氣。合格的料管真空包裝，如圖10-48所示。圖10-48真空包裝（料管）10.3.2料管抽真空設備真空包裝環節需要用到真空包裝機，真空包裝機能夠自動抽出包裝內的空氣，達到預定真空度后完成封口工序。其外觀如圖10-49所示。（a）虛擬仿真圖（b）實物圖圖10-49真空包裝機10.3.2料管抽真空設備真空包裝機是由控制面板、擱板、腳踏板以及抽嘴等幾部分組成。（1）控制面板：進行參數設置；（2）擱板：放置待抽真空操作的防靜電鋁箔袋；（3）腳踏板：運行真空包裝機，進行抽真空的動作；（4）抽嘴：抽取袋內空氣，實現真空操作。知識目標掌握料管抽真空實施流程及相關注意事項能利用虛擬仿真軟件，設置真空度等參數信息完成料管抽真空工藝實施技能目標10.3.3料管抽真空實施料管抽真空實施流程領料確認參數設置結批抽真空10.3.3料管抽真空實施料管抽真空實施流程領料確認參數設置結批抽真空10.3.3料管抽真空實施10.3.3料管抽真空實施1．領料確認操作員領料確認10.3.3料管抽真空實施2．參數設置（1）真空度設置根據隨件單信息，設置抽真空時間，即設置真空度。設置真空度10.3.3料管抽真空實施2．參數設置（2）封口加熱時間設置設置封口加熱時間10.3.3料管抽真空實施2．參數設置（3）封口溫度檔位設置根據隨件單信息，調整封口時的溫度檔位。設置封口時的溫度檔位料管抽真空實施流程領料確認參數設置結批抽真空10.3.3料管抽真空實施料管抽真空實施流程領料確認參數設置結批抽真空10.3.3料管抽真空實施10.3.3料管抽真空實施4．結批

操作員完成真空的操作，確認防靜電鋁箔袋的真空無異常，并且正常完成裝內盒。作業完成后進行簽字確認。操作員填寫結批單10.3.4料管抽真空常見異常故障排除1．真空不盡或無真空（1）異常現象在抽真空過程中發現，在較長時間內鋁箔袋無法達到真空狀態。（2）異常分析異常現象主要是由鋁箔袋破損、抽氣系統故障等造成的。（3）故障處理鋁箔袋破損，更換鋁箔袋；抽氣系統發生故障，對設備進行檢修或更換。10.3.4料管抽真空常見異常故障排除2．封口強度不夠（1）異常現象在抽真空完成后發現，鋁箔袋封口不牢固，出現封口輕微的漏氣現象。（2）異常分析異常現象主要是參數設置不正確即溫度設置過低、封口時間設置太短以及熱封加熱器故障等造成的。（3）故障處理參數設置不正確，重新設置參數；熱封加熱器發生故障，對設備進行檢修或更換。關鍵知識點梳理1．重力式測試是通過分配梭將芯片分配到測試軌道內，然后由測試夾具夾持芯片進行電氣特性的測試。檢測芯片電路是否符合制造要求，并通過分選機構將合格芯片與不良芯片進行分類。2．重力式分選機是利用芯片自身重力進行物料轉移，移動速度較快；其是通過測試夾具夾持芯片引腳的方式，實現測試信號的輸入與輸出，適用于兩側引腳的芯片測試。通常DIP和SOP封裝形式的芯片采用重力式分選機進行分選。其中，DIP封裝體積較大，采用料管包裝；SOP封裝的包裝形式是編帶。重力式分選機主要由顯示區、上料區、測試區、分選區4部分組成。3．在測試過程中，可以查看良品率情況。將測試時的實際良品率與隨件單上的標準良品率進行對照，完成良品率確認，以保證測試的可靠性。造成良品率偏低，主要是由測試夾具故障、測試卡選擇錯誤、參數設置錯誤、程序調用錯誤以及芯片本身錯誤等幾個原因導致的。關鍵知識點梳理4．編帶是指利用編帶機把散裝元器件，通過檢測、換向、測試等工位，放入載帶中，其目的就是防止芯片引腳損壞、便于芯片運輸。重力式編