《集成电路制造工艺项目化实践》 课件 项目10 重力式设备芯片测试工艺

重力式设备芯片测试工艺项目10项目导读本项目从重力式分选机测试任务入手，先让读者对重力式分选机有一个初步了解；然后详细介绍重力式分选机测试、编带机编带和料管抽真空等专业技能。通过编带机编带和料管抽真空的任务实施，让读者进一步了解重力式分选机测试、编带机编带和料管抽真空工艺。知识目标1.了解重力式的芯片测试工艺2.掌握重力式分选机测试、编带机编带和料管抽真空的工艺操作3.掌握重力式分选机测试、编带机编带和料管抽真空的质量评估4.会识读重力式分选机测试、编带机编带和料管抽真空工艺相关的随件单技能目标1.能正确操作重力式分选机测试的设备，设置相关设备的常规参数2.能正确排查重力式分选机测试、编带机编带和料管抽真空的常见故障教学重点1．重力式分选机测试、编带机编带和料管抽真空的工艺2．重力式分选机测试、编带机编带和料管抽真空的质量评估教学难点重力式分选机测试、编带机编带和料管抽真空的实施建议学时4学时推荐教学方法从任务入手，通过重力式分选机测试的操作，让读者了解重力式分选机测试的工艺操作，进而通过编带机编带和料管抽真空的操作，熟悉重力式分选机测试、编带机编带和料管抽真空的质量评估推荐学习方法勤学勤练、动手操作是学好重力式分选机测试工艺的关键，动手完成重力式分选机测试、编带机编带和料管抽真空任务实施，通过“边做边学”达到更好的学习效果10.1重力式分选机测试任务要求使用重力式分选机，对DIP或SOP封装形式的芯片，正确完成上料、测试和分选等操作任务。在测试过程中，要随时查看良品率情况，完成良品率的确认。10.1.1认识重力式分选机测试在重力式分选机的芯片检测流程中，测试环节是整个流程中最重要的一环，是在测试轨道中进行的。测试区用以检测芯片是否符合生产要求，是进入市场芯片的质量保障。1．重力式分选机作用重力式测试是通过分配梭将芯片分配到测试轨道内，然后由测试夹具夹持芯片进行电气特性的测试。检测芯片电路是否符合制造要求，并通过分选机构将合格芯片与不良芯片进行分类。利用重力式测试可以有效检测芯片在制造过程中，因物理缺陷、化学性能等方面引起的电性参数异常，并根据测试结果自动组合分档，以便剔除不良品，减少后续外观检查时的人力成本。2．重力式分选机应用场合重力式分选机是利用芯片自身重力进行物料转移，移动速度较快；是通过测试夹具夹持芯片引脚的方式，实现测试信号的输入与输出，适用于两侧引脚的芯片测试。通常DIP和SOP封装形式的芯片采用重力式分选机进行分选。其中，DIP封装体积较大，采用料管包装；SOP封装的包装形式是编带。3．芯片良品率芯片的合格数量占测试总数的比率，即为良品率。在芯片测试时，良品率是判断本批次芯片质量的重要依据。在测试过程中，可以对照测试时的实际良品率与随件单上的标准良品率，查看良品率情况，并进行良品率确认，以保证测试的可靠性。若遇到连续不良失效报警或芯片检测良品率低的情况，先要确定良品率偏低的原因，再根据对应的情况进行解决。造成良品率偏低，可能是由以下几个原因导致的：（1）测试夹具故障：暂停测试，设备维护人员对测试夹具进行维修更换，修复后需要重新进行首检。（2）测试卡选择错误：暂停测试，调试工程人员重新进行产品换测。（3）参数设置错误：暂停测试，测试员重新进行参数设置，并将已测芯片重新安排检测。（4）程序调用错误：暂停测试，程序调用技术员重新调用程序，并将已测芯片重新安排检查。（5）芯片本身错误：暂停测试，质量相关技术人员进行芯片确认，如果确认芯片问题，继续测试，并需要技术人员在随件单上进行签字确认。10.1.2重力式分选机测试设备1．重力式分选机重力式分选机为斜背式多工位自动测试分选机，可以设置测试工位的运行数量。重力式分选机采用单槽自动上料，斜轨送料，测试方式为夹测，收料由料管自动装料；分选机构会根据测试结果将芯片自动组合分档，测试效率较高。（a）重力式分选机外观（b）上料机构图10-1重力式分选机2．重力式分选机组成图10-2重力式分选机组成（1）显示区：设置参数，显示测试情况、测试结果以及分选结果，其数据会记录在系统中。（2）上料区：上料机构主要由上料槽、上料夹具和送料轨组成，如图10-1（b）所示。（3）测试区：主要由分配梭和测试轨道组成，当芯片落至测试轨道的指定位置时，测试夹具对其进行夹持，使芯片引脚和测试夹具进行贴合，同时将信号传输到测试机上。此时测试机接收到测试夹具传来的信号，运行测试程序，测试机判断芯片参数是否正常，并将芯片检测结果通过GPIB传回分选机。（4）分选区：测试完成后，测试的结果会从测试机传到分选机内，分选机依据测试结果控制分选梭将芯片放入相应的位置。知识目标掌握重力式分选机测试实施流程及相关注意事项能利用虚拟仿真软件，设置相关参数进行重力式分选机测试实施技能目标10.1.3重力式分选机测试实施重力式分选机测试实施流程领料确认参数设置结批设备运行10.1.3重力式分选机测试实施10.1.3重力式分选机测试实施1．领料确认图10-3操作员签字确认物料重力式分选机测试实施流程领料确认参数设置结批设备运行10.1.3重力式分选机测试实施重力式分选机测试实施流程领料确认参数设置结批设备运行10.1.3重力式分选机测试实施4．结批（1）良品率判断根据随件单的良品率标准，判断查看的良品率是否合格。随件单上的标准合格率，如图10-17所示。图10-17标准合格率4．结批（2）结批根据运行数据，填写随件单对应内容，完成结批，如图10-18所示。图10-18填写结批单10.1.4重力式分选机测试常见异常故障排除一般检测到500颗芯片时，需要进行一次首检，主要检查测试后芯片的引脚是否弯曲、破损，确保测试夹具工作正常。若不良芯片较多，需要及时排查故障原因。在测试过程中，可能会出现上料槽无料、空料管位无料管等故障。下面着重介绍上料槽无料、空料管位无料管、收料空管槽无料管、分隔位掉料堵塞这几个异常故障。1．料管满料或卡料（1）异常现象重力式分选机暂停运行，并发出报警，设备界面的2号收料位处红框闪烁，检查发现2号管位料管满料或卡料，如图10-19所示。图

10-19料管满料或卡料1．料管满料或卡料（2）异常分析卡料主要原因有2个:芯片在分选区入口处卡住没有滑落；传感器异常，包括传感器本身损坏和传感器有积灰，都可能出现卡料情况。（3）故障处理在分选区入口处卡住没有滑落，用镊子拨料；传感器本身损坏，更换传感器；传感器有积灰，用气枪吹灰尘。2．分隔位掉料堵塞（1）异常现象重力式分选机暂停运行，并发出报警，设备界面的送料轨出口处红框闪烁，检查发现分隔位堵塞，如图10-20所示。图

10-20分隔位掉料堵塞2．分隔位掉料堵塞（2）异常分析分料区传感器检测有异常或是灰尘堵住了光电固定块透光孔。（3）故障处理先用气枪吹光电固定块透气孔，观察是否卡料，若仍然卡料，则是传感器本身有异常，更换传感器。3．上料槽无料（1）异常现象重力式分选机暂停运行，并发出报警，设备界面的上料槽处红框闪烁，检查发现上料槽无待测芯片，如图10-21所示。图

10-21上料槽无料3．上料槽无料（2）处理办法点击“上料”按键，对分选机进行上料，如图10-22所示。图

10-22上料10.2任务24编带机编带任务要求利用重力式编带机，采用编带工艺，完成对SOP封装形式的芯片进行编带包装操作的任务，并保证芯片编带的合格率。在编带过程中，要随时查看良品率情况，完成良品率的确认。10.2.1认识编带机编带1．芯片在什么情况下需要编带客户需求量比较少时，这时不需要编带。客户需求量比较大时，手工贴芯片用时较长。在这个时候使用编带的话，可以直接上贴片机贴芯片，可以节省很多时间，提高工作效率。在正常情况下，编带是2500片一盘，也可以是4000片一盘。10.2.1认识编带机编带2．编带工艺流程编带是指利用编带机把散装元器件，通过检测、换向、测试等工位，放入载带中，其目的就是防止芯片引脚损坏、便于芯片运输。重力式编带工艺流程：是将料管放在上料区后，通过上料夹具夹起料管，芯片根据自身重力沿轨道下滑至光检区，光检合格的芯片通过吸嘴吸取转移至载带，并完成热封、卷盘的过程。10.2.1认识编带机编带2．编带工艺流程（1）上料其上料同重力式分选机上料一样，是将待装有测芯片料管推出，上料夹具夹起料管，芯片根据自身重力沿轨道下滑。（2）光检光检主要是检测芯片的印章和引脚，将引脚不良或印章异常的芯片进行剔除。10.2.1认识编带机编带2．编带工艺流程（3）芯片转移光检不合格的芯片落入不良品料管中；光检合格的芯片由真空吸嘴自动吸取，并将其精准的放到空载带内，载带内每放置一颗芯片便会向前传送一格。（4）热封为了防止载带中的芯片掉落，需要用盖带进行热封。载带向前移动一定位置，同时盖带盘转动，将适宜长度的盖带置于载带上方，通过压刀进行热封，使盖带和载带紧密贴合。10.2.1认识编带机编带2．编带工艺流程（5）收料载带进行热封后，为方便运输和储存，需要用卷盘进行收料。载带每移动一格，收料盘也随之做逆时针旋转，将完成热封的载带紧密地缠绕在卷盘上。（6）自动切断编带时触摸屏会对测试结果进行计数。当编带芯片数量达到设定值后，光检和吸嘴停止工作，此时载带和盖带继续移动，达到设置的空载带预留长度后（一般为50~70厘米），编带机自动切断载带，完成编带。10.2.1认识编带机编带3．良品率判断良品率是编带过程中的一项重要指标，为保证芯片编带的合格率，需要实时查看芯片的良品率。如果出现良品率低于标准合格率，需要进行故障排除，保证芯片良品率在合适的范围内。良品率异常现象主要有印章良品率、引脚良品率等异常。10.2.2编带机编带设备1．编带设备编带机编带速度快，具有测试功能，配置相应的测试仪。目前，自动编带机已逐渐代替手工编带，可实现芯片到料盘、料盘到料盘高效自动光检分选，具有精确定位、低损坏率及良好的人机交互界面。满足用户在使用过程中操作便捷性、易维护、低劳动强度、高生产效率及高运行稳定性要求。10.2.2编带机编带设备1．编带设备编带机在编带过程中，需要使用盖带和载带。（1）载带载带是一种应用于电子包装领域的带状产品，具有特定的厚度，在其长度方向上等距分布着用于承放电子元器件的孔穴（亦称口袋）和用于进行索引定位的定位孔。10.2.2编带机编带设备1．编带设备（2）盖带盖带是一种应用于电子包装领域的带状产品，与载带配合使用。盖带通常以聚酯或聚丙烯薄膜为基层，并复合或涂布有不同的功能层（抗静电层、胶层等），可在外力或加热的情况下封合在载带的表面，形成闭合的空间,保护载带口袋中电子元器件。10.2.2编带机编带设备2．重力式编带机SOP封装的芯片，通常采用重力式编带机，进行编带包装。重力式的编带是在编带机上进行的，编带机是对芯片进行光检之后，将合格品放入载带中完成密封并卷盘收料的设备。编带机的编带速度快、效率高，同时光检区完成了对芯片管脚和印章检查的步骤，节省了人工检查的时间。10.2.2编带机编带设备3．重力式编带机组成（a）重力式编带机正面

（b）重力式编带机侧面图10-23重力式编带机10.2.2编带机编带设备3．重力式编带机组成（1）显示区：系统界面主要用于参数设置以及结果或数据显示。（2）上料区：实现料管内待编芯片的自动上料。（3）光检区：运用高速、高精度视觉处理技术自动检测芯片，对引脚不良或印章异常的芯片进行剔除。（4）热封区：是实现载带密封操作的区域。（5）编带计数区：触摸屏的界面主要用于编带操作以及对检测结果的计数。（6）收料区：编带操作结束后，进行收料操作的区域。（7）载带供料区：为编带操作提供载带。知识目标掌握编带机编带实施流程及相关注意事项能利用虚拟仿真软件，设置编带参数并进行编带实施技能目标10.2.3编带机编带实施编带机编带实施流程领料确认参数设置结批设备运行10.2.3编带机编带实施编带机编带实施流程领料确认参数设置结批设备运行10.2.3编带机编带实施10.2.3编带机编带实施1．领料确认

操作员签字确认物料10.2.3编带机编带实施2．参数设置（1）批次创建

批次创建10.2.3编带机编带实施2．参数设置（2）程序调用

程序调用10.2.3编带机编带实施2．参数设置（3）设置印章和引脚的检测区域设置印章和引脚的检测区域编带机编带实施流程领料确认参数设置结批设备运行10.2.3编带机编带实施编带机编带实施流程领料确认参数设置结批设备运行10.2.3编带机编带实施10.2.3编带机编带实施4．结批

填写结批单10.2.4编带机常见异常故障排除1．印章良品率异常（1）异常现象在编带计数界面中显示的良品率低于标准良品率，其中印章的不良品数较多，如图10-41所示。图10-41印章异常10.2.4编带机常见异常故障排除1．印章良品率异常（2）解决办法因印章引起的良品率偏低时，首先要确定实物是否与随件单上的信息一致，若不一致需上报并更换芯片。核对一致后确认料管实物是否与设置的参数一致，若设置错误需要更改设置后重新编带。10.2.4编带机常见异常故障排除2．管脚良品率异常（1）异常现象编带计数界面中显示的良品率低于标准良品率，其中芯片管脚的不良数较多，如图10-42所示。图10-42管脚良品率异常10.2.4编带机常见异常故障排除2．管脚良品率异常（2）解决方法因管脚引起的良品率偏低时，需要请管脚维修人员进行维修。10.2.4编带机常见异常故障排除3．上料槽无料（1）异常现象编带机没有达到设定的编带数量时，出现上料槽无料的情况，如图10-43所示。图10-43上料槽无料10.2.4编带机常见异常故障排除3．上料槽无料（2）解决办法点击界面中的上料区域，切换至编带机上料区域，进行上料操作，即将一端拔出塞钉的料管放在上料区域，如图10-44所示。图10-44上料10.2.4编带机常见异常故障排除4．吸嘴未吸起芯片（1）异常现象光检区的吸嘴未成功吸起芯片，如图10-45所示。图10-45吸嘴未吸起芯片10.2.4编带机常见异常故障排除4．吸嘴未吸起芯片（2）解决办法联系相关技术人员进行维修。10.2.4编带机常见异常故障排除5．粘合不良（1）异常现象粘合过程中，出现脱胶的现象，如图10-46所示。图10-46脱胶10.2.4编带机常见异常故障排除5．粘合不良（2）解决办法对编带进行剥离强度测试，根据剥离强度的结果进行温度设置与调整，直到盖带与载带良好粘接。10.3任务25料管抽真空任务要求利用热封加热器、真空包装机以及防静电铝箔袋，对DIP封装的芯片进行料管包装，并完成料管抽真空的操作任务。10.3.1认识料管抽真空DIP封装的芯片一般采用料管包装，对管装芯片进行抽真空时，需要选择与其尺寸相对应的防静电铝箔袋。1．真空包装的作用芯片属于精密器件，容易受到外界环境的影响，所以在外观检查结束后，为了降低芯片被污染的风险，需要对检查合格的芯片进行真空包装。真空包装是利用防静电铝箔袋对芯片进行包装的过程，包装时需要抽出袋内的空气并完成密封。10.3.1认识料管抽真空1．真空包装的作用（1）防静电铝箔袋可以防止产生静电。装入袋子中使芯片之间产生阻隔，减少芯片损害。（2）将包装袋内抽成真空状态，为芯片提供了保护膜，防止磕碰、受潮，也防止油污、灰尘等污染芯片10.3.1认识料管抽真空2．料管抽真空的原材料防静电铝箔袋具有防静电、防电磁干扰、防潮3大功能，可以最大程度的保护静电敏感元器件免受潜在静电危害。料管的防静电铝箔袋，如图10-47所示。图10-47防静电铝箔袋（料管）10.3.1认识料管抽真空3．真空包装的质量要求真空包装完成后，需要进行质量检查。对真空后的产品进行外观检查，确保铝箔袋封口平整、不漏气。合格的料管真空包装，如图10-48所示。图10-48真空包装（料管）10.3.2料管抽真空设备真空包装环节需要用到真空包装机，真空包装机能够自动抽出包装内的空气，达到预定真空度后完成封口工序。其外观如图10-49所示。（a）虚拟仿真图（b）实物图图10-49真空包装机10.3.2料管抽真空设备真空包装机是由控制面板、搁板、脚踏板以及抽嘴等几部分组成。（1）控制面板：进行参数设置；（2）搁板：放置待抽真空操作的防静电铝箔袋；（3）脚踏板：运行真空包装机，进行抽真空的动作；（4）抽嘴：抽取袋内空气，实现真空操作。知识目标掌握料管抽真空实施流程及相关注意事项能利用虚拟仿真软件，设置真空度等参数信息完成料管抽真空工艺实施技能目标10.3.3料管抽真空实施料管抽真空实施流程领料确认参数设置结批抽真空10.3.3料管抽真空实施料管抽真空实施流程领料确认参数设置结批抽真空10.3.3料管抽真空实施10.3.3料管抽真空实施1．领料确认操作员领料确认10.3.3料管抽真空实施2．参数设置（1）真空度设置根据随件单信息，设置抽真空时间，即设置真空度。设置真空度10.3.3料管抽真空实施2．参数设置（2）封口加热时间设置设置封口加热时间10.3.3料管抽真空实施2．参数设置（3）封口温度档位设置根据随件单信息，调整封口时的温度档位。设置封口时的温度档位料管抽真空实施流程领料确认参数设置结批抽真空10.3.3料管抽真空实施料管抽真空实施流程领料确认参数设置结批抽真空10.3.3料管抽真空实施10.3.3料管抽真空实施4．结批

操作员完成真空的操作，确认防静电铝箔袋的真空无异常，并且正常完成装内盒。作业完成后进行签字确认。操作员填写结批单10.3.4料管抽真空常见异常故障排除1．真空不尽或无真空（1）异常现象在抽真空过程中发现，在较长时间内铝箔袋无法达到真空状态。（2）异常分析异常现象主要是由铝箔袋破损、抽气系统故障等造成的。（3）故障处理铝箔袋破损，更换铝箔袋；抽气系统发生故障，对设备进行检修或更换。10.3.4料管抽真空常见异常故障排除2．封口强度不够（1）异常现象在抽真空完成后发现，铝箔袋封口不牢固，出现封口轻微的漏气现象。（2）异常分析异常现象主要是参数设置不正确即温度设置过低、封口时间设置太短以及热封加热器故障等造成的。（3）故障处理参数设置不正确，重新设置参数；热封加热器发生故障，对设备进行检修或更换。关键知识点梳理1．重力式测试是通过分配梭将芯片分配到测试轨道内，然后由测试夹具夹持芯片进行电气特性的测试。检测芯片电路是否符合制造要求，并通过分选机构将合格芯片与不良芯片进行分类。2．重力式分选机是利用芯片自身重力进行物料转移，移动速度较快；其是通过测试夹具夹持芯片引脚的方式，实现测试信号的输入与输出，适用于两侧引脚的芯片测试。通常DIP和SOP封装形式的芯片采用重力式分选机进行分选。其中，DIP封装体积较大，采用料管包装；SOP封装的包装形式是编带。重力式分选机主要由显示区、上料区、测试区、分选区4部分组成。3．在测试过程中，可以查看良品率情况。将测试时的实际良品率与随件单上的标准良品率进行对照，完成良品率确认，以保证测试的可靠性。造成良品率偏低，主要是由测试夹具故障、测试卡选择错误、参数设置错误、程序调用错误以及芯片本身错误等几个原因导致的。关键知识点梳理4．编带是指利用编带机把散装元器件，通过检测、换向、测试等工位，放入载带中，其目的就是防止芯片引脚损坏、便于芯片运输。重力式编