文 献 综 述

一、研究背景及意义

芯片通常是指集成电路的载体，广义上芯片等同于集成电路，但是集成电路除了芯片外，还包括存储器等，只是在集成电路中，芯片是最重要的组成部分。从整个产业链角度来看，半导体业包括设计、制造和封测三个主要环节。芯片是”工业粮食”，在大众生活中处处可见，小到身份证、银行卡，大到手机、电脑、电视，甚至在飞机、军舰、卫星等系统中，都安置着大小不同和功能各异的芯片。因此，芯片事关国家经济、军事、科技，以及居民财产安全，因此各国政府无不将其置于国家战略的位置^[1]。

经过 60 多年的发展，集成电路产业随着电子产品小型化、智能化、多功能化的发展趋势，技术水平、产品结构、产业规模等都取得举世瞩目的成就。就集成电路封装类型而言，在它的三个阶段发展过程中，已出现了几十种不同外型尺寸、不同引线结构、不同引线节距、不同连接方式的电路。由于它们对应不同的应用需求，如在功能上有大功率、多引线、高频、光电转换等，在中国及全球多元化的市场上，目前及未来较长一段时间内都将呈现并存^[2]。

中国的半导体行业在国家的大力支持下，初步形成了完整的产业链，如以华为海思、紫光集团、国睿集团为劲旅的芯片设计公司，以中芯国际、上海华力、中国电科为代表的芯片制造商，以及以长电科技、华天科技、通富微电等为龙头的芯片封测企业。

目前我国的IC封测行业还是比较粗糙的，进行必要的质量管理和监督能有效地发现问题所在并及时针对性地提出改善，IC芯片单颗的尺寸较小，出现质量问题一般都是报废难以回收利用，但是由于其内的晶圆制造成本巨大，所以一旦出现质量问题，会给无论是客户还是封测厂商带来巨大的损失。在整个的设计、制造和封测过程中，进行评审、测试、缺陷追踪、审计、变更控制、配置管理六个重要的质量活动，做好项目质量管理重要的三点：培训、与客户的交流及SQA，能更加系统地、精准的发现问题^[3]。企业进行全面质量管理，即要以质量管理为中心，以全员参与为基础，让顾客和所有相关方受益而达到长期成功，互惠互利^[4]。

二、 国内外研究现状

在创新研发与设计能力上，芯片制造企业规模普遍弱于国外的Intel等巨头；另外，诸如硅、锗等芯片的上游重要原材料，我国在全球市场中的占比也不足1%，国产芯片业的扩产与供给能力受到严重制约，我国”芯”90%以上依赖进口。

　　集成电路封装的主要材料有基板、环氧树脂、封装材料、晶圆、引线，目前比较先进的制造工艺是倒装技术^[5]。因此，与之相关的工作站所涉及的工艺需要进行质量管理。传统人工目视检测法已经难以适应现代化大生产的需求，虽然采用基于机器视觉的自动光学检测方法可以实现 IC 封装的有效检测，但是这种方法在实际应用中仍然存在检测速度慢、检测精度低、制造成本高等问题。随着 IC 封装检测系统向高速度、高精度、低成本的方向发展，对高性能自动光学检测系统进行研究显得尤其重要^[6]。一般的点胶过程一直是开环控制，严重依赖操作人员的经验并且性能可靠性不高。实现高精度、高稳定性的点胶已经成为封装过程中一大难题^[7]。传统的引线键合工艺主要采用金线键合，但随着金价的上涨和金属本身特性限制越来越难以满足日益增长的市场需要。此时铜线因其较低的成本和自身优良的导电性、导热性以及稳定性等特点受到越来越多的关注，并大有希望取代主流的金线键合。但采用铜线作为键合材料也有很多工艺上的难点需要突破，因铜线本身的高温下易氧化和高硬度等特性，给引线键合工艺带来了很多不稳定因素，容易造成打线不粘、弹坑等失效模式^[8]。铜线键合过程中热、压力和超声波的作用需要非常精准的配合^[9]。半导体的封测对于精准度要求极高，所以基本上是机台作业，人员只是负责给料和维修。进行生产设备的预防性维修和防错技术问题研究，建立设备预防维护管理信息系统，运用防错技术减少人为错误是封测企业的主要课题^[10]。因此以防错装置为核心的工艺防错设计和基于现场即时资讯系统的系统防错设计，同时利用层次分析法进行了防错方案评价因素的权重计算，从而为系统化的选择防错方案提供了一种有效的方法^[11]。比如对封装载板条进行编码，通过扫码进行比对^[12]。一个人专注于一件事往往可以做的更好，不要让工人什么都会但是什么都不专业^[13]。一般芯片外观检测包括三种：方法①传统的人工肉眼检测；方法②基于激光测量技术的检测；方法③基于机器视觉的检测方法。人工肉眼检测的效率低，且可靠性差，不能适应大批量生产制造，现在已逐渐被淘汰^[14]。高精密性要求在进行原材料检测时执行更加严格的标准，使用图像对齐策略和自适应图像差分法在检测中应用在复杂曲面的设计规则检测凸块上的缺陷是行之有效的方法^[15]。因为IC产品的封装是以一条基板为基本单位，所以在进行作业时要将所需的材料进行批量预处理，如何确保在处理过程中，材料的性质不会发生改变非常重要，而且，产品的设计阶段要充分考虑到不同材料之间的相互作用^[16]。据文献报导, 在电子器件或电子整机的所有故障原因中,约70%以上为焊点失效所造成。因此, 随着集成电路的大规模发展, 对焊点的可靠性的提出更高要求, 微电子产品焊接技术也引起了人们的极大重视, 目前已开展系统的研究^[17]。良品率和产能是限制企业发展的重要因素，如何处理好产能和产品的良品率之间的平衡是非常重要的，对于封装测试工厂,设备综合效率是衡量生产管理水平和成本竞争力的重要指标^[18]。

信息技术的发展为质量管理带来了革命性的突破,当信息化这种载体出现后,全面质量管理理论将发挥更大的功能,基于现代信息技术的质量管理信息系统的应用使得产品形成全过程的质量管理成为现实[^19]。对于制造型企业来说，信息的及时流通更加重要。质量信息系统(QIS)与ERP的集成是实现质量管理与企业资源计划信息共享的重要途径。分析当前ERP和QIS现状及存在问题,运用QIS与ERP集成的思想,在传统QIS中增加面向ERP的信息处理功能模块。建立以质量功能展开(QFD)为纽带将QIS与ERP集成的模型, 可以为达到企业资源与产品质量计划的优化配置提供支持^[20]。