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静电因素对IC封装的影响
时间:2018/3/23 10:20:47  浏览:

  随着我国国民经济的持续稳定增长和生产技术的不断创新发展,生产工艺对生产环境的要求越来越高。大规模和超大规模Ic生产中的前后道各工序对生产环境提出了更高要求,不仅仅要保持一定的温、湿度、洁净度,还需要对静电防护引起足够的重视。

  众所周知,封装业属于整个IC生产中的后道生产过程,在该过程中,对于塑封IC、混合IC或单片IC,主要有晶圆减薄(磨片)、晶圆切割(划片)、上芯(粘片)、压焊(键合)、封装(包封)、前固化、电镀、打印、后固化、切筋、装管、封后测试等等工序。各工序对不同的工艺环境都有不同的要求。

 

  静电因素对IC封装的影响 

  首先,静电产生的原因是随处可见的。 在科技飞速发展和工业生产高度自动化的今天,静电在工业生产中的危害已是显而易见的,它可以造成各种障碍,限制自动化水平的提高和影响产品质量。这里结合我厂在集成电路封装、生产过程的实际情况来说明之所以有静电的产生,主要有以下几个方面的原因。 

  1、 生产车间建筑装修材料多采用高阻材料 IC生产工艺要求使用洁净车间或超净车间。

  要求除尘微粒粒径从以往的0.3μm变到0.1μm拟下,尘粒密度约为353个/m3。为此,除了安装各吸尘设备之外,还要采用无机和有机不发尘材料,以防起尘。但对于建材的电性能没有作为一项指标考虑进去。工业企业洁净厂房设计规范中也未作规定。IC工厂的洁净厂房主要采用的室内装修材料有:聚氨酯弹性地面、尼纶、硬塑料、聚乙烯、塑料壁纸、树脂、木材、白瓷板、瓷漆、石膏等等。上述材料中,大部分是高分子化合物或绝缘体。例如,有机玻璃体电阻率为1012~1014Ω/cm,聚乙烯体电阻率为1013~1015Ω/cm,因而导电性能比较差,某种原因产生静电不容易通过它们向大地泄漏,从而造成静电的积聚。 

  2、人体静电 

  洁净厂房操作人员的不同动作和来回走动,鞋底和地面不断的紧密接触和分离,人体各部分也有活动和磨擦,不论是快走、慢走,小跑都会产生静电,即所谓步行带电;人体活动后起立,人体穿的工作服与椅子面接触后又分离也会产生静电。人体的静电电压如果消不掉,而去接触IC芯片,就可能在不知不觉中造成IC的击穿。 

  3、空气调节和空气净化引起的静电 

  由于IC生产要求在45-55%RH的条件下进行,所以要实行空气调节,同时要进行空气净化。降湿的空气要经过初效过滤器、中效过滤器、高效过滤器和风管送人洁净室。一般总风管风速为8~10m/s,风管内壁涂油漆,当干燥的空气和风管,干燥的空气和过滤器作相对运动时,都会产生静电。应该引起注意的是静电与湿度有着较敏感的关系。 

  另外,运送半成品和IC成品在包装运输过程中都会产生静电,这都是静电起电的因素之一。 

  其次,静电对IC的危害是相当大的。 一般来说,静电具有高电位、强电场的特点,在静电起电-放电过程中,有时会形成瞬态大电流放电和电磁脉冲(EMP),产生频谱很宽的电磁辐射场。

  另外,与常规电能量相比,静电能量比较小,在自然起电-放电过程中,静电放电(ESD)参数是不可控制的,是一种难于重复的随机过程,因此它的作用往往被人们所忽视。尤其在微电子技术领域,它给我们造成的危害却是惊人的,据报道每年因静电造成直接经济损失高达几亿元人民币,静电危害以成为发展微电子工业的重大障碍。 

  在半导体器件生产车间,由于尘埃吸附在芯片上,IC尤其是超大规模集成电路(VLSI)的成品率会大大下降。 IC生产车间操作人员都穿洁净工作服,若人体带静电,则极易吸附尘埃、污物等,若这些尘埃、污物被带到操作现场的话,将影响产品质量,恶化产品性能、大大降低Ic成品率。如果吸附的灰尘粒子的半径大于100μm线条宽度约100μm时,薄膜厚度在50μm下时,则最易使产品报废。 

  再次,静电对IC的损害具有一定的特点。 

  (1)隐蔽性 除非发生静电放电,人体不能直接感知静电,但发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉,这是因为人体感知的静电放电电压为2~3kv,所以静电具有隐蔽性。 

  (2)潜在性 有些汇受到静电损伤后的性能没有明显的下降,但多次累加放电会给IC器件造成内伤而形成隐患。因此静电对IC的损伤具有潜在性。

  (3)随机性 IC什么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说,从一个IC芯片产生以后一直到它损坏以前,所有的过程都受到静电的威胁,而这些静电的产生也具有随机性,其损坏也具有随机性。 

  (4)复杂性 静电放电损伤的失效分析工作,因微电子IC产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费财,要求较高的技术并往往需要使用高度精密仪器,即使如此,有些静电损伤现象也难以与其它原因造成的损伤加以区别;使人误把静电放电损伤的失效当作其它失效,这在对静电放电损害未充分认识之前,常常归因于早期失效或情况不明的失效,从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以分析静电对IC的损伤具有复杂性。 

  总而言之,在IC的加工生产和封装过程中建立起静电防护系统是很有必要的! IC封装生产线对静电的要求更为严格。为了保证生产线的正常运行,对其洁净厂房进行防静电建筑材料的整体装修,对进出洁净厂房的所有人员配备防静电服装等采取硬件措施外,封装企业可根据国家有关标准和本企业的实际隋况制定出在防静电方面的企业标准或具体要求,来配合IC封装生产线的正常运转。随着我国IC封装线的扩建、封装能力的逐年提高、封装品种的增加以及对产品质量和成品率的更高要求,相应地对各种软、硬件要求和对全体从业人员的静电防护意识的加强就显得更为重要,而这也正扮演和充当着影响我们产品质量的"主要角色"和"无形杀手"。所以说,静电防护将是目前和今后摆在整个IC行业的一大课题。


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