基于6σ半导体生产过程的零缺陷质量管理

董露潇

摘要：近年来，业界对于IC封装的重要意义和不断增加的功能的看法发生了很大的转变，IC封装己经成为了和IC本身一样重要的一个领域。导致这一情况的主要原因是由于IC的性能受到IC封装的制约，所以业界对于IC封装技术的发展予以更多关注，以此更好地迎接新的挑战。因此，文章从过程管理控制和全面质量管理等两个方面将工艺管理过程落实到零缺陷质量控制中，同时结合T半导体企业的实际情况，以测量和分析等两个阶段为例对DMAIC的实施应用进行探讨，实践结果表明很大程度上实现了基于6σ理论和模式的过程管理体制，对于产品合格率的提升、生产成本的控制以及企业效益的提升均有着积极的促进作用。

关键词：  6σ;半导体;封装工艺;过程管理;质量控制

一、6σ质量管理概念

1、6σ质量理念

在封装工艺过程的流程管理中还存在一些不完善的方面，因此要改进和完善这些不足，就要基于6σ的原理和管理模式进行半导体封装过程管理改进。

企业员工本身对于产品质量的意识能够对产品质量起到很大程度的影响，因此要增强员工对质量的重视程度，定期对员工进行思想教育和相关内容的培训，使所有员工意识到质量对于产品的重要性，提高员工的整体素质。从实际出发以科学的激励措施激发员工的工作热情，通过全体员工的共同参与并积极发挥自身主观能动性来提高产品质量。

提高产品质量的措施主要是建立项目管理团队。不同的团队负责不同的项目，每个团队的成员各司其职，真正实现对生产过程的有效管理和监控。在对产品进行质量监控时，必须采取预防为主的方针，重点对生产的中间环节进行监控，最后的成本也必须进行合格检验。

公司内部建立系统完善的质量管理结构。根据不同层次分别负责不同的管理任务：

第一，上层：主要任务是质量决策。从整体出发，负责制定质量方针、目标以及计划等。统一调配和指挥部门以及个人，具有指挥和领导的功能。

第二，中层：落实上层的方针政策。将任务分配到各个部门，具体负责到每个员工。

第三基层：每个员工各司其职，按照上级的指示认真按时完成任务，相互合作保证生产的顺利进行。并结合本职工作，开展合理化建议和质量管理小组活动，不断进行作业改善。

2、6σ质量管理手段

在生产流程中会涉及到多道工序，工序的好坏与产品质量的优劣存在密切关联。因此要对工序过程进行监控，即工序控制。此外，SPC为统计过程控制。该技术的理论依据是统计学的观点。采用的方法是数理统计。通过收集工序过程中数据以及参数变化，对收集到的资料进行分析研究，了解整个生产流程的运作。然后对工序进行监控，避免生产流程出现异常或故障，保证最终成品的质量。这种预防性的质量监控在保证质量的同時也节约了成本。

对产品生产过程的分析主要是找到生产过程中影响质量的因素与最终成品质量的关系。必须参照规定的标准对生产过程进行分析同时监测质量因素是否稳定。对于状态稳定的需要继续保持稳定，状态不稳定的需要采取改进措施实现稳定。因此，对过程的改善措施取决于过程分析的结论。

如何保持分析中稳定状态的持续稳定需要依靠过程控制来实现。因此，过程的分析和控制相辅相成，分析是控制的前提，控制是在分析后采取的改进措施。只有双管齐下才能保证状态的稳定和持续，发挥最有效的作用。为了提高生产过程的质量一般采用过程改进。过程分析主要有技术分析法、统计分析法等两种方法。前者对于专业技术的要求较高，通常利用工程技术以及积累的实践经验对生产过程进行分析。常用于数据信息搜集难度较大的生产过程。后者则通常使用普通的统计方法，即试验设计、析因分析、方差分析、回归分析、安全性评价、风险分析、显著性检验、累计和技术、统计抽样校验。

二、6σ质量管理的应用实施

1、6σ的DMAIC方法

有效地、有目的地展开工作，是优化工程中的一个重要因素。通过借助于6西格玛的DMAIC方法来实现，即：Define（定义）、Measure（测量）、Analyze（分析）、Improve（改进）、Control（控制），分三步来实现。

第一步、定义目标：制定出优化的、具体的、和重要的核心目标。通过对生产情形的大致研究，对人工操作员的切实把握，检查计划的可行性，对流程的改良空间进行评测。

第二步、分析和制定措施：对制造流程的生产过程进行具体的研究，把关键的、根本的现重要目的关联的因素找出，结合研究的结果，依此来建立制造流程整体方案，并且有效率地处理流程当中的问题，提出改善方法。对于方法也要经过成本投入的评估。

第三步、落实到制造流程：把整个的改良计划梳理详尽并且标准化，强制执行对流程的改善，这一步的成果包含了公司的具体任务，对企业生产员工和技能员工开展讲学，确实保障流程的改良目标得以实现。

2、6σ质量管理的具体应用

对于特定的生产与制造流程，可以是连续制造或按顾客需求制造，对流程的每个详细步骤切实研究，明确流程的改良方案，改善制造生产装备，提高制造流程的产能。根据不一样公司的实际情况，流程改良的执行阶段，改良方案和执行标准也会有差异。所以，以下提出了一些可能性的改良方式：

（1）设备利用率的改进提高

1）采用各种模式来比拟流程的运行，以选择一种能达到最高产能的流程。

2）经过自动化改良和性能改善，把流程的装备提高到最大的生产率。

3）对工艺程度改良，把停机维护和清洗时长减至最少。

（2）生产工艺的优化

1）制定产品质量目标，通过SPC监控关键工艺数据

2）对关键工艺参数或设备进行调整

3）通过修改可视化工艺文件，对工艺参数进行固化。

采用科学的流程管理方式对制造流程改良，公司的生产效率的到了很大的提升。在整体流程效率提高下，对每个具体步骤研究，在装备持续生产制造的同时，降低成本投入，减轻装备操作员的压力，增强装备生产效率。

三、6σ质量管理的应用实例

1、定义阶段

找出关键评量，为建立衡量基本步骤。用于面阵式探测器的PD贴装高度需要保持一致，才能保持接收闪烁体光线的一致性。进一步分析贴装高度的关键因素是植球高度。植球形状如下图1所示。

其顶部高度有两种植球程序模式可以进行控制。要实现对金球的高度进行限制，下面我们将针对可使用的两种程序“MKink3”和“Flat”进行分析。两种程序的处理结果如图1所示，分析程序在植球高度一致性控制的效果最显著，是本次6σ质量管理的应用需要研究的问题。

在进行此项研究之前，对于产品的提高方向已经有了明确的掌握，设备只要经过相应的处理就可以实现测量阶段的内容，同时，改进后的设备能够满足生产的要求。

2、测量及分析阶段

测量阶段的主要内容是通过对现有培训流程的测量，辨别核心流程和辅助流程;识别影响培训流程输出的输入要素，并对测量系统的有效性进行评价。主要方法有：模糊综合评判法、直方图、矩阵数据分析图等。

测量分析人员必须接受基础概率与统计学的训练及学习统计分析软件与测量分析课程。为了不造成员工的沉重负担，一般让具备6σ实际推行经验的人带着新手一同接受训练，帮助新手克服困难。对于复杂的演算问题，可借助自动计算工具，减少复杂计算所需的时间。

采用控制变量法分析植球的结果。在此我们采用多次试验取平均值的方法试验五十次，数据如表1所示。经过处理，由图3可见，我们发现不管是哪种程序对植球高度都是具有相似的波形。

两种不同植球模式下测量金球高度及正态分布验证，采用标准的测试方法进行研究，处理的结果以及结論如图3所示。

进行2-Sample T试验.检验数据之间的差异性.求得的数据为0.05，测得的实验存在一定误差，如图5所示。

然后进行F-Test研究，详情见图6。研究证明，“MKink3” < “Flat”模式。所以，我们可以说“Flat”模式具有更好地处理结果，从而大大提升的成功率。所以后续应当使用“Flat”模式进行操作。

3、控制及落实阶段

为了保证对产品质量的时时监控，需要在生产的过程定期进行抽样检测，所有的检测结果作成SPC控制图。当检测的数据结果处于控制图中的横线范围内，那么说明产品的质量符合标准可以继续生产。当测得的数据不在范围之内，表明数据存在异常，需要进行重新调整，同时还要增加采样的次数，加强跟踪，把握产品的质量。

四、结语

综上所述，本文将工艺管理过程落实到零缺陷质量控制中，同时结合企业的实际情况，从宏观管理到两个阶段为例对DMAIC的实施应用进行探讨，实践表明很大程度上实现了基于6σ理论和模式的过程管理体制，对于企业效益提升有着积极的促进作用。具体分析的植球参数则对实际质量管理工作具有重要参考意义。

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