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【应知概念】MIL-PRF-38535K中的工艺基线
来源:海瑞航天 | 作者:hirelinfo | 发布时间: 2021-10-20 | 1327 次浏览 | 分享到:

       大家好,我是海瑞航天的武鹏,欢迎大家来到海瑞课堂和我们一起学习MIL-PRF-38535这门课程。 

       上次我们说到,QML认证的一个重要内容就是确定工艺基线(含设计、结构、材料的要求)。从MIL-PRF-38535标准中可知道,工艺基线为一份表格,文件编号为DSCC-VQC-42  Baseline Sheet for Microcircuits Materials and Construction,但标准中也提到,该表格只能由申请QML认证的制造商直接联系DSCC办公室获得,网上没有发布,无法得知其具体内容。国内相关机构如果希望实施QML认证,就需要通过对其内涵和具体内容来进行研究和理解。 

       工艺基线的目的是确保“规定的产品在设计到产品实现过程中”可控,要兼顾产品在制造商的生产过程稳定的前提下,最大限度的减少对产品的设计创新性上的干预。工艺基线既有别于工序文件,也不是控制要求或操作程序,它规定的不是“如何做”,而是规定了“做到什么程度”。 

       一般来说,“过程”导致的最终成果是“产品”。如果通过对产品的技术指标进行基线约束,就可管理或规划整体产品的过程质量。但集成电路制造过程中的复杂程度及管控范围非常庞杂,仅以封装的种类来说就有约310种,再对应不同的键合方式、电镀方式,不同配比的原材料和基板材料,组合在一起就会有上千万种的排列组合。即便是美国的军方也很难对其制定一个详细的、具体的规范,使其指导供应商按“图纸”生产。反过来说,即便制定了这样一种模式,这种模式也会大大限制供应商们的技术发展和创新,进而导致技术被死死的钳固在“标准”内,得不到发展。 

       因此QML管理的出发点就是:通过基线要素来规定各工序应达到的最终指标要求和范围——也就是通过把整体产品的结构、性能指标进行规定,进而确定产品质量的方式来进行管理。因此基线管理的思路很类似其他行业中对垄断供应商的管理模式,这非常值得我们学习和借鉴。 

       再回到集成电路的基线管理。笔者通过查阅相关资料和美军标的历史传承发现MIL-STD-976B《军用微电路认证要求》(1988年发布实施,现已废止)附录C中“baseline Sheet JAN Microcircuits中也类似的描述。现整理出来以馈大家。 

       这个附录C中分为3个部分,基本对应晶圆制造的两大过程——晶圆制造流程和芯片封装测试流程,第三部分是一个简化版,对应的是已经备案(或注册)过的产品的复议资料的提交,类似4M变更后的复审。 

       第一部分——晶圆制造的工艺基线:先对生产厂信息、生产环境的颗粒物、芯片种类(ECL、NMOS、CMOS等)等基础信息说明后。进而对晶圆制造过程的三个方面进行了约定1、材料成分约定(基片的材料、绝缘层材料、外延层材料、电容材料);2、关键工艺约定(扩散和离子注入、CV化学电镀、钝化处理)3、功能、性能约定(MOS门数;只读存储器的熔断)。最后还要求供应商完整写明产品的全加工过程、对应的设备设施,以及所在工厂或地区的信息,以备后续审核。 

       第二部分——芯片封装过程的工艺基线:同样先对生产厂信息、生产环境的颗粒物、封装基本规格等基础信息说明。进而对芯片封装过程进行三个方面的约定:1、材料成分约定(晶圆模座、基片模座、封装材料,油墨);2、关键工艺约定(晶圆的切割、内部引线键合、封装密封技术);3、标识的约定(零部件标识)。最后还要求供应商同样地完整写明产品的全加工过程、设备设施,以及所在工厂或地区的信息,以备后续审核。 

       第三部分——工艺基线是在前两部分已完成了文件受控后,并在DESC-EQM存档后,再执行这一部分,一般是在发生变更时候。 

       综合来说,工艺基线是通过对原材料、工艺过程、标识和功能、性能的约定(很大程度上是通过供应商自己申报的形式来约定),来给供应商最大限度的设计宽松度和灵活性,使得产品在专业的机构和人的研究过程中,仍不失其需求性的快速迭代。这与汽车的PPAP / PPA,仅限制产品工艺过程的实现(PFC、PFMEA、SPC、MSA、packing等),以求确保其稳定性、批量性、可持续性的出发点不同;也与医疗器械备案注册制度中的:医疗器械主记录和设计历史记录关注于设计的可靠性、材料和功能对使用者的无伤性也不同。虽然都有追溯方面的要求,都有功能验证部分的要求,(汽车是OTS、医疗器械是临床试验,而QML中是标准评价电路,这部分内容我们会在下一节中着重讲解)。但是三者的出发点是不同的:汽车关注的是在我认可产品后,如何“准确地”、“标准化地”、“批量化地”完成我的产品;医疗器械关注的是注册时你是如何自证产品是可“长期”使用,还不造成人员伤害的。而工艺基线关注的更加像一个“命题作文”,在给定的功能要求的前提下,如何组织原材料和工艺过程,发挥最大限度的技术创新,研制出一种比预想功能还好、还可靠、还经济的产品。这种思路很考验生产厂的技术创新和技术迭代,因此其也是摩尔定律最忠诚的实践者。 

       感谢您收听海瑞课堂。海瑞航天致力于高可靠方面的研究,如果您想获得更多、更深入的资讯,您可以联系我们的邮箱 peng.wu@hirel.cn。您还可以从我们以往文章中寻找相关的信息。我是海瑞航天的武鹏,期待下期相见。