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从IC的封测层面看客户质量工程师(CQE)的重要性

文章来源:admin 更新时间:2019-01-11

   (FAE) 介绍芯片会实现什么样的电性功能:传统的芯片销售方式是销售、现场应用工程师。客户来说但是对于,像一个黑盒子这时芯片更,架构得以实现外部的这些电性功能它具体是通过内部什么样的物理层,十分了解客户并不。在特定环境下的应用条件除此之外客户还关心产品,性以及产品规模生产的可制造性以及在此条件下的可靠性、一致。师(CQE)与客户沟通这就需要客户质量工程,这些需求了解到,造方法的控制并通过对制,双赢实现。客户质量工程总监周寅的访谈本文通过对Qorvo亚太区,ter等芯片的制程以及介绍了其RF、Fil质

  师 (FAE) 介绍芯片会实现什么样的电性功能摘要:传统的芯片销售方式是销售、现场应用工程。客户来说但是对于,像一个黑盒子这时芯片更,架构得以实现外部的这些电性功能它具体是通过内部什么样的物理层,十分了解客户并不。在特定环境下的应用条件除此之外客户还关心产品,性以及产品规模生产的可制造性以及在此条件下的可靠性、一致。师(CQE)与客户沟通这就需要客户质量工程,这些需求了解到,造方法的控制并通过对制,双赢实现。客户质量工程总监周寅的访谈本文通过对Qorvo亚太区,等芯片的制程以及质量保证方法介绍了其RF、Filter。

  为三部分:第一步:SMT工序一个典型的IC制作过程主要分,表面贴装技术)的方法焊接在芯片的基板上就是被动元件(电容、电阻等)用SMT(;tach(晶圆贴装)第二步:Die At, (晶圆) 贴装到基板上即把主要的电路单元Die;Bond(引线键合)第三步:Wire ,方式把电路连接起来是用金线等键合的。一个功能性IC这样就形成了。以起到可靠性的作用最后对芯片进行塑封。

  明的是值得说,要求的不断提高随着芯片集成度,在快速发展封装技术也,合的方式会逐渐减少今后IC用到金线键,ip (晶圆倒贴技术)更多会用Flip Ch,足芯片多频多模这样会更好地满,的发展趋势高集成度。除了传统的分布方式外被动元件电容电阻等,入式技术等以获得更小尺寸和更多功能还会用到微带线模拟技术、分立组件嵌。

  倒贴)也会用到不同的技术形式Flip Chip (晶圆。 Bump (锡球倒装)有些设计用Solder,Pillar(铜柱倒装)有些设计用Copper ,不同产品的设计要求具体设计方式取决于。out(引脚布局)可以做得更密、更小Copper Pillar Lay。如例,的处理器芯片当前业界最新,设计会有几千个Pillar引脚设计可能一个Flip Chip Die,I/O接口需求以实现它的多。(间距)设计密度要求也很高同时芯片的Spacing,是很大的考验这对封装技术。

  度以实现频段复杂和多频多模的要求另外封装技术的演进方向就是高集成。芯片都是高集成度的解决方案当前Qorvo主流的射频。如例,、CMOS Controller (模拟控制器)、 Filter (滤波器)、Duplicer (双工器)等多种射频电路于一体Qorvo最新的High Band PAD (高频段功率放大器模块)集成了PA (功率放大器)、 Switch (射频开关),几颗至几十颗Die单颗芯片内集成有十。In Package 系统级封装)这种封装叫SIP(System 。旗舰机型多会采用此技术当前主流的手机厂商的。

  为止到此,本的原理就已经实现了IC封装的一个最基。传统工序还有一些,Marking(标签)比如在芯片上用激光刻蚀,ability(可溯性)以确保对芯片有Trace,芯片的生产记录用以追溯每颗。芯片进行切割最后把完成的,包装卷带,户看到的成品最终就是客。

  晶圆)进行封装之前在Wafer (, Sort(晶圆级测试)首先要进行第一步的Die,的每颗Die的功能性用以确保封装到芯片内。之后的芯片进行终测接下来就是对封装。amp Fixture(夹具)里进行测试传统意义上的终测就是把芯片单体放入Cl,其电性功能用以确保。率要求的不断提高随着业界对测试效,解决方案以满足客户的多样化需求Qorvo也开发出了不同测试。如例,trip Test(基板测试)技术当前Qorvo公司自主开发的的S,)同时测试多颗芯片以提升测试效率及测试精度就是在基板上根据芯片Mapping(图谱。的Wafer Probe(晶圆探针测试)也有针对于WLCSP (晶圆级芯片)产品,测试、射频测试等于一体这个测试是结合了直流,)上用探针平台进行测试直接在Wafer(晶圆,圆成品直接发给客户然后把测试后的晶,步的设计要求用以实现下一。

  技术上在封测,些独特的专利技术Qorvo也有一,roShiled™ 技术比如Qorvo Mic。芯片之后还要加一个屏蔽盖传统的工艺是客户在贴装完,干扰(EMI)以防止外部电磁。™ 技术是直接把屏蔽电镀在芯片表面Qorvo MicroShiled,产中就不需要额外的屏蔽这样在手机的设计和生。rvo由RFMD和Triquent公司于2015年合并而成)该技术来自Qorvo合并前的RFMD公司的专利技术(注:Qo,州工厂都掌握此生产技术Qorvo北京和山东德。厂商大多采用了此技术当前业界领先的手机,可做得很薄好处是芯片,试的一致性也会很好而且整个射频指标测,户端的工艺和成本同时也优化了客。

  两个层面的IC发展是。的发展就是频率越来越高在前道半导体晶圆的层面,来越复杂频谱越,体线径越来越小同时要求半导,进到纳米级从微米级演,处理器已达到14纳米当前的主流手机芯片,的发展不断演进并且会随着技术;道封装层面另外在后,合会越来越紧密Die之间的结,的集成度也会越来越高Die以及其它元件,也是很大的挑战这对封装技术。未来几年的半导体及封装技术Qorvo目前也在研发用于。IC (晶圆嵌入式技术)、TSV(硅通孔技术)、High Density Substrate (多层超薄基板技术)等例如高频高功率GaN(氮化镓)、宽频带BAW (体声波滤波器)、 Stacked Die (晶圆叠加技术)、 ET。很重要的技术领域可见封装是一个,术跟不上的话如果封装技,进也就变得没有意义了前道晶圆工艺的技术演。

  圆设计与制造是在美国Qorvo的主要晶,于美国北卡罗来纳州和俄勒冈州其中砷化镓晶圆设计制造中心位;造中心位于德克萨斯州氮化镓晶圆设计及制;中心分别位于佛罗里达州和德克萨斯州声表滤波器及体声波滤波器设计制造,州主要是封测北京和山东德。

  目的是要有自己的核心技术其实In-house的,、生产工艺及质量标准即引领最新的研发技术,占有主导优势在设计制造上。house外除了In-,有多家封测合作伙伴Qorvo同时拥,持沟通与合作与外界随时保,共同发展与业界,多元化解决方案为全球客户提供。

  FMD与Triquent合并为Qorvo公司)细分出来的职责其实CQE大概是在五六年前由RFMD公司(注:2015年R。推广射频产品的时候以往我们在向客户,工程师来进行技术支持传统上是销售和应用。如例,(功率放大器)推广一个PA,介绍电性方面的指标以往更多的是向客户,何?应用层面有哪些匹配要求等例如功率是多少?谐波指标如。统的服务方式这是一个传,情况下这种,是一个黑盒子这款芯片更像,架构得以实现外部的这些电性功能它具体是通过内部什么样的物理层,靠性是如何保证的以及这些功能的可,十分了解客户并不。

  装技术的快速发展随着半导体和封,场竞争的日趋加剧以及电子产品市,差异化的电子产品客户现为了做出,片物理层的架构开始更加关注芯。构和设计实现它的功能性、可靠性和一致性客户需要了解芯片是通过什么样的物理层结,的工业标准测试来得以保障的以及这些特性是通过什么样。方面的需求对于客户这,去了解和沟通CQE需要,定制需求反馈到生产线然后把基于客户具体的,性的设计制造进行有针对,客户需求以满足。

  个广义的概念质量其实是一,需要满足客户的要求简单地说就是产品。而言具体, 第一是要通过设计制造去实现它的功能性一般客户对于质量的要求分为三个层面:,指它的电性方面指标这个功能性更多是;品可靠性第二是产,期使用过程中的可靠性性能是产品在终端市场环境下长;可规模化制造性第三是产品的,造一颗或几颗器件样品就是芯片生产不只是制,到规模化制造它应该可延展,秀的产品良率并且应该有优,的一致性指标以及均匀稳定。程部门的任务这就是质量工,功能性、可靠性和一致性就是要保证射频产品的。机开发例如手,GPP、JEDEC、美军标等标准可能更多客户在前期研发时会基于3。件可能会有差异但实际的应用条,如例,恒湿基站应用环境有的产品用在恒温,co Cell(微蜂窝)上有的可能用在室外山上的Pi,度正常是75℃有可能环境温,件要达到95℃特殊的环境条,结温进行有针对性的设计这就要对该产品的壳温。比如再,的容量要求越来越大现在的智能手机电池,术没有突破时在电池材料技,电池电压以增加待机时间目前的方法是通过提高。电压是4.3V传统的手机电池,做到4.5V今后慢慢会,.7V以上甚至到4,些特殊的应用需求这些都是客户的一。了解这些需求但如果前期不,.3V的电池供电设计原有的设计如果按照4,更高的电压应用最后客户使用了,片过压击穿就会导致芯。改设计已经来不及了但这时再返回重新更,生产的堵截方式只有通过一些,把偏下限的芯片筛选出去包括采用牺牲良率的方式,羊补牢的措施但是这是亡。

  esign-in这个产品的时候Qorvo更多的是希望在前期D,环境、测试标准等能够事先了解清楚把客户对于产品的可靠性要求、应用,要求反馈到产品线然后把这些具体,进行设计、制造、测试对这些要求有针对性地。交付给客户时当最终把产品,证他们的要求是否得到满足CQE需要和客户共同验。不能达到要求如果某些指标,反馈回来就需要,品中进行修正在接下来的产,改进的闭环系统形成一个持续。的团队进行支持这些都需要专业, CQE部门的职责这也是Qorvo。

  商多数芯片是定制的业界领先的手机厂。到前期指标的定义定制产品就涉及。满足什么样的功能性首先是电性指标需要,样的环境下去实现这些功能要在什么,架构来实现这些功能以及什么样的物理层。器件设计与生产针对定制化的,主要分为三个阶段Qorvo内部。市场指标定义第一阶段是,计一款什么指标的产品这个阶段需要定义设,的物理层架构实现并且通过什么样;是设计及认证第二个阶段,设计方案并完成可靠性验证在这个阶段需要确定产品;是产品量产阶段第三个阶段就,质量体系来确保产品的一致性在这个阶段需要一套完整的。类定制的客户所以对于这,一定要参与进去CQE在前期,需求并予以保障了解产品的特殊。

  设计层面在产品,生产环境和应用环境提出了需求某个客户对静电标准根据它的,用的射频器件的静电参数我们就要考虑客户所应。转化为物理层设计得以实现?对于客户应用产品的环境、温度和湿度例如HBM、CDM、IEC模式指标需求是多少?这些指标如何,阻等有怎样的特殊要求等芯片的结温、壳温、热。类问题诸如此,开发前期进行充分沟通理解CQE都需要和客户在产品,的设计生产中得以实现并把这些要求带到产品。

  性层面在可靠,是否达到了上述的设计指标生产出来的产品如何确保,的测试标准来进行验证也需要通过一整套完整。如例,为快速充电模式客户的手机设计,钟的急速充电有的只需几分,产品认证中那么我们在,的这种特殊应用就要针对客户,对性的测试进行有针。涌冲击等测试比如进行浪,其可靠性以确保。应用条件的可靠性测试还有针对客户的不同。击、静电等级测试、振动跌落实验等比如高温高湿老化、温度循环及冲。参考业界的不同标准这些测试方法需要,具体点进行量身定制并针对于产品应用的。

  见可,在越来越激烈手机竞争现,的卖点很难具有差异化手机要没有一些特殊。际上实,基于物理层实现的应用层的卖点是。就是它的物理层怎么实现所以最终回到核心层面,边是什么样的这个黑盒子里,个黑盒子里面的架构及可靠性所以CQE更多的是关注这。

  rvo来说对于Qo,是学通信、射频的人FAE可能更多的,该是半导体和微电子专业CQE大多数的专业应,物理层有更深的了解所以CQE对产品。

  个部门也是基于很多的经验教训其实Qorvo建立CQE这。如例,有很多种静电指标,M模式(充电设备模式)、手机天线端IEC模式等有HBM (人体模式)、MM(机械模式)、CD。计和使用环境的不同要求客户对于每种模式的设,的具体需求进行保障就要求厂商基于客户。的人体电容和1500Ω的人体电阻HBM的设计模型是模拟100pF,设计建模和测试在此架构上去;更大的机械电容模式MM模型是模拟一个,容器瞬间的电荷释放比如200pF的电,形在时域内很陡这时的电压波,域却很宽但在频,要单独模拟测试对于这种模式需;针对生产线的控制CDM模式主要是。产过程中芯片在生,很多的电场它周围会有,也会积累很多电荷这时芯片的表面,屏蔽过程就是一个接地的过程)当对这个芯片进行屏蔽焊接时(,会瞬间被导到地上芯片内充满的电荷,个瞬间的压差将其损坏芯片从内到外会有一。el又要用另一种模型去模拟、设计和测试这种Charge Device Mod,SD模式的电路保护来实现对这种具体E。M和CDM模式对HBM、M,端IEC模式以及手机天线,电路也是不同的用到的设计保护。管的反向并联保护电路传统模式可能是二极,特基电路等保护方式也可能用达灵顿、肖,体要求和应用条件这取决于设计的具。

  之外除此,的可靠性要求还有许多其它,进行有针对性的设计与测试认证也都需要根据不同的工业标准。市场、销售、FAE、CQE这样的组队所以Qorvo的客户支持团队的架构是,司其责部门各,合作分工,品应用中的不同需求以满足客户对于产。

  市场增长很快中国本地通讯,手机与基站的生产设计基地像深圳已经成为全球重要的,已经处于业界领先水平很多民族品牌产品目前。此因,获得了很好的业务发展Qorvo在中国也。年积累的经验与技术Qorvo希望多,的专业团队分工以及更精细化,务于本地市场能够更好地服,企业共同成长与中国优秀的。世界王莹采访整理(本文由电子产品)

  .上下联动[1]王莹,展[J].电子产品世界促进IC产业跨越式发,(1):220138

  C设计业:成长喜人[2]王莹.本土I,J].电子产品世界下一步更需智慧[,(3):320131

  产品世界》2016年第4期第18页本文来源于中国科技核心期刊《电子,论文时引用欢迎您写,明出处并注。

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