一种CMOS图像传感器封装过程中污染物控制方法

张慧杰，郭艳青

（天津三星电机有限公司，天津 300462）

近10年来，随着超大规模集成电路技术发展，CMOS 图像传感器的图像质量显著提高，以其结构简单、功耗低、集成度高等优点逐渐占据图像传感器市场[1-2]，广泛应用在摄像机，照相机，手机摄像头和监视系统等领域。目前CMOS 图像传感器向着高清晰度，高分辨率发展，像素尺寸越来越小，因此对于CMOS 图像传感器影响的污染物尺寸也越来越小，尽管现在CMOS 图像传感器封装工程都是在高洁净度的无尘室中进行，但由污染物造成得不良仍占所有工程不良中的50%以上，所以对CMOS 图像传感器封装过程中的污染物控制具有非常重要的意义。本文结合手机摄像头用CMOS 图像传感器封装过程中污染物控制的实例，介绍了一种CMOS 图像传感器封装过程中污染物控制的方法，其能有效地改善由污染物造成的不良率，效果显著，是一种值得推广的方法。

1 污染物控制方法介绍

本方法是针对CMOS 图像传感器封装过程中污染物的实际问题，根据多年工作经验总结出来的一种分析问题和解决问题的方法，下面结合手机像头用CMOS 图像传感器封装过程中污染物控制的事例，讲述此染物控制方法的具体情况。CMOS 图像传感器封装过程污染物控制流程为：

选样改善线体-加工点洁净度测量—选定核心工位—加工点污染物收集

—各工位污染物测量—污染物成分分析

—导出污染源—污染源处，污染源传播工程中，制品处污染物改善—改善工位污染物—加工点洁净度测量—确认污染物改善效果

—各工位污染物测量。

1.1 选择改善线体

在CMOS 图像传感器封装车间中，根据机种不同，同时有几条或者十几条线体同时工作，因此一般来说，需要先选择一条实验线体进行污染物控制，确认改善效果后，再将所有改善方案在全工程实施，所选择的实验线体，一般为生产稳定，污染物造成的不良率也比较稳定的线体，在整个生产车间的线体中具有一定的代表性，根据以上所述在某手机摄像头生产车间中选取一条合适的实验线体，线体包括CMOS图像传感器点胶工程、胶固化工程、金线连接工程、金线检查工程和二次点股工程。

1.2 选定核心工位

在一条生产线体中，每个工位造成污染物不良的程度是不同的，因此需要通过实验的方法选出污染物造成不良严重的工位，作为核心工位进重点改善。

选出核心工位一般有工位加工点洁净度测量和工位污染物产生测定[3]两种方法

（1）工位加工点洁净度测量法

此方法是使用洁净度测试仪在每个工位的加工点处测量空气中的微粒含量，一般选取0.5μm 颗粒作为基准，选出空气中污物比较多的工位。

（2）工位污染物产生测定法

此方法是在正常生产或者模拟正常生产的条件下，对每个工位进行污染物的不良率统计，在制品进入每个工位前都进行污染物的全数检查，并将污染物去除，作业结束后立即进行制品的污染物检查，得出相应工位污染物造成制品的不良数据，整条线体每个工位都进行上述实验后，得出每个工位的污染物不良率，选出需要改善的核心工程。

从表1看出，在整个线体中CMOS 点胶和胶固化工程空气的洁净度和污染物不良率都较高，将这两个工程选作改善的核心工程。

表1 工位洁净度和污染物不良率数据

1.3 导出污染源

在所选取的核心工位上收集污染物，将收集的污染物进行成分分析，导出污染源。

一般使用傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和电子扫描电镜（SEM-EDS）对污染物进行成分分析。FT-IR 适用于有机物成分分析，EM-EDS 适用于无机物成分分析

由表2看出，影响CMOS 点胶工位和胶固化工位的污染物主要是原资材的胶，人体散发的蛋白质和PCB 上的碎屑，为下一步改善明确了方向。

表2 核心工位污染物成分比例

1.4 改善工位污染物

在明确了污染源之后，根据具体情况对污染源进行改善，改善的方法分为在污染源处改善，在污染源传播途径上改善和在制品表面改善。在污染源处改善的方法主要有对污染源材质更换，对污染源进行清洗，对于摩擦产生的污染源进行润滑等，在污染源传播途径上改善的方法主要有增加排风、增加洁净空气过滤器、消除空气中涡流等。在制品表面改善的方法主要有制品表面防静电处理、制品表面清洗、制品关键部位隔离等。

在本次改善中，发现在CMOS 点胶机传送电机处污染物较多，因此在传送电机处增加排气装置，将污染物及时排走，防止落在制品表面。同时在PCB 的轨道上增加不锈钢材质的隔离盖，防止污染物落在作业完的制品上，增设纯水清洗工位，将固化完的制品用高纯水清洗，将制品表面的污染物清除。定期检测工程所用的高纯水中的杂质，防止制品表面二次污染。

1.5 确认污染物控制效果

在对核心工位进行污染物控制改善后，重新对整条线体进行加工点洁净度测量和各工位污染物产生测量，对改善效果进行确认，确认污染物改善效果明显后，将改善方案在全工程中实施。

表3为实验线体改善后各工程的加工点洁净度和污染物不良率情况，从表3看出，整个线体的污染物不良率由50.7%下降到13.79%，在二次点胶工程后全数检查工位，理论上能将制品上所有污染物去除，但实际中这是不可能做到的，在减少每个工位污染物产生后，总体工程不良率由8.7%下降到4.1%，改善效果明显。

表3 各工位洁净度和污染物不良率数据

2 结束语

随着半导体技术的不断发展，CMOS 图像传感器技术已经成为图像传感技术中的主流，因此对于其封装过程中的污染物控制，更是成为各CMOS 图像传感器封装厂家关心的重要课题。本文在多年实际工作的基础上，提出了一种CMOS图像传感器封装过程中异物控制方法，系统地阐述了对于在CMOS 图像传感器封装过程中的污染物如何进行查找，分析及有效的控制，将会对CMOS 图像传感器封装生产有较大帮助。