SAW滤波器“三高”之“一致性”粗谈

  一致性的量化      

通过上述案例可以直观看到，实际产品的各项指标或者过程工艺不可能是一个固定不变的值，而是一个正态分布，CPK越高，对应的工艺环节实际工程能力与目标值的偏差就越小工程能力就越高，对应的产品S参数指标偏差就越小；反之，产品的S参数指标与目标值偏差就越大，这样的产品对于客户来说，在大批量应用时，就会出现有很大比例产品的指标与设计指标差距相去甚远，有的甚至无法通过相关机构认证测试。

SAW滤波器规格书和一致性的关系

1）typical值是指批量产品每个参数的正态分布出现的概率最高点的产品性能参数；比如带内插损的典型值指的是常温情况下，在批量产品中带内S参数正态分布中心（概率最大可能）选择产品，将选择的产品常温下带内插损最大值（一般为左边带或者右边带的差损）标注为typical值。

2）原则上，min/max数值是产线自动化测试系统设置的判断产品pass/fail的门限值，达到门限值要求的产品pass，而成品是满足了多项指标门限值要求的产品。规格书上的一组min/max数值来卡控自动测试设备都能通过的产品才能定义为良品。在实际执行过程中，对自己产品一致性有信心且要求严格的企业，一般会将工厂判定门限值设置得比产品规格书中的指标严格，以确保客户拿到的产品集中度较好，如果自己产品的真实CPK不达标，则这种情况下，就会出现良品率不高的情况。

现实中有时候会出现规格书指标很好，但客户在使用感受并不好的现象，发生这种情况的原因，在假设规格书没有虚标的情况下，大多就是因为产品的一致性没有达标。

首先我们要明确，我们说滤波器产品一致性不好，性能比较发散，是指包括带内插损、边带特性、带外抑制、隔离度等多项指标的发散。产品如果某一项指标很好而另外一项或者几项指标不好，都说明产品设计或者生产的缺陷不能兼顾，无法同时满足所有的指标，也就同样会影响产品性能。凡是一致性不好的产品，就不可能在产品规格书、成品率、客户使用感受三方面同时达到相同的满意度。

1）对于一个企业，规格书指标好，一致性不好，如果严格按照规格书卡控，成品率将会很低，导致产品的实际成本很高，在市场价格相对稳定的情况下，企业最终将无法承受。

2）如果规格书按照实际一致性情况写，指标typical值和min/max值的差异就会比较大，通过客户初步审核的可能性就会降低。

3）如果规格书指标好看，为降低成本放宽量产卡控，就可能让客户使用中对应产品指标大幅度的变动，导致生产中波动大，影响效率和客户体验。

SAW滤波器一致性的简单判断  

简单说，就是要尊重客观规律，让设计、前道、后道生产过程紧耦合，严格整个滤波器工序中的各个环节，保证工艺精度。

在设计准确的前提下，SAW的一致性主要依赖前道工艺一致性和后道工艺一致性，前道工艺一致性又可以分为wafer内部die-die一致性和wafer-wafer的一致性。前后道一致性共同形成了产品的一致性。最后前道、后道工艺一致性综合评判就可以通过前面所述成品的CPK数值来判断。

在真实工艺加工精度不足的情况下，我们有时候会采用一些修正措施来补救。但对滤波器生产来说，这种事后补救的方式毕竟不是真正高精度工艺能力的体现，有时候过度使用反而和正确路线背道而驰。比如在SAW前道工艺中有一个特殊工艺叫做trim，trim是一种“工艺修复技术”。在SAW的工艺中，中心频率跟wafer加工中IDT金属厚度有直接关系，在前道加工精度不够的情况下，wafer-wafer的一致性要求里中心频率的CPK值就会比较差，最终产品在规格书不变情况下成品率会比较低。此时，trim起到了修正中心频率CPK值的作用。然而trim的工艺修复能力是有限的，而且trim只能提升中心频率CPK这一项指标，对于其他指标的CPK改善无益，甚至严重情况下trim工艺还会恶化其他指标的CPK。所以，有经验的业内专家一般都通过了解SAW供应商对trim工艺的使用情况作为初步判断产品一致性优劣的简易方法。

从技术角度讲，cpk和trim的关系如下：

① 当对产品一致性要求要求固定的情况下，比如要求cpk达到1.33，不使用trim工艺的企业产品一致性更好。

② 当对产品一致性要求提升过程中，比如对cpk的要求从1.33提升到2甚至3，那么越晚使用trim工艺的企业的产品一致性能力越强。

③ 由于SAW产品的特点，高频的产品的线宽越小、低频的产品工艺厚度越大，工艺精度对产品一致性对频率越高影响越大，可以判断越是在高频段没有使用trim的企业的产品一致性能力越强。

    结束语