Pusvadītāju mikroshēmu iepakojuma masveida ražošanas fāzē trīs-temperatūras uzticamības testēšana kalpo kā kritisks kvalitātes kontroles posms pirms produkta izlaišanas: simulējot trīs ekstrēmus vides apstākļus-istabas temperatūru, augstu temperatūru un zemu temperatūru-, tā apstiprina mikroshēmu tranzistoru, atmiņas šūnu, barošanas avotu un temperatūras režīmus, kas tiešā veidā nosaka produkta ražīguma un I/O saskarnes elektrisko un funkcionālo veiktspēju. lai piegādātu prasībām atbilstošus produktus.
Pašlaik šķeldu pasūtījumu apjomi turpina nepārtraukti pieaugt, tomēr trīs temperatūras testēšanas fāze{0}} arvien vairāk ir kļuvusi par sašaurinājumu kopējās ražošanas līnijas jaudai. Nozares pašreizējās masveida ražošanas testēšanas pieejas galvenokārt iedalās divās kategorijās: manuālā trīs-temperatūras pārbaude un automātiskā trīs-temperatūras testēšana, izmantojot šķirošanas iekārtas. Šīs divas metodes būtiski atšķiras iekārtu arhitektūras, mikroshēmu plūsmas modeļu, temperatūras kontroles loģikas un laika/efektivitātes patēriņa punktu ziņā; līdz ar to atbilstošās efektivitātes uzlabošanas stratēģijas ir pilnīgi atšķirīgas. Apvienojot darbnīcā-pamatotu faktisko darba-stundu sadalīšanas modeli ar reāliem-pasaules masveida ražošanas ieviešanas gadījumiem, šajā rakstā ir aplūkoti ar šīm divām testēšanas pieejām saistīto efektivitātes zudumu pamatcēloņi un tiek piedāvātas kvantitatīvi nosakāmas, praktiski izmantojamas ražošanas līnijas optimizācijas metodes. Tas nodrošina visaptverošu, praktisku pamatu ražošanas līnijas jaudas palielināšanai un pamatlīdzekļu kapitālizdevumu samazināšanai.
I. Divi primārie darbības režīmi trīs-punktu temperatūras testēšanai masveida ražošanā
Pilnā testēšanas sistēma sastāv no augstas{0}}un zemas{1} temperatūras pārbaudes kameras, siltumizolācijas pārsega, šķirošanas iekārtas un ATE testēšanas vienības. Tā veic visaptverošu gatavo mikroshēmu elektrisko testēšanu, simulējot ekstremālas temperatūras vidi, lai identificētu un novērstu bojātus produktus; Šī sistēma ir iedalīta divos veidos, pamatojoties uz tās automatizācijas pakāpi:
(1) Manuāla trīs{1}punktu temperatūras pārbaude: piemērota nelielas-sērijas validācijas scenārijiem
Šo iestatījumu galvenokārt izmanto inženiertehniskiem prototipiem, jaunu produktu kvalifikācijai un specializēta iepakojuma mazo{0}}partiju testēšanai; tas sastāv no kompaktas cepeškrāsns, termiskās plūsmas pārsega, testa substrātiem un ATE saimnieksistēmas, un viss process ir atkarīgs no pārbaudes personāla manuālām darbībām.
Standarta darbplūsma: manuāla paplātes iekraušana → ievietošana kamerā siltumizolācijai → jauda-pārbaudei, kad ir izpildītas temperatūras prasības → paplāšu noņemšana, lai manuāli šķirotu labus/sliktus produktus un atkārtoti pārbaudītu vienumus; pēc tam atkārtojiet ciklu.
Priekšrocības: zemas aprīkojuma investīciju izmaksas, elastīgas darbstaciju konfigurācijas un iespēja ātri pārslēgties starp vairākiem modeļiem;
Vājums: liela atkarība no fiziska darba; siltumizolācijas gaidīšanas, manuālās šķirošanas un mašīnu tipu pārslēgšanas un atkļūdošanas procesi rada ievērojamu dīkstāves darba laiku; tas padara procesu pilnībā nepiemērotu masveida ražošanai ar ārkārtīgi zemām ražošanas jaudas griestiem.
(2) Automātiskā trīs{1}}šķirošanas iekārtu temperatūras pārbaude: standarta risinājums masveida ražošanai
Pašlaik vēlamā izvēle miljonu-vienību standartizētu mikroshēmu masveida ražošanai, šajā sistēmā ir integrēta vairāku-asu robotizēta roka, integrēta trīs-temperatūras kontroles kamera, vairāku-vietņu paralēlās iekraušanas platformas, automatizētas materiālu padeves un izkraušanas caurules, MES datu savienošanas sistēma un ATE, kas pilnībā atvieno visas slēgtas pārbaudes iekārtas, process-kurā nepieciešama tikai periodiska materiālu papildināšana un iekārtu bojājumu novēršana.
Standarta darbplūsma: robotizētā roka automātiski ielādē materiālus uz priekšsildīšanas plāksnes → kamerā tiek uzturēta nemainīga temperatūra, līdz tiek sasniegta standarta līmēšanas temperatūra → ATE automātiski izpilda visu testa procedūru komplektu → pamatojoties uz testa rezultātiem, robotu roka automātiski izdala materiālus tam paredzētajās tvertnēs un vienlaikus augšupielādē ražošanas datus MES.
Priekšrocības: automatizēta darbplūsma ar teorētisko ražošanas jaudu, kas ir ievērojami lielāka nekā manuālajām darbstacijām;
Vājās puses: augstas izmaksas, kas saistītas ar aprīkojuma iegādi un apkopi; ražošanas jaudas zudumus galvenokārt izraisa automatizācijas{0}}īpaši dīkstāves notikumi, piemēram, robotroku materiālu apstrādes kļūmes, temperatūras zonu pārkaršana un aprīkojuma sakaru traucējumi.
Divu testa režīmu darba laika sadalījums un galvenā dīkstāves analīze
Izmantojot faktiskās izvades mikroshēmas stundā (ea/H) kā jaudas novērtēšanas metriku, kopējās procesa standarta darba stundas tiek sadalītas, lai atšķirtu ideālo teorētisko jaudu (bez kļūdām) un faktisko{0}}objekta jaudu; atšķirība starp šīm divām vērtībām ir galvenais optimizācijas izrāviena punkts.
(1) Manuāla pārbaude: dubultā laika{1}}izmaksa, kas saistīta ar temperatūras kontroli un siltumizolāciju apvienojumā ar manuālu darbību
Viena{0}}čipa pilns cikls=Materiāla apstrādes laiks + sildīšanas/dzesēšanas laiks + temperatūra-turēšanas laiks + ATE testēšanas laiks + manuālās šķirošanas laiks (iekļauts papildu mikroshēmas uzsilšanas laiks zemas{7}}temperatūras darbības apstākļos)
Primārais sašaurinājums: viens termiskās plūsmas pārsegs ar neatkarīgu temperatūras kontroli; izolācijas process aizņem vairāk nekā 60% no kopējā cikla laika, un parastā izolācija prasa 5–8 minūtes, kā rezultātā rodas ievērojami atkritumi.
Sekundārie zudumi: sadrumstalotas manuālas darbības, nepareiza plākšņu ielāde un marķēšana, plākšņu nomaiņa, programmu pārslēgšana un maiņa, kā arī bieža pārbaudes procesa pārtraukšana gaidīšanas dēļ.
(2) Šķirošanas mašīnas automatizētā testēšana. Iekārtas neparastas izslēgšanas ir primārā vājā vieta.
Pilns cikls sastāv no četriem galvenajiem moduļiem: materiāla padeve un pārnešana, priekšsildīšana un temperatūras uzturēšana, ATE elektriskā pārbaude un automatizētā šķirošana; ražošanas jaudas aprēķina formula ir šāda:
Teorētiskā stundas ražošanas jauda (ea/H)=3600 ÷ viena pilna mikroshēmas cikla(-u) kopējais ilgums. Viena cikla ilgums ≈ robota pārsūtīšanas laiks + mikroshēmas uzsildīšanas un temperatūras uzturēšanas laiks + ATE testēšanas laiks; ideālos apstākļos ražošanas jaudu galvenokārt nosaka testēšanas procesa ilgums.
Galvenie{0}}uz vietas ražošanas jaudas zuduma cēloņi ir sprauslu neatbilstība, materiāla iestrēgšana, slikts zondes kontakts, MES komunikācijas kļūdas un citas kļūdas, kas izraisa iekārtu bloķēšanas izslēgšanu. vienas kļūmes novēršana var ilgt no dažām minūtēm līdz vairākiem desmitiem minūšu, savukārt biežas trauksmes nepārtraukti samazina stundas ražošanas jaudu.
Scenārijs{0}}konkrēti efektivitātes optimizācijas risinājumi
(1) Manuāla pārbaude: salikta iepriekš{1}}izolācijas shēma — kompresijas temperatūras kontroles gaidīšanas laiks
Primārais vājais kakls manuālajā darbstacijā ir ilgstoša siltuma saglabāšana; galvenā optimizācijas pieeja ietver atteikšanos no viena termiskā nosūcēja izmantošanas temperatūras kontrolei par labu saliktam risinājumam, kas apvieno partijas iepriekšēju-konstantu-temperatūras kondicionēšanu termiskajā kamerā ar īsu-ilgumu, precīzu papildu apsildi, izmantojot termisko pārsegu.
Veco un jauno priekšlikumu salīdzinājums:
Tradicionālā pieeja: paļaušanās tikai uz termisko apvalku neatkarīgai apkurei, dzesēšanai un siltumizolācijai; izolācijas process aizņem 5 minūtes vai vairāk, kā rezultātā ir ilgs vienas partijas cikls un ierobežota ražošanas jauda;
Optimizācijas stratēģija: iepriekš-atdzesējiet vai iepriekš-sildiet skaidas pa partijām, izmantojot augstas-un zemas-temperatūras kameru, lai to temperatūra būtu tuvu testa specifikācijai; pēc tam pārnesiet skaidas uz termopārsegu tikai 2 minūšu precīzai temperatūras kompensācijai.
Uzlabota produktivitāte: kopējais izolācijas ilgums tiek samazināts par vairāk nekā 3 minūtēm; pamatojoties uz 1 minūtes testa ilgumu, vienas darbstacijas stundas ražošanas jauda tiek palielināta par vairāk nekā 100%.
Atbalsta optimizācijas:
① Standartizējiet nesošo plākšņu un testa armatūru izmantošanu, nofiksējiet mikroshēmu izvietojuma pozīcijas un samaziniet laiku, kas nepieciešams manuālai izlīdzināšanai;
② Darbnīca ir iedalīta neatkarīgā priekšizolācijas zonā- un termiskās plūsmas pārsega testēšanas zonā, kas ļauj paralēli veikt "vienas partijas priekšsildīšanu, vienlaikus pārbaudot citu", tādējādi novēršot procesa gaidīšanas laiku;
③ Standartizējiet SOP izejas modeļa pārslēgšanai; iepriekš-konfigurējiet pārbaudes programmas, temperatūras parametrus un īpašus piederumus, lai samazinātu modeļa-pārslēgšanas dīkstāves laiku.
(2) Šķirošanas mašīnas automatizētā pārbaude: kontrolējiet kļūdu biežumu un saīsiniet kļūdu novēršanas laiku
Novērš manuālu sadrumstalotību{0}}saistītu nodilumu; optimizē divas galvenās dimensijas — "pirms-negadījuma trauksmes samazināšana" un "ātrā problēmu novēršana pēc-negadījuma":
Veiciet pirms-instalēšanas aprīkojuma pārbaudes, lai samazinātu atteices līmeni avota vietā.
Veikt kārtējo apkopi robotizētās rokas vadotnes sliedēm un sūkšanas sprauslām; periodiski nomainiet nolietotās iesūkšanas sprauslas, lai novērstu izņemšanas novirzi vai materiāla iesprūšanu; standartizējiet zondes pielaides specifikācijas un periodiski veiciet zondes kontaktu tīrīšanu, lai samazinātu ziņojumus par elektriskiem defektiem, ko izraisa slikta kontakta.
Optimizējiet kļūdu novēršanas procedūras, lai samazinātu individuālās dīkstāves ilgumu.
Pienākumu sadale: vienkāršas kļūdas-, piemēram, sprauslas atiestatīšana, pilna materiāla caurule vai pilna atkritumu tvertne-ir nekavējoties jānovērš vietnes operatoram; sarežģītas kļūdas,-piemēram, kameras temperatūras kontroles kļūmes vai ATE programmas kļūdas,{4}}jārisina iekārtu inženieris, veicot mērķtiecīgas pārbaudes, tādējādi novēršot darbstacijas dīkstāves laiku.
Izveidojiet anomāliju izsekošanas virsgrāmatu: katru dienu reģistrējiet aprīkojuma trauksmes veidu; veikt ikmēneša augstfrekvences kļūmju{0}}analīzi un veikt atbilstošas aparatūras koriģējošas darbības vai programmatūras parametru regulēšanu; nepārtraukti samazināt kopējo ikmēneša bojājumu skaitu.
Ieviešanas un optimizācijas gadījuma izpēte: trīs{0}}punktu temperatūras pārbaude šķirošanas mašīnām
1. Optimizējiet sākotnējo ražošanas jaudu (mēra, veicot 8 stundu nepārtrauktu masveida ražošanas testu)
Apkārtējās vides temperatūra: 54 ea/H; augsta temperatūra: 95 ea/H; zemā temperatūra: 93 ea/H. Visos trīs darbības apstākļos faktiskā jauda paliek ievērojami zem iekārtas teorētiskās augšējās robežas, izceļot izteiktu piegādes sašaurinājumu.
2. Ideāls teorētiskais jaudas aprēķins (nulles-atteices darbības nosacījums)
| Temperatūras zona | Uzsildīšanas laiks | Patērētais laiks (s) | Pārbaudes ilgums (-i) | Teorētiskā maksimālā ietilpība (ea/H) |
|---|---|---|---|---|
| Normāla temperatūra | Nav priekšsildīšanas | 5s | 43 | 83 |
| Augsta temperatūra | 0.5h Partijas priekšsildīšana | 245s | 24 | 150 |
| Zema temperatūra | 0.5h Partijas priekšsildīšana | 245s | 23 | 156 |
3. Optimizācijas pasākumu īstenošana
Ieviesiet visaptverošu aprīkojuma pārbaudes mehānismu no gala -līdz-: veiciet ikdienas pirms-darba pilnas-aptvēruma pārbaudes robotizētām sūkšanas sprauslām, temperatūras sensoriem un testēšanas zondēm; izveidot speciālas patruļas pārbaudes stacijas, lai ik pēc 30 minūtēm veiktu aprīkojuma stāvokļa pārbaudes un nekavējoties novērstu jebkādus defektus, tādējādi samazinot aprīkojuma uzkrāšanos, kam nepieciešams ilgāks remonta laiks. Šī pieeja novērš nepieciešamību pievienot jaunas šķirošanas iekārtas, ATE sistēmas vai temperatūras kontroles skapjus, neprasa papildu darbnīcas telpu un nodrošina efektivitātes pieaugumu, tikai izmantojot procesu un ekspluatācijas apkopes standartizāciju.
4. Optimizēti masveida-ražošanas ieņēmumi (mērīti pēc 7 dienu stabilas izmēģinājuma darbības)
Istabas temperatūrā: 54 ea/H → 78 ea/H, ar ražošanas jaudas pieaugumu par 44,4%, tuvojoties teorētiskajai robežai;
Augsta temperatūra: 95 ea/H → 136 ea/H, ar ražošanas jaudas pieaugumu par 43,2%;
Zema temperatūra: 93 ea/H → 142 ea/H, ar ražošanas jaudas pieaugumu par 52,7%.
