Praktický plán implementácie na zlepšenie sériovej výroby čipov Tri-účinnosť testovania pri teplote

Vo fáze hromadnej výroby balenia polovodičových čipov slúžia tri-testovanie spoľahlivosti teploty ako kritický krok kontroly kvality pred uvedením produktu na trh: simuláciou troch extrémnych podmienok prostredia-izbovej teploty, vysokej teploty a nízkej teploty- overuje elektrický a funkčný výkon čipových tranzistorov, pamäťových buniek, napájacích zdrojov a vstupno-výstupných rozhraní v rámci rôznych teplotných režimov, ktoré priamo určujú kompatibilitu produktov, aby sa dali dosiahnuť.

V súčasnosti objemy objednávok čipov neustále rastú, no trojitá -fáza testovania teplôt sa čoraz viac stáva prekážkou pre celkovú kapacitu výrobnej linky. Súčasné prístupy k testovaniu hromadnej výroby v tomto odvetví primárne spadajú do dvoch kategórií: manuálne testovanie pri troch-teplotách a automatizované testovanie pri troch-teplotách pomocou triediacich strojov. Tieto dve metódy sa výrazne líšia z hľadiska architektúry zariadenia, vzorcov toku čipov, logiky regulácie teploty a bodov spotreby času/účinnosti; v dôsledku toho sú zodpovedajúce stratégie zvyšovania účinnosti úplne odlišné. Kombináciou modelu dekompozície skutočnej pracovnej-hodiny na základe workshopu a skutočných-prípadov implementácie hromadnej výroby sa tento článok ponorí do základných príčin strát efektívnosti spojených s týmito dvoma testovacími prístupmi a navrhuje kvantifikovateľné a použiteľné metodológie optimalizácie výrobnej linky. To poskytuje komplexný praktický základ pre zvýšenie kapacity výrobnej linky a zníženie kapitálových výdavkov na fixné aktíva.

I. Dva primárne prevádzkové režimy pre troj-testovanie teploty v hromadnej výrobe

Kompletný testovací systém pozostáva z testovacej komory s vysokou{0}}a nízkou{1}}teplotou, tepelne izolačného krytu, triediaceho stroja a testovacej jednotky ATE. Vykonáva komplexné elektrické testovanie hotových čipov simuláciou prostredia s extrémnymi teplotami s cieľom identifikovať a odstrániť chybné produkty; tento systém je rozdelený do dvoch typov podľa stupňa automatizácie:

(1) Manuálne trojbodové testovanie teploty-: vhodné pre scenáre overovania malých-dávok

Toto nastavenie sa primárne používa na konštrukčné prototypy, kvalifikáciu nových produktov a malé{0}}testovanie špecializovaných obalov; pozostáva z kompaktnej pece, tepelného prietokového krytu, testovacích substrátov a hostiteľského systému ATE, pričom celý proces sa spolieha na manuálne operácie vykonávané testovacím personálom.

Štandardný pracovný postup: manuálne vloženie podnosov → umiestnenie do komory na tepelnú izoláciu → zapnutie{0}}testovania po splnení teplotných požiadaviek → vybratie podnosov na manuálne triedenie dobrých/zlých produktov a opätovné testovanie položiek; potom cyklus zopakujte.

Výhody: nízke investičné náklady na vybavenie, flexibilné konfigurácie pracovných staníc a možnosť rýchleho prepínania medzi viacerými modelmi;

Slabé stránky: Vysoká závislosť na manuálnej práci; procesy čakania na tepelnú izoláciu, manuálne triedenie a prepínanie a ladenie typu stroja vytvárajú značné množstvo nečinného pracovného času; to robí proces úplne nevhodným pre sériovú výrobu s extrémne nízkym stropom výrobnej kapacity.

(2) Automatizované troj{1}}testovanie teplôt pre triediace stroje: štandardné riešenie pre hromadnú výrobu

Tento systém, ktorý je v súčasnosti preferovanou voľbou pre hromadnú výrobu miliónov-jednotkových štandardizovaných čipov, integruje viac{1}}osové robotické rameno, integrovanú troj{2}}komoru na reguláciu teploty, viac{3}}platformy paralelného nakladania na viacerých miestach, automatizované rúrky na podávanie a vykladanie materiálu, systém dátového prepojenia MES a testovacie zariadenie ATE, čo umožňuje iba 5}bezobslužnú prevádzku celého{4}bezobslužného zatvorenia{{{4} periodické dopĺňanie materiálu a riešenie porúch zariadení.

Štandardný pracovný postup: robotické rameno automaticky nakladá materiály na predhrievaciu platňu → komora sa udržiava na konštantnej teplote, kým sa nedosiahne štandardná teplota lepenia → ATE automaticky vykoná celý rad testovacích postupov → na základe výsledkov testu robotické rameno automaticky dávkuje materiály do určených zásobníkov a súčasne nahráva výrobné údaje do MES.

Výhody: automatizovaný pracovný tok s teoretickou výrobnou kapacitou výrazne vyššou ako pri manuálnych pracoviskách;

Slabé stránky: Vysoké náklady spojené s obstarávaním a údržbou zariadení; Straty výrobnej kapacity sú primárne spôsobené prestojmi-špecifickými pre automatizáciu, ako sú poruchy manipulácie s materiálom robotických ramien, prehrievanie v teplotných zónach a poruchy komunikácie zariadení.

Rozdelenie pracovného času v dvoch testovacích režimoch a analýza odstávok jadra

Použitím efektívnych výstupných čipov za hodinu (ea/H) ako metriky hodnotenia kapacity sa celkové štandardné pracovné hodiny procesu rozčlenia, aby sa rozlíšila ideálna teoretická kapacita (bez porúch) a skutočná kapacita na mieste;- rozdiel medzi týmito dvoma hodnotami predstavuje hlavný bod prelomu pre optimalizáciu.

(1) Manuálne testovanie: Dvojitá časovo{1}}náročná réžia z regulácie teploty a tepelnej izolácie v kombinácii s manuálnou prevádzkou

Jeden{0}}úplný cyklus čipu=Čas manipulácie s materiálom + Čas zahrievania/chladenia + Teplota-Čas zdržania + čas testovania ATE + Čas manuálneho triedenia (Dodatočný čas zahrievania čipu je zahrnutý pre prevádzkové podmienky pri nízkych-teplotách)

Primárne úzke miesto: jednoduchý tepelný prietokový kryt s nezávislou reguláciou teploty; proces izolácie predstavuje viac ako 60 % celkového času cyklu a konvenčná izolácia si vyžaduje 5–8 minút, čo vedie k značnému plytvaniu.

Sekundárne straty: roztrieštené manuálne operácie, nesprávne vkladanie a označovanie platní, výmena platní, prepínanie a striedanie programov, ako aj časté prerušenia procesu testovania z dôvodu čakania.

(2) Automatizované testovanie triediaceho stroja: Abnormálne odstávky zariadenia predstavujú primárnu prekážku.

Kompletný cyklus pozostáva zo štyroch hlavných modulov: podávanie a preprava materiálu, predhrievanie a udržiavanie teploty, elektrické testovanie ATE a automatizované triedenie; vzorec na výpočet výrobnej kapacity je takýto:

Teoretická hodinová výrobná kapacita (ea/H)=3600 ÷ celkové trvanie jedného úplného cyklu čipu (cyklov). Trvanie jedného cyklu ≈ čas prenosu robota + predhrievanie čipu a čas udržiavania teploty + čas testovania ATE; za ideálnych podmienok je výrobná kapacita primárne určená dobou trvania testovacieho procesu.

Medzi hlavné príčiny-straty výrobnej kapacity na mieste patrí nesprávne nastavenie trysiek, zaseknutie materiálu, zlý kontakt sondy, komunikačné chyby MES a ďalšie poruchy, ktoré spúšťajú vypnutie blokovania zariadení; vyriešenie jednej poruchy môže trvať od niekoľkých minút až po niekoľko desiatok minút, pričom časté alarmy nepretržite znižujú hodinový výkon výroby.

Riešenia na optimalizáciu efektivity-špecifické pre scenáre

(1) Manuálne testovanie: Kompozitná pred-izolačná schéma – čakacia doba riadenia teploty kompresie

Primárnou prekážkou na manuálnom pracovisku je dlhodobé zadržiavanie tepla; základný prístup optimalizácie zahŕňa upustenie od používania jediného tepelného krytu na reguláciu teploty v prospech kompozitného riešenia kombinujúceho vsádzkové predbežné{0}}konštantné{1}}kondicionovanie teploty v tepelnej komore s krátkym-precíznym doplnkovým ohrevom prostredníctvom tepelného krytu.

Porovnanie starého a nového návrhu:

Tradičný prístup: spoliehanie sa výlučne na tepelný plášť pre nezávislé vykurovanie, chladenie a tepelnú izoláciu; proces izolácie trvá 5 minút alebo viac, výsledkom čoho je dlhý jednodávkový{1}cyklus a obmedzená výrobná kapacita;

Stratégia optimalizácie: Čipy pred-ochlaďte alebo predhrejte{1}}v dávkach pomocou komory s vysokou-a nízkou{3}}teplotou, aby sa ich teplota priblížila špecifikácii testu; potom preneste čipy do tepelného krytu len na 2 minúty presnej teplotnej kompenzácie.

Zvýšená produktivita: Celková doba izolácie je znížená o viac ako 3 minúty; na základe 1-minútového trvania testu sa hodinová výrobná kapacita na pracovnú stanicu zvýši o viac ako 100 %.

Podporné optimalizácie:

① Štandardizujte používanie nosných dosiek a testovacích prípravkov, zafixujte polohy umiestnenia čipov a eliminujte čas potrebný na manuálne nastavenie zarovnania;

② Dielňa je rozdelená na samostatnú pred{0}}izolačnú oblasť a oblasť na testovanie tepelného prietokového krytu, čo umožňuje paralelné operácie „predhrievania jednej šarže pri testovaní druhej“, čím sa eliminujú čakacie doby procesu;

③ Štandardizujte SOP pre prepínanie výstupných modelov; vopred{0}}nakonfigurujte testovacie programy, teplotné parametre a vyhradené príslušenstvo, aby ste skrátili{1}}odstávky pri prepínaní modelu.

(2) Automatizované testovanie triediaceho stroja: Ovládajte frekvenciu porúch a skráťte čas riešenia porúch

Eliminuje opotrebenie súvisiace-ručnou fragmentáciou; optimalizuje dve kľúčové dimenzie – „pre-zníženie alarmu pred incidentom“ a „po-rýchle riešenie problémov po incidente“:

Vykonajte pred{0}}inštalačné kontroly zariadenia, aby ste znížili mieru zlyhania pri zdroji.

Vykonávajte bežnú údržbu vodiacich koľajníc robotického ramena a sacích trysiek; pravidelne vymieňajte opotrebované sacie dýzy, aby ste zabránili vychyľovaniu alebo zasekávaniu materiálu; štandardizovať špecifikácie tolerancie sondy a vykonávať pravidelné čistenie kontaktov sondy, aby sa znížilo množstvo hlásení o elektrických poruchách spôsobených zlým kontaktom.

Optimalizujte postupy riešenia porúch, aby ste skrátili trvanie jednotlivých prestojov.

Rozdelenie zodpovedností: Jednoduché poruchy-ako je resetovanie trysky, plná hadica na materiál alebo plný odpadkový kôš-bude okamžite riešiť-operátor na mieste; komplexné poruchy-ako sú poruchy regulácie teploty komory alebo chyby programu ATE-bude riešiť technik zariadenia prostredníctvom cielených kontrol, čím sa zabráni prestojom na pracovnej stanici.

Vytvorte knihu sledovania anomálií: Denne zaznamenávajte typ alarmu zariadenia; vykonávať mesačnú analýzu{0}}vysokofrekvenčných porúch a vykonávať príslušné nápravné opatrenia hardvéru alebo ladiť softvérové ​​parametre; priebežne znižovať celkový mesačný počet porúch.

Prípadová štúdia implementácie a optimalizácie: Trojbodové testovanie teploty pre triediace stroje-

1. Optimalizácia základnej výrobnej kapacity (merané prostredníctvom 8-hodinového nepretržitého testovania hromadnej výroby)

Teplota okolia: 54 ea/H; vysoká teplota: 95 ea/H; nízka teplota: 93 ea/h. Pri všetkých troch prevádzkových podmienkach zostáva skutočný výkon výrazne pod teoretickou hornou hranicou zariadenia, čo zvýrazňuje výrazné zúženie dodávky.

2. Výpočet ideálnej teoretickej kapacity (nulový{1}}poruchový prevádzkový stav)

3. Implementácia optimalizačných opatrení

Implementujte komplexný{0}}koncový{1}}mechanizmus kontroly zariadení: vykonajte denné pred-prevádzkové úplné{3}}kontroly pokrytia robotických sacích dýz, teplotných senzorov a testovacích sond; zriadiť špecializované hliadkové kontrolné stanice na vykonávanie kontrol stavu zariadenia každých 30 minút a okamžité riešenie akýchkoľvek porúch, čím sa zníži hromadenie zariadení vyžadujúcich predĺžený čas opravy. Tento prístup eliminuje potrebu pridávania nových triediacich strojov, systémov ATE alebo skríň na reguláciu teploty, nevyžaduje dodatočný priestor v dielni a dosahuje zvýšenie efektivity výlučne prostredníctvom štandardizácie procesov a prevádzkovej údržby.

4. Optimalizované výnosy z hromadnej{1}}výroby (merané po 7 dňoch stabilnej skúšobnej prevádzky)

Pri izbovej teplote: 54 ea/H → 78 ea/H, s nárastom výrobnej kapacity o 44,4 %, blížiacim sa k teoretickému limitu;

Vysoká teplota: 95 ea/H → 136 ea/H, s nárastom výrobnej kapacity o 43,2 %;

Nízka teplota: 93 ea/H → 142 ea/H, s nárastom výrobnej kapacity o 52,7 %.