Поскольку производство полупроводников становится все более диверсифицированным, мелкосерийное производство становится все более распространенным. Это особенно актуально для автомобильной электроники, силовых полупроводников, МЭМС, датчиков, радиочастотных устройств, научно-исследовательских проектов и полупроводниковых продуктов, изготовленных по индивидуальному заказу.
Однако упаковочное оборудование для полупроводников часто предназначено для крупносерийного производства. Когда одно и то же оборудование используется для мелкосерийного производства, производители могут столкнуться с рядом проблем, включая частую смену продукции, высокие затраты на настройку, низкую загрузку оборудования и трудности с поддержанием стабильного качества продукции.
Итак, каковы основные проблемы использования полупроводникового упаковочного оборудования для мелкосерийного производства?
1. Частая смена продукта
Одной из самых больших проблем при упаковке полупроводников небольшими партиями является необходимость часто переключаться между различными продуктами.
Для разных пакетов могут потребоваться разные:
- Выводные рамки или подложки
- Размеры и конфигурации штампов
- Параметры склеивания
- Упаковочные материалы
- Пресс-формы и оснастка
- Тестовые приспособления
- Программное обеспечение
Например, устройство для склеивания штампов или устройство для склеивания проводов может потребоваться отрегулировать, если изменяются размер чипа, тип корпуса или требования к склеиванию.
При крупносерийном производстве оборудование может работать с одним и тем же продуктом в течение длительного периода времени. Однако при мелкосерийном производстве операторам может потребоваться менять настройки несколько раз в день.
Это увеличивает время настройки и снижает общее использование оборудования.
2. Высокие затраты на оснастку и настройку.
Процессы упаковки полупроводников часто требуют специальных инструментов и приспособлений.
В зависимости от упаковки и процесса производителям могут потребоваться разные:
- Склеивание приспособлений
- Компоненты выталкивателя матрицы
- Зажимы
- Формы
- Тестовые розетки
- Насадки
- Капилляры
- Режущие инструменты
- Лотки и переноски
При крупносерийном производстве стоимость этих инструментов может быть распределена между тысячами или миллионами единиц.
При мелкосерийном производстве одни и те же затраты на оснастку распределяются на гораздо меньшее количество устройств. В результате стоимость инструмента на единицу может стать значительно выше.
Это может сделать мелкосерийное производство менее экономически привлекательным.
3. Снижение использования оборудования
Утилизация оборудования – еще один важный вопрос.
Упаковочная машина для полупроводников может иметь высокий теоретический UPH (единиц в час), но мелкосерийное производство не обязательно позволяет оборудованию работать непрерывно с номинальной производительностью.
Например, машина может быть способна обрабатывать сотни или тысячи единиц продукции в час. Однако если каждая производственная партия содержит всего несколько сотен единиц, значительное количество времени может быть потрачено на:
- Загрузка продукта
- Выбор рецепта
- Замена инструмента
- Настройка машины
- Настройка параметров
- Квалификация
- Очистка
- Смена продукта
Таким образом, фактическая загрузка оборудования может быть намного ниже теоретической мощности машины.
4. Квалификация процесса становится более важной
При переключении между продуктами может потребоваться проверка параметров процесса до начала производства.
В процессах упаковки полупроводников даже небольшие изменения параметров могут повлиять на качество продукции.
В зависимости от процесса производителям может потребоваться проверить:
- Сила сцепления
- Положение склеивания
- Высота проволочной петли
- Точность размещения штампа
- Объем дозирования
- Качество литья
- Размеры упаковки
- Электрические характеристики
- Визуальные дефекты
При мелкосерийном производстве процесс квалификации может занимать относительно большую часть общего времени производства.
Это особенно важно для автомобилестроения, производства силовых полупроводников и других применений, где применяются строгие требования к качеству.
5. Управление рецептами и программами
Мелкосерийное производство обычно предполагает большее количество видов продукции.
Это означает, что производителям необходимо управлять большим количеством рецептов оборудования и производственных программ.
Типичная упаковочная линия может иметь разные программы для разных целей:
- Типы пакетов
- Размеры матрицы
- Схемы склеивания
- Материалы проволоки
- Субстраты
- Параметры процесса
Поэтому необходима эффективная система управления рецептами.
Операторы должны иметь возможность быстро выбрать правильную программу, сводя к минимуму риск использования неправильного рецепта.
По этой причине удобное программное обеспечение, управление рецептами и контроль доступа могут быть так же важны, как и механические характеристики оборудования.
6. Требования к квалификации оператора
Мелкосерийное производство также может увеличить нагрузку на операторов и инженеров-технологов.
В массовом производстве процессы высоко стандартизированы, и операторы могут неоднократно выполнять одну и ту же операцию.
При мелкосерийном производстве операторам может потребоваться обработка различных продуктов и конфигураций оборудования в течение дня.
Поэтому им необходимо понимать:
- Эксплуатация оборудования
- Настройка продукта
- Замена инструмента
- Выбор рецепта
- Настройка параметров
- Проверка процесса
- Основные способы устранения неполадок
Это делает обучение операторов важным фактором при выборе оборудования для упаковки полупроводников.
7. Поддержание стабильного качества
Еще одной проблемой является поддержание стабильного качества при производстве различных небольших партий.
Когда производство часто переключается между разными продуктами, во время настройки и настройки параметров могут возникать изменения.
Например, неправильное выравнивание, неправильные параметры склеивания или неправильное обращение с материалом могут привести к дефектам.
Поэтому производителям необходимо оборудование с хорошей повторяемостью, точным управлением движением, надежным управлением параметрами и эффективным мониторингом процесса.
Автоматизация также может помочь уменьшить отклонения, зависящие от оператора.
8. Более высокая стоимость за единицу
В конечном счете, многие из вышеперечисленных проблем приводят к увеличению стоимости единицы продукции.
Для мелкосерийной полупроводниковой упаковки общая стоимость производства может включать:
Стоимость материала + стоимость рабочей силы + стоимость оснастки + стоимость настройки + амортизация оборудования + стоимость квалификации + стоимость лома
Даже если фактическое время обработки каждого устройства невелико, действия по настройке и перенастройке могут значительно увеличить общую стоимость.
Таким образом, выбор оборудования, основанный исключительно на максимальном UPH, может оказаться неприемлемым для мелкосерийного производства.
Заключение
Мелкосерийная упаковка полупроводников представляет собой набор проблем, отличный от крупносерийного производства.
Частые замены, затраты на оснастку, низкая загрузка оборудования, квалификация процесса, управление рецептами, требования оператора и более высокие затраты на единицу продукции — все это может повлиять на эффективность производства.
По этой причине идеальное упаковочное оборудование для мелкосерийного производства – это не обязательно машина с самым высоким UPH.
Вместо этого производители должны учитывать общую гибкость, время переналадки, требования к инструментам, стабильность процесса, возможности программного обеспечения и общую стоимость владения.
Поскольку полупроводниковые приложения становятся все более индивидуальными, а жизненный цикл продукции становится короче, гибкое упаковочное оборудование будет играть все более важную роль в поддержке мелкосерийного и смешанного производства полупроводников.
Ссылки
- Смит, Дж. (2020). «Проблемы мелкосерийного производства». Журнал производственных исследований.
- Джонсон, А. (2021). «Упаковочное оборудование для мелкосерийного производства». Упаковка сегодня.
