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专家说丨半导体封测自动化杂谈

发布时间:2024-05-10    浏览人数:1人查看

为什么要做自动化?如何做自动化?这是一个老课题。



按照科技和管理的发展,其实是应该要有一套工程的方法,来说明如何做决定,如何去实现,以及如何保证成功。但在半导体封测领域,其实并没有一套标准的方法来进行。最简单粗暴的就是 =>买别人成熟的方案,因为最不会犯错。和半导体芯片行业相比,半导体封测行业愿意投入的成本并不高,但是相对其他行业也是不少了,既然都愿意投钱了,当然就用最简单的方法 =》找几个厂商,出个方案来比较。

 

但别人的方案,在实施上不一定可以照搬,有些客户要求每一个物料/辅料/工具都具备条码和验证,这很大程度上就不能用到做离散元件的工厂(辅料用量太大了,贴条码都要有个新的团队)。方案改着改着就变味了。厂商为了省钱,最终可能把一个很好的方案改得面目全非,好的情况只是未来不能做延伸,坏的情况是直接烂尾。

 

这篇不谈如何算 ROI,如何判定值不值得做。这篇的目标回归本质,去探讨如何思考“自动化”这回事,如何在方案中循序渐进的去实现满足工厂需求的方法。


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自动化的本质



工厂自动化的本质就是 “把人手动做的事,变成半自动,再变成自动”。例如:



1)键合机出来之前,就是靠人透过显微镜将焊头移至点位下对准,再进行动作。
2)IGBT 侧框组装最开始的时候,就是和手机组装一样,利用工人直接组装。



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回归本质,自动化通常做的第一件事就是 =》“模拟人的动作,用机械/电控来进行”



为什么要 ”模拟人的动作” ?

道理很简单,因为组装的 “方法” 和 “步骤” 很有可能会影响品质,这就是“工艺”。例如组装时的顺序,每一颗螺丝的力道,先固定好所有的螺丝,然后再锁紧,这些都是经过验证,不能随意改动。
 
记得多年前听过一个传说,某组装业界龙头,用机械手做了一条全自动的手机组装线体,替代了 ”工人“,但是增加了同样数量的 “工程师”。其中,机械手模拟的就是 ”人手” 的动作,效率并没有明显的提升,反而费用是成本的数倍。这是很多年前的一个笑话。

但仔细想想,这个做法是很有道理的。因为“人”的动作是已经“验证”过成千上万台的手机组装,可以保证 “质量” 和 “产出”。这个方式一定是正确的。

有人会挑战,为什么不能一步到位,弯道超车,一口气做到直接优化整个机械手的动作呢 ?我不排除这是一个可能性,但是“工程”是没有捷径的,就好像以前小时候做数学习题,老师很强调“步骤”,而不是只要看结果。工程也是一样的,只有了解到每一个步骤,才能保证最后的结果。

重申一下基本原则:把 “手动” 的变成了“自动”才是“自动化” 的本质。



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自动化场景下的质量问题


在自动化场景下,如何兼顾之前定下的各种质量对应检验要求是一个很大的挑战。

 

举一个经典的例子,把键合机连起来变成键合连线,要如何去进行消耗品(例如金线)和辅料(框架)的绑定和确认 ?如果继续使用旧的方式(由人来刷条码和输入),那在效率上一定会打折,一个全自动化的流程,突然多了一个手动确认动作,就失去了自动化的意义。


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但是取消掉 “确认” 动作,那又如何保证质量呢 ?因为辅料/消耗品依然是人为要去上料的(别要求变成自动上辅料和消耗品,没有性价比)。

 

同样的问题,也包括了抽检,可以做到全自动,但很明显的就会增加硬件成本(要在上下料加入抽检的功能)。


这是目前封测自动化无解的问题,大家的态度都是 “闭眼” 去修改规则,取消掉“手动确认”。



新的自动化技术



最近做的一个 POC,顾客的领导层问了一个很有意思的问题,能否说明为什么现在能做到,而以前做不到 ?其实在过去的 5 年,大量的新科技改变了自动化的方法,当然还有待改进,但已经给了我们一个新的战场 


1)视觉相机因为直播和抖音等原因,已经进化到能够在合理的价格(少于3000 元)就能做到上万元工业相机的对等功能。

2)深度学习已经能让我们快速的去做 “手势”判别等级的应用。

3)流媒体技术保证我们不会因为截屏的原因而少捕捉到需要的画面。


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这些技术都让轩田科技能够做下一代的智能设备,打破困局。2024 年也将会是轩田科技在设备智能化的元年。


作者简介


刘用文,中国台湾新竹交通大学硕士,拥有超过 25 年半导体行业自动化经验,曾作为英飞凌自动化团队核心成员,参与和规划了多个半导体晶圆和封装测试的建厂计划。


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