Kako proizvodnja poluvodiča postaje sve raznolikija, proizvodnja malih serija postaje sve češća. To posebno vrijedi za automobilsku elektroniku, energetske poluvodiče, MEMS, senzore, RF uređaje, istraživačke i razvojne projekte i prilagođene poluvodičke proizvode.
Međutim, oprema za pakiranje poluvodiča često je dizajnirana za proizvodnju velikih količina. Kada se ista oprema koristi za proizvodnju malih serija, proizvođači se mogu suočiti s brojnim izazovima, uključujući česte promjene proizvoda, visoke troškove postavljanja, nisku iskorištenost opreme i poteškoće u održavanju stabilne kvalitete proizvodnje.
Dakle, koji su glavni izazovi korištenja opreme za pakiranje poluvodiča za proizvodnju malih serija?
1. Česte promjene proizvoda
Jedan od najvećih izazova u maloserijskom pakiranju poluvodiča je potreba za čestim prebacivanjem između različitih proizvoda.
Različiti paketi mogu zahtijevati različite:
- Olovni okviri ili podloge
- Veličine i konfiguracije kalupa
- Parametri lijepljenja
- Materijali za pakiranje
- Kalupi i alati
- Ispitni uređaji
- Softverski programi
Na primjer, uređaj za spajanje matrice ili žicu možda će trebati prilagoditi kada se promijeni veličina čipa, vrsta paketa ili zahtjevi za povezivanje.
U proizvodnji velike količine, oprema može pokrenuti isti proizvod kroz dugo vremensko razdoblje. U proizvodnji malih serija, međutim, operateri će možda morati mijenjati postavke nekoliko puta dnevno.
To povećava vrijeme postavljanja i smanjuje ukupnu iskorištenost opreme.
2. Visoki troškovi alata i postavljanja
Procesi pakiranja poluvodiča često zahtijevaju namjenske alate i učvršćenja.
Ovisno o pakiranju i postupku, proizvođačima će možda trebati različito:
- Priključci za lijepljenje
- Komponente izbacivača matrice
- Stezaljke
- Kalupi
- Testne utičnice
- Mlaznice
- Kapilare
- Alati za rezanje
- Pladnjevi i nosači
Za veliku proizvodnju, cijena ovih alata može se rasporediti na tisuće ili milijune jedinica.
Za proizvodnju malih serija, isti trošak alata raspoređuje se na puno manji broj uređaja. Kao rezultat toga, cijena alata po jedinici može postati znatno veća.
To može učiniti proizvodnju malih serija manje ekonomski privlačnom.
3. Niža iskorištenost opreme
Iskorištenost opreme još je jedno važno pitanje.
Stroj za pakiranje poluvodiča može imati visoku teoretsku vrijednost UPH (jedinica po satu), ali proizvodnja malih serija ne dopušta nužno da oprema kontinuirano radi svojim nazivnim kapacitetom.
Na primjer, stroj može biti sposoban obraditi stotine ili tisuće jedinica na sat. Međutim, ako svaka proizvodna serija sadrži samo nekoliko stotina jedinica, znatna količina vremena može se potrošiti na:
- Učitavanje proizvoda
- Odabir recepta
- Zamjena alata
- Postavljanje stroja
- Podešavanje parametara
- Kvalifikacija
- Čišćenje
- Promjena proizvoda
Stoga stvarna iskorištenost opreme može biti mnogo niža od teorijskog kapaciteta stroja.
4. Kvalifikacija procesa postaje sve važnija
Prilikom prelaska s jednog proizvoda na drugi, možda će biti potrebno provjeriti procesne parametre prije početka proizvodnje.
Za procese pakiranja poluvodiča čak i male promjene u parametrima mogu utjecati na kvalitetu proizvoda.
Ovisno o procesu, proizvođači će možda morati provjeriti:
- Snaga lijepljenja
- Vezani položaj
- Visina petlje žice
- Točnost postavljanja matrice
- Volumen raspršivanja
- Kvaliteta kalupljenja
- Dimenzije paketa
- Električna izvedba
- Vizualni nedostaci
Za proizvodnju malih serija, proces kvalifikacije može predstavljati relativno veliki udio ukupnog vremena proizvodnje.
Ovo je osobito važno za automobilsku industriju, energetske poluvodiče i druge primjene gdje vrijede strogi zahtjevi kvalitete.
5. Upravljanje receptima i programima
Maloserijska proizvodnja obično uključuje veći broj vrsta proizvoda.
To znači da proizvođači moraju upravljati s više recepata opreme i proizvodnih programa.
Tipična linija za pakiranje može imati različite programe za različite:
- Vrste paketa
- Veličine matrice
- Obrasci lijepljenja
- Žičani materijali
- Podloge
- Parametri procesa
Stoga je bitan učinkovit sustav upravljanja receptima.
Operateri moraju biti u mogućnosti brzo odabrati ispravan program uz smanjenje rizika od korištenja netočnog recepta.
Iz tog razloga softver jednostavan za korištenje, upravljanje receptima i kontrola pristupa mogu biti jednako važni kao i mehanička izvedba opreme.
6. Zahtjevi za vještinu operatera
Proizvodnja malih serija također može povećati opterećenje operatera i inženjera procesa.
U masovnoj proizvodnji procesi su visoko standardizirani i operateri mogu više puta izvoditi istu operaciju.
U proizvodnji malih serija, operateri će možda morati rukovati različitim proizvodima i konfiguracijama opreme tijekom dana.
Stoga moraju razumjeti:
- Rad opreme
- Postavljanje proizvoda
- Zamjena alata
- Odabir recepta
- Podešavanje parametara
- Inspekcija procesa
- Osnovno rješavanje problema
Zbog toga je obuka rukovatelja važna stvar pri odabiru opreme za pakiranje poluvodiča.
7. Održavanje dosljedne kvalitete
Još jedan izazov je održavanje dosljedne kvalitete u različitim malim serijama.
Kada se proizvodnja često prebacuje između različitih proizvoda, mogu se pojaviti varijacije tijekom postavljanja i podešavanja parametara.
Na primjer, neispravno poravnanje, neodgovarajući parametri lijepljenja ili nepravilno rukovanje materijalom mogu dovesti do kvarova.
Proizvođači stoga trebaju opremu s dobrom ponovljivošću, preciznom kontrolom kretanja, pouzdanim upravljanjem parametrima i učinkovitim nadzorom procesa.
Automatizacija također može pomoći u smanjenju varijacija koje ovise o operateru.
8. Veći trošak po jedinici
U konačnici, mnogi od gore navedenih izazova pridonose većem trošku po jedinici.
Za pakiranje poluvodiča male serije, ukupni troškovi proizvodnje mogu uključivati:
Trošak materijala + trošak rada + trošak alata + trošak postavljanja + amortizacija opreme + trošak kvalifikacije + trošak otpada
Čak i ako je stvarno vrijeme obrade po uređaju kratko, aktivnosti postavljanja i promjene mogu značajno povećati ukupne troškove.
Stoga odabir opreme temeljen isključivo na maksimalnom UPH možda nije prikladan za proizvodnju malih serija.
Zaključak
Pakiranje poluvodiča u malim serijama predstavlja drugačiji skup izazova od proizvodnje velikih količina.
Česte izmjene, troškovi alata, niska iskorištenost opreme, kvalifikacija procesa, upravljanje recepturama, zahtjevi operatera i viši troškovi po jedinici mogu utjecati na učinkovitost proizvodnje.
Iz tog razloga, idealna oprema za pakiranje za maloserijsku proizvodnju nije nužno stroj s najvećim UPH.
Umjesto toga, proizvođači bi trebali uzeti u obzir ukupnu fleksibilnost, vrijeme prijelaza, zahtjeve za alatima, stabilnost procesa, mogućnosti softvera i ukupne troškove vlasništva.
Kako se poluvodičke aplikacije sve više prilagođavaju, a životni ciklusi proizvoda sve kraći, oprema za fleksibilno pakiranje igrat će sve važniju ulogu u podršci proizvodnje poluvodiča male količine, visoke mješavine.
Reference
- Smith, J. (2020). „Izazovi u malo – serijskoj proizvodnji“. Časopis za studije proizvodnje.
- Johnson, A. (2021). "Oprema za pakiranje u maloj proizvodnji". Pakiranje danas.
