Kako proizvodnja poluvodiča postaje sve raznovrsnija, proizvodnja malih serija postaje sve češća. Ovo posebno vrijedi za automobilsku elektroniku, energetske poluvodiče, MEMS, senzore, RF uređaje, istraživačke i razvojne projekte i prilagođene poluvodičke proizvode.
Međutim, oprema za pakovanje 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 stabilnog kvaliteta proizvodnje.
Dakle, koji su glavni izazovi korištenja opreme za pakovanje poluvodiča za proizvodnju malih serija?
1. Česte promjene proizvoda
Jedan od najvećih izazova u pakiranju poluvodiča male serije je potreba za čestim prebacivanjem između različitih proizvoda.
Različiti paketi mogu zahtijevati različite:
- Olovni okviri ili podloge
- Veličine i konfiguracije kalupa
- Parametri vezivanja
- Materijali za pakovanje
- Kalupi i alati
- Test fixtures
- Softverski programi
Na primjer, matricu ili žičanu spojnicu će možda trebati prilagoditi kada se promijeni veličina čipa, tip pakovanja ili zahtjevi za spajanje.
U proizvodnji velikog obima, oprema može pokretati isti proizvod tokom dugog vremenskog perioda. U maloserijskoj proizvodnji, međutim, operateri će možda morati mijenjati postavke nekoliko puta dnevno.
Ovo povećava vrijeme postavljanja i smanjuje ukupnu iskorištenost opreme.
2. Visoki troškovi alata i podešavanja
Procesi pakiranja poluvodiča često zahtijevaju namjenski alat i pribor.
Ovisno o pakovanju i procesu, proizvođači će možda trebati različite:
- Priključci za lijepljenje
- Die ejektor komponente
- Stege
- Kalupi
- Test utičnice
- Mlaznice
- Kapilare
- Alati za rezanje
- Tacne i nosači
Za veliku proizvodnju, trošak ovih alata može se rasporediti na hiljade ili milione jedinica.
Za proizvodnju malih serija, isti trošak alata je raspoređen na mnogo manji broj uređaja. Kao rezultat toga, cijena alata po jedinici može postati znatno veća.
Ovo može učiniti proizvodnju malih serija manje ekonomski atraktivnom.
3. Manja iskorištenost opreme
Korištenje opreme je još jedno važno pitanje.
Mašina za pakovanje poluprovodnika može imati visok teoretski UPH (jedinice po satu), ali proizvodnja u malim serijama ne dozvoljava nužno da oprema radi kontinuirano pri svom nazivnom kapacitetu.
Na primjer, mašina može biti sposobna obraditi stotine ili hiljade jedinica na sat. Međutim, ako svaka proizvodna serija sadrži samo nekoliko stotina jedinica, znatna količina vremena može se potrošiti na:
- Učitavanje proizvoda
- Izbor recepta
- Zamjena alata
- Podešavanje mašine
- Podešavanje parametara
- Kvalifikacije
- Čišćenje
- Promjena proizvoda
Stoga, stvarna iskorištenost opreme može biti mnogo niža od teoretskog kapaciteta mašine.
4. Kvalifikacija procesa postaje važnija
Prilikom prebacivanja između proizvoda, procesni parametri će možda morati biti provjereni 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 vezivanja
- Položaj vezivanja
- Visina žičane petlje
- Preciznost postavljanja matrice
- Volumen doziranja
- Kvalitet kalupovanja
- Dimenzije pakovanja
- Električne performanse
- Vizuelni nedostaci
Za proizvodnju malih serija, proces kvalifikacije može predstavljati relativno veliki dio ukupnog vremena proizvodnje.
Ovo je posebno važno za automobile, energetske poluvodiče i druge aplikacije gdje se primjenjuju strogi zahtjevi kvaliteta.
5. Recept i upravljanje programom
Maloserijska proizvodnja obično uključuje veći broj vrsta proizvoda.
To znači da proizvođači moraju upravljati više receptura opreme i proizvodnih programa.
Tipična linija za pakovanje može imati različite programe za različite:
- Vrste paketa
- Die sizes
- Obrasci vezivanja
- Žičani materijali
- Podloge
- Parametri procesa
Efikasan sistem upravljanja recepturama je stoga neophodan.
Operateri moraju biti u mogućnosti da brzo odaberu ispravan program, a minimiziraju rizik od korištenja pogrešnog recepta.
Iz tog razloga, softver prilagođen korisniku, upravljanje receptima i kontrola pristupa mogu biti jednako važni kao i mehaničke performanse opreme.
6. Zahtjevi za vještine operatera
Proizvodnja malih serija također može povećati radno opterećenje operatera i procesnih inženjera.
U masovnoj proizvodnji, procesi su visoko standardizirani i operateri mogu više puta izvoditi istu operaciju.
U maloserijskoj proizvodnji, operateri će možda morati rukovati različitim proizvodima i konfiguracijama opreme tijekom dana.
Stoga moraju razumjeti:
- Rad opreme
- Podešavanje proizvoda
- Zamjena alata
- Izbor recepta
- Podešavanje parametara
- Inspekcija procesa
- Osnovno rješavanje problema
Zbog toga je obuka operatera važna pri odabiru opreme za pakovanje poluvodiča.
7. Održavanje dosljednog kvaliteta
Drugi izazov je održavanje dosljednog kvaliteta u različitim malim serijama.
Kada se proizvodnja često prebacuje između različitih proizvoda, mogu se pojaviti varijacije tokom podešavanja i podešavanja parametara.
Na primjer, neispravno poravnavanje, neodgovarajući parametri lijepljenja ili nepravilno rukovanje materijalom mogu dovesti do kvarova.
Proizvođačima je stoga potrebna oprema sa dobrom ponovljivošću, preciznom kontrolom kretanja, pouzdanim upravljanjem parametrima i efikasnim praćenjem procesa.
Automatizacija također može pomoći u smanjenju varijacija koje zavise od operatera.
8. Viša cijena po jedinici
Konačno, mnogi od gore navedenih izazova doprinose većoj cijeni po jedinici.
Za poluprovodničku ambalažu male serije, ukupni troškovi proizvodnje mogu uključivati:
Trošak materijala + Troškovi rada + Troškovi alata + Troškovi postavljanja + Amortizacija opreme + Troškovi kvalifikacije + Trošak otpada
Čak i ako je stvarno vrijeme obrade po uređaju kratko, aktivnosti podešavanja i promjene mogu značajno povećati ukupne troškove.
Stoga, odabir opreme zasnovan samo na maksimalnom UPH možda neće biti prikladan za proizvodnju malih serija.
Zaključak
Pakovanje poluvodiča male serije predstavlja drugačiji skup izazova od proizvodnje velikih količina.
Česte promjene, troškovi alata, niska iskorištenost opreme, kvalifikacija procesa, upravljanje recepturama, zahtjevi operatera i veći trošak po jedinici mogu utjecati na efikasnost proizvodnje.
Iz tog razloga, idealna oprema za pakovanje za proizvodnju malih serija nije nužno mašina s najvećim UPH.
Umjesto toga, proizvođači bi trebali uzeti u obzir ukupnu fleksibilnost, vrijeme promjene, zahtjeve za alatima, stabilnost procesa, softverske mogućnosti i ukupne troškove vlasništva.
Kako se poluvodičke aplikacije sve više prilagođavaju, a životni ciklus proizvoda sve kraći, fleksibilna oprema za pakovanje će igrati sve važniju ulogu u podršci proizvodnje poluvodiča male količine i velike mješavine.
Reference
- Smith, J. (2020). "Izazovi u maloj - serijskoj proizvodnji". Journal of Manufacturing Studies.
- Johnson, A. (2021). "Oprema za pakovanje za malu proizvodnju". Packaging Today.
