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    工業4.0少了RFID怎么行,困難重重怎么破

    作者www.mayfloweroceanlines.com 發布時間: 17/08/26

    工業4.0少了RFID怎么行,困難重重怎么破

     
      2009年國務院總理溫家寶在感知的中國談話中,首次提到物聯網(Internet of Things, 簡稱IoT),之后物聯網正式被列為國家五大新興戰略性產業之一,物聯網開始在產官學之間風起云涌,蔚為風潮,紛紛投入大量人力物力。七年后,2016年三月召開的兩會,國務院總理李克強在政府工作報告中表示,十三五期間要促進物聯網的廣泛運用,更確立物聯網戰略性產業的地位。
      2013年4月8日的德國漢諾威工業博覽會(Hanover Fair)中,工業4.0(Industry 4.0)工作小組提出了最終報告,工業4.0也立刻在全世界政府及民間都掀起了不小的風潮。有工業4.0, 表示之前還有1.0, 2.0 及3.0,簡單的說法工業1.0是機械化,工業2.0是電力化,工業3.0是計算機化,工業4.0則是智能化;而欲達到智能化,則數據信息的項目化(Itemized)和數位化(Digital Transformation) 則是其重要的第一步和基礎。
      RFID是物聯網中最重要的傳感器(Sensor),簡單的說,物聯網是將萬物屬性靠RFID及其他傳感器,轉化為數據,經整理分析之后,變成有價值的應用服務;由此觀之物聯網與工業4.0兩者互為表里,相輔相成。
      在集成電路(IC)制造流程旳后半段,一般也稱為封裝/測試,或簡稱封測,比起前半段的芯片制造,盡管各站所使用的機器亦非常先進,也高度自動化,但流程智能化的程度則相對落后。在芯片段,已有所謂無人工廠(Unmanned Factory),在封測段則要達到無人境地,還有一段不短的路要走。
      在芯片制造段,從頭到尾都是芯片(Wafer)形態,同一尺寸芯片的流程都使用同一種載具,有標準尺寸,一般稱為芯片盒的FOUP,絕大部份每盒數量都是固定的25片。 但在封測段,有各種不同的package,其流程也不盡相同,本文茲以Ball Grid Array(BGA)為代表來解釋。集成電路在封測段流程中會以三種不同型態呈現,分別是芯片,芯元(Chip)及成品(Unit), 因此各段就需要不同的載具,分別是與前段同的FOUP,及Die Bond之后使用,被稱為彈夾的Magazine,及Singulation 之后流程所使用的 Tray盤(圖1),這使得封測段制程的數據化及自動化,相對復雜許多,封測廠站與站之間,目前大部份仍然用人力以手推車搬運,仍以人工讀取Bar Code方式,做為存貨系統型號及數量等這些數據的來源。因此封測段流程數據化及,首先要解決載具的電子卷標,及儲存柜中電子卷標讀取的問題。
      RFID加速IC封測工業4.0 之實現
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      圖1 : 封測段流程中集成電路會以三種不同形態呈現,使用不同的載具,本圖以不同顏色標示。
      另外不像芯片段,每盒數量都是固定的25片,在封測段每批的數量,實際運作上并無法固定,每站儲存柜的存貨盤點、追蹤也成為另一個阻礙數據化及自動化的困難點之一。
      針對封測段制程中不同載具,數量不同的問題,恒隆科技已成功發展出鑲嵌在不同載具上的電子卷標(tag),設計出適合儲存柜的近場天線(Near Field Antenna),發展出有效的調整辦法,并已累積足夠經驗,使得封測段各站皆可借助RFID,達到流程數據化及自動化等工業4.0所揭橥的目標(圖2,3)。其中會碰到的困難及解決辦法說明如下 :
      1. 在芯片貼片,研磨(Backside Grinding),Die Bond等使用黏性膠帶的各站,誤用膠帶是很多封測廠都曾碰過的問題,使用UHF RFID解決方案,發現誤用時立刻停機檢視,是釜底抽薪的最好辦法。 黏性膠帶部份,已取得大部份供應廠商配合,在出貨前將特定電子卷標貼在軸心內,加上機臺上讀取器(Reader)及必要軟件,可根本解決誤用膠帶的質量問題,及后續衍生報癈及賠償的相關損失。
      2. 在封測段有數個需要高溫烘烤的制程,溫度約在200℃左右,所使用的電子卷標要能耐得住200℃高溫,有部分客戶是將電子卷標連同載具放入烤箱,當成該批經過烘烤之證明。
      3. 使用的載具中的彈夾(Magazine)及儲存柜都是金屬,是對RFID 運作是最困難環境,因此電子卷標及讀取器天線(第4項)須要特別設計,以達抗金屬的效果。
      4. 各站存貨儲存柜大小不一,形狀各異,且能供安裝RFID讀取器的空間有限,再加上大部份都是金屬材質,因此設計能在狹窄彎曲金屬環境中使用的近場天線,所謂Leaky Cable Antenna (LCA或稱 Enhanced Surface Wave Guide),再搭配Coupling Cable Line(CCL),Small Radiation Patch(SRP)等的應用,方能克服限制。該近場天線并已分別獲得臺、美專利,中國部份則審議中。
      5. 除了制程,事實上像無塵室管制(Clean Room Access Control),無塵服管理(Clean Room Garment Management),氣瓶管理(Gas Cylinder Management)等非制程的管理項目,亦可借助RFID,達到更安全,更有效率的目的。
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      圖2 : 封測段流程中使用多種不同的載具,如何讓不同載具可被辨識,是流程智能化的要件,RFID則是最有效,性價比(Price-performance ratio)最好的傳感器(Sensor)。
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      圖3 : 封測段流程中各站存貨儲存柜,大部份為金屬材質,形狀各異,空間也有限,因此須要特別設計的近場天線,再搭配CCL、SRP等的應用,方能克服限制。
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      圖 4 : 集成電路封測段RFID實際應用與效益;其中Front End指Wire Bonding前各站,Back End則指Molding至Singulation各站。
      集成電路封測段RFID應用,除了可以建立制程及存貨中每一批(Batch or Lot),每一型號(Device)在不同站別可辨識的身份,達到項目化,再進一步構成網絡聯機,輔以相關軟件系統,即可建立智能化工廠的基礎,逐站擴充最后就可達到無人工廠及無紙化(Paperless)的目標,并同時可提升生產力,確保質量, 并提升資產安全的目的,大幅提升企業競爭力。

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