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現(xiàn)狀

近年來，我國宣布全面支持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，這將加速中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。縱觀半導(dǎo)體制造工藝，每個(gè)生產(chǎn)工藝在制造過程中都必須重復(fù)操作幾次，非常適合使用自動(dòng)化產(chǎn)品。而且，由于半導(dǎo)體產(chǎn)品的尺寸和精度，使半導(dǎo)體的制造過程未來趨于自動(dòng)化。展望未來，中國半導(dǎo)體行業(yè)將會(huì)保持較高景氣度，對(duì)于自動(dòng)化產(chǎn)品的采購也會(huì)維持在較高增速。

客戶需求

全球某知名半導(dǎo)體封裝測(cè)試企業(yè)在晶圓封裝測(cè)試過程中遇到了難題，由于該行業(yè)生產(chǎn)工藝的獨(dú)特性， 前后工序設(shè)備并非一一對(duì)應(yīng)，前序下線的一些在制品需經(jīng)過中間庫的存放后，才能上線至后續(xù)工位。在此過程中，該企業(yè)一直以來都依靠人工搬運(yùn)在制品。而且，晶圓的領(lǐng)取及使用依靠紙質(zhì)料單進(jìn)行記錄，也不利于生產(chǎn)管理。為了加快晶圓轉(zhuǎn)運(yùn)速度，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，并實(shí)現(xiàn)物料數(shù)據(jù)追溯，該企業(yè)決定在中間庫增加RFID系統(tǒng)，來解決以上問題。

圖1 應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)

RFID方案簡(jiǎn)述

根據(jù)客戶的要求以及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，圖爾 克智能制造部門的工程師設(shè)計(jì)了一套完善的RFID 系統(tǒng)，協(xié)同國內(nèi)知名機(jī)器人公司，利用AGV運(yùn)送物 料，大大減少送料時(shí)間，解放大量勞動(dòng)力。AGV上 安裝機(jī)械手臂用于取放晶圓載具。晶圓載具上端安裝RFID標(biāo)簽，用于存儲(chǔ)物料信息，中間庫的物料架 頂端安裝RFID讀寫頭，可以快速實(shí)現(xiàn)載具出入庫自動(dòng)檢測(cè)和識(shí)別。AGV取放載具的時(shí)候，RFID系統(tǒng)通過WMS系統(tǒng)與ACS控制系統(tǒng)建立通訊，提供物料信 息，WMS系統(tǒng)則根據(jù)需求給出庫位引導(dǎo)，指導(dǎo)AGV自動(dòng)運(yùn)行。RFID系統(tǒng)通過WMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與MES系統(tǒng)的信息綁定，對(duì)物料在生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同 時(shí)為車間級(jí)物料可視化管理系統(tǒng)提供可靠數(shù)據(jù)。

 圖2 利用AGV運(yùn)送物料

圖爾克RFID產(chǎn)品特性

由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境整潔，于是為客戶選擇了經(jīng)濟(jì)型的 IP20防護(hù)等級(jí)接口模塊，通過現(xiàn)場(chǎng)分布I/O技術(shù)統(tǒng)一 控制中間庫的運(yùn)行及完成控制器與各工位間的通訊。 加長感應(yīng)距離的讀寫頭，使讀取操作更加穩(wěn)定。IP68防護(hù)等級(jí)、環(huán)氧樹脂制成的載碼體，即使表面有劃痕、污漬也不會(huì)影響正常識(shí)讀。而且，載碼體可以被重復(fù)使用，很適合這種閉環(huán)應(yīng)用。

圖3 安裝載碼體的晶圓載具

圖4 模塊化設(shè)計(jì)的接口模塊

客戶評(píng)價(jià)

該項(xiàng)目的系統(tǒng)集成商是圖爾克智能制造部門。 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人張亦弢在談到圖爾克RFID產(chǎn)品時(shí)說： “圖爾克模塊化設(shè)計(jì)的接口模塊，除了可以連接 RFID模塊，還可以兼容其它I/O模塊，使現(xiàn)場(chǎng)傳感器和LED燈的信號(hào)通過同一個(gè)網(wǎng)關(guān)與MES系統(tǒng)進(jìn)行交互，這樣減少了現(xiàn)場(chǎng)布線；如果現(xiàn)場(chǎng)需要添加新的讀寫頭，只需要增加RFID模塊和底板，便可以大大降低硬件成本和施工難度；通過LED指示燈可以清楚地看到讀寫頭和RFID模塊的工作狀態(tài)；預(yù)鑄的線纜方便現(xiàn)場(chǎng)安裝，并且確保數(shù)據(jù)安全傳輸；加長距離的讀寫頭使每個(gè)料槽有足夠的空間，便于機(jī)械手臂取放載具；圖爾克的RFID產(chǎn)品支持熱插拔，大大減少停機(jī)時(shí)間，從而使設(shè)備維修變得快速、簡(jiǎn)單。 使用圖爾克RFID產(chǎn)品后，庫區(qū)效率提升6.48%，為此庫區(qū)管理部門精簡(jiǎn)了2個(gè)人員編制。通過RFID自動(dòng)識(shí)別，企業(yè)提高了自動(dòng)化水平。不僅加快了物料運(yùn)送速度，而且實(shí)現(xiàn)了物料數(shù)據(jù)追溯。

總結(jié)

隨著工業(yè)4.0和物聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，RFID技術(shù)也將在半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)起到至關(guān)重要的作用。RFID系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理物料信息，增強(qiáng)企業(yè)的管理力度，提高設(shè)備的運(yùn)作和生產(chǎn)效率，降低設(shè)備故障率和維護(hù)成本。相信以RFID為主的自動(dòng)化產(chǎn)品必將助力中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的崛起。

摘自《自動(dòng)化博覽》2021年6月刊