เนื่องจากการผลิตเซมิคอนดักเตอร์มีความหลากหลายมากขึ้น การผลิตในปริมาณน้อยจึงกลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์ เซมิคอนดักเตอร์กำลัง MEMS เซ็นเซอร์ อุปกรณ์ RF โครงการวิจัยและพัฒนา และผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์แบบสั่งทำพิเศษ
อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์บรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์มักได้รับการออกแบบมาเพื่อการผลิตในปริมาณมาก เมื่อใช้อุปกรณ์เดียวกันสำหรับการผลิตจำนวนน้อย ผู้ผลิตอาจเผชิญกับความท้าทายหลายประการ รวมถึงการเปลี่ยนแปลงผลิตภัณฑ์บ่อยครั้ง ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งสูง การใช้อุปกรณ์ต่ำ และความยากลำบากในการรักษาคุณภาพการผลิตให้คงที่
แล้วอะไรคือความท้าทายหลักของการใช้อุปกรณ์บรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์สำหรับการผลิตจำนวนน้อย
1. การเปลี่ยนผลิตภัณฑ์บ่อยครั้ง
หนึ่งในความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดในบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ชุดเล็กคือความจำเป็นในการสลับระหว่างผลิตภัณฑ์ต่างๆ บ่อยครั้ง
แพ็คเกจที่แตกต่างกันอาจต้องการความแตกต่าง:
- ลีดเฟรมหรือสารตั้งต้น
- ขนาดและการกำหนดค่าของแม่พิมพ์
- พารามิเตอร์การติด
- วัสดุบรรจุภัณฑ์
- แม่พิมพ์และเครื่องมือ
- อุปกรณ์ทดสอบ
- โปรแกรมซอฟต์แวร์
ตัวอย่างเช่น อาจจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนตัวประสานแบบไดหรือตัวประสานแบบลวด เมื่อขนาดชิป ประเภทบรรจุภัณฑ์ หรือข้อกำหนดในการติดมีการเปลี่ยนแปลง
ในการผลิตในปริมาณมาก อุปกรณ์สามารถใช้งานผลิตภัณฑ์เดียวกันได้เป็นระยะเวลานาน อย่างไรก็ตาม ในการผลิตในปริมาณน้อย ผู้ปฏิบัติงานอาจจำเป็นต้องเปลี่ยนการตั้งค่าหลายครั้งต่อวัน
สิ่งนี้จะเพิ่มเวลาการตั้งค่าและลดการใช้อุปกรณ์โดยรวม
2. ต้นทุนเครื่องมือและการติดตั้งสูง
กระบวนการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์มักต้องใช้เครื่องมือและอุปกรณ์จับยึดโดยเฉพาะ
ผู้ผลิตอาจต้องการสิ่งที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับบรรจุภัณฑ์และกระบวนการ:
- อุปกรณ์ยึดติด
- ส่วนประกอบตัวเป่าแม่พิมพ์
- ที่หนีบ
- แม่พิมพ์
- ซ็อกเก็ตทดสอบ
- หัวฉีด
- เส้นเลือดฝอย
- เครื่องมือตัด
- ถาดและผู้ให้บริการ
สำหรับการดำเนินการผลิตจำนวนมาก ต้นทุนของเครื่องมือเหล่านี้สามารถกระจายไปยังหน่วยหลายพันหรือหลายล้านหน่วยได้
สำหรับการผลิตในปริมาณน้อย ต้นทุนเครื่องมือเดียวกันจะกระจายไปยังอุปกรณ์จำนวนน้อยกว่ามาก ส่งผลให้ต้นทุนเครื่องมือต่อหน่วยสูงขึ้นอย่างมาก
สิ่งนี้สามารถทำให้การผลิตจำนวนน้อยมีความน่าสนใจในเชิงเศรษฐกิจน้อยลง
3. การใช้อุปกรณ์ลดลง
การใช้อุปกรณ์เป็นอีกประเด็นสำคัญ
เครื่องบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์อาจมี UPH (หน่วยต่อชั่วโมง) ทางทฤษฎีสูง แต่การผลิตในปริมาณน้อยไม่จำเป็นต้องอนุญาตให้อุปกรณ์ทำงานอย่างต่อเนื่องที่กำลังการผลิตที่กำหนด
ตัวอย่างเช่น เครื่องจักรอาจสามารถประมวลผลได้หลายร้อยหรือหลายพันหน่วยต่อชั่วโมง อย่างไรก็ตาม หากชุดการผลิตแต่ละชุดมีเพียงไม่กี่ร้อยหน่วย อาจใช้เวลาค่อนข้างมากกับ:
- กำลังโหลดสินค้า
- การเลือกสูตร
- การเปลี่ยนเครื่องมือ
- การตั้งค่าเครื่อง
- การปรับพารามิเตอร์
- คุณสมบัติ
- การทำความสะอาด
- การเปลี่ยนแปลงผลิตภัณฑ์
ดังนั้นการใช้งานอุปกรณ์จริงอาจต่ำกว่าความสามารถทางทฤษฎีของเครื่องได้มาก
4. การรับรองกระบวนการมีความสำคัญมากขึ้น
เมื่อสลับระหว่างผลิตภัณฑ์ อาจจำเป็นต้องตรวจสอบพารามิเตอร์กระบวนการก่อนเริ่มการผลิต
สำหรับกระบวนการบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์เพียงเล็กน้อยก็อาจส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้
ผู้ผลิตอาจต้องตรวจสอบ: ขึ้นอยู่กับกระบวนการ:
- ความแข็งแรงของพันธะ
- ตำแหน่งพันธะ
- ความสูงของห่วงลวด
- ความแม่นยำในการวางตำแหน่งแม่พิมพ์
- ปริมาณการจ่าย
- คุณภาพการปั้น
- ขนาดแพ็คเกจ
- ประสิทธิภาพทางไฟฟ้า
- ข้อบกพร่องทางสายตา
สำหรับการผลิตในปริมาณน้อย กระบวนการตรวจสอบคุณสมบัติอาจแสดงถึงสัดส่วนที่ค่อนข้างมากของเวลาการผลิตทั้งหมด
นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับยานยนต์ สารกึ่งตัวนำกำลัง และการใช้งานอื่นๆ ที่ต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านคุณภาพที่เข้มงวด
5. การจัดการสูตรและโปรแกรม
การผลิตจำนวนน้อยมักเกี่ยวข้องกับประเภทผลิตภัณฑ์จำนวนมาก
ซึ่งหมายความว่าผู้ผลิตจำเป็นต้องจัดการสูตรอุปกรณ์และโปรแกรมการผลิตเพิ่มเติม
สายการบรรจุทั่วไปอาจมีโปรแกรมที่แตกต่างกันสำหรับ:
- ประเภทแพ็คเกจ
- ขนาดแม่พิมพ์
- รูปแบบการยึดเกาะ
- วัสดุลวด
- พื้นผิว
- พารามิเตอร์กระบวนการ
ระบบการจัดการสูตรอาหารที่มีประสิทธิภาพจึงเป็นสิ่งสำคัญ
ผู้ปฏิบัติงานต้องสามารถเลือกโปรแกรมที่ถูกต้องได้อย่างรวดเร็ว พร้อมทั้งลดความเสี่ยงในการใช้สูตรอาหารที่ไม่ถูกต้อง
ด้วยเหตุนี้ ซอฟต์แวร์ที่ใช้งานง่าย การจัดการสูตรอาหาร และการควบคุมการเข้าถึงจึงมีความสำคัญพอๆ กับประสิทธิภาพทางกลของอุปกรณ์
6. ข้อกำหนดทักษะของผู้ปฏิบัติงาน
การผลิตในปริมาณน้อยยังช่วยเพิ่มภาระงานสำหรับผู้ปฏิบัติงานและวิศวกรกระบวนการอีกด้วย
ในการผลิตจำนวนมาก กระบวนการต่างๆ มีมาตรฐานสูง และผู้ปฏิบัติงานอาจดำเนินการซ้ำๆ กัน
ในการผลิตจำนวนน้อย ผู้ปฏิบัติงานอาจต้องจัดการกับผลิตภัณฑ์และการกำหนดค่าอุปกรณ์ที่แตกต่างกันตลอดทั้งวัน
พวกเขาจึงต้องเข้าใจ:
- การทำงานของอุปกรณ์
- การตั้งค่าผลิตภัณฑ์
- การเปลี่ยนเครื่องมือ
- การเลือกสูตร
- การปรับพารามิเตอร์
- การตรวจสอบกระบวนการ
- การแก้ไขปัญหาเบื้องต้น
ซึ่งทำให้การฝึกอบรมผู้ปฏิบัติงานเป็นสิ่งสำคัญในการพิจารณาเลือกอุปกรณ์บรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์
7. การรักษาคุณภาพที่สม่ำเสมอ
ความท้าทายอีกประการหนึ่งคือการรักษาคุณภาพที่สม่ำเสมอในกระบวนการผลิตขนาดเล็กต่างๆ
เมื่อการผลิตสลับระหว่างผลิตภัณฑ์ต่างๆ บ่อยครั้ง ความผันแปรอาจเกิดขึ้นระหว่างการตั้งค่าและการปรับพารามิเตอร์
ตัวอย่างเช่น การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง พารามิเตอร์การติดที่ไม่เหมาะสม หรือการขนถ่ายวัสดุที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้เกิดข้อบกพร่องได้
ผู้ผลิตจึงต้องการอุปกรณ์ที่มีการทำซ้ำที่ดี การควบคุมการเคลื่อนไหวที่แม่นยำ การจัดการพารามิเตอร์ที่เชื่อถือได้ และการตรวจสอบกระบวนการที่มีประสิทธิภาพ
ระบบอัตโนมัติยังช่วยลดความผันแปรที่ขึ้นอยู่กับผู้ปฏิบัติงานอีกด้วย
8. ต้นทุนต่อหน่วยที่สูงขึ้น
ท้ายที่สุดแล้ว ความท้าทายหลายประการข้างต้นส่งผลให้ต้นทุนต่อหน่วยสูงขึ้น
สำหรับบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ชุดเล็ก ต้นทุนการผลิตทั้งหมดอาจรวมถึง:
ต้นทุนวัสดุ + ต้นทุนแรงงาน + ต้นทุนเครื่องมือ + ต้นทุนการติดตั้ง + ค่าเสื่อมราคาอุปกรณ์ + ต้นทุนคุณสมบัติ + ต้นทุนเศษซาก
แม้ว่าเวลาการประมวลผลจริงต่ออุปกรณ์จะสั้น แต่กิจกรรมการตั้งค่าและการเปลี่ยนแปลงอาจทำให้ต้นทุนรวมเพิ่มขึ้นอย่างมาก
ดังนั้นการเลือกอุปกรณ์โดยยึดตาม UPH สูงสุดเพียงอย่างเดียวอาจไม่เหมาะสมกับการผลิตในปริมาณน้อย
บทสรุป
บรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ชุดเล็กนำเสนอความท้าทายที่แตกต่างจากการผลิตในปริมาณมาก
การเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้ง ต้นทุนเครื่องมือ การใช้อุปกรณ์ต่ำ คุณสมบัติของกระบวนการ การจัดการสูตร ความต้องการของผู้ปฏิบัติงาน และต้นทุนต่อหน่วยที่สูงขึ้น ล้วนส่งผลต่อประสิทธิภาพการผลิต
ด้วยเหตุนี้ อุปกรณ์บรรจุภัณฑ์ที่เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนน้อยจึงไม่จำเป็นต้องเป็นเครื่องจักรที่มี UPH สูงสุดเสมอไป
ผู้ผลิตควรพิจารณาถึงความยืดหยุ่นโดยรวม ระยะเวลาในการเปลี่ยนแปลง ข้อกำหนดด้านเครื่องมือ ความเสถียรของกระบวนการ ความสามารถของซอฟต์แวร์ และต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ
เนื่องจากการใช้งานเซมิคอนดักเตอร์มีการปรับแต่งมากขึ้น และวงจรชีวิตของผลิตภัณฑ์สั้นลง อุปกรณ์บรรจุภัณฑ์แบบยืดหยุ่นจะมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในการรองรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ที่มีปริมาณน้อยและมีส่วนผสมสูง
อ้างอิง
- สมิธ เจ. (2020) "ความท้าทายในการผลิตขนาดเล็ก - เป็นกลุ่ม" วารสารการศึกษาการผลิต.
- จอห์นสัน, เอ. (2021) "อุปกรณ์บรรจุภัณฑ์สำหรับการผลิตขนาดเล็ก". บรรจุภัณฑ์วันนี้
