Beste OEE-Software für die Back-End-Montage und den Test von Halbleitern

Die Back-End-Montage und -Prüfung von Halbleitern (auch OSAT, Outsourced Semiconductor Assembly and Test genannt) umfasst Die-Attach, Drahtbonden, Verguss, das Anbringen von Lötperlen und elektrische Endtest‑Operationen, die singulierte Dies in fertige Gehäuse verwandeln. Dieser Bereich der Halbleiterfertigung ist sehr anlagenintensiv, jede Bonding‑Maschine, jedes Die‑Attach‑System oder jeder Test‑Handler stellt eine Investition von 500.000 bis mehreren Millionen US‑Dollar dar, wodurch die Anlagenauslastung neben dem Produktionsdurchsatz zu einer kritischen Finanzkennzahl wird.

Die OEE‑Überwachung in der Halbleiterendmontage steht vor der Herausforderung, sich in SECS/GEM (SEMI Equipment Communications Standard / Generic Equipment Model)‑Protokolle zu integrieren, der branchenüblichen Schnittstelle, die Halbleiterausrüstungen zur Übermittlung von Produktionsdaten verwenden. OEE‑Plattformen mit nativer SECS/GEM‑Konnektivität können Gerätestatus, Losverfolgungsdaten und Produktionszahlen direkt von Bonding‑Maschinen, Die‑Attach‑Anlagen und Test‑Handlern erfassen, ohne kundenspezifische Integrationsentwicklung, und verkürzen so die Implementierungszeit für OEE in Halbleiterumgebungen drastisch.

Yield‑Management, die Überwachung des Verhältnisses von einwandfreien Dies oder Gehäusen zur Gesamtzahl der Eingangsbauteile, ist die für die Wirtschaftlichkeit der Halbleiterendmontage wichtigste Qualitätsdimension. Verluste von Dies beim Die‑Attach, Drahtbondfehler, Vergusshohlräume und Endtestausfälle stellen jeweils unterschiedliche Kategorien von Qualitätsverlusten dar, die OEE‑Software auf Geräte‑ und Los‑Ebene erfassen sollte.

Die Verbindung zwischen OEE‑Qualitätsdaten und Yield‑Management‑Systemen (die Losgenealogie und Fehlerursachenanalyse verfolgen) ist die Integration, die den größten operativen Nutzen in den Back‑End‑Abläufen der Halbleiterfertigung schafft.

Die Auslastung von Geräten in der Halbleitermontage wird typischerweise als Werkzeugauslastung ausgedrückt, der Prozentsatz der verfügbaren Zeit, in der eine Bonding-Maschine oder ein Test-Handler produktiv Chargen verarbeitet, im Vergleich zur Leerlaufzeit, in der Wartung oder beim Warten auf Material.

Die OEE-Verfügbarkeitsanalyse für Halbleiterausrüstung unterscheidet zwischen geplantem PM (geplante Ausfallzeiten für präventive Wartung), geräteinduzierten Ausfallzeiten (Alarme, Sensorfehler, Wechsel von Verbrauchsmaterialien) und prozessinduzierten Ausfallzeiten (Warten auf Chargen, Warten auf den Abschluss des vorangehenden Prozesses, Stops durch das Engineering).

Die Durchsatzrate beim Drahtbonden, Einheiten pro Stunde, ist die Leistungskennzahl, die am direktesten mit dem Produktionsvolumen in Montageprozessen verknüpft ist. Geschwindigkeitsverluste treten auf, wenn die Ausrüstung unter der Nenn-UPH (Einheiten pro Stunde) läuft, z. B.

aufgrund von Bond-Parameteranpassungen für schwierige Die- oder Substratbedingungen, Verschleiß an der Ausrüstung, der die Bond-Zykluszeit beeinflusst, oder Kalibrierungsproblemen des Vision-Systems, die die automatisierte Platzierung verlangsamen.

Ein OEE-Performance-Tracking, das UPH nach Gerätetyp und Produkttyp erfasst, ermöglicht es den Engineering-Teams, Produkt‑Geräte‑Kombinationen zu identifizieren, die unterperformen, und zu untersuchen, ob die Ursache im Gerätezustand, in der Optimierung der Prozessparameter oder in Produktdesign‑Beschränkungen liegt.

Die Verfügbarkeit von Test-Handlern und die Testzeiteffizienz sind kritische OEE-Kennzahlen für die Endtestprozesse. Die Testzeit pro Bauteil ist produktspezifisch, und Leistungsverluste treten auf, wenn die tatsächlichen Testzeiten die programmierte Testzeit überschreiten (was auf Handler-Probleme oder Kontaktprobleme hinweist) oder wenn Handler-Ausfallzeiten den Anteil der Zeit reduzieren, in der die Testausrüstung Tests ausführt, gegenüber der Leerlaufzeit.

Die OEE-Analyse der Testabläufe hilft dem Test-Engineering, Möglichkeiten zur Reduzierung der Testzeit (und damit der Kosten pro Bauteil) zu identifizieren, ohne die Testabdeckung und die Ausbeute zu beeinträchtigen.

Die wichtigste Anforderungsfähigkeit für OEE-Software in der Back-End-Montage von Halbleitern ist SECS/GEM-Konformität, die Fähigkeit, sich mittels der standardisierten GEM- (SEMI E30) oder GEM 300- (SEMI E116) Protokolle mit Halbleitergeräten zu verbinden, um Gerätezustände, Chargendaten und Produktionsereignisse ohne individuelle Geräteprogrammierung zu erfassen.

SECS/GEM-Konnektivität beseitigt die manuelle Datenerfassungsbelastung, die die Haupthürde für die Einführung von OEE in Halbleiterumgebungen darstellt, in denen die Geräte zu komplex und die Produktionsmengen zu hoch sind, als dass vom Bediener eingegebene Daten praktikabel wären.

Chargenbezogene OEE-Erfassung, Berechnung der OEE pro Produktionscharge statt nur pro Schicht, ist für die Halbleiter-Endmontage eine wertvolle Funktion, da Ausbeute und Geräteleistung je nach Produkt, Die-Typ und Kundenspezifikation variieren. Chargenbezogene OEE-Daten ermöglichen Engineering-Teams zu erkennen, welche Produkte systematisch eine niedrigere Ausbeute oder einen geringeren Durchsatz aufweisen, und unterstützen Preisentscheidungen sowie die Priorisierung von Prozessverbesserungen, die schichtaggregierte, chargenübergreifende Daten nicht leisten können.

SEMI E10-Konformität für die Klassifizierung von Gerätezuständen, unter Verwendung des standardisierten Zustandsmodells (Produktiv, Bereitschaft, Engineering, Geplante Stillstandszeit, Ungeplante Stillstandszeit, Nicht-geplante Zeit), ist eine bewährte Praxis für OEE in der Halbleiter-Endmontage, die aussagekräftiges Benchmarking zwischen Geräten und Einrichtungen ermöglicht.

OEE-Software, die die SEMI E10-Zustandsklassifizierung nativ unterstützt, erlaubt Halbleiterherstellern, die Auslastung ihrer Tools mit Industriestandards zu vergleichen, und erleichtert den Datenaustausch mit Kunden, die SEMI-standardisierte OEE-Berichte als Teil ihres Performance-Managements der Lieferkette verlangen.