El ensamblaje y las pruebas de back-end de semiconductores (también llamado OSAT, Outsourced Semiconductor Assembly and Test) abarcan la colocación de dados, las uniones por alambre, el encapsulado, la colocación de bolas de soldadura y las operaciones de prueba eléctrica final que convierten dados singulados en paquetes terminados.
Este segmento de la fabricación de semiconductores es muy intensivo en equipos: cada máquina de unión por alambre, sistema de colocación de dados o manipulador de prueba representa una inversión de capital de 500.000 dólares hasta varios millones de dólares, lo que convierte la utilización del equipo en una métrica financiera crítica junto con el rendimiento de producción.
El monitoreo de OEE en el ensamblaje de semiconductores enfrenta el reto de integrarse con los protocolos SECS/GEM (Estándar de Comunicaciones de Equipos SEMI / Modelo Genérico de Equipos), la interfaz estándar de la industria que los equipos de semiconductores usan para comunicar datos de producción.
Las plataformas de OEE con conectividad SECS/GEM nativa pueden recopilar estados del equipo, datos de seguimiento de lotes y recuentos de producción directamente de máquinas de unión por alambre, equipos de colocación de dados y manipuladores de prueba sin desarrollo de integración a medida, reduciendo drásticamente el tiempo de implementación del OEE en entornos de semiconductores.
La gestión del rendimiento, el seguimiento de la proporción de dados o paquetes buenos respecto al total de entrada, es la dimensión de calidad más crítica para la economía del ensamblaje de semiconductores.
La pérdida de dados durante la colocación, los fallos en las uniones por alambre, los vacíos en el encapsulado y los fallos en la prueba final representan cada uno diferentes categorías de pérdida de calidad que el software de OEE debería capturar a nivel de equipo y de lote.
La conexión entre los datos de calidad del OEE y los sistemas de gestión del rendimiento (que rastrean la genealogía de los lotes y el análisis de modos de falla) es la integración que crea el mayor valor operativo en las operaciones de back-end de semiconductores.
La utilización del equipo en el ensamblaje de semiconductores se expresa típicamente como utilización de la herramienta: el porcentaje del tiempo disponible en que una máquina de unión por alambre (wire bonder) o un manipulador de pruebas está productivamente procesando lotes frente a estar inactivo, en mantenimiento o esperando material.
El análisis de Disponibilidad del OEE para equipos de semiconductores distingue entre PM programado (paradas planificadas para mantenimiento preventivo), paradas iniciadas por el equipo (alarmas, fallos de sensores, cambios de consumibles) y paradas iniciadas por el proceso (espera de lotes, espera a que termine el proceso precedente, retenciones de ingeniería).
La tasa de rendimiento de wire bonding, unidades unidas por hora, es la métrica de Rendimiento más directamente vinculada al volumen de salida en operaciones de ensamblaje.
Las pérdidas de velocidad se producen cuando el equipo funciona por debajo del UPH nominal (unidades por hora) debido a ajustes de parámetros de unión por alambre por condiciones exigentes del die o del sustrato, desgaste del equipo que afecta el tiempo de ciclo de la unión, o problemas de calibración del sistema de visión que ralentizan el posicionamiento automatizado.
El seguimiento del Rendimiento en el OEE que captura el UPH por equipo y tipo de producto permite a los equipos de ingeniería identificar qué combinaciones producto-equipo están rindiendo por debajo de lo esperado e investigar si la causa es el estado del equipo, la optimización de parámetros del proceso o limitaciones del diseño del producto.
La disponibilidad del manipulador de pruebas y la eficiencia del tiempo de prueba son métricas críticas del OEE para las operaciones de prueba final.
El tiempo de prueba por dispositivo es específico del producto, y las pérdidas de rendimiento ocurren cuando los tiempos de prueba reales superan el tiempo de prueba programado (indicando problemas del manipulador o de contacto) o cuando el tiempo de inactividad del manipulador reduce la proporción de tiempo en que el equipo de prueba está ejecutando pruebas frente a estar inactivo.
El análisis del OEE de las operaciones de prueba ayuda al equipo de ingeniería de pruebas a identificar oportunidades para reducir el tiempo de prueba (reduciendo el costo por dispositivo) manteniendo la cobertura de prueba y el rendimiento.
El requisito de capacidad más importante para el software OEE en el ensamblaje de back-end de semiconductores es el cumplimiento de SECS/GEM: la capacidad de conectarse a los equipos de semiconductores utilizando los protocolos estándar GEM (SEMI E30) o GEM 300 (SEMI E116) para recopilar estados del equipo
datos de lotes y eventos de producción sin programación personalizada de los equipos.
La conectividad SECS/GEM elimina la carga de recopilación manual de datos, que es la principal barrera para la adopción de OEE en entornos de semiconductores, donde los equipos son demasiado sofisticados y los volúmenes de producción demasiado altos para que los datos introducidos por los operarios sean prácticos.
El seguimiento del OEE a nivel de lote, calcular el OEE por lote de producción en lugar de solo por turno, es una capacidad valiosa para el ensamblaje de semiconductores porque el rendimiento y la performance del equipo varían según el producto, el tipo de die y las especificaciones del cliente.
Los datos de OEE a nivel de lote permiten a los equipos de ingeniería identificar qué productos tienen sistemáticamente menor rendimiento o rendimiento por hora, apoyando decisiones de precios y la priorización de mejoras de proceso que los datos agregados por turno no pueden respaldar.
El cumplimiento de SEMI E10 para la clasificación de estados del equipo, utilizando el modelo de estados estandarizado (Productivo, En espera, Ingeniería, Tiempo de inactividad programado, Tiempo de inactividad no programado, Tiempo no programado), es una buena práctica para el OEE en el ensamblaje de semiconductores, ya que permite realizar comparaciones significativas entre equipos e instalaciones.
El software de OEE que admite de forma nativa la clasificación de estados SEMI E10 permite a los fabricantes de semiconductores comparar la utilización de sus herramientas con los estándares de la industria y facilita el intercambio de datos con clientes que requieren informes de OEE estandarizados por SEMI como parte de su gestión del rendimiento de la cadena de suministro.
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