集成电路封装设备远程运维系统设计分析

集成电路封装设备远程运维系统设计分析

崔建华 董岱 何其远

珠海东辉半导体装备有限公司 广东 珠海 519000

摘要：集成电路封装设备作为一种常见的工艺设备，具有高自动化以及含有海量运行状态数据的根本特征，封装的作用在于保证集成电路中的芯片及内键合点和外界电气可以保持着良好的连接关系，封装设备运行质量直接关乎最终成品芯片的使用生命周期，所以进行远程运维系统设计，监控其运行状态十分关键。本文以集成电路封装设备概述为切入点，重点分析了其远程运维系统设计要点。

关键词：集成电路；封装设备；远程运维系统；系统设计

前言：纵观当前时期的集成电路封装设备运维模式来看，大多采取每间隔一定时间期限的用户保养以及设备供应商事后维修这一方式，此运维模式存在一定的滞后性，未做到实时化采集及分析数据来掌握设备运行状态，运维数据整体利用率较差，难以达成生产需求，因此需在原有基础上进一步开发设计远程运维系统，从而保障设备运行安全可靠性，实现集成电路智能生产。

一、集成电路封装设备概述

集成电路封装设备的主要职能为保护芯片环境，防止芯片直接接触外部空气而出现损坏问题，通过清扫底座碎屑，提高加工设备的清洁系数，此设备由众多部分组成，包括底座、通槽、集料仓、电机、转动杆、连接杆等。此设备电机处于启动状态下时，转动杆将旋转偏心轮并与滑动套筒杆接触[1]。在弹簧的作用下，固定板会复位，在集成电路板上钻孔产生的碎屑会因惯性而震动。加工设备可以长期保持清洁状态，降低包装难度，提高设备运行的安全性和稳定性。集成电路封装设备如下图所示：

图一集成电路封装设备

二、集成电路封装设备远程运维系统设计要点
（一）科学构建系统主要单元模块

考虑到集成电路封装设备的根本功能特征以及远程运维实际需要，以此为导向来科学构建系统的主要单元模块，包含数据采集模块、故障模式识别模块、远程监测模块以及预测性维护模块，每一单元都负责不同的职能。数据采集模块的职能在于采集集成电路封装设备的状态数据，具备在线采集、汇总、预处理以及离线导入数据功能；故障模式识别模块则是依据设备监控状态具体参数，在故障诊断方法的支持下判断设备是否出现故障以及准确定位故障对象；远程监测单元是围绕所采集得到的设备数据来对设备状态加以系统化监测，借助于图表和数据等形式动态化实时化呈现分析结果，做出相应的故障诊断及预测，对外发出预警；预测性维护模块是以设备采集处理数据、过往状态监测数据以及设备的剩余使用生命周期为基础，规划出切实可行的设备维护措施。
（二）数据采集模块设计

集成电路封装设备远程运维系统中的数据采集模块，能够实时化与持续化地采集设备在运行过程中的现场数据，并且离线导入其他相关数据，具备数据分析、清洗与存储等多种功能。此模块的设计要点为，应用以太网数据接口作为集成电路封装设备的接口模式，数采网关要具备多种协议转换功能，可以对采集到的异构数据进行准确编码，通过无线网络自动上传到远程运维系统平台，然后平台可以对异构数据进行解码、存储，并向外推送报警数据。该模块承担着至关重要的数据收集任务，是未来制定故障预防措施的重要基础。要收集的数据包括生产数据、质量数据、运行状态数据和工艺数据等。
（三）故障模式识别模块设计

对于该系统的故障模式识别模块设计，应以数据采集单元所反馈的设备监测状态参数为依据，应用恰当的故障诊断方法来准确判断设备是否陷入故障，同时定位被诊断对象的故障位置，明确故障具体种类。由于集成电路封装设备有着复杂化的结构与工况，耦合关系强且故障种类繁多，所以以往所采取的故障分析方法无法准确描述其有效特征，导致故障识别不够准确，而通过合理设计故障模式识别可视化展示单元，深化落实故障定位管理、故障类型管理、报警代码管理等功能作用，对设备故障状态及故障类型做出准确判断，依据故障诊断模型与算法分析出设备的具体失效原因。
（四）远程监测模块设计

针对于集成电路封装设备所承载的功能作用十分重要，所以对其所开展的远程监测工作需覆盖运维全过程，做到数据人机交互以及可视化管理，相关工作人员只需通过客户端登录就可以远程掌握设备运行现场的具体状况，而并不用到生产现场进行实地检查，有助于节约监测时间以及减少成本投入。远程监测模块主要是负责监控设备状态、故障报警、生产流程、效率以及维护和维修。在设计该单元模块时，离不开系统数据库的支持，该数据库包含从设备生产现场收集的所有实时报警信息，准确确定设备故障类型和发出外部警报的具体原因，并将报警信息可视化[2]。对于设备故障报警的远程监控，除了实时监控设备运行状态信息外，还需要具有设备故障的实时查看和历史查询功能。当可视化界面显示设备中的某个关键组件的使用量超过最大阈值时，将发出警报并停止设备运行，以避免组件过载引起安全问题，产生不良后果。

（五）预测性维护模块设计

该系统的预测性维护模块设计需开发架构系统软件，主要层级为数据层、工具层与应用层，当上层建筑构件无误后，则要特别做好设备维护维修信息管理工作，以此保障集成电路封装设备保持在稳定的运行状态下，降低出现故障问题的几率。设备维护维修主要涵盖日常维护与非计划性维修两大部分，前者负责的内容为设备计划性停机与维护，后者则是依据设备现场的处理时间以及所产生的后果细化分为突发性和常见性故障维修处理，突发性指的是需停机较长时间才可完成故障处理的紧急故障，需及时更换备品备件，而常见性则是面向于频频出现且可快速解决好的故障与异常问题。在此单元模块中还需统计出设备的质量检测信息、维护信息、定检信息以及高消耗配件的使用寿命等。

结论：综上所述，通过科学合理化设计集成电路封装设备的远程运维系统，从根本上妥善处理好集成电路封装设备以往运行过程中所存在的不良问题，此系统设计要点集中在科学构建系统主要单元模块、数据采集系统设计、故障模式识别系统设计、远程监测系统设计以及预测性维护系统设计几方面，从而精准掌握设备运行状态以及预警故障信息，规避设备故障损失。
参考文献：

[1]吴昊喆,晁宇晴.集成电路封装设备远程运维系统设计[J].制造业自动化,2023,45(04):19-25.

[2]张燕龙,张红旗,陈兴玉,等.集成电路封装关键设备远程运维预测性维护标准研究[J].标准科学,2021,(01):78-84+90.