Дослідження випадку: Як виробник друкованих плат для напівпровідників скоротив відходи на 89% за допомогою інтегрованих вакуумних присосок
Time: 2025-08-22
Профіль клієнта : Виробник напівпровідникових компонентів із США, що спеціалізується на високочастотних друкованих платах для базових станцій 5G та серверів дата-центрів. Клієнт випускає 12 000 друкованих плат щодня — у тому числі надтонкі гнучкі кабелі (товщиною 0,15 мм) та HDI-плати з термовиводами 0,2 мм, постачаючи великі фірми-виробники мікросхем, такі як [Semiconductor Brand]. До співпраці з Suzhou Shuowei Automation Technology Co., Ltd. ,вони стикалися з постійними проблемами з обробки, що загрожували їхньому показнику якості 99,5%.
Специфічні проблеми напівпровідникової промисловості: чому традиційні захоплювачі не працювали
Півпровідникові друковані плати вимагають більш суворого поводження, ніж плати для побутової електроніки: вони потребують точності позиціювання менше 0,1 мм, відсутності забруднення поверхні та сумісності з умовами чистих приміщень (клас 1000). Існуючі традиційні вакуумні захоплювачі клієнта не могли відповідати цим вимогам, що призводило до трьох критичних проблем:
1. Катастрофічні витоки на HDI-отворах
Моделі 5G-плат клієнта мають 20+ 0,2-мм теплових отворів на плату для відводу тепла від високочастотних мікросхем. Витоки повітря через ці отвори в стандартних захоплювачах з однією вакуумною камерою змушували операторів підвищувати тиск до 12 кПа — цього було достатньо, щоб деформувати тонкі мідні шари плати (товщиною 18 мкм) і призвести до того, що 7,8% плат не проходили електричні випробування.
2. Подряпини, що псують лудильні маски (та викликають втрату довіри клієнтів)
При виробництві напівпровідникових друкованих плат використовуються надчутливі паяльні маски (товщиною 30 мкм), які захищають від електричних перешкод. Гумові присоски клієнта залишали мікроскопічні подряпини на 6,2% плат — навіть при встановленні низького тиску. Оскільки клієнти-виробники напівпровідників відкидають будь-які косметичні пошкодження (через побоювань деградації маски з часом), ці подряпини призводили до щомісячних відходів на суму 42 000 доларів США.
3. Повільні переналаштування для нестандартних розмірів друкованих плат
Клієнт виробляє 15 нестандартних розмірів друкованих плат щомісяця (від 60x80 мм для серверних плат до 40x50 мм для модулів 5G). Традиційні захоплювачі потребували 2,5 хвилини ручного переpositionування присосків на кожне переналаштування — що додавало 37,5 хвилин щодобового часу простою — і все одно не влучали в ціль з позиціонуванням на 0,3 мм, унаслідок чого 2,1% плат не виставлялося правильно щодо лазерних свердлильних машин.
4. Громіздкі захоплювачі, що заважають лініям чистих кімнат
Чисті проходи між їхніми пічами для рифлоу та інспектиними станціями мають ширину лише 140 мм. Стандартні захоплювачі (2,1 кг, з зовнішніми шлангами) не могли вписатися, не ризикуючи контактувати з іншим обладнанням — змушуючи клієнта запускати лише одну лінію одночасно, скорочуючи потужність на 50%.
«Ми постачаємо чіпи, які живлять центри обробки даних — якщо плата виходить з ладу, це виводить з ладу цілі мережі», — сказав [Радж Патель], директор виробництва клієнта. «Наш рівень браку становив 16,1% — набагато більше, ніж 0,5% галузевого стандарту — і ми втрачали двох великих клієнтів через проблеми з якістю. Нам потрібен був захоплювач, створений для напівпровідник Друкованих плат, а не для загальних деталей.
Рішення: Suzhou Shuowei Automation Technology Co., Ltd. інтегровані вакуумні присоски (налаштовані для напівпровідників)
Після аудиту робочого процесу клієнта в чистій кімнаті та тестування його друкованих плат для 5G/серверів ми адаптували наші інтегровані присоски, щоб відповідати специфічним вимогам напівпровідникової галузі. Ось як кожна функція вирішила окремі проблеми:
1. Пористі зворотні клапани: нульові витоки на мікроперехідних отворах 0,2 мм
Ми обладнали захоплювачі пористими зворотними клапанами високоякісної напівпровідникової групи (відкалібрований для отворів 0,1-0,3 мм), що герметизує окремі камер ковпачків у момент, коли повітря потрапляє у отвір. На відміну від стандартних клапанів (які відповідають протягом 0,1 с), наші активуються за 0,03 с — достатньо швидко, щоб запобігти стрибкам тиску. Ми також зменшили максимальний тиск вакууму до 6 кПа (безпечний для шарів міді 18 мкм), зберігши силу захоплення.
Результат? Зовсім немає викривлених плат. Відсоток браку через отвори у клієнта знизився з 7,8% до 0,5% вже на першому тижні.
2. Силіконові ковпачки, сертифіковані для чистих приміщень: без подряпин, стійкі до забруднення
Ми замінили стандартний силікон на Силікон харчового класу FDA Class VI (твердість за Шором А 28) — такий самий матеріал використовується в медичних пристроях — для вакуумних ковпачків. Ці ковпачки:
- Не залишають жодних залишків (важливо для стандартів чистого приміщення класу 1000) і стійкі до ізопропілового спирту (використовується для щоденного очищення).
- Точно повторюють 30-мікронні маски паяльної паюки без застосування тиску — повністю усуваючи мікроподряпини.
- Витримує температуру в ріфлоу-пічах 180°C (обробка плат після пайки у клієнта вимагає проходження через камери з температурою 175°C).
Протягом двох тижнів косметичні відходи від подряпин знизилися до 0% — що зекономило 42 000 доларів на місяць.
3. Келихи матричного типу з лазерним вирівнюванням: точність 0,05 мм для нестандартних розмірів
Щоб вирішити проблему часу переналадки та невідповідності вирівнювання, ми використали матрицю 5x7 з магнітними кріпленнями келихів (діаметром 10 мм, менше стандартних 12 мм, щоб вмістити дрібні плати 40x50 мм) у поєднанні з лазерним інструментом вирівнювання. Тепер оператори:
- Вибирають розмір плати на сенсорному екрані захоплювача (заздалегідь запрограмовано 15 нестандартних розмірів).
- Лазер проектує напрямну на захоплювач, і келихи фіксуються на місці за 8 секунд (проти 2,5 хвилин вручну).
- Точність позиціонування поліпшена до 0,05 мм — цілком відповідає вимогам клієнта 0,1 мм для вирівнювання лазерного свердління.
Час простою через переналадку знизився з 37,5 хвилин до 2 хвилин щодня, а відходи через невідповідності вирівнювання скоротилися з 2,1% до 0,1%.
4. Циліндр із алюмінієвого сплаву: компактний, готовий до роботи в чистих приміщеннях
Ми створили основу грипера з анодованого алюмінієвого сплаву 6061-T6 (стійкий до хімікатів, що використовуються в чистих кімнатах), що зменшує вагу до 0,9 кг (на 48% легше, ніж їхні попередні грипери) і зменшує загальну ширину до 130 мм — достатньо вузький, щоб вміститися в проходи чистих кімнат шириною 140 мм. Ми також інтегрували вакуумний колектор безпосередньо в циліндр (без зовнішніх шлангів), щоб уникнути накопичення пилу та спростити очищення.
Тепер клієнт може одночасно запускати дві лінії, збільшуючи потужність на 50% без розширення чистих кімнат.
5. Комплексна інтеграція: швидке ввімкнення для високошвидкісних ліній
Півпровідникові лінії працюють зі швидкістю 40 плат на хвилину — швидше, ніж лінії для побутової електроніки, тому ми оптимізували час активації вакууму грипера до 0,12 с (на 20% швидше, ніж у нашої стандартної моделі). Конструкція циліндра з алюмінію, що відводить тепло, також запобігає падінню тиску під час 12-годинних змін (важливо для цілодобового виробництва клієнта).
Швидкість їхньої лінії залишалася на рівні 40 плат/хвилину, але тепер без зупинок через відмови захоплювачів.
Результати: зменшення браку на 89%, збільшення потужності на 50%
Через 30 днів після повної реалізації виробництво напівпровідникових друкованих плат клієнта перетворилося:
- Загальний рівень браку : З 16,1% до 1,8% (зменшення на 89%) — відповідність 0,5% галузевому стандарту досягнуто протягом 60 днів.
-
Місячні витрати на брак : Від
8 500 (економія 89%) — 834 000 доларів щорічно.
- Місткість : Збільшено на 50% (з 12 000 до 18 000 друкованих плат щодня) за рахунок роботи двох ліній у чистих кімнатах.
- Зachовує клієнтів : Два клієнти, які збиралися припинити співпрацю, поновили контракти, а клієнт отримав нове замовлення на 2 млн доларів/рік від [Бренду-напівпровідника].
"Раніше ми тестували кожну десяту плату на наявність подряпин або викривлення", сказав [Радж Патель]. "Тепер ми тестуємо одну зі ста — адже захоплювач ніколи не виходить з ладу. Ми не просто дотримуємося стандартів — ми їх встановлюємо."
На довгий строк клієнт прогнозує 6-місячну окупність на захоплювачі — завдяки економії на відходах та підвищенні потужності.
Чому це спрацювало для напівпровідникових друкованих плат (порівняно з універсальними рішеннями)
Різниця полягала не лише у захоплювачі — це була настройка для напівпровідників . Ми не просто «продали інструмент» — ми:
- Протестували захоплювач разом із матеріалами друкованих плат клієнта (мідь 18 мкм, маска для пайки 30 мкм) у їхній чистій кімнаті.
- Налаштували параметри (швидкість клапана, межі тиску, розмір чашок) відповідно до стандартів якості напівпровідників.
- Забезпечили обслуговування, сумісне з чистою кімнатою (наприклад, мастила, стійкі до алкоголю), щоб уникнути простоїв.
«Грипер загального типу створено для «деталей», а ваші — для наш деталей», додав [Радж Патель]. «Ось у чому різниця між постачальником і партнером».
Готові вирішити проблеми з обробкою друкованих плат у напівпровідниковій промисловості?
Якщо у вас виникають витоки, подряпини або простій на платівках 5G, серверних або чіпсетних, наші інтегровані вакуумні присоски можна налаштувати під ваш конкретний напівпровідниковий процес.
- Замовити безкоштовне тестування в чистій кімнаті : Надішліть нам зразок вашої найскладнішої друкованої плати, і ми протестуємо її в нашій лабораторії класу 1000 — поділимося відеорезультатами та персоналізованим звітом про ефективність.
- Переглянути демо-версію для напівпровідників : Подивіться, як грипер обробляє гнучкі друковані плати товщиною 0,15 мм і отвори діаметром 0,2 мм у реальних умовах чистої кімнати.
- Отримати персоналізовану пропозицію : Повідомте нам розміри ваших друкованих плат, клас чистої кімнати та цілі щодо якості — ми розробимо рішення, яке відповідатиме вашим потребам.
«Ми вважали, що нам доведеться вкласти 500 тис. дол. у нову чисту кімнату, щоб вирішити наші проблеми. Натомість ми придбали захоплювачі, які вписалися в наше існуюче приміщення — і вирішили проблеми з якістю. Suzhou Shuowei Automation Technology Co., Ltd. не лише заощадили гроші — вони врятували наш бізнес». — [Радж Патель], директор виробництва