Hanover Fair 2015 Augmented Reality Impressions Industry 4.0 2015年漢諾威工業博覽會增強現實印象行業4.0

來源：RFID世界網作者：林崇銘

2013 年 4 月 8 日的德國漢諾威工業博覽會(Hanover Fair)中，工業 4.0(Industry 4.0)工作小組提出了最終報告，工業 4.0 也立刻在全世界政府及民間都掀起了不小的風潮。

有工業 4.0, 表示之前還有 1.0, 2.0 及 3.0，簡單的說法工業 1.0 是機械化，工業 2.0 是電力化，工業 3.0 是電腦化，工業 4.0 則是智慧化；而欲達到智慧化，則數據資訊的項目化(Itemized)和數位化(Digital Transformation) 則是其重要的第一步和基礎。

RFID 是物聯網中最重要的傳感器(Sensor)，簡單的說，物聯網是將萬物屬性靠 RFID 及其他傳感器，轉化為數據，經整理分析之後，變成有價值的應用服務；由此觀之物聯網與工業 4.0 兩者互為表裡，相輔相成。

在積體電路(IC)製造流程旳後半段，一般也稱為封裝/測試，或簡稱封測，比起前半段的晶片製造，儘管各站所使用的機器亦非常先進，也高度自動化，但流程智慧化的程度則相對落後。在晶片段，已有所謂無人工廠(Unmanned Factory)，在封測段則要達到無人境地，還有一段不短的路要走。

在晶片製造段，從頭到尾都是晶片(Wafer)形態，同一尺寸晶片的流程都使用同一種載具，有標準尺寸，一般稱為晶片盒的 FOUP，絕大部份每盒數量都是固定的 25 片。但在封測段，有各種不同的 package，其流程也不盡相同，本文茲以 Ball Grid Array(BGA) 為代表來解釋。

積體電路在封測段流程中會以三種不同型態呈現，分別是晶片，晶元(Chip)及成品(Unit)，因此各段就需要不同的載具，分別是與前段同的 FOUP，及 Die Bond 之後使用，被稱為彈夾的 Magazine，及 Singulation 之後流程所使用的 Tray 盤(圖1)，這使得封測段製程的數據化及自動化，相對複雜許多，封測廠站與站之間，目前大部份仍然用人力以手推車搬運，仍以人工讀取Bar Code 方式，做為存貨系統型號及數量等這些數據的來源。

因此封測段流程數據化及，首先要解決載具的電子卷標，及儲存櫃中電子卷標讀取的問題。

圖1 : 封測段流程中積體電路會以三種不同形態呈現，使用不同的載具，本圖以不同顏色標示。

另外不像晶片段，每盒數量都是固定的 25 片，在封測段每批的數量，實際運作上並無法固定，每站儲存櫃的存貨盤點、追蹤也成為另一個阻礙數據化及自動化的困難點之一。

針對封測段製程中不同載具，數量不同的問題，恆隆科技已成功發展出鑲嵌在不同載具上的電子卷標(tag)，設計出適合儲存櫃的近場天線(Near Field Antenna)，發展出有效的調整辦法，並已累積足夠經驗，使得封測段各站皆可借助 RFID，達到流程數據化及自動化等工業 4.0 所揭櫫的目標(圖2,3)。其中會碰到的困難及解決辦法說明如下：

1. 在晶片貼片，研磨(Backside Grinding)，Die Bond 等使用黏性膠帶的各站，誤用膠帶是很多封測廠都曾碰過的問題，使用 UHF RFID 解決方案，發現誤用時立刻停機檢視，是釜底抽薪的最好辦法。

黏性膠帶部份，已取得大部份供應廠商配合，在出貨前將特定電子卷標貼在軸心內，加上機台上讀取器(Reader)及必要軟件，可根本解決誤用膠帶的質量問題，及後續衍生報癈及賠償的相關損失。

2. 在封測段有數個需要高溫烘烤的制程，溫度約在 200℃ 左右，所使用的電子卷標要能耐得住 200℃ 高溫，有部分客戶是將電子卷標連同載具放入烤箱，當成該批經過烘烤之證明。

3. 使用的載具中的彈夾(Magazine)及儲存櫃都是金屬，是對 RFID 運作是最困難環境，因此電子卷標及讀取器天線(第4項)須要特別設計，以達抗金屬的效果。

4. 各站存貨儲存櫃大小不一，形狀各異，且能供安裝 RFID 讀取器的空間有限，再加上大部份都是金屬材質，因此設計能在狹窄彎曲金屬環境中使用的近場天線，所謂 Leaky Cable Antenna (LCA或稱 Enhanced Surface Wave Guide)，再搭配 Coupling Cable Line(CCL)，Small Radiation Patch(SRP) 等的應用，方能克服限制。該近場天線並已分別獲得台、美專利，中國部份則審議中。

5.除了製程，事實上像無塵室管制(Clean Room Access Control)，無塵服管理(Clean Room Garment Management)，氣瓶管理(Gas Cylinder Management)等非製程的管理項目，亦可借助 RFID，達到更安全，更有效率的目的。

圖2 : 封測段流程中使用多種不同的載具，如何讓不同載具可被辨識，是流程智能化的要件，RFID則是最有效，性價比(Price-performance ratio)最好的傳感器(Sensor)。

圖3 : 封測段流程中各站存貨儲存櫃，大部份為金屬材質，形狀各異，空間也有限，因此須要特別設計的近場天線，再搭配CCL、SRP等的應用，方能克服限制。

圖 4 : 積體電路封測段 RFID 實際應用與效益；其中 Front End 指 Wire Bonding 前各站，Back End 則指 Molding 至 Singulation 各站。

積體電路封測段 RFID 應用，除了可以建立制程及存貨中每一批(Batch or Lot)，每一型號(Device)在不同站別可辨識的身份，達到項目化，再進一步構成網絡聯機，輔以相關軟件系統，即可建立智能化工廠的基礎，逐站擴充最後就可達到無人工廠及無紙化(Paperless)的目標，並同時可提升生產力，確保質量, 並提升資產安全的目的，大幅提升企業競爭力。(圖4)