南茂科技導(dǎo)入RFID技術(shù)于晶圓測(cè)試應(yīng)用(下)

      RFID導(dǎo)入晶圓盒追蹤實(shí)做成果   

      倉(cāng)庫與生產(chǎn)線進(jìn)出處采用閘門式天線  

      因?yàn)榫A盒進(jìn)出搬運(yùn)時(shí)采紙箱包裝，有兩個(gè)或一個(gè)晶圓盒裝成一個(gè)紙箱中，并堆棧于棧版上，因此我們需尋找能夠容納南茂棧版寬度通過且能達(dá)到讀取卷標(biāo)的天線。依照南茂棧版寬度120cm要求下，我們測(cè)試德國(guó)FEIG LR2000型號(hào)RFID讀取器與天線（圖4）發(fā)現(xiàn)他的有效讀取距離可以達(dá)到160cm，因此我們?cè)O(shè)定在140cm作為閘門寬度（圖5），一方面可以顧及到RFID讀取率，另一方面也不會(huì)因閘門天線的架設(shè)而影響原先廠內(nèi)設(shè)備移動(dòng)的動(dòng)線規(guī)劃。 

      LR2000閘門天線并不是兩片天線組成，實(shí)際上，它是一邊兩片，兩邊四片天線所組成的天線組，經(jīng)過天線多任務(wù)切換器，來達(dá)到大范圍讀取功能（圖6），同時(shí)LR2000可以調(diào)整RF輸出功率，可視使用情形調(diào)整，從4W~10W為區(qū)間，每0.25W為一段做調(diào)整，最重要是LR2000配有阻抗自動(dòng)匹配電路，可偵測(cè)RFID天線在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下其阻抗匹配結(jié)果，然后自動(dòng)調(diào)整天線阻抗設(shè)定，以達(dá)到阻抗匹配，讓RF輸出能完全作用，而不至于造成反效果。 

      LR2000與信息系統(tǒng)連接是透過TCP/IP方式進(jìn)行連接。在使用我們規(guī)定RFID卷標(biāo)擺放需與天線方向平行，當(dāng)棧版推過閘門天線之間時(shí)才能被感應(yīng)、讀取，實(shí)做測(cè)試結(jié)果，24個(gè)晶圓盒裝成12紙箱堆棧一起（3X2X2，圖7）皆能完全讀取。  

      同時(shí)需考量此RFID卷標(biāo)貼附位置能滿足所有RFID應(yīng)用流程，我們實(shí)驗(yàn)結(jié)果是貼在晶圓盒內(nèi)層拖盤（圖17）上方，同時(shí)RFID標(biāo)簽也會(huì)存放晶圓批號(hào)等廠內(nèi)品管作業(yè)流程所需代號(hào)。

氮?dú)夤馬FID設(shè)備

      因?yàn)榇娣?吋晶圓盒的氮?dú)夤裾麄€(gè)為金屬制品，當(dāng)初直覺會(huì)想到會(huì)影響讀取率，但后來善用其性質(zhì)反而提升定位準(zhǔn)確度，又不會(huì)互相干擾，且不會(huì)增加后端軟件系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。因?yàn)榈獨(dú)夤裆?、下總共四層，每層分左右兩格，故總共有八個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間可以放四個(gè)晶圓盒。  

      在這里我們采用FEIG MR200 讀取器及天線多任務(wù)切換器（圖9）及客制尺寸天線板，其運(yùn)作方式為使用一臺(tái)MR200讀取器接上天線多任務(wù)切換器，此天線多任務(wù)切換器可以一對(duì)八一組或是二對(duì)四兩組來使用，因?yàn)榈獨(dú)夤穹譃榘藗€(gè)區(qū)間，所以自然選用一對(duì)八模式來使用，如果超過八個(gè)以上，還可以接成階梯樹狀延伸使用范圍。    

圖9、MR200器與天線多任務(wù)切換器 

      同時(shí)因?yàn)榈獨(dú)夤駴]有公開標(biāo)準(zhǔn)，皆依晶圓場(chǎng)要求制造，以南茂而言，就如同上述而言，四層、八個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間放四個(gè)晶圓盒（圖12、13），因此如何讓每個(gè)晶圓盒都能讀到， 是我們需面對(duì)解決的問題，很明顯，市面上并無現(xiàn)成天線板可以滿足我們的尺寸需求，因此我們?cè)O(shè)計(jì)尺寸規(guī)格委托硬件廠商制作客制天線板。經(jīng)過隔版架設(shè)（圖10、11）使天線與氮?dú)夤竦慕饘賹影嬗行┚嚯x，避免造成天線產(chǎn)生的磁場(chǎng)嚴(yán)重變形而無法感應(yīng)RFID標(biāo)簽，但同時(shí)卻可以利用RF輸出功率的調(diào)整與金屬屏閉達(dá)到不會(huì)感應(yīng)到其它區(qū)間的晶圓盒上的標(biāo)簽。 

圖10、客制化天線安裝  

  

圖11、晶圓盒擺放 



圖12、氮?dú)夤駞^(qū)間格層



圖13、氮?dú)夤裢庥^

      手推車RFID設(shè)備  

      當(dāng)晶圓盒在手推車時(shí)，依南茂規(guī)定晶圓盒不可以相迭，所以依南茂廠內(nèi)最常使用手推車設(shè)計(jì)時(shí)，一臺(tái)手推車最多可以放五個(gè)晶圓盒，比原先未導(dǎo)入RFID技術(shù)時(shí)，少掉一個(gè)晶圓和位置，原因是需要位置擺放RFID讀取器、電池、天線分配器等設(shè)備。針對(duì)手推車應(yīng)用，我們選擇MR200WiFi版本，同時(shí)為能將手推車上晶圓盒標(biāo)簽讀取到外，還需能定出手推車停于何處。首先解決手推車上晶圓盒的讀取，我們采用FEIG 一款80cmX60cm 規(guī)格之天線，同時(shí)將天線固定在手推車的側(cè)邊（圖14），以利上、下兩層晶圓盒讀取，其測(cè)試結(jié)果皆能完全正確讀取。 

圖14、手推車天線架設(shè)

      另外解決手推車定位問題，因依南茂廠內(nèi)規(guī)定手推車如果未使用時(shí)，需按照規(guī)定停放于有標(biāo)示停放的區(qū)域，如此只要將RFID標(biāo)簽貼附于手推車停車格之中（圖15），并給于對(duì)應(yīng)編碼以利查詢，所以手推車下面也需安裝天線（圖16）以利感應(yīng)地板RFID標(biāo)簽。另外因?yàn)镸R200只能接一組天線，故我們有加裝天線分配器，如此可以讓MR200同時(shí)對(duì)兩天線做輸出，但也造成各天線接收到RF功率減半，幸好測(cè)試結(jié)果并不會(huì)影響讀取功能。最后裝上充電式電瓶，平?？捎肁C100V，如果一秒讀取一次，電瓶可以使用 將近80小時(shí)，如果換算10秒讀一次，則可以使用到一個(gè)月之久，而且備有AC接頭，可隨時(shí)找到插頭后進(jìn)行充電。

圖15、手推車停放圖                         16、手推車下方訂位天線

      測(cè)試機(jī)臺(tái)RFID設(shè)備 
 
      原先測(cè)試作業(yè)中，要進(jìn)行測(cè)試作業(yè)前，作業(yè)人員需用人工方式察看流程窗體（此流程窗體為晶圓盒進(jìn)入南茂廠內(nèi)后所產(chǎn)生的工作流程清單，晶圓盒在南茂廠內(nèi)一切作業(yè)流程相關(guān)信息或查核記錄均記錄于此工單之中），得知欲測(cè)試晶圓批號(hào)等相關(guān)參數(shù)再以手工輸入測(cè)試系統(tǒng)下載到指定的測(cè)試機(jī)臺(tái)執(zhí)行晶圓測(cè)試。  

      因此當(dāng)南茂導(dǎo)入RFID技術(shù)后，首先可以取代工作流程清單的角色，經(jīng)由RFID標(biāo)簽編號(hào)可以串起晶圓盒相關(guān)作業(yè)信息，同時(shí)經(jīng)由儲(chǔ)存于信息系統(tǒng)之中，減少無塵紙張成本的支出。另外就是取代人工輸入測(cè)試晶圓批號(hào)參數(shù)，改由RFID感應(yīng)晶圓盒上卷標(biāo)信息自動(dòng)輸入測(cè)試系統(tǒng)，下載測(cè)試程序，減少人為錯(cuò)誤輸入所引起的問題。在這里我們采用FEIG MR200接上天線板，此天線板固定于測(cè)試機(jī)臺(tái)承載測(cè)試晶圓置放處（圖18、19），當(dāng)測(cè)試晶圓進(jìn)行測(cè)試時(shí)，晶圓仍置放于晶圓盒內(nèi)層拖盤上，整個(gè)內(nèi)層拖盤會(huì)置入測(cè)試機(jī)臺(tái)之中，故內(nèi)層拖盤上的RFID標(biāo)簽會(huì)被感應(yīng)回報(bào)晶圓相關(guān)信息給測(cè)試系統(tǒng)。

圖18、測(cè)試機(jī)臺(tái)上RFID設(shè)備圖          19、測(cè)試機(jī)臺(tái)晶圓測(cè)試入口與天線位置

      導(dǎo)入心得整理  

      RFID技術(shù)在最近幾年來不斷有新的技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用產(chǎn)生，也因此人們對(duì)RFID技術(shù)往往有很高的期望與想象，但在真實(shí)應(yīng)用環(huán)境下，RF物理特性與極限的克服或處理往往是RFID導(dǎo)入廠商一直難以順利處理的關(guān)卡；尤其是當(dāng)使用者與協(xié)助導(dǎo)入者在雙方認(rèn)知上的差距，往往造成誤會(huì)的發(fā)生。  

      因此本案在實(shí)施之前，針對(duì)使用者要求的條件，資策會(huì)均帶著設(shè)備至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行場(chǎng)實(shí)際測(cè)試與驗(yàn)證，來判斷、了解南茂的需求是否有可能達(dá)成，同時(shí)透過溝通、協(xié)調(diào)的方式讓南茂了解什么是RFID技術(shù)可以達(dá)成，什么是不可能做到，其期間進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)一年之久。同時(shí)考量降低對(duì)現(xiàn)有流程修改沖擊因素，藉由制訂標(biāo)準(zhǔn)操作程序來提升RFID讀取率的穩(wěn)定。因此當(dāng)企業(yè)要導(dǎo)入RFID之前，其事前評(píng)估準(zhǔn)備作業(yè)必須非常謹(jǐn)慎與清楚。以下有幾點(diǎn)事項(xiàng)可以做為參考：  

      成本支出：目前RFID的成本仍然無法跟條形碼競(jìng)爭(zhēng)，因此導(dǎo)入業(yè)者需能正確評(píng)估出預(yù)期成果與成本支出的關(guān)系，同時(shí)除設(shè)備采購(gòu)、建置的有形成本外，也需注意無形成本的支出。 

 讀取率的要求：RFID讀取率低有時(shí)候還不太讓人氣餒，令人氣餒是讀取率接近98%、99%但仍無法改善，或是需投入大量成本去達(dá)到讀取率100%時(shí)，則需考慮是否要修正操作流程，去避掉造成影響讀取率的因素，最重要是對(duì)RF技術(shù)要有正確了觀念了解，不能盲目相信非接觸式感應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。  

      作業(yè)流程的沖擊：導(dǎo)入RFID技術(shù)勢(shì)必會(huì)對(duì)流程有所影響，因此要從獨(dú)立的流程先著手，或是盡量做到與原先流程一樣，讓使用者慢慢適應(yīng)RFID帶來的影響，同時(shí)也可以有機(jī)會(huì)修正。  

      正確規(guī)劃目標(biāo)、系統(tǒng)保持彈性：企業(yè)導(dǎo)入RFID需要有完整規(guī)劃目標(biāo)，短期要完成什么目標(biāo)（省時(shí)間？省人力？提升準(zhǔn)確性？），長(zhǎng)期要達(dá)到怎樣的結(jié)果（廠內(nèi)部分實(shí)施？全場(chǎng)實(shí)施？與上、下客戶、廠商實(shí)施），目標(biāo)需在導(dǎo)入之前就要確定清楚，讓各負(fù)責(zé)單位，能清楚知道自己扮演的角色；同時(shí)計(jì)劃執(zhí)行要保持一致的彈性與整合性，這樣才能避免目標(biāo)無法達(dá)成或是設(shè)備規(guī)劃、采購(gòu)、開發(fā)、維護(hù)上的浪費(fèi)或錯(cuò)誤。