工业4.0少了RFID怎么行，困难重重如何破

2013年4月8日的德国汉诺威工业博览会(Hanover Fair)中，工业4.0(Industry 4.0)工作小组提出了最终报告，工业4.0也立刻在全世界政府及民间都掀起了不小的风潮。有工业4.0, 表示之前还有1.0, 2.0 及3.0，简单的说法工业1.0是机械化，工业2.0是电力化，工业3.0是计算机化，工业4.0则是智能化;而欲达到智能化，则数据信息的项目化(Itemized)和数位化(Digital Transformation) 则是其重要的第一步和基础。

RFID是物联网中最重要的传感器(Sensor)，简单的说，物联网是将万物属性靠RFID及其他传感器，转化为数据，经整理分析之后，变成有价值的应用服务;由此观之物联网与工业4.0两者互为表里，相辅相成。

在集成电路(IC)制造流程旳后半段，一般也称为封装/测试，或简称封测，比起前半段的芯片制造，尽管各站所使用的机器亦非常先进，也高度自动化，但流程智能化的程度则相对落后。在芯片段，已有所谓无人工厂(Unmanned Factory)，在封测段则要达到无人境地，还有一段不短的路要走。

在芯片制造段，从头到尾都是芯片(Wafer)形态，同一尺寸芯片的流程都使用同一种载具，有标准尺寸，一般称为芯片盒的FOUP，绝大部份每盒数量都是固定的25片。 但在封测段，有各种不同的package，其流程也不尽相同，本文兹以Ball Grid Array(BGA)为代表来解释。集成电路在封测段流程中会以三种不同型态呈现，分别是芯片，芯元(Chip)及成品(Unit)， 因此各段就需要不同的载具，分别是与前段同的FOUP，及Die Bond之后使用，被称为弹夹的Magazine，及Singulation 之后流程所使用的 Tray盘(图1)，这使得封测段制程的数据化及自动化，相对复杂许多，封测厂站与站之间，目前大部份仍然用人力以手推车搬运，仍以人工读取Bar Code方式，做为存货系统型号及数量等这些数据的来源。因此封测段流程数据化及，首先要解决载具的电子卷标，及储存柜中电子卷标读取的问题。
RFID加速IC封测工业4.0 之实现
 

图1 : 封测段流程中集成电路会以三种不同形态呈现，使用不同的载具，本图以不同颜色标示。
 

另外不像芯片段，每盒数量都是固定的25片，在封测段每批的数量，实际运作上并无法固定，每站储存柜的存货盘点、追踪也成为另一个阻碍数据化及自动化的困难点之一。

针对封测段制程中不同载具，数量不同的问题，恒隆科技已成功发展出镶嵌在不同载具上的电子卷标(tag)，设计出适合储存柜的近场天线(Near Field Antenna)，发展出有效的调整办法，并已累积足够经验，使得封测段各站皆可借助RFID，达到流程数据化及自动化等工业4.0所揭橥的目标(图2,3)。其中会碰到的困难及解决办法说明如下 ：

1. 在芯片贴片，研磨(Backside Grinding)，Die Bond等使用黏性胶带的各站，误用胶带是很多封测厂都曾碰过的问题，使用UHF RFID解决方案，发现误用时立刻停机检视，是釜底抽薪的最好办法。 黏性胶带部份，已取得大部份供应厂商配合，在出货前将特定电子卷标贴在轴心内，加上机台上读取器(Reader)及必要软件，可根本解决误用胶带的质量问题，及后续衍生报癈及赔偿的相关损失。

2. 在封测段有数个需要高温烘烤的制程，温度约在200℃左右，所使用的电子卷标要能耐得住200℃高温，有部分客户是将电子卷标连同载具放入烤箱，当成该批经过烘烤之证明。

3. 使用的载具中的弹夹(Magazine)及储存柜都是金属，是对RFID 运作是最困难环境，因此电子卷标及读取器天线(第4项)须要特别设计，以达抗金属的效果。

4. 各站存货储存柜大小不一，形状各异，且能供安装RFID读取器的空间有限，再加上大部份都是金属材质，因此设计能在狭窄弯曲金属环境中使用的近场天线，所谓Leaky Cable Antenna (LCA或称 Enhanced Surface Wave Guide)，再搭配Coupling Cable Line(CCL)，Small Radiation Patch(SRP)等的应用，方能克服限制。该近场天线并已分别获得台、美专利，中国部份则审议中。

5. 除了制程，事实上像无尘室管制(Clean Room Access Control)，无尘服管理(Clean Room Garment Management)，气瓶管理(Gas Cylinder Management)等非制程的管理项目，亦可借助RFID，达到更安全，更有效率的目的。

图2 : 封测段流程中使用多种不同的载具，如何让不同载具可被辨识，是流程智能化的要件，RFID则是最有效，性价比(Price-performance ratio)最好的传感器(Sensor)。

图3 : 封测段流程中各站存货储存柜，大部份为金属材质，形状各异，空间也有限，因此须要特别设计的近场天线，再搭配CCL、SRP等的应用，方能克服限制。

图 4 : 集成电路封测段RFID实际应用与效益;其中Front End指Wire Bonding前各站，Back End则指Molding至Singulation各站。
 

集成电路封测段RFID应用，除了可以建立制程及存货中每一批(Batch or Lot)，每一型号(Device)在不同站别可辨识的身份，达到项目化，再进一步构成网络联机，辅以相关软件系统，即可建立智能化工厂的基础，逐站扩充最后就可达到无人工厂及无纸化(Paperless)的目标，并同时可提升生产力，确保质量, 并提升资产安全的目的，大幅提升企业竞争力。