什么是工艺装备类产品?

工艺装备,或称工装,是制造业中的重要基石,工欲善其事,必先利其器。其全称为“工艺规程所需的各类工具和设备”。工艺装备是依附于设备、直接服务于工艺实现的工具或装置。常见的工装设备有:

  • 金属加工设备‌:包括车床、铣床、钻床、磨床、镗床、刨床、冲床等,用于金属材料的切削、成型和精加工。
  • 塑料加工设备‌:包括注塑机、挤出机、吹塑机、热成型机等,用于塑料制品的生产。
  • 木工设备‌:包括锯床、刨床、铣床、钻床、砂光机等,用于木材的加工和成型。
  • 纺织设备‌:包括纺纱机、织布机、针织机、印染机等,用于纺织品的生产。
  • 印刷设备‌:包括胶印机、凹印机、丝网印刷机、数码印刷机等,用于印刷品的生产。
  • 包装设备‌:包括灌装机、封口机、贴标机、打包机等,用于产品的包装。
  • 电子设备‌:包括SMT贴片机、回流焊机、波峰焊机、测试设备等,用于电子产品的生产和检测。
  • 食品加工设备‌:包括搅拌机、粉碎机、杀菌机、灌装机等,用于食品的生产和加工。
  • 化工设备‌:包括反应釜、蒸馏塔、过滤器、干燥机等,用于化工产品的生产。
  • 检测设备‌:包括三坐标测量仪、硬度计、光谱仪、显微镜等,用于产品的质量检测。
  • 自动化设备‌:包括机器人、自动化生产线、AGV小车等,用于提高生产效率和自动化水平。
  • 特种设备‌:包括激光切割机、水切割机、等离子切割机等,用于特殊材料的加工。
  • 芯片制造八大工艺装备:主要包括光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入、化学机械抛光(CMP)、清洗、检测和封装。

工艺设备的选择应根据具体的生产工艺、产品要求和生产规模来确定。不同的工艺设备在精度、效率、自动化程度等方面有不同的特点,因此在选择时需要综合考虑各种因素。这些产品的测试与普通电子产品或者批量制造类产品的测试有很大的差异。今天,我们就拿芯片制造工艺装备类产品的测试来谈谈这类产品的测试方法和工具。   

工艺装备类产品测试的两个特点

对于制造型企业来说,工艺装备本身不是直接销售的产品,而是对本企业批量生产的产品进行质量、生产流程、精度、自动化控制等一系列制造工艺控制的关键设备。这个举两个例子:

1)共创力咨询某客户是做纺织机械的装备,专门为服装厂或布匹加工厂提供纺织机械的装备,如下图:

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这个织布的装备不但要求产品的需求规格完全实现,还包括了需要对这个装备进行工艺方面的调试,因为作为设备的使用方,织布厂接到的订单是各种各样的,需要织出不同的布,并且机器的工艺环节涉及到100多个零部件的配合,因此,有一个调试的过程,包括是否漏针、织布的精度、稳定性等,这个过程的测试不再是像电子产品一样只关注功能和性能,这里还需要对工艺进行测试。

2)另一个案例是对于芯片制造装备的验证。芯片的制造是一个非常繁琐的过程,随着国内半导体装备的技术突破,像北方华创、拓荆等一大批半导体装备企业的崛起,半导体装备的测试工作也显得尤为重要:我们先来看看半导体装备在芯片产业链中的位置:   

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这里的半导体设备处于芯片产业链的上游,这些厂商本身不提供芯片产品,而是为芯片厂商服务,像现在的新凯来、北方华创、拓荆科技等都是此类型的公司。     

根据共创力公司在产品测试领域积累的经验,这类工艺装备的测试与普通的标准产品如医疗设备、智能手机、无人机、数码相机等产品测最大的差异在于两点:

 

1)对于工艺装备的测试,首选要对设备的状态进行判断,例如一个蒸包子的蒸笼,蒸包子每个人按照流程都会蒸,但要放多少水,火候如何控制,蒸笼的每一层放几个包子更加合适等,需要对设备的这些状态进行较准,只有经过校准和调试,才能让蒸笼这个产品蒸出来的包子更加符合用户的需求,这是跟普通标准化产品测试不一样的地方。

2)对于制程工艺正确性的保证。要让工艺装备发挥正确的功能,必须按照工序一步一步进行测试与验证,如果是标准产品,我们先测试功能,再测性能,没有什么问题。但对于工艺装备,先必须保证机器设备的精度和稳定性,如一台织布机,功能的验证基本上就是能开机,运转,关机,但织布这个设备的关键工序在于调节设备的性能,如是否跳针,是否漏针,导致织出来的布有瑕疵,因此,先必须作性能的调优和稳定性的测试,功能的测试可以放到后面再做。 

 

工艺装备类产品测试流程

工艺装备类产品测试与普通的标准产品测试一样,有测试的流程和相关测试组织。一般有以下几个过程:

1)测试准备:(测试方案和测试用例准备)     

环境确认、设备校准、治具探针检查:     

接触电阻与绝缘阻抗、设备状态、稳定性。           

  • ž物料核对:产品批号、型号、数量、外观。           
  • ž程序加载:测试程序、版本确认+双重验证。   

2)开机自检与顺次点检:上电次序、系统自动开机、流程自检、安全点检、人工顺次点检 

3)工序点检与样品抽检   

4)测试执行(ATE)与产品全检   

5)成品测试与全项目测试   

6)数据归档   

7)失效分析

 

工艺装备类产品测试注意事项

1. 工作环境与设备接地测试

设备一点接地法、保护与安全接地、信号接地、屏蔽接地、日常接地与点检维护,设备漏电检测:

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2. 人体静电与工况表面接地阻抗测试:

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3. 设备及消耗品寿命测试

机械运动部位寿命测试、气动真空寿命测试、温控系统寿命测试、电气电控部件寿命测试、LD光源寿命测试、安全防护寿命测试。

4. 设备程序版本控制与配置测试

固件版本测试、版本下发与权限控制、版本升级与降级管理、版本变更控制、硬件配置核对测试、基础参数配置测试、工艺参数配置测试、分选分级配置测试、用户权限与安全配置测试、配置一致性测试、配置备份与恢复。

5. 环境洁净度与制程敏感度

温湿度管控、洁净度等级、人员洁净规范、现场物料洁净管理、设备本体洁净度与维护、气流与风向管控、日常洁净度点检、轻拿轻放、应力逐级释放。