產業脈動|PCB 產業智能化之應用

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近年來,工業 4.0 及智慧製造已經是現代製造產業鏈的發展趨勢,而PCB被稱為『電子工業之母』,印刷電路板被用來固定無數個積體電路與電子元件,再透過一條條銅導線串接在一起,大致上來說,PCB板類分為:軟板、硬板、軟硬複合板、IC載板、高頻高速板等;隨著5G市場的發展,同時帶動PCB產業的起飛,但PCB產業在工廠智能化的應用至今還有很大的進步空間,PCB產業的設備聯網能力亦逐年成長中。PCB廠透過製造執行系統(MES: Manufacturing Execution System),來輔助生產線的資訊透明化並提供管理者即時且精確的資料分析,降低生產線人員動作錯誤率,使整體產銷運作能更加順暢;並提供分析及稽核工具,以利企業資訊的即時掌握,企業資源能更有效整合,以提升企業競爭力。本文並以PCB (Printed Circuit Board)為例,說明智慧工廠所需相關技術實際應用介紹。


早期PCB還沒出現前,電子機器各個元件間是靠電線連接而組成完整通路,結構單純功能簡易並且大量使用人工,隨著科技進步及電子產品民用、小型及多功能化發展,電路板的尺寸越來越小且需負擔更多功能,進而延伸出利用銅箔代替電線,利用印刷的方式製作電路,利用板子上各處的金屬銅箔線路,透過設計各層連接導通相關零組件,幾乎不需再使用人工,提高了生產效率但由於結構複雜,若成品不良率提升,難以即時找出錯誤製程端。

在現今生產資訊數位化的現在,MES製造執行系統(Manufacturing Execution System, MES)能完整收集各製程端從來料、庫存、生產、品保、設備管理甚至機台即時監控等生產資訊,發生異常狀況時MES能以手機簡訊或APP軟體即時通知,即時找出錯誤並立即修正。

隨著生產技術的提升,管理資訊的方式也應一同提升,PCB素有『電子產品之母』之稱,然而能與其相配達到智慧工廠,能相輔相成的MES也扮演不可或缺的重要角色。

傳統的PCB廠變成智慧工廠 
印刷電路板產業製程參數複雜且產品特性多變,工廠所面臨的挑戰,不外乎就是高密度的走線需求、高頻訊號的處理、更小的空間。所以5G對於PCB板材的規格要求更為嚴苛,尤其是占PCB成本極高的銅箔基板(CCL),必須達到高頻高速傳輸的標準。市場的需求起飛(5G需求),供應端(基地台設備、手機)就會被跟著牽動,然而PCB產業存在的競爭就成為『轉型』的動力,若無法藉由這一波市場的浪潮,帶領企業提升到『智動化』,對於PCB產業,未來的挑戰將會更為巨大,全球第一的寶座很有可能就被超越,因此建置與導入MES可完整針對印刷電路板產業之需求特性進行製造活動追蹤與控管,提升企業對未來發展的推進力。傳統的 PCB 廠最常見的主要問題,例如:傳統報工方式難以整合ERP精算成本、內部無法快速回覆客戶準確的交期承諾、訂單系統無法與生產排程連結、業務無法得知訂單WIP狀況、預測總是會錯,如何縮小預測差異?拆批、併批、設批等行為造成批號生產歷史一團亂、委外數量永遠無法即時追蹤,造成生產計畫一再修改、良率掌握不精準,無法得知何時該補料等種種問題,如何將一個傳統PCB廠改造成一個智慧化的工廠呢 ? 致茂的導入成果如以下說明,使傳統的PCB產業朝向智慧工廠邁進。

1.報工作業管理
生產報工可搭配行動裝置作業平台,並即時與ERP物料資訊整合,提升工廠作業的方便,連結MES系統簡化工廠現場作業人員生產報工、領料及即時查看製程資訊等工作,避免人工作業、疏失即時扣料及快速即時回報生產進度。導入智能化報工模式具備以下特點:
1.現場即時生產報工到MES系統中,快速查看各製程作業紀錄,如圖1所示。
2.線上作業即時核對帳料與途程正確性,有效防呆並立即警示作業人員。
3.平板報工作業可整合eSOP即時線上查作業標準文件,減少紙張浪費,且可局部縮放圖面,同時保持版本控管一致性。
4.生產品質控制,可線上判定異常資訊,有效控管生產批次號進行過站卡控,檢驗資訊可同時整合SPC進行線上異常管控。
5.報工作業可依製程彈性配置管制點,在同一製程中可包含移入、投入、產出、移出等動作,詳細紀錄各站加工工時。
6.機台參數可透過EAP整合呈現在平板畫面上,減少人員抄寫動作,提升作業效率與資料準確性,如圖2所示。
7.可以無線作業,在工廠中工作無死角,現場環境無需拉線。
8.操作簡單,不會增加作業人員工作負擔造成工作困擾。 

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圖1 製程參數畫面

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圖2 機台參數畫面

2.生產履歷回查
以某PCB大廠的生產流程為例,生產流程從一開始的裁切、曝光、顯影、蝕刻、打靶、AOI檢測、AOI修片、棕化、疊合、壓合、解板、X-ray、裁磨、鑽針、刷磨、電鍍、IPQC檢測、一次銅、二次銅、蝕刻、烤箱、文字印刷、成型、斜邊、洗板、電性測試、驗孔、到最後包裝,透過條碼管控,查出供應廠商當時來料之批號、時間、數量等資訊,並可透過批號反查屬於這一批號出貨的產品、地點、數量等資訊,有效減少問題零件所產生的損失,並快速解決問題,以達到來料資訊回查之特點,精準掌控生產履歷。MES透過行動裝置(如平板電腦),線上即時紀錄流程卡投入與產出、設備參數、物料資訊、機台點檢項目、檢測資料收集等,可依照不同製程站點設定,支援多樣化介面進行資料收集及設備連線,有效提升生產報工資訊的準確性與即時性。

文章轉載自工業技術研究院機械工業雜誌