新设备进场,验收单上写着标称UPH 1800。装上产线一跑,峰值勉强1550,平稳期掉到1400出头。供应商说是芯片来料问题,产线说是设备调试问题,扯皮三天,最后发现:烧录核心工位空闲等待的时间,比干活的时间还长。
这不是个例。全自动烧录机许多产线实际产出低于设备铭牌标称值,其中绝大多数瓶颈不在烧录动作本身,而在没人认真看过的上下料环节。
一、拆解一个典型的“烧录”周期
全自动烧录机的一个完整工作循环,远不止“探针压下、数据写入”那几秒钟。
以双工位转塔式全自动烧录机为例,单个循环的时间构成大致如下:
| 动作段 | 内容 | 耗时占比(典型) |
|---|---|---|
| T1:上料取料 | 吸嘴从进料托盘取出芯片 | 10% |
| T2:视觉定位 | 飞行拍照或定点拍照,计算位置补偿 | 8% |
| T3:移载输送 | 将芯片运至烧录工位 | 12% |
| T4:压合接触 | Socket压杆动作,探针接触 | 5% |
| T5:核心烧录 | 数据擦除、写入、校验 | 35%-45% |
| T6:分离复位 | 压杆抬起,芯片释放 | 4% |
| T7:下料移载 | 将芯片运至分选出口 | 11% |
| T8:分选排料 | 根据OK/NG信号投入对应料道 | 10% |
核心烧录(T5)只占不到一半时间。 剩下50%以上,全是物料在设备内部“流动”的时间。
某次遇到一台号称“四工位并行烧录”的设备,标称UPH高达2400。实测发现,四个工位确实同时烧录,但上下料机械手只有一个。取料、送料、下料全部串行排队。结果四个烧录工位经常有三台干等着,最忙的反而是那根机械臂。把高速摄像放慢一看:机械手行程路径有冗余折返,单次循环多走了200毫米。就这200毫米,吃掉8%的产能。
二、识别上下料瓶颈的三个切入点
1. 看机械手的“空闲率”还是“饱和率”?
很多产线工程师关注烧录工位的利用率,却很少统计上下料机械手的忙闲比。合理的设计,上下料时间应当与烧录时间重叠。即:当前这批芯片在烧录时,机械手已经在为下一批取料、定位、待命。
测一下时序图:如果机械手每次放下芯片、按下启动按钮后,有超过1秒的完全空闲等待,说明上下料节拍还有压缩空间。如果机械手从头忙到尾,而烧录工位间歇性空转,说明上下料能力已到极限,烧录工位再多也没用。
2. 看路径规划,不是看标称速度
供应商给的“上下料时间”往往是点到点的直线空载速度。真实产线不是这样跑的。
吸嘴取料后,需要经过视觉拍照位,路径不是直线。
多工位设备,机械手需要在不同工位间折返。
不良品分选,可能需要转到远端料道。
某次优化,只是把视觉拍照位从路径中途挪到取料位的正上方,让机械手在上升过程中同时完成成像,单次循环省下0.3秒。一天八小时,多产出近1000片。
3. 看供料系统的“饥饿概率”
自动托盘供料器(Tray Feeder)是另一个隐藏瓶颈。托盘升降机构弹出一层空盘、收回、再弹出下一层,这个动作往往和烧录机主循环异步运行。一旦供料器缓存不足,机械手到达取料位时托盘还没到位,整个设备就会陷入毫秒级的“微等待”。单次等待只有零点几秒,一小时累积上百次,UPH就被悄悄吃掉。
解决办法:在供料器出口增加一个缓冲滑槽或中转吸塑盘,让机械手永远有料可取,而不是等供料器慢慢吐盘。
三、量化评估与改进案例
去年处理过一条产线,8台全自动烧录机,总UPH死活过不了10000。单台标称都是1600,理论上8台应到12800。
逐台测量每个工步的实际耗时,发现:
烧录核心时间:2.1秒(各台差异<0.1秒)
上下料总时间:2.8秒至3.6秒不等
其中,2号机上下料耗时最长,因其供料器离取料位额外远了400毫米(机柜布局历史遗留)
调整方案:
对2号机,将托盘供料器整体前移,缩短取料行程。
对所有设备,将分选不良品的远端料道改为本地暂存+集中转运,机械手放料路径缩短。
修改PLC参数,将视觉拍照由“定点停止拍照”改为飞行拍照。
结果:
单台平均UPH从1520提升至1690。
8台合计UPH从不足10000提升至13500。
全程没动烧录器本体,没改任何烧录参数,没花一分钱硬件采购费。
四、选型与验收时该问什么
采购新设备时,供应商提供的标称UPH通常是烧录时间占比极高的理想模型(比如烧录5秒,上下料1.5秒,UPH漂亮)。但当烧录时间压缩到1秒以内时,上下料占比大幅上升,实际产能可能腰斩。
建议在验收标准中增加一条:用空跑模式(不烧录,仅走完上下料全流程)测试设备极限吞吐能力。 这个数字才是设备UPH的真正天花板。
另外,可以要求供应商提供时序甘特图,明确标出上下料动作与烧录动作的重叠率。重叠率低于60%的设备,在多工位并联场景下很难跑出标称值。
五、小结
全自动烧录机的产能,本质是物料在设备内部流动的速度,而不是探针压下那几秒钟的速度。很多产线花几十万加装新烧录工位,UPH纹丝不动,原因就是上下料早就是那条最细的管子。
下次UPH不达标,别急着怀疑烧录器。搬个凳子,坐在设备侧面,盯着机械手跑五十个循环。你看得到瓶颈在哪。
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