基于成組技術的厚膜混合集成電路（HIC） 基板生產研究

馮愛軍，王 磊，董永平，何漢波 （華東微電子技術研究所，安徽 合肥 230022）

0 引 言

厚膜混合集成電路（HIC）具備高密度集成、高功率密度、高工作頻率、高性能、輕質量、小體積、高可靠性和強的環境適應力等性能指標，廣泛地應用于航天、航空、兵器、船舶、電子等武器裝備領域。隨著用戶個性化需求的增加及任務形勢轉變，面臨的產品品種越來越多，訂貨合同平均交付周期也在不斷縮短，產品生產制造管理的壓力越來越大，其中自制件厚膜電路基板，因生產周期長，存儲周期短，出現生產瓶頸，無法滿足用戶進度的需求。主要問題是：齊套率低，特別是同一訂單多個品種時越發明顯；資源利用率低，特別是厚膜基板自制件適合批量生產的特定與小批量訂單的實際嚴重不匹配，導致資源無法飽和利用；過高的庫存、成本高昂。本文通過對現有訂單情況進行綜合分析，通過利用成組技術，合并類似結構的產品訂單，實現小批量訂單轉變為中等批量、大批量生產任務，同時結合中國電科某研究所企業自身的生產系統特點，探討了一種適用不同訂單的生產管理生產方式。

1 問題的分析及構思

1.1 訂單分析

（1）訂單品種分析。通過對近三年研究所不同訂單訂貨品種進行分析（見表1），訂單與品種數之間呈現一對多關系，少的1個品種、多的幾十個品種，多品種訂單特征非常明顯。

（2）同一品種重復性訂貨分析。從表2統計分析來看，同一型號產品年度內被重復訂單，訂單次數超過5個以上，從訂單數與重復訂貨次數來看也呈現一定的正比例關系。也就意味著被重復訂貨的品種，具備一定的合并生產的可能。

1.2 技術因素分析

（1）同一HIC電路產品與自制件基板對應關系（見表3）。

（2） 不同自制件基板的結構分析（見圖1）。

表1 近三年訂貨品種情況 單位：個

表2 近三年不同品種重復訂貨情況 單位：次

表3 電路型號與基板對應關系表

圖1 基板生產流程

由圖1可知，一種自制件基板的生產基本上由裸基片準備、印制工藝、燒結工藝、激光調阻四大環節構成，不同基板的結構差異基本上基片形狀、印制膜層差異、電阻阻值等幾個方面。

通過分析，同一個基板型號可以應用多款HIC產品，不同基板的差異特征也非常明顯，可以進行區分和識別。1.3 基板成組構建

（1）成組技術。成組技術的基本原理，即利用事物間的相似性，按照一定的準則分類成組，同組事物能夠采用同一方法進行處理，以便提高效益的技術。成組技術的核心是成組工藝，它是把結構、材料、工藝相近似的零件組成一個零件族（組），按零件族制定工藝進行加工，從而擴大了批量、減少品種，便于采用高效的方法，提高勞動生產率[1]。最終把品種多轉化為“少”，把生產量小轉化為“大”，由于主要矛盾有條件的轉化，這就為提高多品種、小批量生產的經濟效益提供了一種有效的方法。

（2）基板成組設計。HIC基板在結構上有較多的相似性，因此具有良好的成組應用條件。以基片外形尺寸、膜層數、電阻值三個維度進行成組設計，具體見表4、表5：

（3）基板生產設計。厚膜電路基板印制方式，主要包括全自動印刷機、半自動印刷機、手工印刷機三類印刷設備，加工尺寸范圍覆蓋1.2mm×1.2mm～101.6mm×152.4mm、厚度0.25mm以上，加工的規模不等。依據基板成組設計，結合研究所自身的生產加工設備特點，針對不同的訂單設計相應的生產加工方式，如表6、表7。

表4 基板成組設計要素表

表5 成組基板類別

圖2 外協尺寸分類

圖3 某多品種組合圖

表6 生產加工方式

表7 生產矩陣對照表

2 實 例

目前研究所電路基板型號生產訂貨超過1 000種，年產N萬片以上。某訂單訂貨6個品種的產品，分別是A、B、B1、C、D、D1。經分析B和B1，D和D1具備成組設計條件，僅存在電阻值差異，策劃安排進行成組生產，其余品種為不同狀態產品。結合各型號訂單量，策劃安排如表8、圖4：

表8 某生產周期生產情況

圖4 某周期各生產設備負荷表

通過表8可以看出，同一訂單產品可以同時安排任務生產，將不同品種安排到不同的生產設備上，微調部分品種的數量，使得各生產設備的使用達到均衡，同時滿足了訂單的需要。

經過2015~2017年大規模推進工程化應用，基于成組技術的基板產能提升的方式得到班組、部門的深度采納和應用，產能年均增長率超過50%，合同齊套交付率提升了30%以上，滿足訂單任務的周期需要。3結 論

通過對混合集成電路基板訂單進行綜合分析，識別出基板多品種、小批量訂單中的重復品種，通過利用成組技術，實現生產數量由“少”到“多”，最后結合生產企業自身的多種類生產設備特點，通過生產方式的優化改進，最終實現資源利用的最大化，提升了合同齊套性交付率。具體環節包括：（1）訂單的詳細分析，尤其是尋找到訂單中的重復訂貨產品；（2）利用成組技術進行訂單的組批，將相同屬性的訂單進行歸類合并，實現訂單由“少”到“多”；（3）利用精益化的思想，結合企業自身的生產特點，如小訂單、中訂單、大訂單與手工印制、半自動印制、全自動印制的匹配關系；（4）不斷的實踐、總結，制定適用不同訂單的產品數據庫。本文研究的方法，除了在混合集成電路基板生產適用，同樣的在具有類似特征的其它產品的生產也同樣適用，具有一定的借鑒意義。

[1]許香穗，蔡建國.成組技術[M].2版.北京：機械工業出版社，2003.

[2]王文信.多種少量生產方式之生產計劃管理實務[M].廈門：廈門大學出版社，2012.