【求是缘技术沙龙】光收发模块(transceiver)生产良率对厂房设计和生产线规划的要求和对策

文章来源于求是缘半导体联盟会员单位:武汉烽唐科技有限公司

武汉烽唐科技有限公司(91420100MA4KYQ3K16)位于武汉光谷,自2019年成立以来就扎根光通信行业,公司主营国产芯片的推广和通信产品方案设计,产品包括通信产品终端、光模块、国产定制化控制板等,公司人员来自华为、烽火等光通信头部企业。2022年烽唐科技被评为”高新企业(GR202242005365)“、”光谷瞪羚(武汉东湖新技术开发区管理委员会)“、”科技中小型企业(2022420111A0017831)“,2023年公司销售额突破一个亿。

摘要:

本文主要探讨了光收发模块(transceiver)生产良率对厂房设计和生产线规划的要求和对策。在光收发模块的生产中,存在着一些关键工艺,如组件焊接、PCB表面贴装、光模块装配等,这些工艺如果操作不当,容易引发产品质量缺陷。良好的厂房设计有助于尽可能避免工艺问题的产生,提高效率,给光模块企业带来更好的经济效益。在厂房建设和生产线规划时,需要考虑空间性、功能性、技术可实施性、经济性等要素,包括设备布局、水电空调和空气净化系统布局、环境控制、气体流向、防震结构、重型设备进出等方面进行细致谋划,以确保光收发模块的生产能够顺利进行,并提高生产良率。

关键词:光收发模块,transceiver,生产工艺,产品缺陷,厂房设计,生产线规划,生产良率
一.光模块生产工艺:
光收发模块是一种能将电信号转换为光信号并发送到远端的设备。在其生产过程中,涉及到一系列的关键工艺,如:
光器件组装:芯片、透镜等元器件组装起来,构成光器件。其中,各种粘胶技术是最常用的反复连接技术之一。达成可靠连接后,可通过焊接来完成组件的接头制作和组装。现代化光器件组装车间除了自动焊接和点胶设备外,还包含红外热成像系统、显微镜和基于视觉的检测系统等。
光器件包装:完成光器件组装后,需要进行塑料封装以确保其特性不受尘垢或其他污染物质影响,同时也可对产品运输和储存提供保护。主要设备有全自动化包装机等。
因此,光模块生产需要使用多种设备进行不同的工艺流程。针对这些设备的工作特点和工作环境要求设计和规划光模块生产厂房,有助于提高产品质量和提高生产效率。

XFP光收发模块


SFP光收发模块


国产定制主控板
典型工艺问题导致的产品缺陷
1.光学性能不良
光器件生产过程中的耦合不良等工艺问题都会导致光学性能不良,光收发模块是将电信号转换为光信号的设备,因此对于光学性能要求较高,光学性能不良会导致设备的通信质量下降。
2.焊接问题
例如虚焊和焊接短路等问题,这会导致产品故障率增加。
3.组装问题
组件之间松动或装配不良会导致阻抗不匹配、短路等问题。
以上是几种常见的产品缺陷类型。在厂房建设和生产线规划时,需要考虑这些问题,并想办法避免它们的发生。
二.厂房设计和产线规划
厂房设计对光模块生产设备的工作有着重要的影响。例如,厂房防震性能不好可能会对激光焊接设备的精度造成影响,进而影响产品质量。
除此之外,以下是一些其他可能的影响:
1. 厂房通风状况不佳或灰尘过多可能会影响光学组件的光学品质和产品可靠性。
2. 厂房温度和湿度的变化可能会对激光设备和其它设备的稳定性造成影响。
3. 厂房电力系统的不稳定与不足可能会导致某些大功率设备无法正常运行或者反复停机,从而影响生产计划和产品质量。
4. 厂房空间设计不合理,可能会限制设备的安装位置和流程的传递,影响生产效率。
因此,在进行厂房设计时,应当综合考虑设备的特殊要求,比如对于光模块生产设备,需要保证厂房的空气质量、温湿度等环境指标达到要求,同时也需要独立的电力系统和防止震动的支持系统来确保设备正常运行,保证光学品质和产品稳定性。
(1) 空间性
在进行厂房设计时,需要考虑厂房所需面积以及各区域的布局,保证每个操作区都能有足够的空间容纳生产设备及工作人员,同时避免地方拥挤。不同的操作流程应该设置在不同的区域,并考虑到行车道的通行宽度等。
(2) 功能性
良好的功能性设计将会对生产效率和生产质量产生积极的影响。为了降低生产错误率,在生产线上的不同工序应分别考虑各自的空间布局和工作流程。
(3) 技术可实施性
在厂房设计和生产线规划中,必须考虑新建或改造现有的建筑物是否可以支持光收发模块的生产。例如,电力、气体、水源、污水处理设施等对生产制造过程至关重要。此外,还需要考虑到这些生产设施是否符合环保法规。
(4) 经济性
在考虑厂房建设和生产线规划时,需要对总成本进行及时分析,包括工程、设备采购、使用以及后期的维护、更新等,还可能涉及到相关的税务问题。
产线规划要点
(1) 设备布局
正确的设备布局能够使工作人员以最小的距离移动,从而降低人力物力的浪费。因此,必须将设备放置得合理、方便操作和检修。
(2) 水电空调和空气净化系统布局
光收发模块的制造过程需要水、电、气等资源,同时也必须考虑其对环境带来的不良影响。为了保证厂房空气质量,必须安装合适的气体过滤器和空气净化系统。
(3) 环境控制
为确保光收发模块的高品质制造,在制造过程中必须控制厂房内的温度、湿度和灰尘等参数。这些指标将对工序的可靠性和产品质量产生巨大影响。
其它:
气体流向
厂房设计必须尽可能准确地掌握气体的流向,以保证不同区域运用气体的质量和稳定性。
防震结构
制造光收发模块的工艺对操作环境的要求非常严格,包括地面噪音、振动、电磁干扰等。因此,在厂房设计中一定要针对这些考虑到防震结构的建立,必要时进行特别的处理。
重型设备进出
在生产线布局规划阶段,必须考虑如何高效保障更换、升级或移除机器设备,从而保证生产线最小限度的停工时间,带来经济效益的提高。
结语
厂房建设和生产线规划是一个系统工程,需要综合考虑多个方面的因素,才能达到高效、透明、安全、环保四大目标。在生产过程中,对工艺的要求也必须严谨科学,做到标准化、流程化,从而大幅提升产品质量,降低制造成本。


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