基于半導體封裝的數據采集系統的設計探討

李展

（中國電子科技集團公司第十三研究所，河北 石家莊 050000）

0 引言

數據采集系統通常由若干功能模塊構成，如顯示、數據存儲、信號調理、數據分析等。數據采集系統一般被當作是一種遠程數據錄入系統（RDE），在20世紀80年代誕生，是一種數據錄入系統（裝于研究單位本地計算機上）；伴隨計算機技術的日漸成熟，許多半導體封裝公司均推出了以半導體封裝為基礎的數據采集系統，且最終結果得知，此類系統的數據采集效率更高，客戶查詢歷史數據的處理過程更快，工作效率得到大幅提高。本文結合當前實況，從多方面就其設計思路做一總結，現探討如下：

1 半導體封裝概述

針對半導體封裝產業而言，其實作為一個比較新型的離散化制造產業，同時還是一類具有過程復雜、技術精密及高資金投入等特點的制造行業。所謂半導體封裝，從基礎層面來分析，即為把順利完成測試的晶圓，依據相關功能需求及產品型號等，進行加工且最終成為獨立芯片的一種過程，其流程通常可分為：晶圓經劃片工序之后，會被進行切割，且形成許多小晶片，然后把完成切割的晶片在基板架相對應的小島上進行貼裝（用膠水），再用導電性樹脂或是非常細的金屬（金錫銅鋁）導線，把晶片所對應的接合焊盤與基板的引腳相連接，構成滿足相關要求的電路；最后用塑料外殼對處于獨立狀態的晶片實施封裝保護；待塑封后，還需要開展成品測試（具體工序為入檢、測試與包裝），最后出貨或者是入庫[1]。

在封裝時，需圍繞其中的某些過程，實施數據采集操作。既往多借助人工方式來進行記錄，但其有著諸多不足之處，如工作量龐大、工作效率低及查詢繁瑣等。為了能夠推動此領域的信息化，促進作業效率的提升，需要設計與之相匹配的數據采集系統。

2 系統設計

2.1 系統需求分析

（1）權限管理，包括人員信息、角色信息、按鈕權限以及歷史信息。（2）設計采集數據模板。圍繞用戶所給出的表格或者所收集的數據，實施歸納、分析等操作，將其中的共性提取出來，設計一套具有“通用”特質的模板。針對通用模板來分析，其即為各類型模板對一個框架進行共用，只是其中的表格形式、具體內容存在差異；這樣一來，便能夠實現幫助用戶依據站別的不同，生成各種數據采集模板。用戶在借助系統進行采集模板的設計時，系統還需要記錄用戶的操作歷史及模板的歷史版本。（3）數據采集界面。完成設計且在后臺數據庫中予以儲存的數據模板，依據批次信息以及采集項目，進行采集界面的動態化生成，然后基于采集界面上，對數據進行各種操作，如新增、修改及刪除等，與此同時，將操作歷史保存下來，為后期查詢、維護等提供切實便利。在增加、修改數據過程中，一些數據需借助自動化設備來實現采集、錄入等操作，所以，系統還應與自動化設備之間保持連接通訊狀態。（4）采集數據的報表查詢。所謂報表查詢，從基礎層面來分析，即為客戶依據自身需要，把數據庫當中的數據進行讀取，然后依據報表數據開展綜合分析，從中對當前的庫存、材料消耗等情況有一深入了解。此外，系統還專門設計有圖形顯示功能，可以將原本的數字化數據向圖形急性轉化，然后顯示出來，更為直觀[2]。

2.2 系統功能設計

通過分析用戶需求，對系統的各個模板相對應的功能予以明確：（1）數據采集模板模塊。其主要功能為生成數據采集表格、對數據采集模板進行保存、升級數據采集模板及發布數據采集模板。（2）數據編輯模塊。其主要功能由數據修改、新增數據、刪除數據及與自動化設備相連接來開展數據采集。（3）查詢模塊。其主要功能有各種采集數據的查詢。（4）數據顯示模塊。其功能主要有柱狀圖、餅圖的顯示。

2.3 數據流程分析

所謂數據流程分析，從根本上來講，即為處理系統數據，把數據以一種獨立、抽象的方式呈現出來，并借助圖形方式對信息的來龍去脈進行描述。（1）采集數據模板設計與升級。用戶依據各站別信息設計模板，將模板信息保存于數據庫的2張表上，一張用作采集模板相應描述信息的存放，而另外一張則用作采集模板相對應的表格信息的存放，也就是表格當中共幾行幾列。這兩張表借助一個欄位進行關聯，也就是第一張表的此欄位實際就是第二張表的主鍵。然后依據用戶站別信息，對采集模板開展各種操作，如生成、保存、升級、發布等。（2）數據采集界面。首先，用戶依據批次信息，且與采集項目動態相聯合，生成采集界面，也就是自后臺數據庫當中，讀取模板信息；其次，存取數據，保護眼自動化設備自動錄入數據、人工錄入數據等，并且還能夠針對已經錄入的數據，開展各項操作，如修改、刪除、查詢等。

3 系統實現方法

3.1 系統開發環境

針對系統開發來講，其所采用的是比較新穎的C/S三層架構，也就是三層體系結構，又被稱為組件層。其主要有如下優點：（1）不需要進行客戶端軟件的開發，而且在維護、升級上也比較方便；（2）能夠實現跨平臺操作；（3）可擴充性、開放性良好；（4）數據庫移植比較方便；（5）有著較好的安全性；（6）有著不錯的資源重用性。另外，還需要強調的是，系統開發所選用的是以NET框架為基礎的C#語言，而C#實為微軟公司所開發的一款面向對象且在.NET Framework上運行的高級程序設計語言，其不僅擁有VB簡單的可視化操作效果，而且還有C++的高運行效率，并且還對C與C++的功能進行了繼承，舍棄了一些比較復雜的特性，比如無宏及不允許多重繼承等；還需強調的是，所選用的數據庫為Ora-cle數據庫，其有著比較好的系統可移植性，而且功能強大、使用簡便、有著較高的穩定性、數據安全性，因而可以較好地滿足數據采集系統的各種需求，如數據處理次數多、查詢與統計頻繁及數據容量大等[3]。

3.2 系統控制軟件以及接口方面的設計

針對系統控制軟件相對應的采集功能而言，其主要包含兩部分，其一為控制系統運行狀態，其二是動態顯示、存儲采樣數據。當將數據輸送至計算機之后，可通過各種設備接口，比如USB、串行口及并行口等。以RS232協議為基礎的串行口實為系統的標準接口，且容易操作、硬件簡單，因而是半導體封裝的數據采集系統最佳選擇。因RS232協議所選擇的電平為±12V，所以，數字信號（在TTL電平）進入COM口前，實施電平轉換。在設計采集軟件時，需要在用戶控制采集過程予以滿足的情況下，盡可能實現界面簡潔、操作簡便。軟件不僅要有控制采集過程的功能，而且還需要將接收到的數據曲線實時顯示出來，以此達到數據采集過程的可視化。因采集端相對應的數據在發送方式上，采用的是二進制方式，因此，程序在讀COM口時，需采用“Binary”方式來進行操作，不然將會變成一堆亂碼。在儲存數據上，軟件需要提供2種文件格式，分別為純文本、二進制，為數據導入至其他數據軟件當中提供便利，以便更好地開展各種分析[4]。

3.3 采集模板設計分析

位于界面左邊的樹狀結構所代表的是數據庫當中已經輸入的模板；而中間部分相對應的生成按鈕，其主要作用就是依據相關要求，生成所需模板；對保存按鈕進行點擊，能夠將已經設計好的采集模板信息儲存于數據庫當中的兩張表當中。另外，還需要強調的是，如果現有的數據采集模板已經難以較好地滿足現階段的生產線需求，或是生產線收集數據當中的一些內容發生改變，那么便需要圍繞采集模板，對其進行適當的升級，這樣才能使模板始終滿足相關操作需要。

3.4 數據采集界面

如果選定“是否網口錄入”這一選項，那么此時的系統會自動與自動化數據錄入設備相連接，對數據進行自動儲存；如果不選定此選項，那么此時的系統是手動錄入數據，且把數據儲存在后臺數據庫當中。另需指出的是，數據采集界面顯示內容豐富且數據直觀，能夠為系統操作帶來便利，減少操作失誤情況的發生[5]。

3.5 查詢、導出數據

能夠數據具體的年月日來進行查詢，還可依據產品型號、站別、包裝批次、客戶代碼等套件來查詢。另外，還能夠將所查詢到的數據導入到excel中，為用戶計算及使用等提供便利，提高工作效率與質量。

4 結論

綜上，在封裝時，需對其中一些過程開展數據采集。既往主要是以人工方式在紙質表格上進行記錄，其具有效率低、工作量大等不足，為了能夠推動此領域生產過程管理的信息化，促進作業效率的提高及成本的降低。本文以半導體封裝為基礎，從多方面進行數據采集系統的設計，結果得知，此系統信息化程度高，作業效率高，運作效能突出。