基于半導(dǎo)體封裝的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討

李展

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所，河北 石家莊 050000）

0 引言

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常由若干功能模塊構(gòu)成，如顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)分析等。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般被當(dāng)作是一種遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)（RDE），在20世紀(jì)80年代誕生，是一種數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)（裝于研究單位本地計(jì)算機(jī)上）；伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的日漸成熟，許多半導(dǎo)體封裝公司均推出了以半導(dǎo)體封裝為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，且最終結(jié)果得知，此類(lèi)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集效率更高，客戶(hù)查詢(xún)歷史數(shù)據(jù)的處理過(guò)程更快，工作效率得到大幅提高。本文結(jié)合當(dāng)前實(shí)況，從多方面就其設(shè)計(jì)思路做一總結(jié)，現(xiàn)探討如下：

1 半導(dǎo)體封裝概述

針對(duì)半導(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)而言，其實(shí)作為一個(gè)比較新型的離散化制造產(chǎn)業(yè)，同時(shí)還是一類(lèi)具有過(guò)程復(fù)雜、技術(shù)精密及高資金投入等特點(diǎn)的制造行業(yè)。所謂半導(dǎo)體封裝，從基礎(chǔ)層面來(lái)分析，即為把順利完成測(cè)試的晶圓，依據(jù)相關(guān)功能需求及產(chǎn)品型號(hào)等，進(jìn)行加工且最終成為獨(dú)立芯片的一種過(guò)程，其流程通常可分為：晶圓經(jīng)劃片工序之后，會(huì)被進(jìn)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(duì)應(yīng)的小島上進(jìn)行貼裝（用膠水），再用導(dǎo)電性樹(shù)脂或是非常細(xì)的金屬（金錫銅鋁）導(dǎo)線，把晶片所對(duì)應(yīng)的接合焊盤(pán)與基板的引腳相連接，構(gòu)成滿足相關(guān)要求的電路；最后用塑料外殼對(duì)處于獨(dú)立狀態(tài)的晶片實(shí)施封裝保護(hù)；待塑封后，還需要開(kāi)展成品測(cè)試（具體工序?yàn)槿霗z、測(cè)試與包裝），最后出貨或者是入庫(kù)[1]。

在封裝時(shí)，需圍繞其中的某些過(guò)程，實(shí)施數(shù)據(jù)采集操作。既往多借助人工方式來(lái)進(jìn)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(xún)繁瑣等。為了能夠推動(dòng)此領(lǐng)域的信息化，促進(jìn)作業(yè)效率的提升，需要設(shè)計(jì)與之相匹配的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)需求分析

（1）權(quán)限管理，包括人員信息、角色信息、按鈕權(quán)限以及歷史信息。（2）設(shè)計(jì)采集數(shù)據(jù)模板。圍繞用戶(hù)所給出的表格或者所收集的數(shù)據(jù)，實(shí)施歸納、分析等操作，將其中的共性提取出來(lái)，設(shè)計(jì)一套具有“通用”特質(zhì)的模板。針對(duì)通用模板來(lái)分析，其即為各類(lèi)型模板對(duì)一個(gè)框架進(jìn)行共用，只是其中的表格形式、具體內(nèi)容存在差異；這樣一來(lái)，便能夠?qū)崿F(xiàn)幫助用戶(hù)依據(jù)站別的不同，生成各種數(shù)據(jù)采集模板。用戶(hù)在借助系統(tǒng)進(jìn)行采集模板的設(shè)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)還需要記錄用戶(hù)的操作歷史及模板的歷史版本。（3）數(shù)據(jù)采集界面。完成設(shè)計(jì)且在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中予以?xún)?chǔ)存的數(shù)據(jù)模板，依據(jù)批次信息以及采集項(xiàng)目，進(jìn)行采集界面的動(dòng)態(tài)化生成，然后基于采集界面上，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種操作，如新增、修改及刪除等，與此同時(shí)，將操作歷史保存下來(lái)，為后期查詢(xún)、維護(hù)等提供切實(shí)便利。在增加、修改數(shù)據(jù)過(guò)程中，一些數(shù)據(jù)需借助自動(dòng)化設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)采集、錄入等操作，所以，系統(tǒng)還應(yīng)與自動(dòng)化設(shè)備之間保持連接通訊狀態(tài)。（4）采集數(shù)據(jù)的報(bào)表查詢(xún)。所謂報(bào)表查詢(xún)，從基礎(chǔ)層面來(lái)分析，即為客戶(hù)依據(jù)自身需要，把數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，然后依據(jù)報(bào)表數(shù)據(jù)開(kāi)展綜合分析，從中對(duì)當(dāng)前的庫(kù)存、材料消耗等情況有一深入了解。此外，系統(tǒng)還專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)有圖形顯示功能，可以將原本的數(shù)字化數(shù)據(jù)向圖形急性轉(zhuǎn)化，然后顯示出來(lái)，更為直觀[2]。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

通過(guò)分析用戶(hù)需求，對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)模板相對(duì)應(yīng)的功能予以明確：（1）數(shù)據(jù)采集模板模塊。其主要功能為生成數(shù)據(jù)采集表格、對(duì)數(shù)據(jù)采集模板進(jìn)行保存、升級(jí)數(shù)據(jù)采集模板及發(fā)布數(shù)據(jù)采集模板。（2）數(shù)據(jù)編輯模塊。其主要功能由數(shù)據(jù)修改、新增數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)及與自動(dòng)化設(shè)備相連接來(lái)開(kāi)展數(shù)據(jù)采集。（3）查詢(xún)模塊。其主要功能有各種采集數(shù)據(jù)的查詢(xún)。（4）數(shù)據(jù)顯示模塊。其功能主要有柱狀圖、餅圖的顯示。

2.3 數(shù)據(jù)流程分析

所謂數(shù)據(jù)流程分析，從根本上來(lái)講，即為處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)以一種獨(dú)立、抽象的方式呈現(xiàn)出來(lái)，并借助圖形方式對(duì)信息的來(lái)龍去脈進(jìn)行描述。（1）采集數(shù)據(jù)模板設(shè)計(jì)與升級(jí)。用戶(hù)依據(jù)各站別信息設(shè)計(jì)模板，將模板信息保存于數(shù)據(jù)庫(kù)的2張表上，一張用作采集模板相應(yīng)描述信息的存放，而另外一張則用作采集模板相對(duì)應(yīng)的表格信息的存放，也就是表格當(dāng)中共幾行幾列。這兩張表借助一個(gè)欄位進(jìn)行關(guān)聯(lián)，也就是第一張表的此欄位實(shí)際就是第二張表的主鍵。然后依據(jù)用戶(hù)站別信息，對(duì)采集模板開(kāi)展各種操作，如生成、保存、升級(jí)、發(fā)布等。（2）數(shù)據(jù)采集界面。首先，用戶(hù)依據(jù)批次信息，且與采集項(xiàng)目動(dòng)態(tài)相聯(lián)合，生成采集界面，也就是自后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，讀取模板信息；其次，存取數(shù)據(jù)，保護(hù)眼自動(dòng)化設(shè)備自動(dòng)錄入數(shù)據(jù)、人工錄入數(shù)據(jù)等，并且還能夠針對(duì)已經(jīng)錄入的數(shù)據(jù)，開(kāi)展各項(xiàng)操作，如修改、刪除、查詢(xún)等。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法

3.1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境

針對(duì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)來(lái)講，其所采用的是比較新穎的C/S三層架構(gòu)，也就是三層體系結(jié)構(gòu)，又被稱(chēng)為組件層。其主要有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）不需要進(jìn)行客戶(hù)端軟件的開(kāi)發(fā)，而且在維護(hù)、升級(jí)上也比較方便；（2）能夠?qū)崿F(xiàn)跨平臺(tái)操作；（3）可擴(kuò)充性、開(kāi)放性良好；（4）數(shù)據(jù)庫(kù)移植比較方便；（5）有著較好的安全性；（6）有著不錯(cuò)的資源重用性。另外，還需要強(qiáng)調(diào)的是，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)所選用的是以NET框架為基礎(chǔ)的C#語(yǔ)言，而C#實(shí)為微軟公司所開(kāi)發(fā)的一款面向?qū)ο笄以?NET Framework上運(yùn)行的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，其不僅擁有VB簡(jiǎn)單的可視化操作效果，而且還有C++的高運(yùn)行效率，并且還對(duì)C與C++的功能進(jìn)行了繼承，舍棄了一些比較復(fù)雜的特性，比如無(wú)宏及不允許多重繼承等；還需強(qiáng)調(diào)的是，所選用的數(shù)據(jù)庫(kù)為Ora-cle數(shù)據(jù)庫(kù)，其有著比較好的系統(tǒng)可移植性，而且功能強(qiáng)大、使用簡(jiǎn)便、有著較高的穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)安全性，因而可以較好地滿足數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的各種需求，如數(shù)據(jù)處理次數(shù)多、查詢(xún)與統(tǒng)計(jì)頻繁及數(shù)據(jù)容量大等[3]。

3.2 系統(tǒng)控制軟件以及接口方面的設(shè)計(jì)

針對(duì)系統(tǒng)控制軟件相對(duì)應(yīng)的采集功能而言，其主要包含兩部分，其一為控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，其二是動(dòng)態(tài)顯示、存儲(chǔ)采樣數(shù)據(jù)。當(dāng)將數(shù)據(jù)輸送至計(jì)算機(jī)之后，可通過(guò)各種設(shè)備接口，比如USB、串行口及并行口等。以RS232協(xié)議為基礎(chǔ)的串行口實(shí)為系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接口，且容易操作、硬件簡(jiǎn)單，因而是半導(dǎo)體封裝的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)最佳選擇。因RS232協(xié)議所選擇的電平為±12V，所以，數(shù)字信號(hào)（在TTL電平）進(jìn)入COM口前，實(shí)施電平轉(zhuǎn)換。在設(shè)計(jì)采集軟件時(shí)，需要在用戶(hù)控制采集過(guò)程予以滿足的情況下，盡可能實(shí)現(xiàn)界面簡(jiǎn)潔、操作簡(jiǎn)便。軟件不僅要有控制采集過(guò)程的功能，而且還需要將接收到的數(shù)據(jù)曲線實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，以此達(dá)到數(shù)據(jù)采集過(guò)程的可視化。因采集端相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)在發(fā)送方式上，采用的是二進(jìn)制方式，因此，程序在讀COM口時(shí)，需采用“Binary”方式來(lái)進(jìn)行操作，不然將會(huì)變成一堆亂碼。在儲(chǔ)存數(shù)據(jù)上，軟件需要提供2種文件格式，分別為純文本、二進(jìn)制，為數(shù)據(jù)導(dǎo)入至其他數(shù)據(jù)軟件當(dāng)中提供便利，以便更好地開(kāi)展各種分析[4]。

3.3 采集模板設(shè)計(jì)分析

位于界面左邊的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)所代表的是數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中已經(jīng)輸入的模板；而中間部分相對(duì)應(yīng)的生成按鈕，其主要作用就是依據(jù)相關(guān)要求，生成所需模板；對(duì)保存按鈕進(jìn)行點(diǎn)擊，能夠?qū)⒁呀?jīng)設(shè)計(jì)好的采集模板信息儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中的兩張表當(dāng)中。另外，還需要強(qiáng)調(diào)的是，如果現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集模板已經(jīng)難以較好地滿足現(xiàn)階段的生產(chǎn)線需求，或是生產(chǎn)線收集數(shù)據(jù)當(dāng)中的一些內(nèi)容發(fā)生改變，那么便需要圍繞采集模板，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳?jí)，這樣才能使模板始終滿足相關(guān)操作需要。

3.4 數(shù)據(jù)采集界面

如果選定“是否網(wǎng)口錄入”這一選項(xiàng)，那么此時(shí)的系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)與自動(dòng)化數(shù)據(jù)錄入設(shè)備相連接，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)儲(chǔ)存；如果不選定此選項(xiàng)，那么此時(shí)的系統(tǒng)是手動(dòng)錄入數(shù)據(jù)，且把數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。另需指出的是，數(shù)據(jù)采集界面顯示內(nèi)容豐富且數(shù)據(jù)直觀，能夠?yàn)橄到y(tǒng)操作帶來(lái)便利，減少操作失誤情況的發(fā)生[5]。

3.5 查詢(xún)、導(dǎo)出數(shù)據(jù)

能夠數(shù)據(jù)具體的年月日來(lái)進(jìn)行查詢(xún)，還可依據(jù)產(chǎn)品型號(hào)、站別、包裝批次、客戶(hù)代碼等套件來(lái)查詢(xún)。另外，還能夠?qū)⑺樵?xún)到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到excel中，為用戶(hù)計(jì)算及使用等提供便利，提高工作效率與質(zhì)量。

4 結(jié)論

綜上，在封裝時(shí)，需對(duì)其中一些過(guò)程開(kāi)展數(shù)據(jù)采集。既往主要是以人工方式在紙質(zhì)表格上進(jìn)行記錄，其具有效率低、工作量大等不足，為了能夠推動(dòng)此領(lǐng)域生產(chǎn)過(guò)程管理的信息化，促進(jìn)作業(yè)效率的提高及成本的降低。本文以半導(dǎo)體封裝為基礎(chǔ)，從多方面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，結(jié)果得知，此系統(tǒng)信息化程度高，作業(yè)效率高，運(yùn)作效能突出。