基于半导体封装的数据采集系统的设计探讨

李展

（中国电子科技集团公司第十三研究所，河北 石家庄 050000）

0 引言

数据采集系统通常由若干功能模块构成，如显示、数据存储、信号调理、数据分析等。数据采集系统一般被当作是一种远程数据录入系统（RDE），在20世纪80年代诞生，是一种数据录入系统（装于研究单位本地计算机上）；伴随计算机技术的日渐成熟，许多半导体封装公司均推出了以半导体封装为基础的数据采集系统，且最终结果得知，此类系统的数据采集效率更高，客户查询历史数据的处理过程更快，工作效率得到大幅提高。本文结合当前实况，从多方面就其设计思路做一总结，现探讨如下：

1 半导体封装概述

针对半导体封装产业而言，其实作为一个比较新型的离散化制造产业，同时还是一类具有过程复杂、技术精密及高资金投入等特点的制造行业。所谓半导体封装，从基础层面来分析，即为把顺利完成测试的晶圆，依据相关功能需求及产品型号等，进行加工且最终成为独立芯片的一种过程，其流程通常可分为：晶圆经划片工序之后，会被进行切割，且形成许多小晶片，然后把完成切割的晶片在基板架相对应的小岛上进行贴装（用胶水），再用导电性树脂或是非常细的金属（金锡铜铝）导线，把晶片所对应的接合焊盘与基板的引脚相连接，构成满足相关要求的电路；最后用塑料外壳对处于独立状态的晶片实施封装保护；待塑封后，还需要开展成品测试（具体工序为入检、测试与包装），最后出货或者是入库[1]。

在封装时，需围绕其中的某些过程，实施数据采集操作。既往多借助人工方式来进行记录，但其有着诸多不足之处，如工作量庞大、工作效率低及查询繁琐等。为了能够推动此领域的信息化，促进作业效率的提升，需要设计与之相匹配的数据采集系统。

2 系统设计

2.1 系统需求分析

（1）权限管理，包括人员信息、角色信息、按钮权限以及历史信息。（2）设计采集数据模板。围绕用户所给出的表格或者所收集的数据，实施归纳、分析等操作，将其中的共性提取出来，设计一套具有“通用”特质的模板。针对通用模板来分析，其即为各类型模板对一个框架进行共用，只是其中的表格形式、具体内容存在差异；这样一来，便能够实现帮助用户依据站别的不同，生成各种数据采集模板。用户在借助系统进行采集模板的设计时，系统还需要记录用户的操作历史及模板的历史版本。（3）数据采集界面。完成设计且在后台数据库中予以储存的数据模板，依据批次信息以及采集项目，进行采集界面的动态化生成，然后基于采集界面上，对数据进行各种操作，如新增、修改及删除等，与此同时，将操作历史保存下来，为后期查询、维护等提供切实便利。在增加、修改数据过程中，一些数据需借助自动化设备来实现采集、录入等操作，所以，系统还应与自动化设备之间保持连接通讯状态。（4）采集数据的报表查询。所谓报表查询，从基础层面来分析，即为客户依据自身需要，把数据库当中的数据进行读取，然后依据报表数据开展综合分析，从中对当前的库存、材料消耗等情况有一深入了解。此外，系统还专门设计有图形显示功能，可以将原本的数字化数据向图形急性转化，然后显示出来，更为直观[2]。

2.2 系统功能设计

通过分析用户需求，对系统的各个模板相对应的功能予以明确：（1）数据采集模板模块。其主要功能为生成数据采集表格、对数据采集模板进行保存、升级数据采集模板及发布数据采集模板。（2）数据编辑模块。其主要功能由数据修改、新增数据、删除数据及与自动化设备相连接来开展数据采集。（3）查询模块。其主要功能有各种采集数据的查询。（4）数据显示模块。其功能主要有柱状图、饼图的显示。

2.3 数据流程分析

所谓数据流程分析，从根本上来讲，即为处理系统数据，把数据以一种独立、抽象的方式呈现出来，并借助图形方式对信息的来龙去脉进行描述。（1）采集数据模板设计与升级。用户依据各站别信息设计模板，将模板信息保存于数据库的2张表上，一张用作采集模板相应描述信息的存放，而另外一张则用作采集模板相对应的表格信息的存放，也就是表格当中共几行几列。这两张表借助一个栏位进行关联，也就是第一张表的此栏位实际就是第二张表的主键。然后依据用户站别信息，对采集模板开展各种操作，如生成、保存、升级、发布等。（2）数据采集界面。首先，用户依据批次信息，且与采集项目动态相联合，生成采集界面，也就是自后台数据库当中，读取模板信息；其次，存取数据，保护眼自动化设备自动录入数据、人工录入数据等，并且还能够针对已经录入的数据，开展各项操作，如修改、删除、查询等。

3 系统实现方法

3.1 系统开发环境

针对系统开发来讲，其所采用的是比较新颖的C/S三层架构，也就是三层体系结构，又被称为组件层。其主要有如下优点：（1）不需要进行客户端软件的开发，而且在维护、升级上也比较方便；（2）能够实现跨平台操作；（3）可扩充性、开放性良好；（4）数据库移植比较方便；（5）有着较好的安全性；（6）有着不错的资源重用性。另外，还需要强调的是，系统开发所选用的是以NET框架为基础的C#语言，而C#实为微软公司所开发的一款面向对象且在.NET Framework上运行的高级程序设计语言，其不仅拥有VB简单的可视化操作效果，而且还有C++的高运行效率，并且还对C与C++的功能进行了继承，舍弃了一些比较复杂的特性，比如无宏及不允许多重继承等；还需强调的是，所选用的数据库为Ora-cle数据库，其有着比较好的系统可移植性，而且功能强大、使用简便、有着较高的稳定性、数据安全性，因而可以较好地满足数据采集系统的各种需求，如数据处理次数多、查询与统计频繁及数据容量大等[3]。

3.2 系统控制软件以及接口方面的设计

针对系统控制软件相对应的采集功能而言，其主要包含两部分，其一为控制系统运行状态，其二是动态显示、存储采样数据。当将数据输送至计算机之后，可通过各种设备接口，比如USB、串行口及并行口等。以RS232协议为基础的串行口实为系统的标准接口，且容易操作、硬件简单，因而是半导体封装的数据采集系统最佳选择。因RS232协议所选择的电平为±12V，所以，数字信号（在TTL电平）进入COM口前，实施电平转换。在设计采集软件时，需要在用户控制采集过程予以满足的情况下，尽可能实现界面简洁、操作简便。软件不仅要有控制采集过程的功能，而且还需要将接收到的数据曲线实时显示出来，以此达到数据采集过程的可视化。因采集端相对应的数据在发送方式上，采用的是二进制方式，因此，程序在读COM口时，需采用“Binary”方式来进行操作，不然将会变成一堆乱码。在储存数据上，软件需要提供2种文件格式，分别为纯文本、二进制，为数据导入至其他数据软件当中提供便利，以便更好地开展各种分析[4]。

3.3 采集模板设计分析

位于界面左边的树状结构所代表的是数据库当中已经输入的模板；而中间部分相对应的生成按钮，其主要作用就是依据相关要求，生成所需模板；对保存按钮进行点击，能够将已经设计好的采集模板信息储存于数据库当中的两张表当中。另外，还需要强调的是，如果现有的数据采集模板已经难以较好地满足现阶段的生产线需求，或是生产线收集数据当中的一些内容发生改变，那么便需要围绕采集模板，对其进行适当的升级，这样才能使模板始终满足相关操作需要。

3.4 数据采集界面

如果选定“是否网口录入”这一选项，那么此时的系统会自动与自动化数据录入设备相连接，对数据进行自动储存；如果不选定此选项，那么此时的系统是手动录入数据，且把数据储存在后台数据库当中。另需指出的是，数据采集界面显示内容丰富且数据直观，能够为系统操作带来便利，减少操作失误情况的发生[5]。

3.5 查询、导出数据

能够数据具体的年月日来进行查询，还可依据产品型号、站别、包装批次、客户代码等套件来查询。另外，还能够将所查询到的数据导入到excel中，为用户计算及使用等提供便利，提高工作效率与质量。

4 结论

综上，在封装时，需对其中一些过程开展数据采集。既往主要是以人工方式在纸质表格上进行记录，其具有效率低、工作量大等不足，为了能够推动此领域生产过程管理的信息化，促进作业效率的提高及成本的降低。本文以半导体封装为基础，从多方面进行数据采集系统的设计，结果得知，此系统信息化程度高，作业效率高，运作效能突出。