Korzystasz ze starszej wersji przeglądarki Internet Explorer. Aby zapewnić optymalnie działanie, zaktualizuj przeglądarkę
Koboty: Nowy sposób manipulowania płytkami półprzewodnikowymi w pomieszczeniu czystym
Koboty znajdują zastosowanie w pomieszczeniach czystych w przemyśle elektronicznym. Przekonują one klientów niezawodnością i wysokimi standardami jakości oraz bezpieczeństwa podczas manipulowania płytkami półprzewodnikowymi. W ten sposób koboty wynoszą automatyzację w pomieszczeniu czystym na zupełnie nowy poziom.
U klienta KUKA – w firmie Infineon – 17 niezwykle czułych robotów do manipulowania płytkami półprzewodnikowymi zapewnia wysoką wydajność i bezpieczeństwo
Nie, płytki krzemowe wcale nie są łatwym w obróbce produktem: Wiele płytek krzemowych ma grubość maksymalnie 40 mikrometrów, czyli jest cieńsza niż włos, a przy tym ma średnicę od 150 do 300 milimetrów, czyli osiąga wymiary pizzy. Do tego wykonane są z bardzo kruchego materiału, którego nawet jakby się chciało, nie można chwycić ręką. Aby z tych niezwykle czułych płytek krzemowych, których jedna kaseta może kosztować tyle co średniej klasy samochód, powstały czipy, muszą one przejść przez maks. 1200 etapów produkcyjnych. I za każdym razem zostać przetransportowane do innej, zautomatyzowanej stacji obróbki. To idealne warunki dla takiego robota jak LBR iiwa CR. W siedzibie firmy Infineon w austriackim Villach produkowane są półprzewodniki mocy, które są stosowane na przykład w samochodach, smartfonach, lodówkach lub serwerowniach i jednostkach napędowych lokomotyw.
Jedna kaseta tych niezwykle czułych płytek krzemowych może być warta tyle co średniej klasy samochód.
W trakcie produkcji jest czyściej niż na sali operacyjnej
W hali 17 zakładu firmy Infineon w Villach produkowane są czipy w sterylnych warunkach kategorii 1. W związku z tym wymogi dotyczące produkcji są następujące: W 28 litrach powietrza nie może występować nawet jedna cząsteczka pyłu. To znacznie mniej niż jest dozwolone na sali operacyjnej. Dla porównania: W takiej samej ilości uważanego za niezwykle czyste górskiego powietrza znajduje się około 100 000 cząsteczek. Dla pracowników oznacza to jedno: dostęp do produkcji tylko w specjalnych, śnieżnobiałych kombinezonach przez specjalną śluzę powietrzną. Skóra i włosy muszą być całkowicie zakryte, aby nic nie wydostało się na zewnątrz. Laptopy i inne urządzenia techniczne muszą zostać wcześniej poddane gruntownemu czyszczeniu.
W firmie Infineon z siedzibą w Villach pracuje 17 robotów typu TYP LBR iiwa CR do pomieszczeń czystych.
Roboty do pomieszczeń czystych gwarantują bezpieczne manipulowanie płytkami półprzewodnikowymi
„W tych niezwykle sterylnych warunkach, jakie obowiązują podczas produkcji płytek półprzewodnikowych, musimy się dokładnie zastanowić, jaką technikę transportu zastosujemy” – wyjaśnia Martin Moser, kierownik zespołu automatyzacji w obszarze AMHS (Automated Material Handling System) w firmie Infineon Technologies Austria z Villach. „W związku z tym, że w produkcji płytek półprzewodnikowych uczestniczą różne jednostki mobilne i oczywiście ludzie, w grę wchodziła tylko automatyzacja z użyciem robotów, które są niezwykle kompaktowe, czułe oraz przeznaczone do bezpiecznej współpracy z człowiekiem i maszynami. I to bez ogrodzenia ochronnego.
Niezwykle czuły robot LBR iiwa CR nie wymaga ogrodzenia ochronnego podczas manipulowania płytkami półprzewodnikowymi.
Ramię w ramię z partnerami systemowymi w celu opracowania idealnego rozwiązania
„W trakcie naszych poszukiwań natrafiliśmy na koboty KUKA” – opowiada inżynier.Przystosowanie tych robotów zgodnie z ISO3 do specjalnych wymogów panujących podczas manipulowania płytkami półprzewodnikowymi w pomieszczeniu czystym było bardzo intensywnym procesem, nad którym ramię w ramię z ekspertami ds. automatyzacji z firmy Infineon współpracowali partnerzy systemowi. Oprócz KUKA byli to przede wszystkim eksperci z firmy Mechatronic Systemtechnik GmbH, odpowiedzialni za konstrukcję, okablowanie i montaż na linii produkcyjnej, a także programiści z firmy Micado Automation GmbH, odpowiedzialni za sterowanie instalacją.
„Wtedy jeszcze nie wiedzieliśmy, jak zintegrować roboty w produkcji płytek półprzewodnikowych. Wspólnie dostosowaliśmy systemy do naszych potrzeb. To była pionierska praca, zarówno dla nas, jak i dla firmy KUKA” – opowiada Moser. Trzeba było przystosować lekkie roboty przemysłowe do pomieszczeń czystych. Co było „nowością” również dla robotów KUKA. „Konstruktywne współdziałanie wszystkich osób zaangażowanych w projekt sprawiło, że teraz mamy idealne rozwiązanie transportowe do zautomatyzowanej produkcji czipów” – mówi Moser.
Lisa Ebner była od samego początku odpowiedzialna za integrację robotów do pomieszczeń czystych w zautomatyzowanym procesie produkcyjnym.
Idealny zasięg do precyzyjnej pracy przy manipulowaniu płytkami półprzewodnikowymi
Obecnie w kilku pomieszczeniach czystych pracuje 17 robotów LBR iiwa CR – przez całą dobę, 365 dni w roku. „Są one niezwykle kompaktowe i mobilne, mogą podnosić ciężary o masie do 14 kg, pracują w sposób niepowodujący drgań i wykonują prace z użyciem chwytaka z dokładnością do milimetra nawet na minimalnej przestrzeni” – mówi Moser, wyliczając zalety robotów do pomieszczeń czystych. Zwłaszcza dodatkowa siódma oś o odpowiednim zasięgu pozwala na wykonywanie precyzyjnych i krętych ruchów, które nie byłyby możliwe w przypadku „konwencjonalnych” 6-osiowych robotów.
Robot KUKA umieszcza płytki krzemowe w komorze obróbczej z dokładnością do milimetra.
Doskonała perfekcja podczas pracy z dokładnością do milimetra
Cicho brzęcząc roboty do pomieszczeń czystych transportują czarne kasety wypełnione kosztownymi płytkami krzemowymi do dalszych etapów obróbki, umieszczają płytki z dokładnością do milimetra w odpowiednich komorach obróbczych, a następnie ponownie je odbierają. „Od początku poszukiwaliśmy idealnie dopasowanego rozwiązania do naszej produkcji w Villach. Nic innego nie wchodziło w grę” – wyjaśnia Martin Moser. „Dlatego integrację systemów wzięliśmy na siebie. Bardzo ważna była bezpośrednia wymiana informacji z konstruktorami KUKA – przede wszystkim dotyczących tego, jak skonfigurować cały system i jak ma się on później ‚wyuczać‘.”
Roboty do pomieszczeń czystych transportują czarne kasety wypełnione płytkami krzemowymi do dalszych etapów obróbki.
Idealna równowaga między tym, co możliwe, a tym co potrzebne do produkcji mikroczipów
W zespole Martina Mosera od samego początku za integrację robotów w zautomatyzowanym procesie produkcji płytek krzemowych odpowiedzialna była Lisa Ebner. Lisa Ebner jest prawdziwą fanką robotów do pomieszczeń czystych: „Gdy zobaczyłam robota LBR iiwa CR po raz pierwszy, byłam zafascynowana: Mogłabym godzinami patrzeć, jak wykonuje te płynne i harmonijne ruchy.” Ekspertka od automatyzacji jest stale przy liniach produkcyjnych, kontroluje systemy na stanowisku kierowniczym i poszukuje dalszych możliwości doskonalenia produkcji. „Podczas optymalizacji musimy znaleźć idealną równowagę między tym, co technicznie i fizycznie możliwe, a tym, co jest ważne dla naszych celów produkcyjnych. Musimy zawsze poszukiwać właściwego rozwiązania dla ekonomicznej produkcji.”
Aby zapewnić ekonomiczną produkcję, firma Infineon musi zawsze znaleźć balans między tym, co możliwe, a tym co potrzebne.
Postęp w przyszłej produkcji półprzewodników
„Wszystko, czego teraz się uczymy, pozwoli nam pójść o kolejny krok do przodu. Do następnego poziomu automatyzacji w produkcji półprzewodników” – mówi Bernd Steiner, kierownik produkcji w firmie Infineon Austria z Villach. Przedsiębiorstwo zainwestowało 1,6 miliarda euro w swój zakład w Villach. Pod koniec 2021 roku ma się tu odbywać całkowicie automatyczna produkcja półprzewodników mocy. „Naszym celem jest podniesienie wydajności w Smart Factory dokładnie tam, gdzie jest to potrzebne” – wyjaśnia Steiner.
W celu stworzenia przyszłościowych i energooszczędnych czipów, jakie będą stosowane w wielu przedmiotach codziennego użytku, np. w smartfonach, sprzęcie gospodarstwa domowego i samochodach, ale także w serwerach danych, urządzeniach medycznych, instalacjach solarnych i przemysłowych. Aby nasze życie stało się łatwiejsze, bezpieczniejsze i bardziej przyjazne dla środowiska.
