Коботы: новый способ выполнения манипуляций с кремниевыми пластинами в чистом помещении 

Коботы находят применение в чистых помещениях для производства электронных изделий. При выполнении манипуляций с кремниевыми пластинами они демонстрируют надежность, а также отвечают самым высоким стандартам качества и безопасности. Тем самым коботы выводят автоматизацию в чистых помещениях на новый уровень.

Производственная эффективность и надежность в компании Infineon обеспечивается 17 высокоточными роботами KUKA для манипуляций с кремниевыми пластинами

Кремниевые пластины требуют особого подхода в работе: многие кремниевые пластины имеют толщину до 40 микрометров, что меньше толщины волоса, однако в диаметре достигают размера пиццы – от 150 до 300 миллиметров. Это исключительно хрупкий материал, который невозможно держать в руке. Для получения микросхем крайне ломкие кремниевые пластины, стоимость которых за одну кассету можно приравнять к стоимости одного автомобиля среднего класса, должны пройти до 1200 производственных этапов. Более того, каждый раз они должны передаваться в другую автоматизированную секцию обработки. Совершенно ясно, что в этом случае не обойтись без применения роботов, например, LBR iiwa CR. На заводе Infineon в австрийском городе Филлах производятся мощные полупроводниковые приборы, которые используются, например, в автомобилях, смартфонах, холодильниках или серверных фермах и приводных блоках локомотивов.

Стоимость одной кассеты хрупких кремниевых пластин можно приравнять к стоимости одного автомобиля среднего класса.

Класс чистоты при производстве выше, чем в операционном зале

На своем заводе в Филлахе в помещении класса чистоты 1, под которое отведен производственный цех 17, компания Infineon производит микросхемы. Данный класс чистоты предполагает выполнение следующих требований: в 28 литрах воздуха допускается содержание не более одной частицы пыли. Это требование намного выше того, что предъявляется к операционным залам. Для сравнения: в таком же объеме чистого горного воздуха содержится около 100 000 частиц. В отношении работников указанный класс чистоты предполагает следующее: доступ в производственное помещение только в специальных защитных костюмах белого цвета через специальный воздушный шлюз. Костюмы должны закрывать все тело, чтобы ни одна частичка волоса или кожи не могла попасть в окружающую среду чистого помещения. Лаптопы и другие технические приборы должны проходить тщательную предварительную очистку.
Компания Infineon в городе Филлах использует 17 роботов типа LBR iiwa CR, предусмотренных для чистых помещений.

Роботы для безопасного взаимодействия при манипуляциях с кремниевыми пластинами в чистых помещениях

«Мы должны очень точно продумать, какие технические средства транспортировки мы можем использовать в подобных производственных условиях, требующих исключительной точности и осторожности, – поясняет Мартин Мозер, руководитель команды по вопросам AMHS (Automated Material Handling System – автоматическая система перемещения материалов) в компании Infineon Technologies Austria в Филлахе. – По причине того, что в производстве кремниевых пластин наблюдается постоянное перемещение сотрудников, а также различных мобильных блоков, мы рассматриваем возможность автоматизации только с помощью очень компактных роботов высокой точности, рассчитанных на безопасное взаимодействие с человеком и машинами. Без необходимости в защитном ограждении».
Для высокоточного робота LBR iiwa CR, выполняющего манипуляции с кремниевыми пластинами, не требуется защитное ограждение.

Работа рука об руку с системными партнерами для создания подходящего решения

«В ходе поиска подходящих вариантов наше внимание привлекли коботы KUKA», – рассказывает инженер-разработчик. Для создания соответствия роботов специальным требованиям относительно манипуляций с кремниевыми пластинами в чистом помещении согласно ISO3 был организован исключительно интенсивный процесс обучения и развития, в рамках которого эксперты по автоматизации от компании Infineon рука об руку работали с системными партнерами. Помимо KUKA в процессе участвовали прежде всего эксперты компании Mechatronic Systemtechnik GmbH, которые выполняли сборку, прокладку кабелей и установку в производственном помещении, а также программисты компании Micado Automation GmbH, которые отвечали за систему управления установкой. 

«На тот момент у нас не было готовой схемы интеграции роботов в производство кремниевых пластин. Мы совместно адаптировали системы точно под наши производственные условия. Мы вместе с KUKA были настоящими новаторами», – сообщает Мартин Мозер. Задача состояла в том, чтобы сделать роботы легкой конструкции пригодными для применения в чистом помещении. Для роботов KUKA подобные условия применения были совершенно новыми. «Конструктивное взаимодействие всех участников с целью найти подходящее решение позволило нам создать идеальный вариант транспортировки для автоматизированного производства микросхем», – говорит Мартин Мозер.
Лиза Эбнер с самого начала была сокуратором процесса интеграции роботов в чистое помещение для автоматизированного производства.

Отличный радиус действия для манипуляций с кремниевыми пластинами с точностью до миллиметра

Сегодня в нескольких чистых помещениях свою работу выполняют 17 роботов LBR iiwa CR – 24 часа в день, 365 дней в году. «Они отличаются исключительной компактностью, подвижностью, грузоподъемностью до 14 кг, а также характеризуются отсутствием вибраций при работе. С помощью своих захватов роботы выполняют операции с точностью до миллиметра даже в ограниченных пространственных условиях», – поясняет Мартин Мозер преимущества роботов для чистых помещений. В частности, дополнительная седьмая ось роботов с соответствующим радиусом действия позволяет выполнять высокоточные и извилистые движения, которые невозможны при использовании традиционных 6-осевых роботов.
Робот KUKA укладывает кремниевые пластины в камеру обработки с точностью до миллиметра.

Совершенная работа с точностью до миллиметра 

Роботы в исполнении для чистых помещений с тихим характерным звуком передают черные кассеты, заполненные дорогостоящими кремниевыми пластинами, на следующие этапы обработки, с точностью до миллиметра вводят кассеты в камеры обработки и затем снова забирают кремниевые пластины. «Мы с самого начала хотели получить высокоточное решение для нашего производства в Филлахе. Другой вариант мы полностью исключили, – поясняет Мартин Мозер. – Поэтому интеграцию систем мы проводили сами. Однако мы непосредственно контактировали с разработчиками KUKA – прежде всего по вопросам наладки системы в целом и стратегиям дальнейшего развития». 
Роботы в исполнении для чистых помещений передают черные кассеты, заполненные кремниевыми пластинами, на отдельные этапы обработки.

Правильный баланс между возможным и необходимым в производстве микросхем

Лиза Эбнер с самого начала участвовала в команде Мартина Мозера в качестве сокуратора процесса интеграции роботов в процесс автоматизированного производства кремниевых пластин. Лиза Эбнер – настоящий поклонник роботов, предусмотренных для применения в чистых помещениях: «Я была абсолютно восхищена роботами LBR iiwa CR, как только впервые увидела их: я могла часами наблюдать за плавными и гармоничными движениями этих роботов». Эксперт по автоматизации постоянно проходит по проходам производственного помещения, проверяет системы на пульте управления и ищет дополнительные возможности совершенствовать производство. «При оптимизации мы должны найти правильный баланс между тем, что возможно с технической и физической стороны, и тем, что рационально для нашего производства. Мы всегда должны выбирать уровень, на котором обеспечивается экономически выгодное производство».
Для экономически выгодного производства компания Infineon всегда должна выбирать правильный баланс между возможным и рациональным.

Обучение во благо будущего в сфере производства полупроводниковых приборов

«Все, чему мы сейчас учимся, – это уверенный шаг вперед в нашем развитии. Переход на следующий уровень автоматизации в производстве полупроводниковых приборов», – рассказывает Бернд Штайнер, руководитель производства в компании Infineon Austria в Филлахе. Компания инвестирует 1,6 миллиарда евро в свой производственный объект, расположенный в Филлахе. К концу 2021 года планируется, что производство полупроводниковых приборов здесь будет полностью автоматизировано. «Наша цель – направить мощность в умной фабрике именно туда, где она требуется», – поясняет Бернд Штайнер. 

За энергосберегающие микросхемы завтрашнего дня, которые используются, например, во многих системах повседневного пользования: смартфонах, бытовых приборах, автомобилях, а также в серверах данных, медицинских приборах, солнечных и промышленных установках. Для более простой, безопасной и экологичной жизни.

Бернд Штайнер, руководитель производства в компании Infineon Austria в Филлахе 

Related content

Настройки файлов «cookie» ОК и открыть KUKA

Этот сайт использует файлы «cookie» (подробнее) для улучшения качества предоставления услуг также в онлайн-режиме. Если Вы продолжаете использовать наш сайт, это означает Ваше согласие на использование только технически необходимых файлов «cookie». Нажимая на «ОК и открыть KUKA», вы также соглашаетесь на использование маркетинговых файлов «cookie». Нажав «Настройки файлов «cookie»», Вы можете выбрать, какие файлы «cookie» будут использоваться.

Настройки файлов «cookie»