Používáte starší verzi prohlížeče Internet Explorer. Pro optimální zobrazení si prosím svůj prohlížeč aktualizujte
Coboty: Nový způsob manipulování s křemíkovými destičkami v čistém prostoru
Coboty se prosazují v čistém prostoru elektronického průmyslu. Při manipulaci s křemíkovými destičkami bodují u zákazníků spolehlivostí a také nejvyššími standardy v oblasti kvality a bezpečnosti. Coboty tak zvedají automatizaci v čistém prostoru na zcela novou úroveň.
U zákazníka společnosti KUKA, firmy Infineon, zajišťuje efektivitu a bezpečnost 17 senzitivních robotů pro manipulaci s křemíkovými destičkami
Ne, křemíkové destičky nejsou zrovna kolaborativním výrobkem: S tloušťkou až 40 mikrometrů jsou křemíkové destičky mnohem tenčí než lidský vlas a mají přitom průměr 150 až 300 milimetrů, čímž téměř dosahují velikosti pizzy. Jedná se o velmi křehký materiál, který člověk nemůže a nechce držet v ruce. K tomu, aby se z těchto citlivých křemíkových destiček, které dohromady v kazetě mají hodnotu automobilu střední třídy, staly čipy, musí ve výrobě projít až 1200 procesních kroků. A přitom se pokaždé pohybovat k další automatické zpracovatelské stanici. Jasný případ pro roboty jako LBR iiwa CR. V pobočce společnosti Infineon v rakouském Villachu se vyrábí výkonné polovodiče, které se používají například v automobilech, chytrých telefonech, chladničkách nebo v serverových farmách a hnacích jednotkách lokomotiv.
Kazeta citlivých křemíkových destiček může mít hodnotu automobilu střední třídy.
Výrobní prostředí je čistší než na operačním sále
V hale 17 závodu ve Villachu vyrábí Infineon čipy v prostředí čistého prostoru kategorie 1. S ohledem na požadavky na výrobu to znamená: Ve 28 litrech vzduchu se nesmí vyskytovat více než jedna částice prachu. To je výrazně méně, než je povoleno na operačním sále. Pro srovnání: V horském vzduchu, který je považován za zvlášť čistý, při takovém objemu polétává asi 100 000 částic. Pro zaměstnance to znamená následující: Vstup do výrobního prostoru jen ve speciálním, bílém celotělovém ochranném oděvu přes speciální vzduchové propusti. Kůže a vlasy musí být zakryty, aby žádné částečky neunikly ven. Notebooky a další technické přístroje musí být předem podrobeny důkladnému čištění.
Ve společnosti Infineon v rakouském Villachu se používá 17 robotů pro čisté prostory typu LBR iiwa CR.
Roboty pro čisté prostory zajišťují bezpečnou spolupráci při manipulaci s křemíkovými destičkami
„V těchto vysoce citlivých výrobních podmínkách pro naše křemíkové destičky si musíme velmi přesně rozmyslet, jakou přepravní techniku chceme použít“, vysvětluje Martin Moser, vedoucí týmu pro automatizaci v oblasti AMHS (Automated Material Handling System) ve společnosti Infineon Technologies Austria ve Villachu. „Vzhledem k tomu, že se ve výrobě křemíkových destiček pohybují různé mobilní jednotky a také osoby, přicházejí pro automatizaci v úvahu jen roboty, které jsou extrémně kompaktní, citlivé a dimenzované pro bezpečnou spolupráci člověka a stroje. A to zcela bez ochranného oplocení.
Citlivý LBR iiwa CR nepotřebuje žádné bezpečnostní oplocení při manipulování s křemíkovými destičkami.
Společně se systémovými partnery směrem k řešení
„Při hledání takového řešení jsem narazili na coboty KUKA“, informuje inženýr vývoje.Připravit tyto roboty podle certifikace ISO3 na vysoce specializované požadavky na manipulaci s křemíkovými destičkami v čistém prostoru, to byl velmi intenzivní proces, při němž odborníci na automatizaci ze společnosti Infineon úzce spolupracovali se svými systémovými partnery. Kromě společnosti KUKA to byli především odborníci z firmy Mechatronic Systemtechnik GmbH pro montáž, připojení a instalaci ve výrobě a také programátoři z firmy Micado Automation GmbH pro řídicí systém zařízení.
„Tenkrát jsem neměli k dispozici žádný vzor robota ve výrobě křemíkových destiček. Společně jsme systémy přizpůsobili našim konkrétním požadavkům. Byla to průkopnická práce, pro nás stejně jako pro společnost KUKA“, referuje Moser. Součástí této práce byla úprava robotů lehké konstrukce tak, aby mohly pracovat v čistém prostoru. To byla novinka i pro roboty KUKA. „Konstruktivní a na řešení zaměřená spolupráce všech zúčastněných stran přispěla velkou mírou k tomu, že dnes disponujeme ideálním řešením přepravy v rámci automatizované výroby čipů“, říká Moser.
Lisa Ebnerová se od samého začátku spolupodílela na integraci robotů pro čisté prostory do automatizovaného výrobního procesu.
Dokonalý dosah pro milimetrovou práci při manipulaci s křemíkovými destičkami
Dnes pracuje v několika čistých prostorech 17 robotů LBR iiwa CR – a to nepřetržitě, 365 dní v roce. „Jsou extrémně kompaktní, pohyblivé, dokáží zvládnout zátěže o hmotnosti až 14 kilogramů, pracují bez vibrací a s pomocí chapadla provádějí práce i na malém prostoru s milimetrovou přesností“, vysvětluje Moser výhody robotů pro čisté prostory. Zejména jejich přídavná sedmá osa s příslušným dosahem umožňuje provádění jemných a úhlových pohybů, které s „konvenčními“ 6osými roboty provádět nelze.
Robot KUKA odkládá křemíkovou destičku do zpracovatelské komory s milimetrovou přesností.
Dokonalá milimetrová práce
Roboty pro čisté prostory tak za tichého bzučení přepravují černé kazety plné vzácných křemíkových destiček k jednotlivým krokům zpracování, zavádějí je na milimetry přesně do příslušných zpracovatelských komor, odkud je následně zase vyzvedávají. „Od samého začátku jsme chtěli na míru upravené řešení pro naši výrobu v rakouském Villachu. Něco jiného pro nás nepřicházelo do úvahy“, vysvětluje Martin Moser. „O integraci systémů jsme se proto postarali sami. Přitom byla přímá výměna zkušeností a poznatků s vývojáři společnosti KUKA velmi důležitá, a to zejména s ohledem na způsob, jak celkový systém nastavíme a jak se má tento systém dále ‚učit‘.“
Roboty pro čisté prostory přepravují černé kazety plné křemíkových destiček k jednotlivým krokům zpracování.
Správná rovnováha mezi tím, co je proveditelné a tím, co je nezbytně nutné pro výrobu mikročipů
V týmu Martina Mosera se Lisa Ebnerová od samého začátku spolupodílela na integraci robotů do automatizovaného procesu výroby křemíkových destiček. Lisa Ebnerová je velkou fanynkou robotů pro čisté prostory: „Když jsem robot LBR iiwa CR viděla poprvé, byla jsem okamžitě nadšena: Na jemné a harmonické pohyby robota bych se mohla dívat celé hodiny.“ Odbornice na automatizaci se stále pohybuje mezi výrobními linkami, kontroluje systémy ve velínu a snaží se najít další možnosti zdokonalení výroby. „Při optimalizaci musíme nalézt správnou rovnováhu mezi tím, co je technicky a fyzicky možné, a tím, co je pro naše výrobní účely smysluplné. Musíme nalézt správnou míru pro hospodárnou výrobu.“
Pro hospodárnou výrobu musí Infineon nalézt vždy správnou míru mezi tím, co je možné a tím, co je smysluplné.
Krok směrem do budoucnosti výroby polovodičů
„Vše, co se teď naučíme, nás posune dál. Na vyšší stupeň automatizace ve výrobě polovodičů“, říká Bernd Steiner, vedoucí výroby ve společnosti Infineon Austria ve Villachu. Do své pobočky ve Villachu investovala společnost 1,6 miliard eur. Na konci roku 2021 zde má být plně automatizovaná výroba polovodičů. „Našim cílem je nasměrovat výkon Smart Factory přesně tam, kde je zapotřebí“, vysvětluje Steiner.
Pro energeticky úsporné čipy budoucnosti, které se používají v řadě aplikací každodenního života, jakými jsou například chytré telefony, domácí spotřebiče a automobily, ale také v datových serverech, přístrojích lékařské techniky, solárních a průmyslových zařízeních. Díky nim je náš život jednodušší, bezpečnější a ekologičtější.
