Du använder en äldre version av webbläsaren Internet Explorer. För en så bra upplevelse som möjligt bör du uppdatera din webbläsare.
Cobotar: Ett nytt sätt att hantera kiselplattor i renrum
Cobotar finner sin väg in i elektronikindustrins renrum. Kunder som producerar kiselplattor uppskattar framför allt cobotarnas tillförlitlighet och deras höga kvalitets- och säkerhetsstandarder. Cobotar lyfter renrumsautomation till en ny nivå.
Hos KUKA:s kund Infineon hanteras kiselplattorna på ett effektivt och säkert sätt av 17 avkännande robotar
Nej, kiselplattor är inte en produkt man kan hantera hur som helst: Med en tjocklek på upp till 40 mikrometer är många silikonplattor tunnare än ett hårstrå, men har trots detta en diameter på hela 150 till 300 millimeter, d.v.s. nästan lika stora som en pizza. De är mycket bräckliga och man varken kan eller vill hålla dem i handen. Innan det blir mikrochips av dessa känsliga kiselplattor, som är värda lika mycket som en bil i mellanklassen när de ligger tillsammans i en kassett, måste kiselplattorna genomgå upp till 1 200 processteg under tillverkningen. Och vid varje nytt steg måste de transporteras till nästa automatiserade bearbetningsstation. En perfekt uppgift för en robot som LBR iiwa CR. I Infineons produktionsanläggning i Villach i Österrike produceras sådana effekthalvledare som t.ex. används i bilar, smartphones, kylskåp, serverhallar eller i drivenheter i tåglok.
De känsliga kiselplattorna är värda lika mycket som en bil i mellanklassen när de ligger tillsammans i en kassett.
Produktionsmiljön är renare än en operationssal
I fabrikshall 17 i Villach-fabriken tillverkar Infineon mikrochips i en renrumsmiljö av kategori 1. Detta innebär att tillverkningen måste uppfylla följande krav: Det får finnas max en dammpartikel per 28 liter luft. Det är avsevärt mindre än vad som tillåts i en operationssal. Jämförelse: I bergsluft, som anses vara mycket ren och dammfri, svävar ca 100 000 partiklar runt i samma volym. För medarbetarna innebär det: Innan de går in i produktionsrummen måste de sätta på sig vita heltäckande skyddsdräkter och sedan använda en särskild luftsluss. Hud och hår måste vara helt täckta så att inga hudavlagringar kan spridas i rummet. Bärbara datorer och annan teknisk utrustning måste först rengöras ytterst noggrant.
Infineon i Villach använder 17 renrumsrobotar av typen TYP LBR iiwa CR.
Renrumsrobotar säkerställer riskfritt samarbete vid hantering av kiselplattor
”Med så här känsliga produktionsförhållanden måste vi välja transportteknik till våra kiselplattor med största omsorg”, berättar Martin Moser, gruppchef för automation inom AMHS (Automated Material Handling System) hos Infineon Technologies Austria i Villach. ”Eftersom olika mobila enheter och även människor rör sig i miljön där vi producerar kiselplattor kan vi endast använda extremt kompakta robotar med avkännande egenskaper i vår automation, robotar som säkerställer ett riskfritt samarbete mellan människor och maskiner. Och det helt utan skyddsstängsel.
Det behövs inget skyddsstängsel runt den avkännande roboten LBR iiwa CR när den ska hantera kiselplattor.
Flera systempartner i nära samarbete för att finna rätt lösning
”Det var när vi sökte efter robotar med dessa egenskaper som vi kom i kontakt med KUKA:s cobotar”, berättar företagets utvecklingsingenjör.Det visade sig dock bli en intensiv inlärningsprocess när dessa ISO3-certifierade robotar skulle förberedas för hantering av kiselplattor i renrum. Infineons automationsexperter fick arbeta sida vid sida med sina systempartner. Förutom KUKA bestod dessa främst av experter från Mechatronic Systemtechnik GmbH, som arbetade med hopmontering, kabeldragning och installation i produktionsmiljön, men även av programmerare från Micado Automation GmbH, som programmerade anläggningsstyrningen.
”I inledningsskedet visste vi inte exakt vilken funktion robotarna skulle fylla vid tillverkningen av kiselplattorna. Gemensamt anpassade vi systemen exakt efter våra behov. Det var i sanning ett pionjärarbete, både för oss och KUKA”, berättar Moser. Bland annat behövde lättviktsrobotarna göras renrumskompatibla. Det var ett ”nytt territorium” även för KUKA Roboter. ”Samarbetet mellan alla parter, som både var konstruktivt och lösningsorienterat, har i hög grad bidragit till att vi idag har en optimal transportlösning i vår automatiserade chipproduktion”, berättar Moser.
Lisa Ebner var med från start i arbetet att integrera renrumsrobotarna i den automatiserade produktionsprocessen.
Perfekt räckvidd för hantering av kiselplattor – på millimetern när
Idag arbetar 17 robotar av typen LBR iiwa CR i flera renrum – dygnet runt, 365 dagar om året. ”De är extremt kompakta och rörliga och kan hantera bärlaster på upp till 14 kilo. De arbetar utan vibrationer och styr sina gripdon med millimeterprecision – till och med i trånga utrymmen”, berättar Moser om renrumsrobotarnas fördelar. Och tack vare robotarnas extra sjunde axel möjliggörs finkänsliga och vinklade rörelser med extra räckvidd – rörelser som en 6-axlad ”konventionell” robot inte kan utföra.
Med millimeterprecision lägger KUKA:s robotar in silikonplattorna i bearbetningskammaren.
Hög noggrannhet på millimetern när
De svarta kassetterna som renrumsrobotarna transporterar under ett tyst surrande till respektive bearbetningssteg innehåller värdefulla kiselplattor. Robotarna sätter in kiselplattorna med millimeterprecision i olika bearbetningskammare och plockar ut dem igen efter avslutad bearbetning. ”Vi visste från start att vi behövde en skräddarsydd lösning till vår produktion i Villach. Inget annat var aktuellt”, berättar Martin Moser. ”Därför bestämde vi oss för att integrera systemen själva. Det direkta utbytet med KUKA:s utvecklare var mycket viktigt under denna process – särskilt när det gällde hur hela systemet skulle installeras och hur den fortsätta ’inlärningen’ skulle gå till.”
Renrumsrobotarna transporterar svarta kassetter fyllda med kiselplattor från det ena bearbetningssteget till det andra.
Rätt balans mellan det möjliga och det nödvändiga vid tillverkning av mikrochips
I Martin Mosers grupp var det Lisa Ebner som från start arbetade med integrationen av renrumsrobotarna i den automatiserade produktionen av kiselplattorna. Lisa Ebner är ett äkta fan av renrumsrobotarna: ”Första gången jag såg LBR iiwa CR blev jag helt fascinerad: Jag hade kunnat titta på robotens mjuka och harmoniska rörelser i timmar.” Automationsexperten är alltid på plats i produktionsanläggningen, ofta i kontrollrummet där hon övervakar hur systemen presterar och letar efter sätt att förbättra produktionen ytterligare. ”Vid optimeringsarbetet måste vi hitta rätt balans mellan det som är möjligt rent tekniskt-fysiskt och det som gör att vi uppfyller våra produktionsmål. Vi måste ju även fokusera på lönsamheten i vår produktion.”
För att säkerställa en kostnadseffektiv produktion måste Infineon hela tiden söka efter rätt balans mellan det möjliga och det som leder i mål.
Kunskapsutveckling som gynnar framtidens halvledarproduktion
”Allt som vi nu lär oss för oss framåt. Till nästa högre nivå inom automatiserad halvledarproduktion”, berättar Bernd Steiner, produktionschef hos Infineon Austria i Villach. Företaget investerar 1,6 miljarder euro i sin produktionsanläggning i Villach. I slutet av 2021 kommer vi tillverka effekthalvledare här och det helt automatiserat. ”Vårt mål är att skapa en smart fabrik där prestationer sker exakt där de behövs”, förklarar Steiner.
För optimal tillverkning av energibesparande chips även i framtiden – chips som redan idag påträffas i smartphones, hushållsapparater och bilar, men även i dataservrar, medicintekniska apparater och solvärme- och industrianläggningar. Med målet att göra våra liv enklare, säkrare och mer miljövänliga.
