Plně automatické balení FOSB s roboty v čistém prostoru

Pohled shora na zařízení zdůrazňuje úsporné uspořádání prostoru. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

Dva šestiosých robotů Stäubli typu TX2-160 přebírají všechny manipulace při balení FOSB. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

Robot představuje zabalenou krabici systému zpracování obrazu pro kontrolu kvality. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

Systémy ABT pro plně automatické balení FOSB jsou po celém světě velmi oblíbené. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

Roboti jsou vybaveni speciálními uchopovači, díky nimž je možné manipulovat s řadou formátů FOSB bez nutnosti výměny zařízení. (Copyright: Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

Balení waferů do takzvaných FOSB, což je zkratka pro Front Opening Shipping Boxen, je složitý proces, který musí probíhat v čistých prostorách. Aby bylo možné zcela eliminovat lidské zásahy, vyvinula bavorská společnost plně automatické řešení, které je v této oblasti jedinečné. Dva roboty Reinraum od společnosti Stäubli zajišťují kompletní manipulaci s boxy.

Na nejjižnějším cípu Bavorska, v malebné obci Burgkirchen, se v roce 2006 usadila malá, ale špičková společnost specializující se na high-tech speciální stroje, jejíž inovativní automatizační řešení si rychle získala mezinárodní pozornost. Díky promyšleným zařízením se mladé společnosti cts GmbH podařilo proniknout i do náročných odvětví, jako jsou automobilový průmysl, elektronika, polovodiče, life science a další, a vybudovat si tak odpovídající odborné znalosti. Po výrazném růstu má dnes cts více než 350 zaměstnanců na několika pobočkách – a stále si zachovává svou inovační sílu, kterou opět dokazuje s AutoBaggingTool, zkráceně ABT.

O tom, co je ABT zač, říká Alfred Pammer, jednatel společnosti cts: „Jedná se o složitou robotickou buňku se dvěma čistotě odolnými šestiosými roboty Stäubli, která plně automaticky zajišťuje kompletní balení FOSB kontejnerů naplněných wafery do systému Bag-in-Bag. Toto průlomové řešení nahrazuje částečně stále ještě ruční balicí proces a přináší významné zlepšení v oblasti bezpečnosti procesu, efektivity a kvality.“ Aby společnost mohla uspokojit stále rostoucí poptávku po tomto řešení, nedávno zřídila zcela novou, vysoce moderní výrobní linku.

Na rozdíl od toho je manuální balení FOSB, které může vážit až deset kilogramů, velmi fyzicky náročné. Zaměstnanci nejprve musí zkontrolovat správné usazení waferů v boxu, poté ověřit správnou montáž různých příslušenství na FOSB a nakonec zvládnout složité balení s vnitřním a vnějším pytlem – a to vše v čistých prostorách a v čistírenských oblecích.

Plně automaticky místo ručně

Jak rychle, jednoduše a efektivně probíhá plně automatické balení s pomocí dvou robotů Stäubli Reinraum typu TX2-160, ukazuje pohled na kompaktní kompletní buňku od cts, do které jsou integrovány všechny komponenty, jako jsou balicí stanice, kontrolní komory, roboty, vizuální systémy, tiskárny a další. Před tím, než FOSB, obvykle naplněné 25 wafery, vyrazí na svou cestu přes celkem 15 stanic, jsou identifikovány pomocí RFID, což je v polovodičovém průmyslu běžná praxe. Potřebné parametry jsou načítány z řídicího systému přes rozhraní SECS/GEM. Na základě získaných informací následují všechny potřebné procesní kroky.

Nejprve jsou kontejnery naplněné wafery převezeny pomocí overhead jeřábu, zkráceně OHT, a dopravovány do zařízení po dopravní pásu. V první fázi se na kontrolní stanici provádí tzv. Cross Slot Check, při kterém je ověřena správná poloha všech waferů v boxu.

Poté první robot Stäubli šestiosý zvedne FOSB a předloží jej vizuálnímu systému, který kontroluje správnou polohu příslušenství na boxu. Následuje označení štítkem a následná kontrola kvality štítku. Obě tyto operace zajišťuje robot TX2-160 tím, že bezpečně drží kontejner v ruce a připravuje jej pro štítkování a BV stanici. Aby byla zachována krátká taktová doba, provádí robot TX2-160 všechny pohyby s vysokou dynamikou a přesností.

Komplexní proces: balení Bag-in-Bag

Nyní je na řadě první balicí krok s vnitřním pytlem. K tomu robot položí kontejner na plně automatickou stanici, kde se provádí balení a svařování vnitřního pytle. Následují kroky skládání a lepení přebytečného materiálu a kontrola těsnosti vakuového balení.

Tato kontrolní stanice zároveň tvoří přechodovou pozici FOSB od prvního robota k druhému. Zatímco první robot TX2-160 kontejner zde odkládá k ověření, druhý robot jej po testu vyzvedne. Poté druhý robot kompletně zajišťuje manipulaci s balením s vnějším pytlem, přičemž provádí stejné kroky jako u balení vnitřního pytle, včetně dalšího štítkování a kontroly kvality štítku. Nakonec robot položí kompletně zabalený a zkontrolovaný FOSB na dopravník pro výstup.

„Zařízení nejenže výrazně zvyšuje kvalitu a bezpečnost procesu, ale také zvyšuje výrobní kapacitu. Měsíčně může AutoBaggingTool ABT zpracovat až 8 000 FOSB,“ říká Alfred Pammer. Další velkou výhodou je, že zařízení dokáže zvládnout širokou škálu formátů FOSB s různým příslušenstvím. Díky flexibilitě robotů Stäubli a vlastní vyvinuté technice uchopení od cts může ABT balit téměř všechny varianty bez nutnosti složitých přestaveb. Tento unikátní rys oceňují zákazníci po celém světě.

Požadovaná čistota podle třídy ISO 6 není pro roboty Stäubli žádnou výzvou. Dosahují této třídy již v základní konfiguraci. „V našich polovodičových zařízeních používáme roboty Stäubli jako standard, protože jsou považovány za referenci v čistých prostorách a zároveň jsou mimořádně přesné a spolehlivé. Tato zařízení běží především v Asii a dalších částech světa nepřetržitě, a proto si nemůžeme dovolit žádné poruchy nebo výpadky,“ zdůrazňuje Alfred Pammer.