La carga inductiva hace que la automatización de salas limpias sea libre de mantenimiento y segura gracias a Fabmatics

Gracias a una tecnología de seguridad avanzada, los robots móviles y los empleados se mueven de manera segura y eficiente junto en áreas estrechas de salas limpias. (Fuente: Fabmatics GmbH, Fotógrafo: Sven Claus (FotograFisch))

El HERO móvil Fab 200 posiciona un portador de obleas con precisión milimétrica en un estante de sala limpia, un ejemplo de manejo de materiales confiable en fábricas de 200 mm consolidadas. (Fuente: Fabmatics GmbH, Fotógrafo: Sven Claus (FotograFisch))

El panel de carga Wiferion está integrado en la losa del suelo del sala limpia, para una carga sin contacto, sin generación de partículas y una instalación mínimamente invasiva. (Fuente: Fabmatics GmbH, Fotógrafo: Sven Claus (FotograFisch))

Carga en proceso: El robot móvil recibe energía a través de un panel de carga frente a la estación de manipulación y continúa trabajando sin pausas de carga separadas. (Fuente: Fabmatics GmbH, Fotógrafo: Sven Claus (FotograFisch))

La demanda mundial de electrónica de potencia y chips para aplicaciones en los ámbitos automotriz, de comunicación e industrial crece sin freno. Sin embargo, muchas de las plantas de producción provienen de otra época: fábricas de obleas de 200 mm, que surgieron en los años 90 y 2000, todavía operan hoy en día con flujos de materiales en parte manuales. Su modernización es compleja debido a los altos requisitos de pureza, pero es urgentemente necesaria. El especialista en automatización de Dresde, Fabmatics, desarrolla desde hace más de 30 años soluciones que van desde el transporte hasta el almacenamiento y la identificación de obleas, apoyadas por la tecnología de carga sin mantenimiento de Wiferion.

En la industria de semiconductores, son importantes dos diámetros básicos de obleas: 200 mm y 300 mm. Las obleas de 300 mm se utilizan para la producción de procesadores y chips de memoria de alto rendimiento y se fabrican en plantas modernas y altamente automatizadas. En contraste, las instalaciones de producción para obleas de 200 mm, que se emplean principalmente en electrónica de potencia y ciertos componentes automotrices, suelen ser más antiguas y haber crecido de forma orgánica durante décadas. La consecuencia: a menudo existen infraestructuras heterogéneas que son difíciles de compatibilizar con nuevas tecnologías. Al mismo tiempo, aumenta la presión social y económica para automatizar los procesos. La escasez en las cadenas de suministro, el aumento de los costes energéticos y la falta de personal han demostrado lo importante que son los procesos estables y continuos. La automatización en la fabricación de semiconductores ya no es un tema del futuro, sino una condición previa para la competitividad.

En medio del clúster europeo de microelectrónica de Dresde, Fabmatics, con más de 300 empleados, asegura que las fábricas de 200 mm puedan operar sus instalaciones de manera más eficiente y segura mediante soluciones de automatización a medida. La empresa suministra a clientes destacados de la industria internacional de semiconductores en Europa, Asia y EE. UU. En 2009, Fabmatics comenzó a desarrollar su propio robot móvil, que inicialmente era guiado por raíles. Posteriormente, el sistema fue mejorado para que pudiera desplazarse libremente en el espacio, ofreciendo así máxima flexibilidad en el transporte de materiales. Hoy en día, los robots de transporte como el HERO Fab son una parte fija de la familia de productos. Transportan autonomamente cassettes de obleas, conectan máquinas en varios niveles y, gracias a su construcción modular, se adaptan de manera óptima a los diseños específicos del cliente. Sin embargo, un desafío inicial fue la alimentación eléctrica, hasta que Fabmatics optó por la solución de carga de Wiferion, basada en PULS brand.

Carga sin partículas: inductiva, en ambientes limpios

Como los robots móviles deben cargarse en salas limpias, dentro del entorno de producción controlado y libre de polvo, los sistemas de carga tradicionales rápidamente alcanzan sus límites. Sacar los vehículos del entorno de producción aumentaría drásticamente el riesgo de contaminación y pondría en peligro lotes enteros de obleas sensibles. Pero cargar en la sala limpia con tecnología de contacto convencional también presenta problemas: los contactos deslizantes y las conexiones pueden generar partículas de desgaste al arrancar, lo cual es un riesgo inaceptable en entornos de producción donde incluso las más pequeñas contaminaciones pueden causar daños por millones. El cobre, que se usa en muchas soluciones de contacto, está prohibido en la sala limpia, ya que puede dañar las superficies de los sustratos de semiconductores. Materiales alternativos como el acero inoxidable o la plata tampoco demostraron ser viables en la práctica. "Queríamos ofrecer a nuestros robots, desde la primera generación que salió al mercado en 2013, una solución de carga inductiva, pero la cantidad de energía transferida por los sistemas de entonces no era suficiente para nuestros fines. En ese momento, Wiferion aún no existía", explica Carsten Grunert, jefe de desarrollo de productos en Fabmatics. "Por eso, desarrollamos una tecnología de carga basada en contacto, integrada en el suelo. Sin embargo, esto implicaba un alto desgaste y mantenimiento, además de ser poco flexible."

Cuando Fabmatics desarrolló la segunda generación de sus robots móviles, la situación tecnológica había cambiado radicalmente. Wiferion ya estaba en el mercado y, como primer proveedor, ofrecía una solución de carga inductiva capaz de transferir hasta 60 amperios, suficiente para operar robots móviles en la sala limpia sin interrupciones. Esto permitió lo que en 2013 parecía imposible desde el punto de vista técnico.

Junto con el socio PohlCon, Fabmatics desarrolló plataformas de carga que se integran perfectamente en el doble suelo de las salas limpias. Solo es necesario reemplazar una de las losas del suelo, común en estas salas, sin necesidad de costosas remodelaciones. La transferencia de energía se realiza sin contacto mediante un campo magnético, sin generar partículas. Además, el sistema de carga inalámbrica del especialista en carga inalámbrica también ofrece ventajas en materia de protección contra incendios. Los carriles de tracción o contactos abiertos, que podrían generar partículas de desgaste y chispas, ya no son necesarios.

Flexible, sin mantenimiento y preparado para el futuro: carga automatizada en el proceso

La mayor ventaja, sin embargo, radica en el principio de carga en proceso. En lugar de programar tiempos de carga fijos, los robots de Fabmatics se cargan durante su trabajo normal, por ejemplo, al cargar y descargar cassettes de obleas. Gracias a la alta tolerancia de posicionamiento de los sistemas Wiferion, basta con que el robot se detenga brevemente sobre la plataforma de carga. Incluso pequeñas desviaciones no interrumpen la carga. Cada breve pausa es suficiente para mantener el nivel de energía estable. No se necesitan zonas de carga separadas, pausas largas ni intervenciones manuales. Esto también hace que la solución sea especialmente compacta.

Además de su instalación mínimamente invasiva, el sistema de carga destaca por su alta flexibilidad: gracias a su diseño modular, la infraestructura de carga puede adaptarse a cambios en los diseños de las plantas, una ventaja clave en entornos de producción que crecen, se amplían o se reconfiguran regularmente. Así, se crea una infraestructura de carga sin mantenimiento que encaja en cualquier entorno de producción existente y que, además de ser apta para salas limpias, ofrece seguridad para el futuro.

Sin carriles de tracción ni obstáculos: nuevas áreas de aplicación

"La combinación de suministro de energía inalámbrico y carga integrada en el proceso es ideal para nuestras aplicaciones", explica Carsten Grunert. "Ya podíamos realizar operaciones 24/7 antes, pero ahora esto es mucho más flexible, sin mantenimiento y con la máxima pureza en los procesos. ¡Una verdadera ventaja para nuestros sistemas! La alta flexibilidad también nos ha permitido explorar nuevas áreas de aplicación."

De esta forma, Fabmatics ha integrado la tecnología de Wiferion en otras series de robots, que anteriormente estaban limitadas por las restricciones de los sistemas de carga tradicionales. Como las plataformas de carga también pueden montarse verticalmente en paredes, son adecuadas para aplicaciones verticales como ascensores de plantas. Especialmente en el transporte de materiales entre varios pisos, la tecnología resulta ventajosa: sin necesidad de conexiones mecánicas ni carriles de tracción, que normalmente conducen cables para la transferencia de energía, se eliminan obstáculos potenciales y riesgos de incendio. Además, la solución inalámbrica permite una integración silenciosa y sin fisuras en la operación en curso.

Conclusión: un gran avance para la automatización en la industria de semiconductores

Gracias a la integración de la tecnología de Wiferion, Fabmatics ha superado una barrera clave en la automatización de procesos en salas limpias. La alimentación inductiva permite una operación sin mantenimiento y integrada en el proceso de robots móviles, incluso en entornos de producción altamente sensibles. Para la industria de semiconductores, especialmente para las fábricas de obleas de 200 mm con sus estructuras heredadas, esto representa un salto real en eficiencia. La carga inductiva se convierte así en la clave para la próxima etapa de automatización.