La carga inductiva hace que la automatización en 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 uno al lado del otro incluso en áreas de salas limpias estrechas. (Fuente: Fabmatics GmbH, Fotógrafo: Sven Claus (FotograFisch))

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

El panel de carga Wiferion está integrado a ras en la losa del suelo del cuarto limpio, para una carga sin contacto, sin formación 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 sectores de Automoción, Comunicación e Industria crece sin freno. Sin embargo, muchas de las instalaciones 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 material 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 abarcan desde el transporte y el almacenamiento hasta la identificación de obleas, apoyándose en 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 instalaciones modernas y altamente automatizadas. En contraste, las instalaciones para obleas de 200 mm, que se emplean principalmente en electrónica de potencia y ciertos componentes automovilísticos, suelen ser más antiguas y han crecido de forma orgánica durante décadas. La consecuencia: a menudo existen infraestructuras heterogéneas que difícilmente pueden adaptarse a nuevas tecnologías. Al mismo tiempo, aumenta la presión social y económica para automatizar los procesos. Los cuellos de botella en las cadenas de suministro, los costes energéticos crecientes y la escasez de mano de obra cualificada 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, se asegura de que las fábricas de 200 mm puedan operar sus instalaciones de forma 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, inicialmente conectado por raíles. Posteriormente, el sistema se perfeccionó para que pudiera desplazarse libremente en el espacio, ofreciendo así máxima flexibilidad en el transporte de material. Hoy en día, los robots de transporte como el HERO Fab son parte integral 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 de cada cliente. Sin embargo, un reto inicial fue la alimentación energética, hasta que Fabmatics descubrió la solución de carga de Wiferion – una marca de PULS.

Partículas libres significa inductivo: carga en ambiente limpio

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 aumentaría drásticamente el riesgo de contaminación y pondría en peligro lotes enteros de obleas sensibles. Pero también cargar en la sala limpia con tecnología de contacto convencional es problemático: los contactos de fricción y las conexiones enchufables generan partículas de desgaste al arrancar, lo cual representa 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 convincentes 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 transferible en esos sistemas 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 provocaba 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 ambientes limpios sin interrupciones. Así, se logró lo que en 2013 parecía imposible por limitaciones técnicas.

Junto con el socio PohlCon, Fabmatics desarrolló placas de carga que se pueden integrar sin problemas en la doble base del suelo de las salas limpias. Solo es necesario reemplazar una de las losas del suelo, que normalmente ya existe en la sala limpia, evitando 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. Se eliminan las cadenas portacables o contactos abiertos que podrían favorecer la generación de partículas y chispas.

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 habitual, 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 placa de carga. Incluso desviaciones menores no interrumpen la carga. Cualquier pausa breve es suficiente para mantener estable el nivel de energía. No son necesarias 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, una ventaja clave en entornos de producción que crecen o se reconfiguran regularmente. Así, se crea una infraestructura de carga sin mantenimiento, que encaja en cualquier entorno productivo existente y que, además de ser apta para salas limpias, ofrece seguridad futura.

Sin cadenas portacables 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 es mucho más flexible, sin mantenimiento y con la máxima pureza en el proceso. ¡Un gran avance para nuestros sistemas! Además, la alta flexibilidad nos ha permitido explorar nuevas áreas de aplicación.»

De hecho, Fabmatics ha integrado la tecnología de Wiferion en otras series de robots, previamente limitadas por las restricciones de los sistemas de carga tradicionales. Como las placas de carga también pueden montarse verticalmente en paredes, son aptas para aplicaciones verticales como ascensores de plantas. Especialmente en el transporte de material entre varios pisos, la tecnología resulta ventajosa: sin necesidad de conexiones mecánicas ni cadenas portacables, que suelen usar 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: una gran ventaja para la automatización en la industria de semiconductores

Gracias a la integración de la tecnología de Wiferion, Fabmatics ha superado un obstáculo clave en la automatización de procesos en salas limpias. La alimentación inductiva permite una operación de robots móviles sin mantenimiento y integrada en el proceso, 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 avance real en eficiencia. La carga inductiva se convierte así en la clave para la próxima etapa de automatización.