Emballage FOSB entièrement automatique avec robots en salle blanche

La vue d'en haut de l'installation souligne la disposition compacte. (Copyright : Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

Deux robots six axes Stäubli du type TX2-160 prennent en charge tous les processus de manutention lors de l'emballage FOSB. (Copyright : Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

Le robot présente la boîte emballée à un système de vision industrielle pour le contrôle qualité. (Copyright : Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

Les installations ABT pour l'emballage FOSB entièrement automatique rencontrent un grand succès dans le monde entier. (Copyright : Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

Les robots sont équipés de pinces spéciales, grâce auxquelles une grande variété de formats FOSB peuvent être manipulés sans opérations de repositionnement. (Copyright : Stäubli Tec-Systems GmbH Robotics)

L'emballage des wafers dans ce que l'on appelle des FOSB, l'acronyme signifiant Boîtes d'Expédition à Ouverture Frontale, est un processus complexe qui doit se dérouler dans des conditions de salle blanche. Afin d'éviter toute intervention humaine, une entreprise bavaroise a développé une solution entièrement automatisée sans égal. Deux robots de salle blanche Stäubli prennent en charge la manipulation complète des boîtes.

Dans le sud extrême de la Bavière, dans le charmant village de Burgkirchen, s'est installé en 2006 un petit mais prestigieux constructeur de machines spéciales de haute technologie, dont les solutions d'automatisation innovantes ont rapidement attiré l'attention internationale. Grâce à des installations bien conçues, la jeune société cts GmbH a réussi à s'imposer dans les secteurs les plus exigeants, notamment l'automobile, l'électronique, les semi-conducteurs, les sciences de la vie et plus encore, en développant une expertise solide. Après une croissance soutenue, cts compte aujourd'hui plus de 350 employés répartis sur plusieurs sites – mais ce qui reste inchangé, c'est sa capacité d'innovation, qu'elle démontre une fois de plus avec l'AutoBaggingTool, abrégé ABT.

Ce qu'est l'ABT, Alfred Pammer, mandataire social chez cts, le résume ainsi : « L'ABT est une cellule robotisée complexe équipée de deux robots Stäubli Six-Axes adaptés aux salles blanches, qui prennent en charge de manière entièrement automatique l'emballage complet en sac dans sac des FOSB contenant des wafers. Cette solution révolutionnaire remplace le processus d'emballage encore souvent effectué manuellement, tout en offrant un avantage décisif en termes de sécurité du processus, d'efficacité et de qualité. » Pour répondre à la demande croissante pour cette solution, cts a récemment mis en place une toute nouvelle usine de fabrication ultramoderne.

En revanche, l'emballage manuel des FOSB, pouvant peser jusqu'à dix kilogrammes, constitue une activité physiquement très exigeante. Les employés doivent d'abord vérifier que les wafers sont bien positionnés dans la boîte, puis contrôler que les différents composants sont correctement montés sur le FOSB, et enfin effectuer l'emballage difficile avec un sac intérieur et un sac extérieur – le tout dans des conditions de salle blanche et en combinaisons propres.

Entièrement automatisé plutôt que manuel

La rapidité, la simplicité et l'efficacité de l'emballage entièrement automatisé avec les deux robots de salle blanche Stäubli TX2-160 se révèlent en regardant la cellule compacte complète de cts, dans laquelle toutes les composantes telles que stations d'emballage, chambres d'inspection, robots, systèmes de vision, imprimantes et autres sont intégrées. Avant que les FOSB, généralement chargés de 25 wafers, ne commencent leur parcours à travers les 15 stations de la ligne, ils sont identifiés par RFID, comme c'est courant dans l'industrie des semi-conducteurs. Les paramètres nécessaires sont interrogés via l'interface SECS/GEM par le système hôte. Sur la base des informations reçues, toutes les étapes du processus sont ensuite effectuées.

Tout d'abord, les contenants chargés de wafers sont transportés par un système de levage aérien, appelé OHT, et acheminés vers la ligne par un tapis d'entrée. La première étape consiste en un contrôle croisé (Cross Slot Check), où la position correcte de tous les wafers dans la boîte est vérifiée à une station d'inspection.

Ensuite, le premier robot Stäubli Six-Axes saisit le FOSB et le présente à un système de vision qui vérifie la bonne position des composants attachés à la boîte. La suite consiste à l'étiquetage et au contrôle qualité de l'étiquette. Ces deux étapes sont assurées par le TX2-160, qui tient la boîte en main en la plaçant en toute sécurité dans la station d'étiquetage et la station BV. Pour maintenir des temps de cycle courts, le TX2-160 effectue tous ses déplacements avec une grande dynamique et précision.

Un processus complexe : l'emballage en sac dans sac

Le premier processus d'emballage avec le sac intérieur est maintenant à l'ordre du jour. Pour cela, le robot Six-Axes dépose le contenant à une station entièrement automatisée où l'emballage et le soudage du sac intérieur sont réalisés. Les étapes suivantes consistent à plier et coller l'excédent, puis à effectuer un test d'étanchéité de l'emballage sous vide.

Cette station de test sert également de position de transfert du FOSB du robot un au robot deux. Pendant que le premier TX2-160 dépose la boîte pour le contrôle, le second robot la récupère après le test. Ensuite, le second robot prend en charge la manipulation complète pour l'emballage avec le sac extérieur, en effectuant les mêmes opérations que pour le sac intérieur, avec un nouveau contrôle qualité de l'étiquette. Enfin, le robot dépose le FOSB entièrement emballé et vérifié sur le tapis de sortie.

« La ligne garantit non seulement une amélioration significative de la qualité et une augmentation de la sécurité du processus, mais aussi une productivité nettement accrue. Le AutoBaggingTool ABT peut atteindre un débit allant jusqu'à 8 000 FOSB par mois », explique Alfred Pammer. Un autre avantage majeur de la ligne est sa capacité à gérer une grande variété de formats FOSB avec différents composants attachés. Grâce à la flexibilité des robots Stäubli et à la technique de préhension développée par cts, l'ABT peut emballer presque toutes les variantes sans nécessiter de modifications importantes. Une caractéristique unique appréciée par les clients du monde entier.

La classification en salle blanche ISO 6 requise ne constitue pas non plus un défi pour les deux robots Stäubli. Ils atteignent cette classification dès leur version standard. « Nous utilisons systématiquement des robots Stäubli dans nos installations pour semi-conducteurs, car ils sont considérés comme une référence en salle blanche, tout en étant extrêmement précis et fiables. Ces installations fonctionnent principalement en Asie et dans d’autres régions du monde 24 heures sur 24, sans interruption ni panne, ce qui ne nous laisse aucune marge d’erreur », souligne Alfred Pammer.