Az induktív töltés karbantartásmentessé és biztonságossá teszi a tisztatér automatizálását a Fabmatics segítségével

Köszönhetően kifinomult biztonsági technológiának a mobil robotok és munkatársak biztonságosan és hatékonyan haladnak egymás mellett szűk tisztatéri területeken is. (Forrás: Fabmatics GmbH, Fotó: Sven Claus (Fotográfisch))

A mobil HERO Fab 200 pontosan milliméterre helyezi el a szilíciumlapkát tartó tartályt egy tisztatéri polcon – ez egy példa a megbízható anyagmozgatásra a meglévő 200 mm-es gyárakban. (Forrás: Fabmatics GmbH, Fotó: Sven Claus (FotograFisch))

A Wiferion töltőpanel szorosan beépítve van a tisztatéri padlólemezbe – érintés nélküli töltés részecskék képződése nélkül és minimál invazív beépítéssel. (Forrás: Fabmatics GmbH, Fotó: Sven Claus (FotográFisch))

Töltés folyamat közben: A mobil robot energiát tölt be a kezelőállomás előtti töltőpanelről, és további külön töltési szünetek nélkül folytatja a munkát. (Forrás: Fabmatics GmbH, Fotó: Sven Claus (FotograFisch))

Az egész világon növekszik az erőátviteli elektronika és chipek iránti kereslet az autóipar, kommunikáció és ipar területein alkalmazásokhoz, ez azonban nem lassuló ütemben történik. Sok gyártóhely azonban egy másik korszakból származik: a 200 mm-es szilíciumlapka-gyárak, amelyek az 1990-es és 2000-es években jöttek létre, még ma is részben manuális anyagáramlással működnek. A modernizálásuk összetett a magas tisztasági követelmények miatt, de sürgősen szükséges. A Dresdner automatizálási szakértő Fabmatics több mint 30 éve fejleszt megoldásokat, amelyek a szállítástól a tároláson át a szilíciumlapkák azonosításáig terjednek – támogatva a Wiferion karbantartásmentes töltéstechnológiájával.

A félvezetőiparban két alapvető szilíciumlapkaátmérő van jelentőséggel: 200 mm és 300 mm. A 300 mm-es lapkákat erőteljes processzorok és memóriachipek gyártására használják, és modern, magas automatizáltságú gyártóhelyeken készülnek. Ezzel szemben a 200 mm-es lapkák gyártóberendezései, amelyek elsősorban az erőátviteli elektronikához és bizonyos autóipari alkatrészekhez készülnek, általában idővel öntudatlanul fejlődtek, és régebbiek. Ennek eredménye: gyakran heterogén infrastruktúrák léteznek, amelyek nehezen egyeztethetők össze az új technológiákkal. Ugyanakkor növekszik a társadalmi és gazdasági nyomás a folyamatok automatizálására. A beszállítási láncok problémái, az emelkedő energiaárak és a szakemberhiány megmutatták, milyen fontosak a stabil és folyamatos folyamatok. Az automatizálás a félvezetőgyártásban már nem jövőbeli kérdés, hanem alapfeltétel a versenyképességhez.

A Dresdner mikroelektronikai klaszter közepette a Fabmatics több mint 300 alkalmazottal biztosítja, hogy a 200 mm-es gyárak hatékonyabban és biztonságosabban működtessék berendezéseiket egyedi automatizálási megoldásokkal. A vállalat neves ügyfeleket szolgál ki az nemzetközi félvezetőiparban Európában, Ázsiában és az USA-ban. Már 2009-ben a Fabmatics elkezdett saját mobil robotokat fejleszteni, amelyek kezdetben sínhez kötöttek voltak. A rendszert később úgy továbbfejlesztették, hogy szabadon mozoghat a térben, így maximális rugalmasságot biztosítva az anyagmozgatásban. Ma a HERO Fab szállítógépek szerves részei a termékcsaládnak. Autonóm módon szállítják a szilíciumlapka-kapszulákat, összekötik a gépeket több szinten keresztül, és modularitásuknak köszönhetően optimálisan illeszthetők az ügyfélspecifikus elrendezésekhez. Kezdetben azonban a kihívást az energiaellátás jelentette – amíg a Fabmatics rá nem talált a Wiferion – a PULS márkájú töltéstechnológiára.

Partikamentes, induktív: töltés a tisztatérben

Mivel a mobil robotokat a tisztatérben alapvetően a kontrollált, pormentes gyártási környezetben kell tölteni, a hagyományos töltőrendszerek gyorsan elérik határaikat. A járművek kiállítása jelentősen növelné a szennyezés kockázatát, és veszélyeztetné az érzékeny lapkák egészségét. A töltés a tisztatérben azonban hagyományos érintkező technológiával problémás: csúszóérintkezők és csatlakozók kopási részecskéket termelnek, ami elfogadhatatlan a gyártási környezetben, ahol a legkisebb szennyeződések is milliós károkat okozhatnak. A legtöbb érintkező megoldásban használt réz pedig egyébként is tilos a tisztatérben, mivel károsíthatja a félvezető szubsztrátum felületeit. Az alternatív anyagok, például az acél vagy az ezüst, nem bizonyultak meggyőzőnek a gyakorlatban. „Az első generációs robotjainkat, amelyek 2013-ban kerültek piacra, induktív töltési megoldással szerettük volna ellátni, de akkor a rendszerek átvihető energiája nem volt elegendő a céljainkhoz. Akkoriban még nem létezett a Wiferion,” mondja Carsten Grunert, a Fabmatics termékfejlesztési vezetője. „Ezért kifejlesztettünk egy érintkező alapú töltéstechnológiát, amely beépíthető volt a padlóba. Ez azonban gyorsan kopott és karbantartást igényelt, és kevésbé volt rugalmas.”

Amikor a Fabmatics kifejlesztette a második generációs mobil robotjait, a technológiai helyzet alapvetően megváltozott. A Wiferion ekkor már a piacon volt, és elsőként kínált induktív töltési megoldást, amely akár 60 amperes átvitelt is lehetővé tesz – elegendő ahhoz, hogy a robotok a tisztatérben megszakítás nélkül működjenek. Ezáltal valósult meg az, ami 2013-ban még technikai korlátokba ütközött.

Az együttműködésben a PohlCon partnerrel a Fabmatics töltőlapokat fejlesztett ki, amelyek zökkenőmentesen beépíthetők a tisztatér padlózatába. Ehhez csupán egy, a tisztatérben általában megtalálható padlólemez cseréje szükséges, így nem kell bonyolult átalakításokat végezni. Az energiaátvitel érintésmentesen történik mágneses mező segítségével, így nem keletkeznek részecskék. Emellett a vezeték nélküli töltőrendszer tűzvédelmi szempontból is előnyös. A hajtószalagok vagy nyitott érintkezők, amelyek részecskék leválását vagy szikrázást okozhatnak, elhagyhatók.

Rugalmas, karbantartásmentes és jövőbiztos: automatizált töltés a folyamatban

A legnagyobb előny azonban az In-Process-Charging elvén alapul. Ahelyett, hogy fix töltési időket terveznénk, a Fabmatics robotjai a normál munkájuk során, például a szilíciumlapka-kapszulák betöltése és kiürítése közben töltődnek. A Wiferion rendszerek magas pozicionálási toleranciájának köszönhetően elég, ha a robot rövid ideig megáll a töltőpad felett. Még kisebb eltérések sem szakítják meg a töltést. Bármilyen rövid szünet elegendő ahhoz, hogy az energiaszint stabil maradjon. Külön töltőzónák, hosszú szünetek vagy manuális beavatkozások nem szükségesek. Ez a megoldás helytakarékos is.

A minimálisan invazív telepítés mellett a töltőrendszer magas rugalmasságával is lenyűgöző: modularitásának köszönhetően a töltési infrastruktúra könnyen alkalmazkodik a változó elrendezésekhez – ez különösen fontos a folyamatosan bővülő vagy átalakított gyártási környezetekben. Így kialakul egy karbantartásmentes töltési infrastruktúra, amely bármilyen meglévő gyártási környezetbe beilleszthető, és nemcsak tisztatér-kompatibilis, hanem jövőálló is.

Szállítószalagok és botlásveszély nélkül: új alkalmazási területek

<p„A vezeték nélküli energiaellátás és a folyamatba integrált töltés kombinációja ideális megoldás számunkra,” magyarázza Carsten Grunert. „Korábban már megvalósítottunk 24/7-es működést – ma azonban ez sokkal rugalmasabb, karbantartásmentes és a legmagasabb folyamattisztasággal történik. Ez valódi előrelépés rendszereink számára! A magas rugalmasság lehetővé tette számunkra, hogy új alkalmazási területeket is kiaknázzunk.”

Így a Fabmatics a Wiferion technológiát más robot sorozatokban is alkalmazza, amelyek korábban a hagyományos töltőrendszerek korlátai miatt voltak limitálva. Mivel a töltőlapok függőlegesen is felszerelhetők falakra, alkalmasak vertikális alkalmazásokhoz, például emeleti lifthez. Különösen több szint közötti anyagmozgatás esetén előnyös a technológia: mechanikus csatlakozások vagy szállítószalagok nélkül, amelyek általában kábeleket használnak az energiaátvitelhez, elkerülhetők a botlásveszélyek és a tűzvédelmi kockázatok. Emellett a vezeték nélküli megoldás csendes és zökkenőmentes integrációt tesz lehetővé a folyamatos működésbe.

Összegzés: Nagy előrelépés a félvezetőipari automatizációban

A Wiferion technológia integrálásával a Fabmatics leküzdött egy kulcsfontosságú akadályt a tisztatéri folyamatok automatizálásában. Az induktív energiaellátás lehetővé teszi a karbantartásmentes, folyamatba épített működést még érzékeny gyártási környezetekben is. A félvezetőipar, különösen a történelmileg kialakult 200 mm-es szilíciumlapka-gyárak számára ez valódi hatékonyságnövekedést jelent. Az induktív töltés így a következő szintű automatizáció kulcsává válik.