Mjuka gripare utrustar sorteringsmaskinen Innolas wafer

MIKROSYSTEMTECHNIK

Detaljer: Släppt: 04.07.2016; Senast uppdaterad: 11.11.2023; Träffar: 8162

Det är inte bara mildheten, mekatroniken grab av Gimatic som en fördel över pneumatisk visa. Deras användning minskar också de totala kostnaderna: De är mycket lättare att använda, underhållsfria och lämpliga för rena rum. Alla fördelar varför de är bland utvecklarna av Rån Märknings- och sorteringssystem från Innolas Väck entusiasm. Läs varför svängenheten och griparen också har segrat över andra mekatroniska lösningar från laserspecialisten.

Innehållet i omslagshistorien

Wafermärkning och sorteringssystem för halvledare
- Expertis från Innolas
Skonsam borttagning av wafers
Det lönar sig att tänka om mekatroniken
Försmak av fart och stift

"Jag har inte hittat någon annan tillverkare som bygger den på ett så komprimerat sätt", säger Sven Wollstadt, utvecklingschef på Innolas Semiconductor GmbH, Krailling. När han utvecklade en ny wafersorteringsmaskin valde han de elektriskt drivna komponenterna från Gimatic. Det är första gången som han inte har använt en pneumatisk lösning, och det bör förbli så med framtida nyutvecklingar.

Wafermärkning och sorteringssystem för halvledare

Moderholdingbolaget baserat i Tyskland Innolas grundades 1995. Med sina fyra systerbolag har man tillverkat innovativ laserteknik för industriella och vetenskapliga tillämpningar för kunder över hela världen.

Innolas Semiconductor har specialiserat sig på tillverkning av hög kvalitet Märkning och sorteringslösningar av wafers för halvledarindustrin i ett förhållande på 70 till 30 procent. Kundspecifika lösningar har varit den blomstrande kärnverksamheten för de 20 anställda i över 25 år.

För alla maskiner i portföljen ligger fokus vid val av delkomponenter på deras kvalitet och specialisternas kunnande. För att uppfylla slutkundernas högsta renhetskrav produceras och tas alla system i drift i det egna renrummet ISO6 (ISO 14644-1).

Expertis från Innolas

"Våra kunder får maskinerna levererade till sina produktionsanläggningar redo för användning i ett renrum", beskriver vi Thomas Roelz från försäljning ett unikt försäljningsargument för sitt företag. Referenserna inkluderar många världskända globala aktörer inom wafer- och chipsindustrin. Omkring 20 till 30 specialmaskiner lämnar huset till marknadsledaren i Europa och blivande marknadsledare i Asien och USA, där 50 procent av verksamheten för närvarande kommer ifrån.

Robotgripare, EOAT, gripkit för cobots och industrirobotar

"Vi har våra kunder att tacka för att vi även har tillverkat sorteringssystem för wafers sedan 2001", förklarar Sven Wollstadt. Ursprungligen hade vi bara lasermarkörerna i vårt sortiment tills en kund kontaktade oss. Han ansåg att vi också kunde tillverka sorterarna med vår teknik. En sådan sorterings- och överföringsmaskin för kisel och andra wafers är "IL C3800", som nu för första gången är utrustad med mekatroniska gripdon och vridenheter.

Skonsam borttagning av wafers

I ett modulärt waferbehandlingssystem finns transportsystem mellan de enskilda stationerna, som transporterar de känsliga wafers från en station till en annan. Eftersom absoluta renrumsförhållanden råder här måste denna hantering vara helt automatiserad. Det är också viktigt att se till att varken fram- eller baksidan av skivan med robot beröring för att förhindra kontaminering i processen.

IL C3800-typ waferöverföringssystem har till uppgift att automatiskt öppna en renrumskompatibel plastlåda FOUP (front open unit pot), ta bort de inneslutna wafers, vända dem, rikta in dem och lämna över dem till den efterföljande bearbetningsenheten. En treaxligRoboten hämtar wafers från lastningsstationen och placerar chipsen mycket snabbt och exakt på den sk Flipper (vändstation).

två Gimatisk gripare acceptera wafern. Den vridbara enheten vrider denna wafer, som kommer med fel sida, absolut synkront med hjälp av en precisionstandad remdrift. Slutligen placerar griparna kiselskivan på den så kallade alignern, där den riktas in för vidare transport.

Här är en läsning bildkamera streckkoden på skivan. Överföringsmaskinen överför informationen i streckkoden och den exakta positionen för wafern till följande bearbetningsstation via Ethernet, som sedan utför rätt process på rätt plats helt automatiskt

200 wafers per timme i renrummet

"Med denna automatisering sparar användaren den tidskrävande transportprocessen och kan ägna sig åt sin kärnuppgift, såsom laserablation av lager", förklarar Thomas Rölz och förklarar behovet av att investera i en maskin vars komplexitet bara blir tydlig på närmare inspektion. Men att de är för Renrum klass 1 cirka 200 wafers per timme läggs helt automatiskt till processen, motiverar investeringen.

Två MPPM 1606 Gimatic gripdon och en MRE 25180 vridenhet används för första gången i denna vändstation. "Vi ville borta från pneumatik, eftersom det producerade för mycket nötning i våra föregångare, var för stort, var för komplext att implementera och inte kunde hantera wafers skonsamt nog”, säger utvecklingschefen och beskriver orsakerna till bytet från pneumatik till mekatronik. Framför allt var nötningen orsakad av pneumatik inte längre acceptabel här, eftersom lasermärkningen måste vara absolut partikelfri i mikrometerområdet.

Strömlöst gripkraftsskydd

"På den tiden efterforskade jag på Internet vem som specialiserade sig på tillverkning av sådana mekatroniska komponenter", minns han. Gimatic hade implementerat båda funktionerna som var viktiga för oss i sina produkter – både rotationen och en mycket kompakt design. "Dessa är helt enkelt vår USP: liten design, enkel kontroll och gripkraftssäkerhetsanordning även i strömlöst tillstånd”, tillägger Harry Kern, teknisk konsult på Gimatic Vertrieb GmbH och kontaktperson för laserspecialisten. "Förresten, vi var först med att erbjuda en icke-elektrisk säkerhetsanordning för gripkraft." Hela systemet är patenterat.

Dessa vakuumgripare klarar allt

"Det är en mycket viktig punkt", säger Sven Wollstadt, "att gripdonet förblir i det tillstånd det var i förra gången, även om maskinen går sönder." Detta är särskilt viktigt med de odefinierade tillstånden hos vridenheten. Det faktum att de enskilda stegen i EU:s energieffektivitetsdirektiv att minska den primära energiförbrukningen med 20 procent till 2020 kan naturligtvis uppfyllas med metoden: när strömmen är på - ändläge - gjort.

"Vi är pionjärer med det här flipperspelet och det oberoende, parallella arbetssättet", rapporterar utvecklingschefen stolt. I konventionella system transporterar och vänder roboten skivorna efter varandra.

Tänk på waferkänslighet

"Den största utmaningen för oss i den här applikationen var känsligheten hos wafers", minns Harry Kern. Skivan får endast gripas på de första millimeterna av ytterdiametern med en kraft på endast fem Newton. Annars skulle gripprocessen förstöra dess struktur. En pneumatisk gripare kan inte längre göra det.

"En turné Elektrisk Gripdon kraften byggs upp efter behov. Kugghjulet gör att griparkäftarna blir motståndskraftiga, det vill säga träffar skivan. Käftarna kan inte röra sig längre, men spindeln fortsätter att arbeta och genererar därmed gripkraften. Styrkortet i griparen registrerar detta och stängs av med en förinställd kraft", säger Harry Kern och beskriver greppprocessen.

gripare | pneumatisk + elektrisk från olika tillverkare

Med det pneumatiska systemet träffar griparen arbetsstycket med full gripkraft och skulle förstöra åtminstone en skiva. Innolas har även designat kolkäftar för att stödja denna applikation, som också har en fjäderfunktion och därmed minskar greppkraften.

Det lönar sig att tänka om mekatroniken

"Den nya utvecklingen var redan extremt komplex, men den vridbara enheten är nu mycket lättare att tillverka", sammanfattar Sven Wollstadt. På så sätt skulle underhållskostnaderna och utvecklingskostnaderna kunna reduceras kraftigt.

Bara produktionstiderna har minskat med en tredjedel. Och den enkla styrningen av grip- och vridenheten gör det också möjligt att gå direkt till styrningen med de digitala signalerna. Så det är inte förvånande att endast mekatroniska gripdon ska användas för nya utvecklingar.

Kunden å andra sidan kan se fram emot lägre totala kostnader eller totala ägandekostnader. Eftersom Gimatic garanterar upp till 10 miljoner underhållsfria cykler. "Vi är de enda leverantörerna som erbjuder en gripare med en 3-polig 24 V-kontroller och därför inte behöver en extra modul", tillägger Harry Kern.

Och det mycket enkla styralternativet sparar programmering och förarutbildning. "Pris/prestanda-förhållandet på modulerna är så bra och vi gillade verkligen att använda dem", säger Sven Wollstadt glatt. Och tillägger till bedömningen: "Vi har många leverantörer internt, men Gimatic var väldigt engagerad och stöttade oss väldigt konstruktivt."

Försmak av fart och stift

Generellt är trenden inom design att ge företräde åt mekatroniska produkter framför pneumatiska. ”Inte minst under loppet av industrin 4.0utveckling och tillkomsten av kollaborativ robotik frågar kunderna nu specifikt om våra produkter”, säger Harry Kern. Och så ger han en liten försmak av nya utvecklingar från Gimatic:

Vi har nu en hastighetsversion i programmet, som upp till 120 gripcykler per minut nådde. Det finns även en gripvariant som avger en signal när toppströmmen uppnås och drivmotorn stängs av. Denna signal kan användas för att definiera detta som en "komponent gripen".