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Os domínios da robótica e do fabrico de semicondutores estão a evoluir rapidamente em simultâneo. Neste artigo, são discutidos os benefícios da utilização de robôs no sector do fabrico de semicondutores, bem como as vantagens e os desafios associados à sua utilização.
Crédito da imagem: Wichy/Shutterstock.com
À medida que os robôs se tornam mais comuns na automação industrial e no fabrico, a sua potencial aplicação na indústria global de semicondutores tem sido alvo de grande interesse.
O fabrico de semicondutores é um processo complicado. Os sistemas robotizados, entre outras tecnologias, são cruciais na produção automatizada de semicondutores. Devido às montagens complexas e às peças pequenas, como os wafers e os chips, os fabricantes estão a conceber robôs flexíveis que possam responder aos delicados processos de fabrico de semicondutores.
A utilização de robots para manusear peças microscópicas tornou-se essencial na introdução da micro e da nanotecnologia para os fabricantes de semicondutores. Do mesmo modo, a deslocação de bolachas de silício a alta velocidade sem causar danos é um problema crítico para estas máquinas no fabrico de semicondutores.
Estas tarefas tornam-se mais complexas com tamanhos de bolacha variáveis. Para evitar causar danos a estes componentes delicados, são utilizados robots limpos e avançados nos movimentos de manuseamento
Porque é que os robôs são utilizados na indústria de semicondutores?
O fabrico de semicondutores exige um elevado nível de pureza e limpeza no ambiente de fabrico. Os fabricantes de robots desempenham um papel crucial na satisfação destas necessidades, ajudando a garantir um fluxo de trabalho seguro e sem impurezas.
Para aplicações altamente sensíveis, estes sistemas podem oferecer uma linha de braços robotizados para salas limpas com um desempenho ultra-elevado. Estas instalações podem manipular cassetes, bolachas de silício, fotomáscaras e painéis em todas as cadeias de valor dos semicondutores com trajectórias suaves, alta velocidade e precisão excecional.
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A conceção destes robots depende da tarefa que têm de realizar. Uma vez que o manuseamento de semicondutores é um processo muito delicado, cada componente do sistema diretamente envolvido no manuseamento destes semicondutores deve ser avaliado de forma crítica para garantir movimentos precisos.
Por exemplo, em vez de ter um sistema concebido para todas as tarefas, são fabricados robôs específicos para fins de inspeção e limpeza, enquanto outros são concebidos para tarefas de ponta, como o fabrico de bolachas.
Fabrico limpo de semicondutores
Os fabricantes de robots revolucionaram a indústria dos semicondutores. O avanço tecnológico alcançado com a ajuda destes sistemas ajudou a catalisar o fabrico de semicondutores.
Os robôs mais recentes oferecem fiabilidade, flexibilidade e manuseamento a alta velocidade de bolachas ou cassetes para processos de fabrico de semicondutores de primeira linha, como limpeza, litografia, gravação e polimento. Do mesmo modo, executam tarefas de retaguarda como testes, embalagem e montagem.
Um componente estrutural comum observado nos robots com braços é o facto de serem revestidos com superfícies de poliuretano brilhante. Para cumprir os requisitos das salas limpas, os designs modernos têm de cumprir as normas ISO, incluindo a ISO 14644-1 classe 2/3.
Várias empresas oferecem robôs avançados para manter limpo o fabrico de semicondutores, incluindo a Mitsubishi, a KUKA, a Kawasaki e muitas outras.
A Kawasaki introduziu duas séries de robots de limpeza, incluindo a série NTS e a série TTS. Estes sistemas de alta precisão funcionam com sistemas de acionamento avançados de forma muito suave. Para além da elevada precisão, a série TTS possui um mecanismo telescópico rígido que permite o manuseamento a alta velocidade em posições baixas e altas.
Tanto a série NTS como a série TTS podem aceder a dois e três FOUPs do EFEM sem uma via. A série NTS inclui dois tipos de robôs, nomeadamente o NTS10 com um grau de liberdade de quatro eixos e o NTS20 com um grau de liberdade de cinco eixos. Da mesma forma, a série TTS inclui o TTS10 com um grau de liberdade de quatro eixos e o TTS20 com um grau de liberdade de cinco eixos. Estão em conformidade com as normas SEMI-F47 e SEMI-S2.
Desafios para o fabrico de semicondutores
Na indústria dos semicondutores, a tecnologia está a avançar a um ritmo muito rápido. Para acompanhar estas inovações, a indústria da robótica enfrenta o enorme desafio de avançar em simultâneo.
Embora domínios como a robótica flexível, a micro e a nanorrobótica, a inteligência artificial (IA) e a aprendizagem automática tenham impulsionado o desenvolvimento deste sector, ainda há margem para melhorias no que diz respeito às aplicações no fabrico de semicondutores.
Por exemplo, ainda há margem para melhorar os robôs totalmente automatizados através da IA e da aprendizagem automática para reduzir o trabalho manual, o que acabará por ajudar a manter o ambiente mais limpo. Além disso, isto também reduzirá o custo da contratação de pessoal qualificado para operar estas máquinas.
Inspecionar e testar semicondutores com robôs com visão também é fundamental para garantir que estão a executar corretamente as suas tarefas. Na produção de semicondutores, a inspeção e o teste de arte são tarefas críticas.
Uma vez que a produção de semicondutores envolve numerosas peças pequenas e frágeis, são necessárias câmaras de melhor resolução. Apenas as câmaras de alta resolução são capazes de localizar e inspecionar estas peças.
Os fabricantes de semicondutores podem utilizar sistemas inteligentes com um sistema de visão para eliminar a automatização e as ferramentas, que eram anteriormente necessárias para o fabrico de semicondutores. Os robôs desempenharão um papel mais importante na produção de semicondutores à medida que se tornarem mais inteligentes, precisos e rápidos. Este ajustamento é valioso, uma vez que permite uma maior produção a um custo mais baixo.