La semipersonalización de varias herramientas de limpieza automatizadas mejora la reproducibilidad, el rendimiento y la seguridad del proceso
A dell williams
Para cumplir con los requisitos específicos de la aplicación, los ingenieros de diseño en industrias que fabrican componentes delicados a menudo requieren más flexibilidad que las opciones estándar que permiten la automatización de equipos de limpieza de procesos húmedos.
Estos componentes especiales van desde chips, obleas, semiconductores y dispositivos electrónicos hasta ópticas especiales para láseres de clase mundial. De hecho, cuanto más complejo es el equipo, mayor es la necesidad de opciones de limpieza más avanzadas y flexibles.
Como parte integral de muchos procesos de fabricación y mantenimiento, la limpieza suele ser fundamental para el rendimiento de una amplia gama de tecnologías y utiliza agentes como disolventes, ácidos o bases para eliminar partículas no deseadas y otros contaminantes.
También se refiere al proceso de grabado utilizado en la fabricación de semiconductores. “Limpieza” es la eliminación precisa de una fina capa de material.
Afortunadamente, ahora existe una amplia gama de automatización de equipos de proceso húmedo que es más flexible para sus requisitos de limpieza específicos. Adaptar estas herramientas de limpieza automatizadas a su aplicación puede mejorar de manera rentable la reproducibilidad, el rendimiento y la seguridad del proceso. En muchos casos, solo se requieren modificaciones menores al equipo estándar.
Tabla de contenido
Beneficios de automatizar el proceso de limpieza
“Las empresas que automatizan los procesos de limpieza generalmente lo hacen para mejorar la reproducibilidad del proceso, el rendimiento de la producción o la seguridad”, dijo Louise Bertagnolli, presidenta de JST Manufacturing (Boise ID). JST diseña y fabrica una gama de equipos de limpieza manuales a completamente automáticos, incluido un sistema único que incluye todas las características y dispositivos de transferencia necesarios para un proceso de limpieza completo llave en mano.
La reproducibilidad incluye la capacidad de repetir exactamente el proceso de limpieza y es fundamental para mantener la calidad. Esto incluye medir y dispensar con precisión soluciones de limpieza y enjuague, así como proporcionar los sistemas y las herramientas necesarias para mover los artículos limpios de un baño a otro.
Por supuesto, la automatización del proceso de limpieza puede mejorar el rendimiento de producción de la producción en masa. Si el proceso tiene lugar en una sala limpia, todo el sistema, incluidos los motores y los robots, debe ser adecuado para ese entorno.
La automatización también mejora la seguridad, ya que la producción requiere mover el producto sobre tanques calientes y cerca de baños químicos. Del mismo modo, la ergonomía de la producción se puede mejorar, por ejemplo, eliminando la necesidad de que los empleados giren y manipulen repetidamente las piezas en el proceso, lo que reduce la posibilidad de lesiones.
Cómo automatizar la limpieza de manera rentable
Determinar cuándo automatizar la limpieza generalmente depende de la etapa de desarrollo de la pieza o producto.
I+D generalmente usa un proceso de limpieza manual, dijo Bertagnolli, pero si el proceso está definido y la empresa está comprando clientes, es una buena idea automatizarlo.
Sin embargo, para una automatización exitosa, a menudo es mejor personalizar el sistema de limpieza según las necesidades específicas de la aplicación.
“Al considerar cambios de trabajo, es importante tener en cuenta requisitos como el espacio de piso, el tamaño del producto y el rendimiento de la producción”, dice Bertagnolli. “Un tamaño no se ajusta a todos, por lo que es importante que no coloquemos a todos en la misma plataforma”.
Sin embargo, Bertagnolli advierte que no todos los proyectos deben personalizarse por completo desde el principio. En muchos casos, las plataformas de automatización estándar se pueden personalizar para la longitud, la altura y la cantidad de embarcaciones. El ingeniero de diseño del proceso de limpieza puede consultar con el proveedor de automatización para determinar dónde se debe colocar el sistema de transferencia y qué módulo de automatización se adapta mejor al espacio disponible.
“A diferencia de las plataformas propietarias que no permiten la modificación, las mejores plataformas están probadas pero ofrecen diferentes opciones que utilizan los mismos motores, actuadores y automatización de formas intercambiables”, dice Bertagnolli. “Esto nos da flexibilidad al mismo tiempo que minimiza el costo y la complejidad”.
Este tipo de enfoque funciona bien para proyectos especiales totalmente automatizados y procesos de limpieza semiautomáticos.
Estación totalmente automática
Las estaciones de lavado multitarea semiautomáticas a totalmente automáticas suelen utilizar al menos cuatro baños. Dichas estaciones pueden recoger y dejar productos a través de robots en autobuses según sea necesario mientras siguen secuencias de recetas preprogramadas. Sin embargo, los cambios a menudo son necesarios para que la estación funcione con mayor eficacia.
Para permitir el cambio, los profesionales de la limpieza como JST ofrecen múltiples plataformas de automatización que pueden adaptarse a diferentes limitaciones de espacio. La empresa también puede adaptar la carga a tareas específicas utilizando robots frontales, traseros o aéreos con carga frontal o lateral. Una plataforma giratoria opcional permite la carga lateral ergonómica y el acceso trasero, así como un fácil mantenimiento.
“Para estaciones automáticas, el número de tanques. Posición del robot, velocidad de movimiento, carga;
Todos los tamaños se basan en requisitos específicos”, dice Bertagnolli.
Para estas modificaciones del sistema de limpieza automatizado, la empresa trabaja en estrecha colaboración con socios de automatización como Bosch Rexroth (Charlotte, NC) para desarrollar estaciones de limpieza que utilicen tecnología de control y accionamiento eléctrico y de movimiento lineal.
Recientemente, las dos compañías trabajaron juntas para crear un sistema automatizado que limpia trozos de silicio hasta la pureza extrema de 11N para cumplir con los requisitos de fabricación de chips semiconductores. El proyecto requería construir una línea de limpieza de 138 pies de largo e incorporar múltiples robots de pórtico.
El requisito de producción de trozos era de 4 toneladas por turno de 22 horas. Para lograr esto, JST tuvo que desarrollar un sistema de canasta único para transportar materiales durante todo el proceso.
Para proporcionar un sistema de limpieza tan duradero, JST lo diseñó y construyó en dos unidades. La unidad de 24 pies de largo se carga manualmente con canastas de trozos a través de una puerta automática. Luego, un robot de dos ejes hace pasar la canasta por cinco baños de grabado ácido y dos baños de enjuague dispuestos en una fila a lo largo de la segunda unidad.
proyectos especiales de automatización
Si su proyecto especial requiere una limpieza y extracción automatizadas de obleas, elementos ópticos, unidades de disco, pantallas planas y otras partes sensibles, contamos con equipos que funcionan de forma totalmente autónoma de seco a seco.
Una de estas unidades es la herramienta limpiadora y pelacables 300 CLV de JST. Una vez que el producto está en el tanque de secado, la unidad puede procesarse a través de uno o varios procesos químicos, enjuagarse y secarse según recetas preprogramadas. No se requiere la intervención del operador ni el mantenimiento de las piezas móviles mecánicas.
Como ejemplo, la Instalación Nacional de Ignición (NIF) en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) en Livermore, California, utiliza dichas herramientas. El sistema láser de mayor energía del mundo, el NIF (Stadium Size Machine), consta de 192 rayos láser y concentra casi 2 millones de julios de energía, creando las temperaturas y presiones que se encuentran en los núcleos de estrellas y planetas gigantes. .
Usada en una configuración similar a un tanque y diseñada para limpiar hasta 300 libras de óptica láser, una de las innovaciones en la herramienta de limpieza NIF es la capacidad de mover la óptica a diferentes ubicaciones para realizar la limpieza, el enjuague y el secado. para pasar a función.
“En lugar de transportar estas ópticas pesadas para tal función, nuestros ingenieros sugirieron simplemente transportar los productos químicos (soluciones) a la óptica en una ubicación fija”, explica Bertagnolli. “También diseñamos un dispositivo similar a una eslinga que sostiene la óptica y permite que el técnico la gire durante el proceso de inspección”.
JST ha construido dos herramientas de limpieza para NIF. Estas son imágenes especulares por el mismo precio que puede construir una herramienta de transferencia lineal tradicional. Esto duplica la capacidad del NIF y, lo que es más importante, proporciona redundancia.
Sistema semiautomático
Muchos procesadores con requisitos de rendimiento pequeños pueden considerar el uso de un sistema de limpieza semiautomático. En comparación con los sistemas manuales, estos son más reproducibles, más rápidos de producir y más seguros. Este tipo de sistema de limpieza es adecuado para aplicaciones de MEM, LED y silicio. Son compactos, controlados por software y, por lo general, fáciles de mantener.
Fabricado por JST Un banco húmedo semiautomático compacto estándar llamado Tigress es un sistema compacto de dos ejes de adelante hacia atrás utilizado por pequeñas empresas de semiconductores. También está disponible una versión dual de este sistema semiautomático. Popular entre los fabricantes de semiconductores para su uso en la limpieza, pelado y grabado de sustratos de semiconductores al limpiar ácidos, bases o sólidos para eliminar la fotoprotección.
“Es posible que los ingenieros de diseño hayan renunciado al uso de equipos automatizados estándar de limpieza en húmedo, pero adaptar las opciones al proyecto puede reducir los costos al mismo tiempo que mejora la calidad, la producción y la eficiencia”, y la seguridad puede mejorarse significativamente”, concluye Bertagnolli.