Adopter l'automatisation pour une fabrication flexible et durable de semi-conducteurs et de dispositifs électroniques grand public

Dans toutes les industries, l'avenir de la fabrication repose sur l'automatisation (Figure 1). Avec les bons équipements, les concepteurs peuvent s'adapter de manière flexible pour relever les défis comme la logistique de la chaîne d'approvisionnement, les pénuries de main-d'œuvre, la rotation du personnel, la reconversion, la sécurité, la demande croissante de produits et les changements continus liés à la conception des produits. Dans le même temps, ils peuvent réduire les processus manuels et les coûts, et améliorer la productivité. Tout cela peut se faire sans compromettre la qualité. En fait, à mesure que les fabricants adoptent les systèmes d'automatisation, ces systèmes deviennent plus performants, plus flexibles et plus rentables, simplifiant ainsi le processus itératif d'amélioration de la qualité.

Figure 1 : Dans les secteurs tels que les semi-conducteurs et l'électronique grand public, les avancées liées à la fabrication automatisée et additive redessinent l'avenir. (Source de l'image : Getty Images)

Même si nombre d'entreprises et de concepteurs se tournent déjà vers l'automatisation en repensant leurs stratégies de fabrication globales, le taux d'adoption varie. Dans de nombreux cas, cela se résume à de la pédagogie et à de l'aide pour comprendre ce qu'il est possible de faire.

Intéressons-nous aux avantages que peuvent représenter l'automatisation, la robotique et l'accès à des techniques de fabrication additive de pointe pour les industries des semi-conducteurs et de l'électronique grand public. Ce faisant, nous étudierons également quelques technologies d'automatisation et de contrôle déjà disponibles pour vous aider à vous lancer.

Automatisation dans la fabrication de semi-conducteurs

Les rigueurs liées à la fabrication de semi-conducteurs en font un environnement délicat pour les travailleurs, en raison du code vestimentaire et des protocoles imposés en salle blanche, et du manque de lumière pour éviter d'endommager les plaquettes. En parallèle, de nombreux processus dans l'industrie des semi-conducteurs sont déjà conçus pour une précision maximale, et des solutions d'automatisation sont donc déjà utilisées. La combinaison de ces conditions de travail et de cette fabrication de précision fait des semi-conducteurs un environnement de prédilection pour une automatisation encore plus poussée. Les domaines spécifiques offrant des opportunités d'automatisation incluent :

Manutention : ces opérations se font toujours à la main dans de nombreuses usines. Étant donné que les puces nécessitent de grandes précautions lors de la manipulation, le transport manuel présente certains risques, car des vibrations même minimes peuvent entraîner des défauts. C'est là que les robots mobiles et/ou les robots collaboratifs (cobots) peuvent être utiles. Les cobots sont des robots industriels qui travaillent typiquement côte à côte avec des ouvriers dans le processus de production avec des cages de protection ou d'autres dispositifs, garantissant ainsi la sécurité des ouvriers. Les cobots peuvent également être mobiles et ainsi être utilisés pour le transport.

Éclairage : la nécessité d'avoir un éclairage artificiel dans les usines de fabrication de plaquettes requiert des systèmes d'éclairage modernes avec contrôle automatisé intelligent.

Refroidissement : le contrôle du processus de refroidissement automatisé est de plus en plus important. Cela nécessite une inspection de près des unités surveillant le niveau de liquide et la régulation du débit.

Vision : l'automatisation à de nombreuses étapes de la production, de la manipulation des produits à leur inspection, n'est pas faisable sans vision artificielle.

La robotique amène la flexibilité

La robotique est une manière d'automatiser ou de traiter une tâche, ce qui rend les robots industriels essentiels à la fabrication moderne. Ils exécutent un large éventail de fonctions comme la manutention, tout en coordonnant les tâches avec d'autres formes d'automatisation. L'avantage majeur de la robotique par rapport à l'automatisation fixe ou « rigide » est sa flexibilité. Un robot peut se voir attribuer une nouvelle tâche dans un délai relativement court et à faible coût. À l'inverse, avec l'automatisation « rigide », même une infime modification du produit ou du processus peut être coûteuse et difficile à implémenter, et nécessiter une nouvelle formation de l'ouvrier.

Les robots et les cobots de DigiKey peuvent être configurés pour prendre en charge différentes tâches d'automatisation dans la production de semi-conducteurs et de dispositifs électroniques grand public. Pour vous lancer, vous aurez besoin des spécifications détaillées des tâches de production de semi-conducteurs. Ensuite, vous devrez déterminer une solution flexible et reprogrammable pour ces définitions de tâches en constante évolution, car elles seront intégrées à la fois dans les nouvelles et les anciennes lignes de production.

Pour découvrir la robotique, essayez le cobot Ned de Niryo (Figure 2). Il s'agit d'un cobot à six axes qui est basé sur une technologie open-source et qui est spécialement conçu pour la formation.

Figure 2 : Comme c'est le cas du robot à préhenseur adaptatif Ned de Niryo, les robots offrent une flexibilité, au sens où ils peuvent rapidement être reprogrammés pour de nouvelles tâches. (Source de l'image : Niryo)

En robotique, un effecteur terminal, comme le préhenseur adaptatif de Niryo (Figure 3), constitue le dispositif à l'extrémité d'un bras robotique conçu pour interagir avec l'environnement. La nature exacte de ce dispositif dépend de l'application. Dans la définition stricte, qui provient des manipulateurs robotiques série, l'effecteur terminal représente le dernier lien (ou l'extrémité) du robot. La grande variété d'effecteurs terminaux permet de trouver facilement la bonne solution pour une application donnée.

Figure 3 : Le préhenseur adaptatif est l'effecteur terminal du robot de préhension de Niryo. (Source de l'image : Niryo)

Comme on peut s'y attendre, il existe une multitude d'accessoires de robot, qu'il s'agisse de commutateurs de proximité, de supports ou de charnières.

Fabrication électronique grand public

La fabrication de dispositifs électroniques grand public est de plus en plus complexe, car la taille des composants et des circuits ne cesse de diminuer. La densité élevée de composants, les pas réduits, les multiples couches et les petits composants fragiles nécessitant un placement précis ne sont que quelques-uns des problèmes rencontrés par les fabricants. On compte de plus en plus sur la reconfigurabilité des cellules de travail robotiques pour s'adapter et produire de nouvelles offres de produits électroniques grand public. Des systèmes comparables à ceux utilisés dans la fabrication de semi-conducteurs sont également utilisés dans la fabrication de dispositifs électroniques grand public, notamment des robots, des cobots et des systèmes de vision artificielle.

Fabrication additive

La fabrication additive à l'aide d'imprimantes 3D simplifie la conceptualisation de départ et le prototypage. Elle est également utile si vous avez besoin en urgence de composants, d'équipements, d'outils et d'accessoires de manutention. Toutefois, tout le monde n'a pas d'imprimante 3D et tout ce qui va avec. Dans ce cas, vous pouvez télécharger votre modèle 3D, et Jabil l'imprimera pour vous et vous l'expédiera sous cinq jours ouvrables.

Conclusion

Les lignes de production automatisées et durables pour la fabrication de semi-conducteurs et de dispositifs électroniques grand public doivent être hautement flexibles afin de pouvoir être utilisées sur plusieurs générations et prendre en charge des composants et des circuits de plus en plus complexes et sophistiqués. En créant un partenariat avec DigiKey, les concepteurs de lignes de production de pointe sont certains de bénéficier d'une gamme complète de solutions d'automatisation et de contrôle qui répondront à leurs exigences.