フレキシブルで将来を見据えた半導体および民生用電子機器製造のための自動化導入

業界を問わず、 製造業 の未来はオートメーションにあります（図1）。適切な設備が整っていれば、設計者は、サプライチェーンロジスティクス、労働力不足、従業員の離職、再教育、安全性、製品需要の増加、継続的な製品設計の変更などの課題に柔軟に対応することができます。同時に、手作業のプロセスを減らし、コストを下げ、生産性を向上させることができます。これらはすべて、品質を保ちながら達成することができます。実際、メーカーがオートメーションシステムを採用すればするほど、そのシステムはさらに高性能、柔軟、効率的になり、品質改善の反復プロセスが単純化されます。

図1：半導体や民生用電子機器などの業界では、自動製造や積層造形の進歩が未来を再構築しています。（画像提供：Getty Images）

多くの企業や設計者がグローバルな製造戦略を見直す中で、すでにオートメーションへの移行を進めていますが、その導入の割合はさまざまです。多くの場合、結局のところ、今何が可能かを理解するための教育と支援に行きつきます。

自動化、ロボティクス、そして最先端の積層造形技術へのアクセスが、半導体産業や民生用電子機器産業にどのような恩恵をもたらすかを見てみましょう。その過程で、すでに利用可能な オートメーションと制御技術のいくつかをご紹介します。

半導体製造の自動化

半導体製造の厳しさは、クリーンルームの服装規定や作業手順、ウェハーの損傷を防ぐための日照不足など、作業員にとって厳しい環境となっています。同時に、半導体産業の多くの工程はすでに最大限の精度を目指して設計されているため、自動化ソリューションはすでに使用されています。労働条件と精密製造の組み合わせにより、半導体はさらなる自動化のターゲットとなる豊かな環境となっています。自動化の機会を提供する具体的な分野には、以下のようなものがあります。

マテリアルハンドリング：多くの工場ではまだ手作業で行われています。チップは細心の注意を払って扱わなければならないため、手作業による輸送には、かすかな振動でも欠陥につながる危険性があります。そこで、移動 ロボット や協働ロボット（コボット）がサポートを提供できます。協働ロボットは産業用ロボットで、通常、生産工程で作業員と並んで作業し、保護ケージやその他の装置で作業員の安全を確保しています。協働ロボットは、運搬のために移動することもできます。

照明： ウェハーファブでは人工照明が必要なため、インテリジェントな 自動制御を備えた最新のファブ照明システムが必要です。

冷却： 自動化された冷却プロセス制御の重要性はますます高まっています。そのためには、 液面および流量制御 装置をよく見る必要があります。

ビジョン：製品のハンドリングから検査まで、生産の多くのステップにおける自動化は、 マシンビジョンなしでは実現不可能です。

ロボットティクスによる柔軟性

ロボティクスは、作業を自動化または加工する方法であり、産業用ロボットを現代の製造業に不可欠なものにしています。マテリアルハンドリングのような膨大な機能を実行すると同時に、他のオートメーションとタスクを調整します。固定化された、あるいは 「ハード」オートメーションに対するロボティクスの大きな利点は、その柔軟性です。ロボットは比較的短時間かつ低コストで新しいタスクを割り当てることができます。対照的に、「ハード」オートメーションでは、製品や工程にわずかな変更を加えるだけでも、高価で導入が難しく、作業員の再教育が必要になる場合があります。

DigiKeyのロボットおよび協働ロボットは、半導体および民生用電子機器製品の製造におけるさまざまな自動化作業をサポートするように構成できます。始めるには、半導体製造タスクの詳細な仕様が必要です。そして、新しい生産ラインにも旧来の生産ラインにも統合され、常に変化するタスク定義に対して、柔軟で再プログラム可能なソリューションを決定する必要があります。

ロボティクスを試すには、 Niryo の Ned 協働ロボットを試してみましょう（図2）。これはオープンソース技術に基づく6軸の協働ロボットで、特に教育用に設計されています。

図2：NiryoのアダプティブグリッパNedロボットのように、ロボットは異なるタスクのために素早く再プログラムできるという柔軟性を提供します。（画像提供：Niryo）

ロボティクスでは、Niryoの アダプティブグリッパ （図3）のようなエンドエフェクタは、環境と相互作用するように設計されたロボットアームの先端にある装置です。この装置の正確な性質は用途によって異なります。シリアルロボットマニピュレータに由来する厳密な定義では、エンドエフェクタとはロボットの最後のリンク（または端）を意味します。多種多様なエンドエフェクタにより 、アプリケーションに最適なソリューションを簡単に見つけることができます。

図3：アダプティブグリッパはNiryoグリッパロボットのエンドエフェクタです。（画像提供：Niryo）

期待通り、近接スイッチからホルダ、ジョイントに至るまで、 ロボット用アクセサリが豊富に揃っています。

民生用電子機器製造

民生用電子機器製造は、部品や回路の小型化が進むにつれて複雑化しています。部品密度の高さ、ピッチの狭さ、多層化、正確な配置を必要とする小型で繊細な部品などは、メーカーが遭遇する問題のほんの一部に過ぎません。新しい民生用電子機器製品を生産するために、ロボット作業セルの再構成が可能であることがますます重要になっています。ロボット、協働ロボット、マシンビジョンシステムなど、半導体製造に使われるものと同等のシステムが民生用電子機器製造にも使われています。

積層造形

3Dプリンタを使用した積層造形は、初期段階のコンセプト立案と試作を容易にします。部品、治具、工具、ハンドリングアクセサリが緊急に必要な場合にも便利です。しかし、誰もが3Dプリンタとそれに付随する材料を持っているわけではありません。その代わり、 3Dモデルをアップロードすれば、 Jabil が作製して5営業日以内に発送してくれます。

まとめ

半導体や民生用電子機器の自動製造ラインには、複数の世代に使用できる高い柔軟性が求められ、複雑化そして高度化する部品や回路に対応しなければなりません。DigiKeyと提携することで、最先端の生産ラインの設計者は、要件を満たすための自動化および制御ソリューションの包括的な製品ラインを確保できます。