유연하고 미래 지향적인 반도체 및 소비자 가전 제조를 위한 자동화 도입

여러 업계 전반에 있어 제조의 미래는 자동화에 달려 있습니다(그림 1). 올바른 장비를 갖춘 설계자는 유연한 확장을 통해 공급망 물류, 인력 부족, 직원 이직, 재교육, 안전, 제품 수요 증가, 지속적인 제품 설계 변경과 같은 문제를 해결할 수 있습니다. 동시에 수동 프로세스를 줄이고 비용을 절감하며 생산성을 향상시킬 수 있으며, 품질 저하 없이도 이 모두를 달성할 수 있습니다. 실제로 많은 제조업체들이 자동화 시스템을 도입함에 따라 이러한 시스템은 더욱 뛰어난 성능과 유연성, 효율성을 갖추게 되어 반복적인 품질 개선 프로세스를 간소화할 수 있습니다.

그림 1: 반도체, 소비자 가전 등의 업계 전반에서 자동화 및 적층 제조의 발전이 미래를 재편하고 있습니다. (이미지 출처: Getty Images)

많은 기업과 설계자가 이미 글로벌 제조 전략을 재고하면서 자동화로 전환하고 있지만, 채택 비율은 다양합니다. 대부분의 경우, 현재 가능한 것을 파악하는 데 필요한 교육과 지원이 그 성패를 좌우합니다.

자동화, 로봇 공학, 최첨단 적층 제조 기술에 대한 활용 가능성이 반도체 및 가전 산업에 어떤 이점을 제공할 수 있는지 살펴보겠습니다. 또한, 이미 사용 가능한 자동화 및 제어 기술 중 시작에 도움이 되는 몇 가지를 살펴보겠습니다.

반도체 제조 부문의 자동화

반도체 제조는 클린룸 복장 규정과 프로토콜, 웨이퍼 손상을 방지하기 위한 일조량 부족 등으로 인해 작업자에게 까다로운 환경입니다. 동시에 반도체 산업의 많은 공정은 이미 최고의 정밀도를 위해 설계되었기 때문에 자동화 솔루션이 이미 사용되고 있습니다. 작업 조건과 정밀 제조의 특성으로 인해 반도체는 더 많은 자동화를 실현할 수 있는 대상이 풍부한 환경에 해당합니다. 자동화의 기회를 제공하는 영역은 구체적으로 다음과 같습니다.

자재 취급: 여전히 많은 팹에서 수작업으로 이루어지고 있는 부분입니다. 칩은 매우 조심스럽게 다루어야 하기 때문에 미세한 진동에도 불량이 발생할 수 있어 수동 운반 시 주의해야 할 위험이 몇 가지 있습니다. 이러한 경우 모바일 로봇 또는 협동 로봇(코봇)이 도움을 줄 수 있습니다. 코봇은 일반적으로 생산 공정에서 보호 케이지 또는 기타 장치를 사용하여 작업자와 나란히 작업하는 산업용 로봇으로, 작업자의 안전을 보장합니다. 코봇은 운송을 위해 이동도 가능합니다.

조명: 웨이퍼 팹에 인공 조명이 필요하기 때문에 지능형 자동 제어 기능을 갖춘 최신 팹 조명 시스템이 필요합니다.

냉각: 자동화된 냉각 공정 제어가 점점 더 중요해지고 있습니다. 이를 위해서는 액체 레벨 및 유량 제어 장치를 잘 살펴보아야 합니다.

비전: 제품 취급에서 검사에 이르는 많은 생산 단계에 있어 자동화는 머신 비전 없이는 실현이 불가능합니다.

로봇 공학이 제공하는 유연성

로봇 공학은 작업을 자동화하거나 처리하는 방법으로, 산업용 로봇은 현대 제조업에 필수적인 요소입니다. 로봇은 자재 관리와 같은 다양한 기능을 실행하는 동시에 다른 형태의 자동화를 통해 작업을 조정합니다. 고정식 또는 '하드' 자동화에 비해 로봇 공학의 가장 큰 장점은 유연성입니다. 로봇은 비교적 짧은 시간에 저렴한 비용으로 새로운 작업을 할당할 수 있습니다. 반면, '하드' 자동화의 경우 제품이나 프로세스를 조금만 변경해도 비용이 많이 들고 구현하기 어려울 수 있으며 작업자 재교육이 필요할 수 있습니다.

DigiKey의 로봇과 코봇은 반도체 및 소비자 가전 생산에서 다양한 자동화 작업을 지원하도록 구성할 수 있습니다. 우선, 반도체 생산 작업에 대한 자세한 사양이 필요합니다. 그런 다음 새로운 생산 라인과 기존 생산 라인 모두에 통합되면서 끊임없이 변화하는 작업 정의를 위한 유연하고 재프로그래밍 가능한 솔루션을 결정해야 합니다.

로봇 공학을 시험 사용해 보려면 Niryo의 Ned 코봇을 사용해 보세요(그림 2). 이 로봇은 교육용으로 특별히 설계된 오픈 소스 기술을 기반으로 하는 6축 코봇입니다.

그림 2: Niryo의 적응형 그리퍼 Ned 로봇과 마찬가지로 로봇은 다양한 작업에 맞게 빠르게 재프로그래밍할 수 있다는 점에서 유연성을 제공합니다. (이미지 출처: Niryo)

로봇 공학에서 Niryo의 적응형 그리퍼(그림 3)와 같은 엔드 이펙터는 환경과 상호 작용하도록 설계되며 로봇 암의 끝에 위치합니다. 이 장치의 정확한 성격은 애플리케이션에 따라 다릅니다. 직렬 로봇 매니퓰레이터에서 유래한 엄격한 정의에 따르면 엔드 이펙터는 로봇의 마지막 링크(또는 끝)를 의미합니다. 다양한 종류의 엔드 이펙터가 있어 주어진 애플리케이션에 적합한 솔루션을 쉽게 찾을 수 있습니다.

그림 3: 적응형 그리퍼가 Niryo 그리퍼 로봇의 엔드 이펙터입니다. (이미지 출처: Niryo)

예상할 수 있는 바와 같이 근접 스위치부터 홀더와 조인트에 이르기까지 다양한 로봇 부속품이 존재합니다.

소비자 가전 제조

소비자 가전의 부품과 회로의 크기가 계속 작아지면서 그 제조는 더욱 복잡해지고 있습니다. 제조업체들은 높은 부품 밀도, 작은 피치, 다중 레이어, 정밀한 배치가 필요한 작고 섬세한 부품 등 다양한 문제에 직면하고 있습니다. 새로운 가전 제품을 생산하기 위해 로봇 작업 셀의 재구성 가능성에 대한 의존도가 점점 더 높아지고 있습니다. 로봇, 코봇, 머신 비전 시스템 등 반도체 제조에 사용되는 시스템과 유사한 시스템이 소비자 가전 제조에도 사용되고 있습니다.

적층 제조

3D 프린터를 사용한 적층 제조를 통해, 초기 단계의 개념화 및 프로토타입 제작을 수월하게 할 수 있습니다. 또한 부품, 고정 장치, 툴링 및 핸들링 부속품이 급하게 필요할 때 유용합니다. 하지만 모든 사람이 3D 프린터와 관련 재료를 가지고 있는 것은 아닙니다. 대신, 3D 모델을 업로드하면 Jabil에서 3D 모델을 인쇄하여 영업일 기준 5일 이내에 배송해 드립니다.

결론

반도체 및 소비자 가전을 위한 미래형 자동화 제조 생산 라인은 여러 생산 세대에 걸쳐 사용할 수 있고 점점 더 복잡하고 정교해지는 부품과 회로를 처리할 수 있도록 매우 유연해야 합니다. 최첨단 생산 라인 설계자는 DigiKey와의 파트너십을 통해 요구 사항을 충족하는 데 도움이 되는 포괄적인 자동화 및 제어 솔루션 라인을 확보할 수 있습니다.