电子机器人

电子和半导体行业已经成为机器人技术的一个重要领域。机器人工业协会(robots Industries Association)汇编的数据显示，尽管汽车应用仍然占据机器人行业的最大份额，但2011年第一季度，电子和半导体行业的机器人销量增长了近三分之二。(RIA，安娜堡，密歇根州)

“在电子和半导体领域使用机器人的便捷性大大提高，从而大大减少了安装时间和实施机器人解决方案的总成本。”LaSelle和他在机器人行业的同行们看到了更强大但更便宜的机器人在半导体和电子产品的生产中大量涌现。

速度、精度、精度
在大多数工业应用中，机器人促进了高吞吐量，尽管在这些应用中操作的部件通常不像在电子和半导体行业中发现的部件那么脆弱。“与典型的工业机器人应用相比，部件要小得多，这就需要更高精度的夹持器设计。由于处理速度通常相当快，抓手需要处理更高的惯性，”FANUC机器人美国公司(罗切斯特希尔斯，密歇根州)的全国客户经理克里斯托弗布兰切特说。他说:“精度是电子行业的一个重要因素，因为零部件要小得多。零件的定位、放置和装配精度至关重要。”

布兰切特补充说，机器人制造商和周边设备供应商开发了视觉等工具，以支持电子行业的精度要求。布兰切特还说，自适应机器人技术在电子和半导体行业是必不可少的。机器人拾取并将组件放入电子组件中，这些组件的位置并不总是精确已知的，或者不经过加工就无法可靠地放置组件。自适应工具，如视觉或力控制，允许机器人'感觉'进入组装，在一个动态组装过程中放置零件。”

应用机器人公司（Applied Robotics Inc.）的控制和应用工程师亨利·卢斯（Henry Loos）也在考虑精度问题，他说：“精度是电子和半导体应用领域的主要挑战。与汽车制造等其他工艺相比，电子产品装配的公差要严格得多。Loos认为，对高生产率的要求使精密度的必要性变得复杂。

准确性是半导体应用中最大的挑战，Maxon Precision Motors Inc.(马萨诸塞州福尔河)电子产品经理Kirk Barker说:“控制系统的准确性最终取决于反馈设备和传感器提供的信息的质量和数量。在半导体应用中，考虑到成品率的重要性，精度是第一位的。”Barker认为终端用户和集成商应该关注六个领域，以提高机器人在制造业中的实用性:运动范围和灵巧性、可达性、准确性、速度、力顺应性和安全性。

拉塞尔指出：“在半导体和电子应用中，以速度为目的的速度是不够的。”在处理半导体时，机器人不仅必须快速而且必须轻轻地处理晶圆，以避免引入微裂纹或对非常薄的产品造成物理损坏。“随着半导体晶圆变得更薄，150微米或更小，LaSelle发现人类直接劳动造成的损坏会增加。”当使用人工时，损伤倾向最大。由于晶圆厚度随着时间的推移而减少，因此在焊接过程中，硅的热膨胀将成为一个问题。”

LaSelle继续说道:“与传统半导体行业的追求不同，替代能源的制造过程处于生命周期的早期，并且受到加工过程变化的影响。”LaSelle表示，机器人技术有助于提高产量，提高产量，并能够适应太阳能电池板制造行业的工艺变化。

无尘室
电子和半导体应用中的许多过程都需要无尘室操作。ABB公司(Auburn Hills, Michigan)机器人产品集团副总裁约瑟夫·坎贝尔(Joseph Campbell)说:“电子行业的机器人趋势是更清洁的机器人，占地面积更小，控制器更小，耗电更少。”坎贝尔在ABB的同事，机器人产品支持组经理尼古拉斯·亨特观察到，“洁净室是一个完整的环境过程，而不仅仅是机器人。高速移动的机器人会脱落更多的粒子。”亨特认为，设计快速移动的机器人并保持其洁净室认证是一项挑战。

布兰切特解释说，为了保持洁净室认证，机器人需要集成在无菌环境中。“半导体制造的洁净室要求非常严格。用于半导体制造的机器人需要特殊的包装和运送到一个洁净室的环境中，这样它们就不会在运输过程中拾取微粒。最大的挑战是将机器人系统集成到一个特殊的洁净室环境中。”

洁净室机器人装在一个保护袋中运输，但如果该袋在集成现场的标准工厂地板上拆除，机器人将不再携带其洁净室认证。”布兰切特说：“机器人必须经过清洗过程，才能再次获得洁净室认证。”。

Henry Loos指出，积分器必须考虑所有设备在洁净室环境中的影响，而不仅仅是机器人。在洁净室内操作通常不会影响机器人。将机器人对洁净室的影响降到最低是一个更大的挑战。“这些挑战是通过使用涂料和润滑剂来应对的，这些涂料和润滑剂可以将机器人在洁净区域造成污染的可能性降到最低，洛斯说。

LaSelle还说，集成商应该仔细选择进入半导体工作单元的设备。“这个细分市场需要仔细考虑用于开发高度稳定的制造过程的组件。组件集成的方式显著影响电池的最终清洁度。在洁净室应用中，部署过程与硬件本身一样重要。”

LaSelle补充道：“机器人技术能够提供高吞吐量，提高产量，并能够适应工艺设备的变化。”为了在装配任务和焊接操作期间保持产量，即使在低成本劳动力市场，半导体和电子制造商也越来越多地转向机器人技术，LaSelle说。

LaSelle说，机器人制造商通过在系统设计之前投入时间和资源，将在洁净室应用中获得的经验教训应用于半导体或电子行业的要求，提供标准和定制的洁净室机器人解决方案。

机器的选择
直到最近，选择性顺应装配机器人手臂(SCARA)机器是制造电子和半导体的首选机器人。“一些电子和半导体制造商仍然使用SCARA或笛卡尔机器人，但许多人看到了对铰接式和delta机器人的需求。小型机器人，典型的delta和小型串行连接机器人，被用于电子组装，”布兰切特说。

类似地，Loos也看到了delta机器人与SCARAs以及半导体和电子行业的六轴关节机器人一起工作的兴起。”SCARAs和delta在装配过程中处于最前沿，因为它们在高速下具有低惯性和高精度。随着六轴机器人在精度和速度上的巨大改进，人们期望看到它们同时完成搬运和装配任务。”

ABB的Campbell和Hunt认为delta机器人是半导体和电子应用的理想选择。“德尔塔机器人历来被用于拣选和包装应用，主要是在消费品和食品部门。最近，我们发现越来越多的人对台达机器人在电子组件的组装应用感兴趣。”“电路板组装可以用小型笛卡尔或scara完成，尽管delta用于组装电子组件和光伏应用中将太阳能电池板绑在一起。”

亨特说，delta机器人由于其固有的准确性和可重复性，为电子和半导体组装提供了价值。“delta型机器人的精度和可重复性足以成为电子行业的优点，特别是在太阳能应用中，在一个大的工作范围内挑选和放置单个光伏电池用于面板组装。”

LaSelle认为许多机器人配置都适合电子和半导体行业。scara提供了一个圆柱形的工作包，与笛卡尔机器人和铰接式机器人相比，scara通常在采摘、放置和处理过程中提供更高的速度。SCARA提供更大的可重复性和位置能力优于铰接式手臂，”LaSelle说。LaSelle总结说，scara在组装、包装和材料处理应用中可用于10公斤以下的有效载荷。

多应用程序
终端用户希望他们的设备能够执行无数的任务，这将引导他们走向灵活的机器人技术。在可行的情况下，半导体和电子工业中的机器人将组装、点胶、机器看护、材料处理、材料移除和包装应用结合起来。“机器人被用于电子和半导体制造的许多过程，包括组装和配药。军事部件需要更多的冲击和环境屏蔽，”布兰切特说。布兰切特认为，军用电子产品和半导体产品比普通消费电子产品要经历更多的密封和封装过程，因此机器人将作为组装过程的一部分执行这些分配应用。

结合装配和分配是很常见的，亨利卢斯说电子制造业重于组装，但也包括其他工序。外壳密封剂、粘合剂和板组件振动保护需要分配。在大多数高速加工应用中，需要进行机器维护，装配操作需要大量的材料搬运

布兰切特说，机器人也在执行检查任务。“许多终端用户投资使用机器人来处理检查工作单元中的零件，在装配过程中进行防错误。以非常低的成本，最终用户可以验证他们的工艺，并在制造过程中提高零部件的产量和质量。”

布兰切特继续说道:“机器看护、材料处理和包装应用是常见的。电子组装需要机器人来处理，将电子元件打包成塑料元件，将所有元件组装成一个组件，然后在装配线的末端打包。”

ABB的乔•坎贝尔宣称:“大多数电子设备的大批量生产迫切需要机器人技术。终端用户使用机器人来为消费电子产品进行装配、装箱和码垛。电子设备的表面抛光量正在增加，我们看到更多使用力控制的修整、抛光和抛光应用，以获得稳定的电子元件表面抛光。”

亨特补充说:“我们看到更多的热成像技术，机器人在印刷电路板上寻找热点和冷点。视觉是用来定位电子元件，并通过非触觉传感进行测试和检测。当电子设备在生产线上移动时，机器人控制器会跟踪它们。”

换刀器增强了机器人在电子和半导体工作单元中的多任务能力。”技术通过更快的生产转换时间和设备重新部署提供了高水平的资产利用率。机器人在一个给定的工作空间内完成多任务和自动执行多种功能的能力方面具有很高的价值。一个机器人可以自动改变其工具或末端执行器，以满足手头的任务，“拉塞尔说。

LaSelle用一个例子来说明他的观点，“机器人使用一种工具来挑选基质，并将它们放置到一个夹具中。一旦放置好，机器人可能会使用另一种工具在零件的配合表面上涂抹粘合剂，然后将组装好的零件放置到传送带上。机器人可能会使用所有这些工具，或使用一个更换设备来处理抓取和放置，当需要时交换该设备，以分发粘合剂。”

机器人E-Assembly
随着电子设备变得越来越复杂，对更先进的组装工艺的需求自然随之而来。这种先进程度的提高非常适合机器人技术。”视觉等感官输入的激增创造了智能机器人解决方案。在过去，需要精密昂贵的夹具才能将电子元件和子组件放到一个精确的位置，以便机器人拾取、操纵、组装、然后包装零件。同样的精度是通过在饲料和视觉基本实现，”拉塞尔假设。