歩留まり90％達成の鍵：半導体製造における協働ロボットの効率化効果

半導体業界は、効率性の最大化と製品品質のさらなる向上という高まる要求に応えるため、さまざまな課題に直面しています。現代のファブでは、生産能力を大幅に引き上げ、毎月数十万枚規模のウエハーを安定して供給することが求められています。 さらに、歩留まりの確保は極めて重要な要素です。先端プロセスでは90％以上、成熟プロセスでも最低85％の歩留まりが必要とされております。

協働ロボットは、半導体業界に革新をもたらし、メーカーが拡大する市場需要に応えるための強力な手段となっています。人手によるミスを最小限に抑えつつ、高い一貫性と精度を維持できるため、製品品質の向上に大きく貢献しています。生産効率を高め、品質を安定させることで、協働ロボットはこれらの課題解決に重要な役割を果たし、競争の激しい市場環境において業界の成長目標を力強く支えています。

1. 半導体パッケージのローディング・アンローディング

協働ロボットはパッケージング装置と連携しながら、半導体のパッケージング工程において搬入・搬出作業を担います。ロボットはダイソーターからリードフレームを取り出し、モールドプレスへ正確にセットします。その後、樹脂が充填されたトレイをプレス機に装填します。約2分のサイクルが完了すると、ロボットは完成したトレイを取り出してラックに整然と配置します。クイックチェンジ式のフランジにより、異なるフレームにも柔軟に対応でき、搬送効率を大幅に高めることが可能です。

Dobotの半導体パッケージングおよびローディング・アンローディング

2. ウエハーのローディング・アンローディング

ウエハー処理工程では、手作業による搬送はミスや異物混入のリスクが伴います。協働ロボットは、各種装置へのウエハーのローディング・アンローディングに最適であり、プロセス全体を通して高精度なハンドリングを実現します。保管エリアから加工装置までウエハーを自動で搬送できるため、損傷や汚染のリスクを最小限に抑えます。また、クリーンルーム内でも稼働できるため、半導体製造に不可欠な高い清浄度を維持できます。協働ロボットによる自動化は、効率化と省人化を進めるだけでなく、搬送作業の精度と一貫性を高めることで、生産プロセス全体の生産性向上に貢献します。

Dobotのウエハー装置向けローディング・アンローディング

3. チップの挿入作業

手作業での検査は、チップの損傷リスクが高く、作業効率も低下しがちです。また、従来の自動化装置では柔軟性に欠けるため、多品種・少量生産のニーズに対応しきれない場合があります。協働ロボットは、吸着パッドを用いてトレイからチップを取り出し、二次位置決めを行った上で、PCBテストボードへ正確に挿入して品質検査を行います。検査後は、チップを整然と完成品用のトレイに戻すため、人手による接触による損傷リスクを低減し、検査作業の効率化に貢献します。

Dobotの協働ロボットによるチップの挿入・取り出し

4. AMMR複合型ロボットによるマテリアルハンドリング

ダイボンディング、ワイヤーボンディング、ディスペンシング、検査などの工程において、協働ロボットは資材の自動搬送を支援します。このマテリアルハンドリングソリューションは、AGV、CR5協働ロボット、資材保管エリア、2Dビジョンシステムで構成されています。ロボットはタスクを受け取ると、指定されたステーションに移動し、QRコードをスキャンして座標情報を取得します。その後、資材ボックスの正確な搬入・搬出を行い、空箱と満箱の入れ替えを完了させてから、次のステーションへと移動します。

DobotのAMMRロボットによるマテリアルハンドリングソリューション

5. ハニカム／WiFiチップの検査

人が長時間連続で検査を行うのは大きな負担となり、作業効率の低下やヒューマンエラーの原因となります。Dobotの統合ソリューションでは、操作パネル付きの機械フレームと不良品保管スペースを備え、一人の作業者で最大24台の検査モジュールを同時に管理することが可能です。従来は6〜9台程度が限界だったため、生産効率は大幅に向上します。このソリューションにより、設備の安定稼働が実現されるだけでなく、検査工程の完全自動化が進み、製造現場全体の生産性向上に大きく貢献します。

Dobot’s MG400 によるWi-Fiチップ検査ソリューション

6. IC（集積回路）の外観検査

DobotのMG400は、コンパクトな固定プラットフォームに設置され、最小限の設計変更で繰り返し作業を実現します。協働ロボットは材料をピックアップし、外観検査用のプラットフォームに正確に配置します。ここでICの品質を検査し、合格したものはOKトレイへ、不良品はNGトレイへ自動で振り分けます。このソリューションにより、99.9％以上という高い検査精度を実現しています。

Dobot’s MG400 によるIC（集積回路）検査ソリューション

搬送から検査まで、協働ロボットは半導体製造における重要なプロセスを効率化しています。繊細な部品を高精度で取り扱うことで、品質の一貫性を確保しつつ、手作業によるミスの低減を実現します。

効率を高め、歩留まりを向上させることで、Dobotの協働ロボットは業界の変化するニーズに応える上で重要な役割を果たしています。今後も業界の進化に伴い、協働ロボットの役割はさらに広がり、金属加工をはじめとする製造現場での革新と成長をけん引していくでしょう。急速に変化する市場環境の中で競争力を維持するためには、こうしたテクノロジーの活用が不可欠です。これにより、生産効率と製品品質のさらなる向上が期待できます。