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芯片制造对台达 PLC 有哪些特殊要求!
发布时间:2026-09-12        浏览次数:2        返回列表

台达 PLC 在半导体行业主要用于封装测试设备、晶圆上下料、Loadport、小型 Stocker、洁净厂务辅控,主力机型:AS 系列(AS200/AS300)、DVP-PM 运动控制型,厂务冗余用 AH500前道光刻 / 刻蚀 / PVD 核心工艺主机一般不用台达 PLC。芯片制造相比普通自动化产线,对 PLC 有 6 大类硬性特殊要求:

一、SEMI 标准通讯:SECS/GEM(HSMS)对接 MES/EAP,半导体行业刚需

芯片工厂必须实现设备和厂级主机通讯,这是和普通设备 PLC 最大差异点

  1. 支持 HSMS over TCP/IP,符合 SEMI E30 GEM、E37 HSMS 规范;台达配套DIASECS方案,可直接在 AS 系列 PLC 上实现 SECS/GEM,不用从零开发协议栈,支持配方上下发、设备状态机、事件上报、告警、Lot 批次跟踪、载具 FOUP 信息交互。

  2. 可把设备状态、报警、工艺参数、生产数据实时上传 EAP/MES,支持远程启停、暂停、配方选择;数据可追溯,所有日志留存用于良率分析、SPC 统计。

  3. 通讯可靠性高:网络断线重连、消息重试、日志记录,网络抖动不造成机台误动作。

二、运动控制:高精度、多轴协同、洁净机械手逻辑

晶圆 / 芯片搬运(FOUP 传送、预对准、固晶、焊线、探针台上下料)对运动控制有严格约束

  1. 支持高速总线运动控制:AS 系列支持 CANopen,可带最多 8 轴伺服;脉冲型 DVP-PM 支持多轴直线 / 圆弧插补、电子凸轮,适合固晶、扩膜、分选机的 XY 载台、取料机械手。

  2. 运动时序与安全联锁强:取放晶圆时,传感器、真空吸附、门互锁、伺服位置信号必须硬联锁 + 软件双重保护,防止撞片、碎片(碎片会造成整盒晶圆报废,损失极高)。

  3. 支持高速高速捕获、位置锁存:配合光学预对准,快速读取晶圆缺口定位。

边界:台达 AS 适合上下料辅机、封装设备;前道 300mm 大型 OHT、大型 Stocker 的几十轴高速同步场景,一般选用高端进口 PLC。

三、洁净室环境可靠性、低发尘、耐化学腐蚀

PLC 安装在 ISO Class5/6 洁净柜内,普通工业 PLC 会成为洁净室污染源,有特殊环境要求

  1. 低粒子释放:外壳、模块塑胶材质低发尘,无风扇被动散热优先,风扇旋转会吹出微粒污染晶圆;模块接缝少,满足 ISO14644-14 设备发尘评估要求。

  2. 耐化学品:洁净室定期用异丙醇、双氧水擦拭机柜,外壳材料抗腐蚀、不易掉粉、不析出 AMC 分子污染物。

  3. 宽温、低湿度漂移、抗静电 ESD:洁净室内严格 ESD 管控,PLC 模块、端子防静电设计,避免静电击穿晶圆;

  4. EMC 电磁兼容:EN55032 Class B,低电磁辐射,不能干扰精密光学、激光测长、探针测试仪器,否则造成量测漂移、良率下降。

四、安全联锁、故障安全、数据保护

半导体设备一旦误动作,会造成昂贵晶圆报废,安全要求远高于普通设备

  1. 安全门、真空、气压、机械手互锁逻辑,支持安全 STO 信号联动;部分项目需要安全 PLC 模块。

  2. 故障安全逻辑:掉电、通讯中断、PLC 异常时,机械手必须停止、真空释放、机构保持安全位置,禁止自由运动。

  3. 程序 / 配方掉电保存:SD 卡存储配方、生产日志、报警记录;支持程序备份、版本管理,换产品快速切换配方。

  4. 故障诊断精细化:区分普通报警、停机告警、可恢复故障,故障时记录事件时间戳、I/O 快照,方便追溯碎片、不良品根因。

五、实时性、稳定性与冗余

  1. 晶圆搬运、分选设备:要求确定的扫描周期,高速 I/O 中断响应,IO 信号无抖动;AS 系列基本指令执行速度快,保证机械手时序稳定。

  2. 厂务系统(洁净空调、冷却水、废气废液):选用AH500 冗余 PLC,双 CPU、双电源、双网冗余,不停机切换,避免厂务中断造成整线停产,这是晶圆厂厂务的硬性要求台达。

  3. 长期连续运行:7×24 小时不间断运行,模块寿命长,少维护;支持热插拔模块,部分改造场景可不停机更换模块。

六、标准化、可维护、设备集成能力

  1. 标准化状态机:PLC 程序按 SEMI GEM 设备状态机编写(Idle/Running/Paused/Error),方便工厂统一管理不同厂商机台。

  2. 丰富的总线:Modbus TCP、CANopen、EtherNet/IP,可对接台达伺服、变频器、温控模块、视觉、条码 / RFID 载具 ID 读取器。

  3. 远程诊断:以太网远程上下载程序、读取故障,减少洁净室内开门进入次数(每次开门会带入大量粉尘,影响洁净度)。

✅ 台达 PLC 在芯片制造适用边界(汇报重点)

  •  适配场景:后道封装(固晶、焊线、切筋、测试分选机 Handler)、晶圆 Loadport、小型 FOUP 料库、晶圆清洗机上下料、洁净厂务监控(AH500 冗余),国产半导体设备厂商选型量大,性价比高。

  • 不适用场景:前道核心工艺主机(光刻、刻蚀、PVD、ALD)、大型自动化码头 OHT、多轴大型 Stocker 主控制器,这类设备一般选用西门子 iQ-R、三菱 iQ-R 高端 PLC。

横向对比

  • 三菱 FX5U:脉冲运动、小型多轴,日系设备生态,多用于进口设备国产化改造,自带 MC 协议。

  • 台达 AS:CANopen 总线运动、自带 DIASECS SECS/GEM 成套方案,国产平台,国内设备厂商集成成本更低,更适合国产封装设备厂商;AH500 提供冗余方案用于厂务。

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