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DER KONSTRUKTEUR ASB 2021

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DER KONSTRUKTEUR ASB 2021

MOTOREN UND STEUERUNGEN

MOTOREN UND STEUERUNGEN EIN FAHRSTUHL FÜR WAFER In der Halbleiterindustrie ist Sauberkeit unabdingbar. Ein Schweizer Vakuumspezialist bietet für das Handling von Silizium-Wafern daher ein raffiniertes Konzept: Mit einer Art Lift können Wafer in der Vakuumkammer vertikal bewegt werden. Tatkräftig unterstützt wurde er bei der Entwicklung durch einen Hersteller hochpräziser Antriebe. PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Selbst bei Menschen, die an Technik interessiert sind, löst der Begriff „Vakuumventil“ kaum einen Sturm der Begeisterung aus. Was soll an einem Vakuumventil schon besonders reizvoll sein? Richtig interessant wird es erst, wenn man bei VAT zu Besuch ist, einem international tätigen Unternehmen mit Sitz in Haag in der Ostschweiz. Wo immer in der Industrie ein Vakuum benötigt wird, gehört VAT weltweit zu den Topadressen. Salopp ausgedrückt ist ein Vakuumventil ein Ventil, das den Zugang zu einer Vakuumanlage öffnet oder sperrt. Wer beim Wort Vakuum an verpackte Lebensmittel im Supermarkt denkt, ist allerdings auf der falschen Spur. In der Industrie werden Vakuumkammern vor allem dort gebraucht, wo jedes Staubkörnchen oder jedes Tröpfchen Wasser einen ganzen Produktionsschritt ruinieren würde. Und damit befindet Autor: Adrian Venetz, maxon Group, Sachseln man sich bereits mitten am Ort des Geschehens: in der Hightech-Industrie. Smartphones, Flachbildschirme, Solarpanels, Prozessoren – die Herstellung all dieser und vieler anderer Produkte wäre ohne Vakuumanlagen undenkbar. Entsprechend liefert die Firma VAT einen großen Teil ihrer Systeme in Richtung Asien, wo die „Big Players“ im Bereich Mikroelektronik und Halbleitertechnologie zu Hause sind. IN DER VAKUUM-WERKSTATT Ein wichtiger Prozessschritt im Bereich der Mikroelektronik ist die Herstellung und Weiterverarbeitung von sogenannten Wafern. Es handelt sich dabei um dünne, runde Platten aus Halbleitermaterial wie Silizium. Diese Scheiben bilden die Grundlage für integrierte Schaltkreise. Bedenkt man, dass in modernen Prozessoren – so auch in Smartphones – mehrere Milliarden Transistoren ihren Dienst verrichten, wird klar, dass bei der Produktion von Halbleitersubstraten jeder Fremdkörper ferngehalten werden muss. Und dies geht am besten, wenn solche Produktionsschritte in Vakuumkammern erfolgen. Das Problem dabei: Je stärker ein Vakuum ist, desto stärker drückt auch die Luft von außen. Es sind ungeheure Kräfte, die auf eine professionelle Vakuumkammer drücken. Ein normales Ventil wäre chancenlos gegen diesen Druck. Die Ventile von VAT schaffen das. 18 DER KONSTRUKTEUR 2021 / ASB www.derkonstrukteur.de

ANTRIEBE FÜR SICHERES HANDLING Das VAT ist in den vergangenen Jahren aber noch einen Schritt weiter gegangen und bietet nebst Ventilen auch ganze Systeme für verschiedene Produktionsschritte in Vakuumkammern an. Eines dieser Systeme heißt Pinlifter. Dabei handelt es sich um eine Art Lift für Silizium-Wafer. Der Wafer liegt auf drei Pins, und jeder dieser Pins kann mit einem Motor vertikal bewegt werden. So EINE HERAUSFORDERUNG WAR DIE MAXIMALE LÄNGE DER ANTRIEBSEINHEIT VON 40 MM entsteht eine Art dreibeiniger Fahrstuhl (drei Pinlifter), mit dem ein darauf liegender Wafer in einer Vakuumkammer nach oben gefahren werden kann, wo ein Handlingssystem den Wafer übernimmt. Und hier kommt Maxon ins Spiel. Der Pinlifter ist als hochpräzises mechatronisches Antriebssystem das Ergebnis einer monatelangen Zusammenarbeit zwischen VAT und Maxon. Die Antriebseinheit für einen Pinlifter besteht aus einem bürstenlosen EC Flat Motor mit optischem Encoder, Bremse und Spindel. Eine besondere Herausforderung war die maximale Länge der Antriebseinheit von 40 mm. Marco Apolloni, Leiter Engineering bei VAT, blickt zurück: „Anfangs wurden rund sechs Konzepte verfolgt, wobei unterschiedliche Lieferanten im Bereich Motor, Bremse, Encoder etc. zur Auswahl standen.“ Bei vier Konzepten sei der Komponentenapproach im Vordergrund gestanden, bei zwei Konzepten der Systemapproach, wo der ganze Antrieb als getestete Einheit (inklusive Gehäuse, Spindel, Motorwelle, Isolationsbauteile) vorgesehen war. „Aufgrund der hohen Anforderungen Drei dieser Pinlifter bewegen den Wafer in der Vakuumkammer an Präzision und Baugröße kam nur der Systemapproach in die finale Runde, da viele Risiken minimiert werden können und eine optimale Lösung erarbeitet werden kann“, erklärt Marco Apolloni. „Maxon hat aufgrund der technischen Expertise überzeugt und konnte alles aus einer Hand anbieten.“ Bilder: maxon Group www.maxongroup.de MEIN UMRICHTER IST VON NORD! DER NEUE NORDAC PRO Integrierte Multi-Protokoll Ethernet-Schnittstelle Multi-Geber Interface für Mehrachs-Betrieb Spannungsfreies Parametrieren über USB-Schnittstelle GETRIEBE + MOTOR + UMRICHTER = DER ANTRIEB. Getriebebau NORD GmbH & Co. KG | Fon +49 4532 289-0 | info@nord.com | www.nord.com