Kleine Aufpralldämpfer in der Halbleiterfertigung

Die Halbleiterindustrie arbeitet zunehmend an kleineren, effizienteren, schneller und billiger hergestellten integrierten Schaltkreisen. Mit den Fortschritten in der Mikroelektronik steigen auch die Anforderungen an die Handlingsysteme, die für den sauberen und sicheren Transport der Wafer verantwortlich sind. In einer maßgeschneiderten Anwendung schützen zehn kleine Stoßdämpfer von ACE Stoßdämpfer alle linearen Achsen

Die Fotolithografie ist eine Schlüsseltechnologie bei der Herstellung von mikroelektronischen Bauteilen und Schaltkreisen sowie bei der Produktion von Mikrosystemen. Bei diesem Verfahren wird ein Muster von einer Fotomaske auf eine lichtempfindliche, dünne Schicht aus Fotolack auf einem Wafer übertragen. Um eine fehlerfreie Produktion zu gewährleisten, programmieren und überwachen die Ingenieure die automatisierten Prozesse mit äußerster Sorgfalt. Aufgrund der hohen Nachfrage nach Mikroprozessoren und Speicherchips und der Tatsache, dass die Begrenzung des Ausfallrisikos bei der Waferproduktion von größter Bedeutung ist, arbeiten viele Chiphersteller mit ihren eigenen Lieferanten von Handhabungssystemen zusammen. Diese statten ihre Konstruktionen in der Regel mit hochwertigen, bewährten Standardkomponenten für Antriebe, Steuerungen und Linearachsen aus. Um diese Achsen mit robusten, mechanischen Maschinenkomponenten optimal zu schützen, wurde die ACE Stoßdämpfer GmbH kontaktiert. Denn der Stoßdämpferspezialist aus Langenfeld bietet auch maßgeschneiderte Lösungen an. Ein erfahrenes Team von Ingenieuren der ACE entwickelt diese exakt nach den Anforderungen der Halbleiterhersteller. Mit einer speziellen Software wird eine Lösung erarbeitet, die auf dem Prüfstand von ACE getestet wird. So werden alle Produktionsachsen optimal geschützt und Beschädigungen bei der Handhabung vermieden.

Entwurf, Simulation, Prüfstand: vom Standardschalldämpfer bis zur Sonderanfertigung

Für die Späneproduktion werden hochpräzise, reibungsfreie Achsen in ein Handlingsystem eingebaut. Die X- und Y-Achse sowie die Zentralachse sollen laut Hersteller im Crashfall nur mit den maximal zulässigen Kräften belastet werden, um 100-prozentig sicher zu sein, dass die Anlage nicht beschädigt wird. Deshalb mussten die drei Achsen hier mit drei verschiedenen Typen von Kleinstoßdämpfern aus dem ACE-Programm ausgestattet werden. Für die Y-Achse wurden vier kleine Stoßdämpfer mit M20-Gewinde verwendet, für die X-Achse ebenfalls vier, aber mit M18-Gewinde, und für die Mittelachse zwei mit M25-Gewinde. Die ACE-Ingenieure erhielten auch Informationen über die maximale Reaktionskraft bei einem Aufprall. Für die Y-Achse beispielsweise lauteten die Parameter pro Dämpfer: Masse m = 95,85 kg und Geschwindigkeit v = 1,08 m/s, was einer kinetischen Energie von 55,90 Nm entspricht. Die maximal zulässige Reaktionskraft für diese Achse betrug 5.700 Nm. Auf der Grundlage dieser Informationen wurde in einem zweiten Schritt in der Forschungs- und Entwicklungsabteilung von ACE das entsprechende Bohrbild für die entsprechenden Typen von Kleinpralldämpfern simuliert. Dabei gelang es, die Energie und Geschwindigkeit gleichmäßig über die gesamte Hublänge von 14 mm abzubremsen und die maximale Reaktionskraft auf rund 5.300 Nm zu reduzieren. Auch für den bestmöglichen Schutz der beiden anderen Achsen konnte ACE mit mechanischen Komponenten die vorgegebenen Werte einhalten. In einem dritten und letzten Schritt wurden die auf Basis der Simulation maßgeschneiderten Kleinstoßdämpfer nach umfangreichen Tests an den Kunden ausgeliefert. Die zehn Kleinstoßdämpfer von ACE schützen nun alle drei Bewegungsachsen eines Handlingsystems, das in der Waferproduktion eingesetzt wird.

Kleinstoßdämpfer von ACE: Dämpfungslösungen für viele Anwendungen

Die drei verschiedenen Kleingewindestoßdämpfer in den Größen M18 bis M25 in der beschriebenen Anwendung stehen beispielhaft für die zehn Produktreihen der ACE-Kleinstoßdämpfer. Dazu gehören Dämpfungs- und Bremselemente aus Edelstahl, die nicht nur den strengen Anforderungen der Halbleiterindustrie, sondern auch den Hygienevorschriften in der Medizintechnik oder der Lebensmittelindustrie entsprechen. 

Bestimmte Modelle der kompakten, wartungsfreien, hydraulischen Maschinenkomponenten arbeiten bei Bedarf auch direkt in Pneumatikzylindern. Dort reduzieren sie die Belastungen ebenso wie beim Einsatz in Miniaturführungen in Handhabungsgeräten und in vielen anderen industriellen Anwendungen. Innovative Dichtungstechniken und die Stoßdämpfergehäuse aus legiertem, hochfestem Stahl garantieren hohe Standzeiten. Neben einer Reihe von Zubehörteilen, wie z.B. Führungsbolzen, bietet ACE auch Stoßdämpfer mit speziellen Gewindegrößen, Flüssigkeiten, anderen Hublängen und in Sonderausführungen an.