Servoantriebssysteme in der Elektronik- und Halbleiterindustrie
Die Elektronik- und Halbleiterindustrie ist der Grundstein der globalen Technologiebranche. Ihre Herstellungsprozesse erfordern Präzision, Geschwindigkeit und Stabilität im Mikrometer- oder sogar Nanometerbereich. Servoantriebssysteme, die Leistung und das Gehirn dieser Geräte, bestimmen direkt deren Verarbeitungsgenauigkeit, Produktionseffizienz und Produktausbeute. Die Elektronik- und Halbleiterfertigung umfasst mehrere Phasen, darunter Waferverarbeitung, Chipverpackung und Tests. Während die Ausstattungsmerkmale der einzelnen Stufen erheblich variieren, bleiben die Kernanforderungen an Servoantriebssysteme weitgehend gleich.
Ultra-hochpräzise-Steuerung:Beispielsweise erfordern Prozesse wie Wafer-Dicing und Chip-Bonding eine Positionierungsgenauigkeit im Mikrometerbereich (μm) oder sogar im Submikronbereich (0,1 μm). Servoantriebssysteme erfordern hochauflösende Encoder (z. B. Absolutencoder mit 23 {6}Bit oder höher) und Strom- und Geschwindigkeitsregelkreisanpassungen in Echtzeit, um Positionierungsfehler und Bewegungsverzögerungen zu vermeiden und genaue Verarbeitungspositionen sicherzustellen.
Dynamische Hochgeschwindigkeitsreaktion:Bei Hochfrequenzvorgängen wie Chiptests und Terminalverarbeitung müssen sich bewegende Teile (z. B. Prüfspitzen und Bearbeitungswerkzeuge) schnell starten und stoppen sowie die Richtung ändern. Das Servoantriebssystem muss eine dynamische Reaktionsgeschwindigkeit von Millisekunden haben, um Verluste der Produktionseffizienz oder Produktschäden durch Reaktionsverzögerungen zu vermeiden.
Hohe Stabilität und Zuverlässigkeit:Elektronik- und Halbleitergeräte sind in der Regel rund um die Uhr in Betrieb und Fertigungsumgebungen (z. B. Reinräume) erfordern extrem niedrige Geräteausfallraten. Servoantriebssysteme erfordern ein optimiertes Wärmeableitungsdesign, Anti-Interferenz-Schaltkreise (z. B. EMV-Design) und redundante Schutzmechanismen, um einen langfristigen störungsfreien Betrieb zu gewährleisten und Ausfallzeiten der Geräte zu minimieren.
Mehrachsige koordinierte Steuerung:Beispielsweise erfordern Dosiergeräte und Chipplatzierungsgeräte die gleichzeitige Steuerung von 3-6 Bewegungsachsen (X/Y/Z-Achsen und Rotationsachsen), um präzise, synchronisierte Bewegungen entlang komplexer Trajektorien (wie Bögen und Kurven) zu erreichen. Das Servoantriebssystem muss die Mehrachsen-Impulssynchronisation oder Bus-basierte Steuerung (wie EtherCAT und Profinet) unterstützen, um eine koordinierte Bewegung über alle Achsen sicherzustellen und Dosierversätze und Platzierungsfehlausrichtungen aufgrund von Synchronisierungsfehlern zwischen den Achsen zu vermeiden.
Anwendung von Servoantriebssystemen in der Elektronik- und Halbleiterindustrie
| Anwendungsszenario | Beispiel für ein Kerngerät | Die Rolle des Servoantriebssystems | Wichtige technische Anforderungen |
|---|---|---|---|
| Waferverarbeitung | Waffelschneidemaschine, Waffelschleifmaschine | 1. Treibt die Schneidklinge/den Schleifkopf an, um eine hochpräzise lineare Bewegung zu ermöglichen und die Schnitttiefe und Schleifdicke zu steuern; 2. Treibt den Wafertisch für eine gleichmäßige Drehung an und sorgt so für eine gleichmäßige Verarbeitung. |
Positioniergenauigkeit kleiner oder gleich ±1 μm, Geschwindigkeitsstabilität kleiner oder gleich 0,1 % |
| Chipverpackung | Chip-Bonder, Chip-Platzierungsmaschine | 1. Treibt den Bondkopf (Gold-/Kupferdraht) an, um eine hoch-Frequenz und eine hohe-Präzision zu erzielen und so die Verbindung zwischen dem Chip und dem Substrat herzustellen; 2. Treibt die Platzierungsdüse an, um eine präzise Spanaufnahme und -platzierung zu erreichen. |
Dynamische Reaktion Weniger als oder gleich 5 ms, Mehrachsen-Synchronisationsfehler Weniger als oder gleich ±0,5 μm |
| Dosier- und Beschichtungsverfahren | Hochpräzise Dosiermaschine, Verpackungsbeschichtungsmaschine | 1. Treibt die Dosiernadel entlang einer voreingestellten Flugbahn (z. B. Chipkante, Stiftspalt) und steuert so die Gleichmäßigkeit des Klebstoffvolumens. 2. Treibt den Arbeitstisch an, um die Bewegung mit der Dosiernadel zu koordinieren. |
Spurfolgefehler Kleiner oder gleich ±0,3 μm, großer Geschwindigkeitseinstellbereich |
| Prüfung und Inspektion | Chip-Tester, Terminal-Testgeräte | 1. Bringt die Testsonde dazu, die Chip-Pins schnell zu kontaktieren und ermöglicht so Hochfrequenz-Kontinuitätstests; 2. Treibt die Inspektionslinse/den Sensor an, um die Oberfläche des Chips genau abzutasten. |
Schnelle Start- und Stoppreaktion, Wiederholgenauigkeit der Positionierung kleiner oder gleich ±0,2 μm |
| Hilfsverarbeitungsverbindungen | Terminalbearbeitungsmaschine, Leiterplattenschneidemaschine | 1. Treibt das Schneidwerkzeug an, um ein hochpräzises Schneiden und Biegen der Anschlüsse zu erreichen; 2. Treibt den PCB-Arbeitstisch an, um dem Schneidpfad spezieller Formen zu folgen. |
Starke Lastanpassungsfähigkeit und stabile Schnittgeschwindigkeit |
Servosystemlösungen
Szenario-Spezifische Hardware-Anpassung: Für Anwendungen mit hoher-Frequenz und hoher{2}}Präzision wie Chip-Bonding und -Dosierung bieten wir eine Kombination aus einem Servoantrieb mit hoher Reaktionsgeschwindigkeit und einem Servomotor mit geringer Trägheit an. Das Trägheitsmoment des Motors ist kleiner oder gleich 0,01 kg·m² und die Stromschleifenbandbreite des Treibers ist größer oder gleich 1 kHz und erfüllt damit die hochfrequenten Bewegungsanforderungen des Bondkopfs, oft zehnmal pro Sekunde. Für Prüfgeräte für Lithiumbatterien bieten wir ein Servosystem mit hohem Drehmoment an, um einen stabilen Halt und eine stabile Druckkontrolle der Prüfvorrichtung zu gewährleisten.
Integrierte Bewegungssteuerung: Die Lösung integriert einen Servoantrieb + Bewegungssteuerung + Encoder und unterstützt die EtherCAT-Bussteuerung für die synchronisierte Echtzeitsteuerung mehrerer Achsen (bis zu 32 Achsen). Es bietet außerdem dedizierte Steuerungsalgorithmen (wie elektronisches CAM und Fly-by-{6}Fly-Tracking) zur direkten Anpassung an Szenarien wie die Optimierung der Dosierbahn und die Positionierung der Chip-Platzierung, wodurch die sekundären Entwicklungskosten für Gerätehersteller gesenkt werden.
Optimierte Branchenanpassungsfähigkeit: Das Gerät ist für die staub{{0}freien, geräuscharmen-Umgebungen der Elektronik- und Halbleiterindustrie konzipiert, verfügt über ein vollständig geschlossenes Gehäuse (Schutzart IP65) und ist EMV-Klasse B-zertifiziert, um elektromagnetische Störungen bei sensiblen Prozessen wie Chiptests zu verhindern. Es unterstützt auch gängige Industriestandards. Die nahtlose Verbindung zwischen SPS (z. B. Siemens, Mitsubishi) und Gerätesteuerungssystemen verringert die Schwierigkeit der Geräteintegration.