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Linear Motion Control - 2017-08-14

Hochdynamischer Antrieb für Pick-and-place-Anwendung in der Halbleiterindustrie

Anlagen der Halbleiterindustrie arbeiten mit Taktzeiten von einer Sekunde und weniger. Deshalb wird von den Pick-and-Place-Einheiten sehr hohe Dynamik verlangt. NSK hat für einen Hersteller von Chip Mounting-Anlagen einen vorhandenen Linearmotor durch eine Kombination von Kugelgewindetrieb und Miniatur-Linearführung ersetzt. Das Ergebnis: Die Dynamik konnte deutlich gesteigert werden.


Bestückungsanlagen der Halbleiterindustrie stellen hohe Anforderungen an Pick-and-Place-Einheiten. (Bild: Arijit Modal/ Shutterstock)


Die Pick-and-Place-Einheit der Bestückungsanlage greift Halbleiter und platziert sie in einem Gehäuse, wo sie weiterverarbeitet oder verklebt werden. Dabei wird jeweils ein Hub von 40 mm ausgeführt und eine Geschwindigkeit von 2,5 m/sec erreicht.

Der Linearmotor, den der Anlagenhersteller für diese Aufgabe verwendete, war bei diesen Werten am Limit seiner Leistungsfähigkeit. Der Hersteller beauftragte NSK mit einer alternativen Konstruktion. Die Ingenieure schlugen eine Kombination aus Kugelgewindetrieb der BSS-Serie und den Miniatur-Linearführungen der Serie PU vor.

Diese Miniaturführungen wurden für anspruchsvolle Anwendungen z.B. in Geräten der Medizintechnik oder eben in der Halbleiterindustrie entwickelt. Konstante Reibungsverhältnisse ermöglichen eine sehr gleichförmige Bewegung, eine verbesserte Dichtung verhindert, dass Abrieb in die Umgebung gelangt. Damit eignet sich die Baureihe – die Verwendung eines entsprechenden Schmierstoffs vorausgesetzt – auch für Reinraum-Anwendungen.

Eine weitere positive Eigenschaft ist das geringe Gewicht: Im Vergleich zu marktüblichen Systemen ist der Führungswagen rund 20% leichter. Das macht sich bei hoch dynamischen Einsatzfällen besonders bemerkbar. Die Antriebseinheit des Pick-and-Place-Systems wiegt nur ein Kilogramm. Sie verfährt mit einer Geschwindigkeit von 2,5 m/sec und einer Beschleunigung von 40 g. Dabei wird ein Hub von 40 mm ausgeführt, und der Kugelgewindetrieb erreicht eine Drehzahl von 5000 min-1.

Damit erreicht die von NSK vorgeschlagene Lösung eine höhere Dynamik als der zuvor eingesetzte Linearmotor. Auch mit der Zuverlässigkeit und der Lebensdauer von Kugelgewindetrieb und Miniatur-Linearführung ist der Hersteller der Chip Mounting-Anlage vollauf zufrieden.

Der Mini-Kugelgewindetrieb sorgt für exaktes Positionieren bei kurzen Taktraten.

Die Miniaturführungen der Serie PU wurden für anspruchsvolle Anwendungen u.a. in Geräten der Medizintechnik und der Halbleiterfertigung entwickelt.

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