L'equip de semiconductors depèn de més que motors lineals, codificadors, òptiques i programari de control. La base de la màquina és igual d'important. Estableix l'estructura de referència sota el sistema de moviment, l'etapa d'hòsties, el mòdul d'inspecció o el conjunt de metrologia. Si aquesta referència canvia amb la calor, la vibració, la corrosió o el temps, el rendiment en el punt del procés es pot veure afectat.
Granit i ferro colatbases de la màquinasón ambdues opcions d'enginyeria establertes. Cap dels dos materials és universalment "millor". L'elecció correcta depèn de la precisió requerida, la ruta de càrrega, l'entorn operatiu, el mètode d'integració, els objectius de costos i la vida útil esperada de l'equip. Tanmateix, per als equips de semiconductors, aquestes consideracions sovint afavoreixen les bases de màquines de granit de precisió on l'estabilitat geomètrica a llarg termini i l'aïllament ambiental són crítics.
Per què és important la base de la màquina
En la fabricació de semiconductors, petits canvis estructurals poden arribar a ser significatius. Una base que s'expandeix de manera desigual, transmet la vibració del sòl o es desplaça després de la instal·lació pot afectar la rectitud de l'escenari, l'alineació òptica, el posicionament de les hòsties i la repetibilitat.
Això és especialment rellevant per als sistemes d'inspecció d'hòsties, equips AOI, plataformes de metrologia, equips de processament làser, màquines de perforació de PCB, sistemes de recobriment de precisió i conjunts d'inspecció d'estil CMM-. El rendiment requerit no està determinat només pel material base, sinó que la base proporciona la referència mecànica de la qual depèn la resta del sistema.
Una bona base de màquina ha de suportar diverses funcions alhora:
Mantenir la planitud i l'alineació durant el muntatge.
Proporcioneu rigidesa al llarg dels camins de moviment i càrrega.
Limitar la influència de la vibració en els processos sensibles.
Controla el moviment tèrmic a través de l'embolcall de treball.
Accepteu insercions, rails, coixinets d'aire, canals de cable i altres interfícies funcionals.
Mantingueu-vos estables durant el transport, la instal·lació i el funcionament-a llarg termini.
Bases de la màquina de granit: estabilitat i amortiment
El granit de precisió s'utilitza àmpliament en equips de metrologia i semiconductors perquè combina massa elevada, amortiment natural, baixa conductivitat tèrmica i comportament no-magnètic. Aquestes característiques fan que el granit sigui especialment adequat per a estructures que porten guies de precisió, coixinets d'aire, mòduls òptics o sistemes d'inspecció.
Una base de màquina de granit pot absorbir la vibració de manera més eficaç que moltes estructures metàl·liques convencionals. En el disseny d'equips pràctics, això pot ajudar a reduir la transmissió de la vibració-induïda pel motor, la pertorbació del sòl i l'excitació dinàmica a l'àrea de mesura o procés. El resultat no és automàticament una millor precisió; el disseny complet de la màquina encara és important. Tanmateix, l'amortiment de vibracions és un avantatge significatiu quan els enginyers treballen amb sistemes de mesura i moviment d'alta-resolució.
El comportament tèrmic és una altra consideració important. El granit generalment té un coeficient d'expansió tèrmica més baix que el ferro colat, i la seva conductivitat tèrmica relativament baixa pot frenar la transferència de calor localitzada a través de l'estructura. Això és útil quan una màquina funciona a prop de motors, il·luminació, electrònica o mòduls de procés que generen una entrada de calor desigual. El granit també és una opció habitual per als sistemes de moviment d'alta-precisió perquè els dissenys integrats poden reduir les interfícies de components, millorar la rigidesa i ajudar a reduir l'error d'Abbe en algunes configuracions multi{-eix.pi-usa.
El granit no és-conductor i no-magnètic. Per a aplicacions de semiconductors i metrologia que involucren sensors sensibles, codificadors magnètics, sistemes elèctrics o exposició química, aquestes propietats poden simplificar determinades decisions de disseny. El granit tampoc s'oxida, la qual cosa redueix els problemes de manteniment en ambients humits o instal·lacions on hi pugui haver residus químics.
Bases de màquines de ferro colat: capacitat d'integració forta
El ferro colat continua sent un material provat per a estructures de màquines-eina i equips pesats-. La seva força rau en la fabricabilitat, les connexions roscades robustes, la geometria complexa de fosa i els processos de mecanitzat coneguts. Els dissenyadors poden integrar costelles, conductes de refrigeració, caps de muntatge i cavitats tancades directament en una fosa.
Per a equips que requereixen modificacions mecàniques freqüents, càrregues de fixació localitzades elevades o grans quantitats de característiques de muntatge mecanitzades, el ferro colat pot ser una opció pràctica. També s'adapta molt bé als centres de mecanitzat convencionals, màquines de tall i aplicacions on la rigidesa i la complexitat estructural tenen prioritat sobre la deriva tèrmica ultra-baixa.
El ferro colat té propietats amortidores pròpies, especialment en comparació amb les fabricacions d'acer soldat. Tot i així, respon més tèrmicament que el granit i pot requerir més atenció al control de la temperatura, alleujament de l'estrès, recobriment i protecció contra la corrosió. El material és conductor i magnètic, cosa que pot importar o no en funció de l'arquitectura de la màquina.
La qüestió no és si el ferro colat és prou precís. Moltes màquines de precisió d'alta capacitat utilitzen ferro colat amb èxit. La pregunta clau és si el seu comportament tèrmic i les característiques estructurals s'ajusten a la finestra de procés de semiconductors requerida.
Granit vs ferro colat d'un cop d'ull
| Factor de selecció | Base de màquina de granit de precisió | Base de màquina de ferro colat |
|---|---|---|
| Resposta tèrmica | Generalment menor expansió i transferència de calor més lenta | Més sensible als canvis de temperatura ambient i localitzats |
| Comportament de vibració | Fort amortiment inherent, especialment per a estructures de metrologia | Bon amortiment, però normalment depèn més de la geometria i el disseny de la màquina |
| Resistència a la corrosió | Naturalment resistent a la corrosió | Requereix recobriments o manteniment per evitar l'oxidació |
| Propietats elèctriques i magnètiques | No-conductors i no-magnètics | Conductor i magnètic |
| Integració funcional | Insercions, conjunts units, superfícies-aire i interfícies mecanitzades-de precisió | Emet-en costelles, bosses, passatges i característiques roscades |
| El millor ajust | Semiconductor, metrologia, òptica, automatització de precisió | Màquines-eina, sistemes-resistents, estructures complexes de fosa |
Selecció d'equips de semiconductors
Per als equips de semiconductors, la selecció del material hauria de començar amb el rendiment del procés requerit en lloc d'una preferència pel granit o el metall. Els enginyers haurien de definir la deriva tèrmica permesa, l'espectre de vibració, les condicions de càrrega, el rang de viatge, les condicions ambientals i els requisits d'integració abans de triar una base.
Sovint, el granit és un bon candidat quan l'equip requereix una plataforma de referència estable per a mesuraments de precisió, manipulació d'hòsties, moviment de coixinets d'aire-, inspecció òptica o eixos de llarg recorregut. Els proveïdors de la indústria utilitzen habitualment granit de precisió en la producció de semiconductors, l'automatització i els sistemes d'inspecció d'alta-precisió a causa de la seva baixa expansió, comportament d'amortiment, resistència química i maquinabilitat de micro-nivell.reitz-natursteintechnik
El ferro colat pot seguir sent la millor opció quan la geometria estructural és molt complexa, quan les característiques mecàniques integrades dominen el disseny o quan es pot mantenir la precisió necessària mitjançant la gestió tèrmica i el calibratge.
En el nostre treball pràctic amb components de granit de precisió, els projectes amb més èxit solen ser aquells en què la base es considera a principis de l'etapa de disseny de la màquina-. Abans de començar la fabricació, s'han de definir les ubicacions d'inserció, les interfícies de ferrocarril, les dades de muntatge, els punts d'elevació, els requisits de la sala blanca i els mètodes d'inspecció. Això permet que l'estructura de granit, les interfícies metàl·liques i el sistema de moviment funcionin com un conjunt controlat-no com a peces separades forçades juntes en l'etapa final.
Per als equips de semiconductors, el millor material és, per tant, el que suporta el pressupost de precisió total. En moltes aplicacions d'ultra-precisió i metrologia-centrades, una base de màquina de granit de precisió ofereix una base duradora i estable. En altres, el ferro colat continua sent una solució d'enginyeria raonable. La decisió s'ha de prendre a partir de requisits mesurats, no només de la reputació material.