Bei Photovoltaikanlagen und Silizium-Wafern ist es besonders wichtig, Abdrücke, Kratzer oder Partikel zu vermeiden. Mittlerweile wird auch häufig beidseitig beschichtet. Was tun bei der Handhabung? Mit Hilfe eines Ultraschall-Lagers können die Teile auf einem durch Schwingungen generierten Luftfilm schweben.
Bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von Siliziumwafern kommt es häufig zu Beschädigungen. Neben Ausfallzeiten, zusätzlichen Reinigungsschritten und Neujustierungen fallen erhöhte Material- und Prozesskosten an. Je reibungsloser das Handling, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Material reisst oder bricht.
Durch eine Kombination aus Unterdruck und Ultraschall wirken beim patentierten Ultraschall-Lager von ZS-Handling gleichzeitig anziehende und abstossende Kräfte auf das Werkstück und halten es somit auch beim Transportieren von oben auf Abstand.
Die Ultraschallbewegung der sogenannten Sonotrode erzeugt einen tragenden Gasfilm (Luft oder Prozessgas) zwischen der Sonotrodenoberfläche und dem Substrat. Das Substrat schwebt auf dem entstandenen Gasfilm in Abständen von 10 - 150 μm. Auf diese Weise wird jeder mechanische Oberflächenkontakt vermieden.
Die Physik des Ultraschalllagers ergibt sich aus der Strömungsdynamik. Der Gasdruck im Spalt zwischen dem Werkstück und der schwingenden Oberfläche steigt durch die zyklische Kompression und Dekompression des dünnen Gasfilms. Daher ist es notwendig, ein gleichmässiges Schwingungsmuster zu realisieren, um gleichbleibende Schwebekräfte über die gesamte Sonotrode zu erzeugen. Mit den abstossenden Kräften der Ultraschalllagers kann das Substrat ohne jegliche Reibung auch bei sehr hohen Geschwindigkeiten gelagert werden. Zusätzlich können flexible Materialien durch diese Technik berührungslos «glattgezogen», also in einer gleichmässigen, ebenen Position gehalten werden.
Abb.: ZS Handling
Die Wirkungsweise ist ähnlich dem eines konventionellen Luftlagers, es ist jedoch keine Druckluftversorgung erforderlich. Das bedeutet, dass z.B. in einer Reinraumumgebung die laminare Luftströmung – anders als bei Bernoulli Greifern – durch keine hohen Strömungsgeschwindigkeiten gestört wird und keine Partikel durch Fremdluft bzw. über Leitungen eindringen können. Ausserdem können die Kosten für die Druckluftversorgung in Produktionslinien eingespart werden.
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