En el taller del vacío

En la industria de los semiconductores, la limpieza y la precisión son esenciales. Por ello, el especialista suizo en vacío VAT ha desarrollado junto con maxon un sistema motor para obleas de circuitos integrados.

Tres Pinlifter mueven una oblea en la cámara de vacío. Foto: VAT

Incluso entre las personas que se interesan por la tecnología, el término «válvula de vacío» no suele suscitar gran entusiasmo. ¿Qué atractivo especial puede tener una válvula de vacío? El asunto empieza a ponerse interesante cuando se realiza una visita a VAT, una empresa internacional con sede en Haag, en Suiza oriental. Allí donde se requiere vacío en la industria, VAT es uno de los principales referentes a nivel mundial. En principio, una válvula de vacío no es más que un dispositivo que abre o cierra el acceso a un sistema de vacío. Sin embargo, si al oír la palabra vacío uno piensa en la comida envasada del supermercado, va por el camino equivocado. En la industria, las cámaras de vacío se requieren principalmente en aquellos procesos en los que una sola mota de polvo o gota de agua podría arruinar todo un paso de producción. Y de esta manera hemos llegado ya al lugar de los hechos: la industria de alta tecnología. Smartphones, pantallas planas, paneles solares, procesadores: la fabricación de todos estos y muchos otros productos sería impensable sin sistemas de vacío. Por ello, una gran parte de los sistemas que VAT suministra se envía a Asia, donde se encuentran las principales empresas del sector de la microelectrónica y la tecnología de los semiconductores. 

Un ascensor para obleas

Un paso de proceso importante en la microelectrónica es la producción y el procesamiento de las denominadas obleas. Se trata de finas placas redondas de material semiconductor, como el silicio. Estos discos constituyen la base de los circuitos integrados. Si se piensa que en los procesadores modernos se utilizan varios miles de millones de transistores —también en los smartphones—, es evidente que debe mantenerse alejado todo cuerpo extraño de la producción de sustratos de semiconductores. Y la mejor manera de conseguir esto es llevando a cabo los diferentes pasos de producción en cámaras de vacío. El problema que esto plantea es que, cuanto mayor es el vacío, más alta es la presión que ejerce el aire exterior. Sobre una cámara de vacío profesional se ejercen fuerzas descomunales. Una válvula convencional no tendría posibilidad alguna de resistir esta presión. Las válvulas de VAT lo logran.

En los últimos años, la empresa ha dado un paso más allá y, además de válvulas, ofrece sistemas completos para diferentes pasos de producción en cámaras de vacío. Uno de estos sistemas se llama Pinlifter. Se trata de una especie de «ascensor» para obleas de silicio. La oblea se apoya sobre tres pasadores, cada uno de los cuales puede moverse verticalmente con un motor. Este mecanismo funciona como un ascensor de tres patas (tres Pinlifter) que eleva la oblea en una cámara de vacío, donde un sistema de manipulación se hace cargo de ella. Y aquí es donde entra en juego maxon. Como sistema motor mecatrónico de alta precisión, el Pinlifter es el resultado de meses de cooperación entre VAT y maxon. La unidad motriz de un Pinlifter se compone de un motor EC flat brushless con encoder óptico, freno y husillo. El hecho de que la longitud máxima de la unidad motriz fuera de 40 milímetros supuso un espacial desafío. 

Marco Apolloni, director de ingeniería en TVA, recuerda al respecto: «Al principio se estudiaron seis propuestas con diferentes opciones de proveedores para el motor, freno, encoder, etc.». En cuatro de las propuestas se eligió un enfoque basado en componentes. En las otras dos, el enfoque fue de sistema, en el que el motor completo se diseñó como una unidad probada (que incluía la carcasa, el husillo, el eje del motor y los componentes de aislamiento). «Debido a los estrictos requisitos de precisión y tamaño, solo el enfoque de sistema llegó a la ronda final, ya que permite minimizar muchos riesgos y elaborar una solución óptima», explica Marco Apolloni. 
«La empresa maxon nos convenció por su experiencia técnica y por su capacidad de suministrar todo lo necesario para el sistema».