Na oficina de vácuo

Na indústria de semicondutores, a limpeza e a precisão são absolutamente essenciais. Portanto, o especialista suíço em vácuo VAT desenvolveu um sistema de acionamento para wafers juntamente com a maxon.

Três destes pinlifters movem a wafer na câmara de vácuo. Foto: VAT

Mesmo entre as pessoas interessadas na tecnologia, o termo “válvula de vácuo” dificilmente provoca uma tempestade de entusiasmo. O que poderia ser particularmente apelativo numa válvula de vácuo? As coisas só se tornam realmente interessantes quando se visita a VAT, uma empresa internacionalmente ativa com sede em Haag, no leste da Suíça. Sempre que seja necessário vácuo na indústria, a VAT é um dos fornecedores de topo a nível mundial. Em termos simples, uma válvula de vácuo é uma válvula que abre ou fecha o acesso a um sistema de vácuo. No entanto, se a palavra “vácuo” o faz pensar em comida embalada no supermercado, está no caminho errado. Na indústria, as câmaras de vácuo são principalmente necessárias sempre que qualquer grão de pó ou gota de água arruíne toda uma etapa da produção. E isto coloca-nos mesmo no meio da ação: na indústria de alta tecnologia. Smartphones, ecrãs planos, painéis solares, processadores — o fabrico de todos estes e muitos outros produtos seria impensável sem sistemas de vácuo. Assim, a VAT fornece uma grande parte dos seus sistemas à Ásia, local onde se encontram os grandes fornecedores de microeletrónica e tecnologia de semicondutores.

Um elevador para wafers 

Uma etapa importante do processo no campo da microeletrónica é a produção e posterior processamento das chamadas wafers. Estas são placas finas e redondas em material semicondutor, tal como o silício. Estes discos formam a base para circuitos integrados. Se se considerar que vários milhares de milhões de transístores estão em funcionamento em processadores modernos — incluindo smartphones — é fácil perceber que qualquer objeto estranho deve ser mantido fora da produção de substratos semicondutores. A forma mais fácil de o conseguir é executando estas etapas de produção em câmaras de vácuo. O problema: quanto mais forte é o vácuo, mais forte será a pressão de ar a partir do exterior. As câmaras de vácuo profissionais são expostas a enormes forças. Uma válvula normal não teria qualquer hipótese contra esta pressão. Mas as válvulas da VAT estão à altura do desafio. 

. Contudo, nos últimos anos, a empresa foi mais longe e oferece agora não só válvulas, mas também sistemas completos para várias etapas de produção em câmaras de vácuo. Um desses sistemas é o chamado “pinlifter”. Este “pinlifter” é uma espécie de elevador para wafers de silício. A wafer assenta em três pinos e cada um destes pinos pode ser verticalmente movido com um motor. Isto cria uma espécie de elevador de três pernas (três pinlifters) com o qual uma wafer colocada sobre o mesmo pode ser deslocada para cima numa câmara de vácuo, onde um sistema de manipulação recebe a wafer. E é aqui que a maxon entra em cena. Sendo um sistema de acionamento mecatrónico de alta precisão, o pinlifter é o resultado de meses de cooperação entre a VAT e a maxon. A unidade de acionamento de um pinlifter consiste num motor EC flat sem escovas com encoder ótico, travão e fuso. Um desafio particular foi o comprimento máximo da unidade de acionamento de 40 milímetros. 

Marco Apolloni, Chefe de Engenharia da VAT, olha para trás: “Inicialmente, explorámos cerca de seis conceitos, com diferentes fornecedores à escolha para o motor, travão, encoder, etc. Quatro dos conceitos seguiram uma abordagem baseada em componentes e dois conceitos focaram-se na abordagem do sistema, em que todo o acionamento se destinava a ser uma unidade testada (incluindo carcaça, fuso, veio do motor, componentes de isolamento). “Devido às elevadas exigências de precisão e dimensão, apenas a abordagem baseada no sistema chegou à ronda final, uma vez que este conceito pode minimizar muitos riscos e focar no desenvolvimento de uma solução ideal”, explica Marco Apolloni. “A maxon destacou-se pelos seus conhecimentos técnicos e pela sua capacidade de oferecer tudo a partir de uma única fonte”.