Wenn taktile Handhabung nicht mehr greift

Einsatz der berührungslosen Handhabungstechnologie mittels Ultraschall in der Leiterplattenbestückung (Bild: Asja Schubert).

Wafer werden immer dünner und empfindlicher, ihre Handhabung damit immer anspruchsvoller. Wenn taktiles Handling nicht mehr funktioniert, kann die berührungslose Handhabung ihre Vorteile ausspielen – auch bei Hochtemperaturanwendungen.

von Annika Mentgen

MÜNCHEN. Mit der Energiewende steigt der Bedarf an erneuerbaren Energiequellen und damit die Nachfrage nach Solarzellen. Das Ausgangsmaterial für deren Herstellung sind Silizium-Wafer. Diese sind hauchdünn und äußerst empfindlich. Die Handhabung mittels taktilen oder mechanischen Greifern birgt jedoch die Gefahr,  dass die Wafer brechen, sobald sie bewegt werden.

„Gerade aus diesem Grund benötigen wir schonende Handhabungsverfahren, denn sie definieren maßgeblich die Produktqualität“, sagt Prof. Gunther Reinhart, Leiter des Instituts für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) an der TU München. „Besonders großes Potenzial sehe ich hierbei in der ultraschallbasierten Handhabungstechnologie.“

Diese Handhabungstechnologie beruht auf dem Effekt der Squeeze-Film-Levitation. Dabei wird ein Bauteil auf einer schwingenden Oberfläche zum Schweben gebracht. Im Spalt zwischen Bauteil und Endeffektor findet eine periodische Kompression und Expansion der Luft statt. Bedingt durch die adiabate Zustandsänderung entsteht in diesem Luftspalt ein zeitlich gemittelter Überdruck. Somit können flache und relativ leichte Bauteile wie Wafer berührungslos gehalten und transportiert werden.

Die berührungslose, ultraschallbasierte Handhabung der Wafer ist aktuell jedoch auf Raumtemperatur beschränkt. Hochtemperatur-Anwendungen wie die Trocknung oder Dotierungsvorgänge, bei denen bis zu 1 100°C erreicht werden, erfordern nach wie vor taktiles oder mechanisches Handling. Doch Forscher am iwb der TU München haben die Vision, den gesamten Herstellungsprozess der Wafer berührungslos zu gestalten – einschließlich der Hochtemperatur-Anwendungen.