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Ursula Lang |

Sauberer Schnitt - Durchgängiges Technologiekonzept von Siemens optimiert Wafer-Produktion

   

 

Thun/Schweiz. Die Firma Meyer Burger (MB) aus dem schweizerischen Thun gehört zu den weltweit führenden Technologieunternehmen, wenn es um innovative Systeme und Prozesse auf Basis von Halbleitertechnologien geht. Ein Fokus des Unternehmens liegt auf der Wafer-Produktion, ein Produkt, das mit Drahtsägen aus Silizium-Rohblöcken gesägt und zu Solarzellen weiterverarbeitet wird. Die dazu verwendete Diamantdrahtsäge „DW288 Series 3“ ist mit Siemens-Technik ausgestattet. Durch optimale Drahtführung und darauf abgestimmte, durchgängige Automatisierung kann die Maschine mit besonders dünnen Schneiddrähten arbeiten, was zu Materialeinsparungen von knapp 90.000 Euro pro Jahr und Maschine und damit zu geringeren Wafer-Stückkosten führt.

 

Wafer, englisch für „Waffel“ oder „Oblate“, nennt man dünne, aus Silizium-Rohblöcken gesägte Scheiben, die in der Mikroelektronik und Photovoltaik zum Einsatz kommen und beispielsweise zu kristallinen Solarzellen verarbeitet werden. Die Firma Meyer Burger (MB) aus Thun in der Schweiz ist spezialisiert auf Systeme und Prozesse auf Basis von Halbleitertechnologien und weltweit führend in der Wafer-Produktion. In den letzten Jahren ging man hier dazu über, die Scheiben statt mit Slurry, einer Schneidflüssigkeit, mit Diamantdraht zu schneiden, was präziser und materialschonender ist. Das Automatisierungs- und Antriebskonzept der Maschine, die MB zum Schneiden der Wafer nutzt, stammt von Siemens.

 

Um Haaresbreite

Das Diamantdraht-Managementsystem (DWMS) der Diamantdrahtsäge DW288 Series 3 von MB beruht auf der Trennung zwischen Drahtspeicherbereich und Arbeitsbereich. Der aktuell genutzte Drahtabschnitt wird dabei einlagig geführt gewickelt. Das hat zur Folge, dass der abrasive (=mit stark schleifender Wirkung) und beim Sägen zyklisch auf- und abgewickelte Diamantdraht keinen Kontakt mehr zum Nachbardraht hat. Das erhöht die Standzeit des teuren Schneidedrahtes um über 20 Prozent. Die MB Drahtsäge kann durch diese spezielle Drahtführung und weiteren Optimierungen extrem dünne Schneiddrähte für die Industrie nutzen. Standardmäßig verwendet MB auf der Maschine 70 Mikrometer(µm)-Draht, mit dem ein präziser, klar definierter Schnitt möglich ist. Auch 60 µm-Drähte, die etwa halb so dick wie ein menschliches Haar sind, sind bereits erfolgreich im Einsatz. Und jedes Mikrometer zählt, denn eine um 10 µm schmalere Schnittkerbe bewirkt Materialeinsparungen von circa 90.000 Euro pro Jahr und Maschine.

 

Alles aus einer Hand

Möglich wird das mitunter durch die synergetisch optimierte Antriebstechnik. „Weil der Arbeitsdraht mit dem Diamantdrahtmanagement einlagig geführt wird, bleibt der Durchmesser des Wickels immer gleich. Das vereinfacht die Regelaufgabe des Wicklers und es steht mehr Regeldynamik zum Einhalten einer konstanten Drahtspannung zur Verfügung“, erläutert Christoph Eggimann, Product Manager Wafering und Verantwortlicher für Drahtsägen bei MB am Standort Thun. „Gemeinsam mit Siemens haben wir ein hierauf optimiertes Automatisierungskonzept erarbeitet. Steuerung, Antriebsregler und die Servo-Motoren der Drahtverleger und auch die Peripheriesysteme bilden dabei ein durchgängiges System aus einer Hand.“ Die verwendeten Komponenten sind ein kundenspezifisches Touchpanel für die komfortable Bedienung sowie eine fehlersichere Simatic mit der Software WinAC RTX-F 2010, die auch die Sicherheitsreaktionen der Maschine steuert. Dazu kommt die Antriebsregelung, die über DCC (Drive-Control-Chart) (DCC) direkt im Antriebsregler des Typs Sinamics S120 programmiert wurde. 1FK7 Servomotoren führen den empfindlichen Draht. Sämtliche für den Prozess benötigten Sensoren und Aktoren sind über das Peripheriesystem ET200SP in Schutzart IP20 und ET200ecoPN in Schutzart IP65/67 eingebunden. Profinet ermöglicht eine stabile und einfache Kommunikation.

 

Beispiellos materialschonend

Mit der DW288 Series 3 können die zyklischen Beschleunigungs- und Abbremsvorgänge nun dynamischer gestaltet werden, ohne den empfindlichen Draht zusätzlich zu belasten, weshalb die Maschine auch die geringste Durchbruchquote am Markt hat.

 

Bildunterschriften

Die Firma Meyer Burger (MB) aus dem schweizerischen Thun ist weltweit führend, wenn es um Systeme basierend auf Halbleitertechnologien geht. Für die Wafer-Produktion, ein Produkt, das mit Drahtsägen aus Silizium-Rohblöcken gesägt wird, hat MB die Diamantdrahtsäge „DW288 Series 3“ entwickelt, die mit Siemens-Technik ausgestattet ist.

Mit der hochpräzisen Schneide- beziehungsweise Sägetechnik können besonders viele Wafer aus einem Block Silizium gewonnen werden.

Ausgereifte Diamantdrahttechnologie holt mehr Qualitäts-Wafer aus einem Block Silizium.

Die „DW288 Series 3“ kann mit extrem dünnen Diamantdrähten arbeiten, was Materialeinsparungen von bis zu 100.000 US-Dollar pro Maschine und Jahr bewirkt.

 

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