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Bâtiment de FAULHABER France SAS, Montigny-le-Bretonneux, France

FAULHABER France SAS

Parc d’activités du Pas du Lac2, Rue Michaël Faraday

78180 Montigny-le-Bretonneux

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MOVETEC OY

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Routech s.r.o.

Dr. Milady Horákové 185/66

460 06 Liberec

Tel.: +420 489 202 971

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Marte Científica e Instrumentação Industrial Ltda

Av Fco Andrade Ribeiro 430

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Moteurs linéaires pour un mouvement précis des robots et des lasers

Des plaquettes en sable

Le matériau de base pour la production de puces est on ne peut plus simple : il s'agit du sable, ou plus précisément du sable de quartz. Celui-ci est d'abord fondu et son principal composant, le silicium, est séparé des autres substances. Ce qu'on appelle le germe cristallin du même matériau initie la croissance cristalline dans la masse liquide. Des tiges cylindriques à structure homogène sont créées. Des disques d'environ deux millimètres d'épaisseur sont découpés dans ces disques : les plaquettes ou wafers bruts. Après quelques opérations de lissage et de polissage, les flans sont recouverts d'un vernis photosensible. Les pistes conductrices, dont l'épaisseur dans les puces modernes est de l'ordre du nanomètre, sont générées par un procédé photolithographique, suivi d'une gravure du matériau.

Moteurs linéaires pour un mouvement précis des robots et des lasers
Plus de 100 000 composants à l'heure.
Moteurs linéaires pour un mouvement précis des robots et des lasers
Assemblage automatique du circuit imprimé à l'aide de la méthode pick & place
Moteurs linéaires pour un mouvement précis des robots et des lasers

C'est ainsi que sont créées les structures complexes qui relient des millions de transistors sur une puce pour former un circuit intégré. Chaque unité est exposée jusqu'à trente fois avec différents photomasques. Les dizaines d'unités sur le wafer doivent être exactement alignées avec celles de l'exposition précédente. Dans ce processus en plusieurs étapes, les structures des puces apparaissent alors sur le disque rond, le faisant ressembler à de la gaufre, wafer en anglais, d'ou le nom.

Des robots déplacent les wafers pendant toutes les étapes et les acheminent vers les différentes étapes du processus. Les flans sont très sensibles et ne doivent en aucun cas toucher quoi que ce soit, et ce, dans des conditions d'espace généralement restreint dans les systèmes. Pour créer des structures parfaites, leur alignement doit être d'une grande précision. Il en va de même pour les composants optiques des lasers des dispositifs photolithographiques. Les entraînements FAULHABER, tels que les moteurs C.C., pas à pas ou piézoélectriques, assurent le mouvement précis des composants avec une reproductibilité fiable dans les robots et dans les lasers.

Moteurs linéaires pour un mouvement précis des robots et des lasers
Inspection finale optique d'une plaquette de silicium typique

Fil métallique et résine synthétique

Une fois que les structures du silicium cristallin ont atteint leur forme finale, les ébauches de puces individuelles sont découpées dans les wafers. Ceux-ci sont ensuite équipés de leurs connexions électriques (broches) sous forme de fils fins en aluminium ou en or. Ces fils sont déroulés de rouleaux, également de manière entièrement automatique bien entendu. Une machine spéciale est responsable de cette étape de la production appelée le wire bonding (ou câblage par fil). Elle guide l'extrémité du fil vers l'endroit désiré, déroule et coupe la quantité requise et effectue la soudure.

Les puces sont ensuite enfermés dans une gaine protectrice en résine synthétique, généralement noire. Le procédé est similaire à celui du moulage par injection de plastique, sauf qu'ici, une fois de plus, une haute précision est requise. La quantité de résine synthétique doit être dosée avec précision pour protéger efficacement le circuit, tout en assurant que rien qui risque de nuire à l'installation ou au fonctionnement ne dépasse. C'est pourquoi le dosage est effectué par une unité motorisée : la résine synthétique, le plus souvent noire, passe à travers une broche dont le mouvement d'avance la transporte en direction du moule d'injection. Après une distance mesurée avec précision - il s'agit ici d'un déplacement ici au millimètre près - le moteur passe en marche arrière pour qu'une quantité de résine définie avec précision puisse se détacher et entrer dans le moule. Une fois ce processus terminé, les circuits ont leur aspect caractéristique : la puce est maintenant terminée et testée dans un appareil de test.

Dans cette machine, un robot pick-and-place est chargé du transport et du placement des puces dans les bancs d'essai. Comme les pièces traitées ici mesurent au maximum quelques centimètres carrés, les dimensions des pièces du système sont également fines en conséquence. Les moteurs responsables de leurs mouvements doivent être extrêmement compacts, mais en même temps aptes à fournir des valeurs d'accélération très élevées. Il en va de même pour le wire bonding mentionné plus haut. Dans les deux cas, les moteurs doivent effectuer leur travail avec la plus grande précision. En raison des exigences élevées, les moteurs FAULHABER, tels que la série BX4 avec contrôleur de mouvement intégré ou la gamme de servomoteurs C.C. linéaires, sont utilisés dans de nombreuses machines de ce domaine d'application.

Moteurs linéaires pour un mouvement précis des robots et des lasers
Emballage des pièces testées dans une bande de transport

Assemblage rapide et test à aiguilles

Les puces testées sont généralement emballées dans des bandes en plastique et transportées à l'étape suivante de la production microélectronique, l'assemblage des circuits imprimés. Vous connaissez sans aucun doute ces cartes en plastique généralement vertes avec des puces, divers autres composants électroniques, des pistes conductrices en cuivre et des points de soudure brillants de couleur argentée - en fait, on les rencontre littéralement partout. Avec les composants qui les maintiennent et les relient, elles forment les petites ou grandes unités informatiques qui assurent un fonctionnement parfait non seulement dans les ordinateurs et les smartphones, mais aussi dans chaque voiture, dans chaque appareil électroménager, dans chaque machine et dans de nombreux autres produits. Ici aussi, la production en série prévaut : d'innombrables composants sont fixés chaque jour sur des millions de circuits imprimés.
Ce travail est effectué par des automates d'équipement. Les bandes avec les composants sont amenées vers les stations d'assemblage sur des rouleaux. De petites poches dans la bande contiennent les composants, une perforation sur le bord de la bande permet de garantir un transport exact. La bande est déroulée de manière à ce que la tête de placement puisse toujours saisir un composant. Cette dernière étape a lieu généralement à pression négative : le composant est aspiré et maintenu de la même manière. La tête se déplace ensuite vers l'emplacement sur le circuit imprimé auquel se trouvent les évidements appropriés pour les connexions de la puce ou d'un autre composant. Elle place les puces sur les ouvertures où elles seront plus tard soudées à la carte.
Dans cette machine, un robot pick-and-place est chargé du transport et du placement des puces dans les bancs d'essai. Comme les pièces traitées ici mesurent au maximum quelques centimètres carrés, les dimensions des pièces du système sont également fines en conséquence. Les moteurs responsables de leurs mouvements doivent être extrêmement compacts, mais en même temps aptes à fournir des valeurs d'accélération très élevées. Il en va de même pour le wire bonding mentionné plus haut. Dans les deux cas, les moteurs doivent effectuer leur travail avec la plus grande précision. En raison des exigences élevées, les moteurs FAULHABER, tels que la série BX4 avec contrôleur de mouvement intégré ou la gamme de servomoteurs C.C. linéaires, sont utilisés dans de nombreuses machines de ce domaine d'application.

Il est facile d'imaginer à quel point les connexions de l'épaisseur d'un cheveu sont sensibles. Toute erreur de placement, même d'une fraction de millimètre, les plieraient et les détruiraient. Ici aussi, la précision est une priorité absolue. En même temps, un débit élevé est nécessaire pour pouvoir fournir les quantités énormes. Certaines machines peuvent traiter plus de 100 000 pièces à l'heure. Encore une fois, l'oeil nu ne peut voir que l'ombre du mouvement extrêmement rapide. Les exigences auxquelles sont soumis les moteurs qui déplacent les convoyeurs et les têtes d'assemblage sont similaires à celles des autres secteurs de la production microélectronique.

Le contrôle de qualité qui s'ensuit doit également être extrêmement rapide, chaque circuit imprimé faisant l'objet d'un examen minutieux. La conductivité électrique des connexions fournit des informations sur le bon fonctionnement des circuits. Pour la mesurer, des aiguilles extrêmement fines sont menées vers des connexions individuelles - deux ou plus à la fois - et mises sous tension. Cette opération est répétée pour chaque pièce jusqu'à ce que toutes les pistes conductrices aient été complètement vérifiées. Cependant, cette procédure ne peut cependant pas être envisagée comme une opération de test tranquille, car les plaques sont souvent produites par millions. Les machines d'essai entièrement automatiques doivent donc aussi être capable de gérer un débit élevé. Le mouvement des aiguilles, par exemple, est si rapide qu'on ne peut le suivre qu'au ralenti.

Servomoteurs C.C. linéaires
Dynamique élevée
Excellent rapport puissance/volume
Aucune force résiduelle
Boîtier en métal amagnétique
Construction compacte et robuste
Ne nécessite pas de lubrification
Installation et configuration simple
Détails

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