Activitatea principală a M-O-T Mikro- und Oberflächentechnik GmbH din Saarbrücken constă în instalații pentru fabricarea microcipurilor. În drumul său de a produce cât mai multe dintre piesele din plastic necesare, compania a avansat considerabil prin utilizarea cutterului MAPAL NeoMill-Diamond-FlyCutter.
Fondată în 2001, M-O-T Mikro- und Oberflächentechnik GmbH face parte din grupul de companii Woll din 2011 și completează spectrul versatil al constructorului de mașini speciale prin fabricarea de instalații de proces chimic umed pentru domeniile microsisteme și semiconductori. Cu aproape 30 de angajați, specialistul este complet integrat în grup, ceea ce se reflectă și în spațiul fizic: M-O-T ocupă trei camere în mijlocul unei hale de producție Woll.
În acest domeniu, unele lucruri sunt diferite față de restul producției, în special cele orientate spre prelucrarea metalelor. Pantofii de stradă nu sunt permisi aici și există constant o ușoară suprapresiune. Producția nu se desfășoară într-o cameră curată, dar într-o cameră de curățenie, așa cum explică managerul de producție Mike Jakob. Contaminările aduse din exterior ar putea schimba valorile în instalațiile care funcționează precis și, astfel, ar putea pune în pericol procesul. La clienți, operațiunile se desfășoară ulterior în camere curate.
Pe lângă electronica instalată, echipamentele sunt practic complet din plastic și sunt construite modular pentru fiecare pas de proces necesar în fabricarea semiconductoarelor. Pe partea din față, celulele de proces sunt aranjate una lângă alta, în care sunt introduse discuri de siliciu pentru prelucrare. În spatele mașinii se află rezervoare de stocare cu lichidele necesare, de obicei acizi, baze și solvenți.
La nevoie, galvanizarea este, de asemenea, posibilă. În funcție de cazul de aplicare, prelucrarea suprafeței se desfășoară pe echipamentele personalizate ale M-O-T înainte sau după expunerea wafere-lor. Cu componente achiziționate, fotolitografia poate fi, de asemenea, integrată direct în echipament.
Materiale plastice în funcție de domeniul de utilizare
Pentru fabricarea recipientelor pentru procesele și stocarea substanțelor chimice, M-O-T folosește de obicei plăci care sunt sudate printr-un proces de îmbinare termică. În acest proces sunt utilizate diferite tipuri de plastice, iar selecția acestora depinde în mod crucial de substanțele chimice respective și de temperatura procesului. De obicei, se folosește PP sau PVC, dar în unele cazuri sunt necesare și PEEK, care rezistă la temperaturi ridicate, sau PVDF, care este complet rezistent la acizi. Atunci când se combină diferite cerințe extreme, PTFE, cunoscut și sub numele de Teflon, este adesea cea mai bună alegere.
Numărul instalațiilor construite a crescut semnificativ în ultimii ani. Dacă în 2021 erau doar cinci până la șase pe an, M-O-T livrează astăzi între 20 și 30. Totuși, există fluctuații în funcție de condițiile de piață, care depind de evoluția pieței globale de semiconductori. În plus, instalațiile devin mai complexe. Producția a lucrat inițial în principal cu furnizori. Faptul că responsabilitățile la M-O-T s-au concentrat pe o producție proprie din 2022 este, de asemenea, legat de problemele de calitate cauzate de piesele furnizate: la instalațiile finalizate au avut loc repetate scurgeri.
Modul în care M-O-T prelucrează plăcile din plastic pare inițial curios: mașina provine din domeniul modelismului, uneltele au fost dezvoltate pentru frezarea aluminiului, iar lichidul de răcire și lubrifiere (KSS) este de fapt un dezinfectant. Pentru scopurile constructorului de instalații din Saarbrücken, combinația neobișnuită este totuși foarte eficientă.
După un an de căutări, NeoMill-Diamond-FlyCutter aduce soluția.
Ca mașină, a fost aleasă freza portal deschis T-Rex a producătorului CNC-Step. Pentru prinderea uneltelor se folosește mică interfață SK30, iar pe masa de vid pot fi fixate piese de lucru cu dimensiuni de până la 1.000 x 1.000 mm. Căutarea unei unelte potrivite pentru prelucrările planificate, în care calitatea suprafeței este prioritară, s-a dovedit a fi dificilă. Mike Jakob relatează: „Nu am fost mulțumiți de calitatea obținută la început. Am căutat timp de un an un cap de freză potrivit, dar nimeni nu ne-a putut oferi ceva cu adevărat adecvat pentru finisarea suprafeței. La AMB 2024 din Stuttgart, am găsit la MAPAL o freză cu prinderea noastră.”
Împreună cu tehnicianul de aplicații Klaus-Dieter Leick de la MAPAL, s-a analizat ce soluție este cea mai bună și realizabilă pe mașina existentă.
A fost ales un NeoMill-Diamond-FlyCutter cu un diametru al capului de frezare de 63 mm. „Am dezvoltat acest instrument inițial pentru prelucrarea componentelor din aluminiu în industria electronică, unde scopul era de a obține suprafețe cât mai perfecte în prelucrarea plană“, raportează Leander Bolz din Managementul Componentelor de la MAPAL.
La producătorul de unelte din Aalen, s-au simțit imediat siguri că acest lucru va reuși și cu plastic, mai ales că uneltele au fost concepute de la bun început pentru concepte critice de mașini, cum ar fi micile spindluri și prinderea prin vid.
Cu geometria sa specială a tăișului, freza ușoară cu trei tăișuri reduce presiunea de tăiere și îndepărtează relativ repede așchiile din zona de așchiere. Presiunea scăzută de tăiere a fost deja un aspect decisiv în frezarea suprafețelor din aluminiu. Cu o alegere corespunzătoare a materialului de tăiere, MAPAL poate adapta uneltele la diferite materiale.
M-O-T este foarte mulțumită de NeoMill-Diamond-FlyCutter, care a fost folosit frecvent și s-a dovedit a fi un adevărat schimbător de joc în prelucrarea suprafețelor. Când a fost achiziționată mașina de frezat, inițial, producătorii aveau în vedere doar prelucrarea ușilor pentru carcase. Treptat, au început să apară tot mai multe componente din producția proprie. Rezervoarele pentru substanțele chimice necesare sunt acum fabricate complet de M-O-T și în viitor intenționează să producă și celulele de proces în regie proprie.
Componente speciale, cum ar fi bazinele de proces din Teflon, sunt în continuare fabricate extern. M-O-T folosește NeoMill-Diamond-FlyCutter pentru frezarea plană a plăcilor. Pentru prelucrarea laterală și pentru finisarea contururilor, se utilizează un alt instrument de la MAPAL, un frezor cu arbore PKD.
Se va continua optimizarea.
Departamentul lui Mike Jakob nu se consideră încă complet la destinație. Se va continua experimentarea cu lichidul de răcire și lubrifiere pentru a optimiza calitatea suprafeței și a proteja uneltele. În special prelucrarea PVDF-ului rigid și fragil a afectat uneori tăișurile din PKD ale NeoMill-Diamond-FlyCutter-ului. Totuși, M-O-T este foarte limitat în alegerea lichidului de răcire și lubrifiere.
Uleiul nu este o opțiune, pentru a nu aduce impurități în instalație, care ar putea influența, de exemplu, pH-ul sau alți parametri de proces. Din acest motiv, nu trebuie să ajungă chipsuri metalice în zona de producție a M-O-T. Deoarece se evaporă foarte repede, a fost ales izopropanolul ca agent de răcire și lubrifiere. Totuși, din cauza mirosului puternic, poate fi folosit doar în mod limitat la mașină.
Materialele plastice impun cerințe speciale și în ceea ce privește răcirea, așa cum explică Robin Kollmann, responsabil cu prelucrarea prin frezare la M-O-T: „Plasticul absoarbe mai puțină căldură decât aluminiul, care nu poate fi disipată suficient de repede de componentă. Chipsurile se pot topi sau aglomera, ceea ce generează mai multă presiune și poate deteriora tăișul. De asemenea, calitatea suprafeței nu este la fel de bună cum ne dorim.” În timpul prelucrării, se îndepărtează 0,3 mm per tăiere. În funcție de material și clasa de calitate, toleranța poate ajunge până la 1 mm.
Pentru a nu genera prea multă căldură în timpul prelucrării, M-O-T operează momentan cu o viteză de tăiere de 6.000 rpm și un avans de 1.200 mm/min. Astfel, prelucrătorii rămân semnificativ sub valorile inițiale propuse de MAPAL, care erau deja mai mici decât cele pentru prelucrarea aluminiului. Pentru a evalua influența răcirii cu izopropanol asupra duratei de viață a tăișului, nu s-au acumulat suficiente experiențe.
În paralel, M-O-T a început testarea unui nou agent de răcire pe bază de apă. În cadrul experimentelor, prelucrătorii doresc să testeze și viteze de tăiere mai mari.
Între timp, următorul pas de optimizare a fost testat cu succes: M-O-T a testat o variantă mai mare a NeoMill-Diamond-FlyCutter cu un diametru al capului de frezare de 100 mm și a comandat ulterior uneltele. Schimbarea este posibilă în sistemul modular fără eforturi mari, deoarece toate diametrele capului de frezare oferite de MAPAL, de la 63 la 160 mm, se montează pe același mandrină. Astfel, devine clar că MAPAL nu doar că susține aplicația cu un instrument potrivit, ci dezvoltă, în continuu dialog cu clientul, alte abordări pentru creșterea productivității.
Contact:
