Präzisionsgranitist seit Jahrzehnten in der Messtechnik- und Halbleiterindustrie tätig. Es ist immer noch die Referenz für Messplatten und Koordinatenmessgeräte, und das wird auch so bleiben. Aber die Werkzeugmaschinen, die Wafer bewegen, Retikel scannen und Optiken im Nanometerbereich positionieren, müssen etwas tun, was Granit allein nicht immer gut kann: hochfrequente Vibrationen absorbieren und gleichzeitig leicht genug bleiben, um sich bewegen zu können.
In dieser Lücke hat Mineralguss nun seinen Platz verdient. Unparalleled Ltd., ein Hersteller von Präzisionskomponenten mit Sitz in Jinan, China, hat im vergangenen Jahr eine Mineralgusslinie ausgebaut, von der er glaubt, dass sie die Lücke zwischen den beiden Materialien schließt und die Technologie direkt in der Halbleiterfertigung positioniert.
Was Mineralguss eigentlich ist
Mineralguss -, auch Polymerbeton oder Epoxidgranit - genannt, besteht zu etwa 90 Prozent aus mineralischen Zuschlagstoffen (Quarz, Basalt oder Granitsplitter), die durch eine hochfeste Epoxidharzmatrix gebunden sind. Der Verbundwerkstoff wird kalt-in Formen gegossen und unterscheidet sich genau darin von Naturstein. Man schneidet es nicht aus einem Block; Sie gießen es in die gewünschte Form.
Dieser einzige Unterschied führt zu den meisten technischen Vorteilen. Da die Harzmatrix viskoelastisch ist, leitet sie kinetische Energie weitaus effizienter ab als ein kristalliner Feststoff. Unabhängige Messungen gehen davon aus, dass die Dämpfungskapazität von Mineralguss acht- bis zehnmal so hoch ist wie die von Gusseisen oder Stahl. Für ein Halbleiterwerkzeug bedeutet das weniger Restschwingungen nach einer schnellen Achsenbewegung und ein saubereres Signal für die darüber liegende Messtechnik.
Es gibt einen zweiten, weniger offensichtlichen Vorteil. Einsätze, Kühlkanäle, Sensortaschen und Montagepads können direkt in die Basis gegossen werden, anstatt nachträglich gebohrt und mit Gewinde versehen zu werden. Für einen Maschinenbauer verkürzt das die Montagezeit und beseitigt eine ganze Reihe von Toleranzfehlern.
Wo Granit immer noch - gewinnt und wo nicht
Es wäre unehrlich, dies als Ersatz darzustellen. Die beiden Materialien lösen unterschiedliche Probleme, und ein ehrliches technisches Gespräch hält sie voneinander getrennt.
Natürlicher Granit bietet eine geringere Wärmeausdehnung -, die in vielen Qualitäten etwa 40 Prozent geringer ist als Mineralguss -, und eine langfristige Dimensionsstabilität, die kaum zu bestreiten ist. Für eine statische Messplatte oder eine KMG-Referenz, die ihre Geometrie über Jahrzehnte beibehalten muss, bleibt Granit der Goldstandard. Unparalleled baute seinen Ruf genau darauf auf: Granitoberflächenplatten mit einer Ebenheit im Sub-Mikrometerbereich, Granitluftlager und Strukturkomponenten für Lithografie-, Inspektions- und Waferhandhabungssysteme.
Mineralguss hingegen ist dort besser geeignet, wo sich die Struktur bewegen und dämpfen muss. Seine geringere Dichte ({1}} etwa ein Drittel der von Gusseisen -) macht bewegliche Baugruppen leichter. Seine Dämpfung reduziert hochfrequente Vibrationen, die Granit länger klingen lässt. Und seine vor Ort gegossene Flexibilität eignet sich für komplexe Automatisierungsrahmen, Portale und Maschinenbetten, bei denen die Integration von Komponenten Echtzeit vor Ort spart.
Die Unterscheidung ist wichtig, weil die Halbleiterindustrie kein einzelner Prozess ist. Eine Fotolithographie-Stufe kann die thermische Stabilität von Granit erfordern. Für eine Hochgeschwindigkeits-Inspektions- oder Handhabungsplattform ist möglicherweise ein gedämpfter, leichterer Mineralgussrahmen besser geeignet. Die Spezifizierung des richtigen Materials für die richtige Achse ist der Unterschied zwischen einer Maschine, die die Spezifikationen einhält, und einer, die dagegen ankämpft.
Die Fertigungsrealität hinter den Behauptungen
Jeder kann Epoxidharz und Zuschlagstoffe gießen und es Mineralguss nennen. Die Erfahrung zeigt, dass zwischen einem Gussteil und einem Präzisionsmaschinensockel eine Lücke besteht.
Unvergleichlich bringt einen Hintergrund mit, den die meisten Mineralgusslieferanten nicht haben: jahrzehntelange Präzisionsbearbeitung und Messtechnik für Granit. Das Unternehmen verfügt über vier ultragroße Schleifmaschinen, die 6.000-mm-Metall- und Nichtmetallplattformen bearbeiten können, und seine temperaturgesteuerten Messräume sind durch Vibrationsgräben und geräuschlose Laufkräne vor Vibrationen geschützt. Messgeräte - Mahr-Komparatoren, elektronische Wasserwaagen von WYLER, Renishaw-Laserinterferometer - sind kalibriert und auf nationale Metrologieinstitute rückführbar.
Dieses Erbe ist für den Mineralguss in besonderer Weise von Bedeutung. Ein Gussstück kommt mit guter Form aus der Form, aber nicht mit fertigen Bezugsflächen. Die Präzision liegt in der Bearbeitung und dem Schleifen nach dem Guss, und das ist die angeborene Fähigkeit einer Granitwerkstatt. Es ist eine Sache, eine Base zu gießen; Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Montageflächen auf die Ebenheit zu schleifen, die eine Halbleiterstufe erfordert.
Die Zertifizierungen des Unternehmens spiegeln die gleiche Disziplin wider. Unparalleled ist einer der wenigen Hersteller, die ISO 9001, ISO 14001, ISO 45001 und CE in derselben Einrichtung besitzen, und sein Team schult sich jährlich anhand der DIN-, ASME-, JIS-, GB- und BS-Standards.
Eine maßvolle Position, keine Marketingposition
In dieser Branche besteht die Versuchung, ein Material als Antwort auf alles zu bezeichnen. Das stimmt selten, und es ist nicht die Position, die Unparalleled vertritt. Der Schwerpunkt der firmeneigenen Produktpalette liegt nach wie vor auf Präzisionsgranit und das wird auch so bleiben. Die Mineralgusslinie ist eine Ergänzung, kein Dreh- und Angelpunkt - eine Option für Kunden, deren dynamische Anforderungen vom Stein wegweisen.
Für den technischen Einkäufer oder Qualitätsmanager, der eine neue Maschinenbasis bewertet, lautet die praktische Frage nicht „Granit oder Mineralguss?“ Es geht um „Welche Achse, unter welcher Belastung, bei welcher Frequenz?“ Beantworten Sie das ehrlich und die Materialauswahl folgt.
Die Mineralgusslinie der nächsten -Generation von Unparalleled ist jetzt in Produktion für Halbleiter-, Inspektions- und Automatisierungsanwendungen. Das Unternehmen sieht es als Teil eines umfassenderen Engagements: die Entwicklung der Ultra--Präzisionsindustrie voranzutreiben, eine ehrliche Materialempfehlung nach der anderen.