Nieuws
In 2009 gaat Alsi 300 mm-lasersnijmachines leveren
5 november 2008
In 2009 brengt Alsi een lasersnijmachine op de markt voor 300 mm plakken. De start-up uit Beuningen richt zich daarmee op een nieuw speelterrein, de markt voor geavanceerde circuits en geheugenchips. Lasers beloven snelheid, een hoger rendement en minder snijverlies dan de huidige zaagtechnieken.
Tot nu toe levert Advanced Laser Separation International (Alsi) lasersnijmachines voor halfgeleiderplakken tot 8 inch (200 mm). Op Alsi’s machines snijden klanten hoofdzakelijk kleine chips als diodes, transistoren, leds en GaAs-IC’s voor mobiele telefoons. Met een nieuwe 12 inch (300 mm) machine wil het bedrijf de snijmachinemarkt voor geavanceerde chips als microprocessoren en geheugens gaan veroveren. Potentieel is deze markt twee keer zo groot als Alsi’s huidige doelmarkt.
Alsi realiseerde inmiddels een functioneel model van de 300 mm-stage. De Beuningse starter ontwikkelde de snijtafel, besturing en motion control met zijn partners CCM (Nuenen), Emmission (Veghel), IMMS (Ilmenau, Duitsland), Tetra (Ilmenau), Triphase (Blanden) en VDL-ETG (Almelo). ‘We plannen nu het integratietraject met alle overige modules’, zegt John Hazenberg van CCM. ‘Maar verdere engineering aan de stage is niet nodig.’
De differentiatie van de toekomstige totale markt voor lasersnijmachines voor chips. Het separeren van logische schakelingen en geheugenchips is een nieuwe markt voor Alsi die potentieel bijna twee maal groter is dan de huidige doelmarkt. Bron: Alsi
Bij de ontwikkeling van de nieuwe generatie machines, was de bewegende snijtafel waarop de plakken liggen de grootste bottleneck. ‘Aan dit deel van onze 12 inch-machine kleefden de meeste risico’s, maar dat is nu helemaal uitontwikkeld’, zegt Hazenberg tijdens een presentatie naar aanleiding van Alsi’s nominatie voor de Mechatronica Award van de Brabantse Ontwikkelingsmaatschappij (Bom). ‘We zetten er momenteel een laser op en begin volgend jaar gaan we er wafers mee snijden.’
Alsi is met 27 medewerkers een kleine machinebouwer. Het ontwikkelt zijn proces in nauwe samenwerking met lead klanten als Philips en Osram. De rest besteedt het bedrijf uit. ‘We hebben zelfs geen Cad-station staan’, zegt Erwin Schrijver, innovatiemanager bij Alsi. Het bedrijf heeft CCM en Philips Applied Technologies als ontwikkelpartners en laat zijn machines door VDL-ETG in Almelo in elkaar zetten. Door deze manier van werken verwacht Alsi de concurrentieslag te kunnen aangaan met grote Japanse jongens als Accretech, een dochter van Tokyo Seimitsu. Deze machinebouwer levert intussen overigens niet alleen zaagmachines, maar brengt sinds kort ook lasersnijapparatuur op de markt.
Gevestigde namen als Accretech en Disco hebben uitontwikkelde machineplatformen en bedienen de markt voor waferzagen al decennialang. Maar de vraag naar lasersnijden voor 12 inch plakken en de komst van nieuwe materiaaltechnologie en 3D-stapeltechnieken voor chips bieden kansen voor Alsi. Schrijver: ‘De wereld erkent dat laserdicing de technologie is van de toekomst. Voor nieuwe toepassingen kijken halfgeleiderfabrikanten alleen naar lasers. Nu vormen vermogensversterkers, RFID-chips en diodes nog 80 tot 90 procent van de markt voor lasersnijmachines. Maar het beweegt in toenemende mate naar geavanceerde IC’s en geheugens en die vormen de motor achter de halfgeleiderindustrie.’ Potentieel is de snijmachinemarkt voor IC’s en geheugens bijna twee maal groter dan voor transistoren, diodes en Leds, weet Alsi.
De machines van Alsi halen een snijbreedte van 30 micrometer. Het bedrijf claimt dat halfgeleiderfabrikanten zo tot 30 procent meer chips uit hun wafers kunnen halen.
Hazenberg noemt de stap van 8 naar 12 inch ‘een behoorlijke overgang’. Daarom was het nodig om in een vroeg stadium een functioneel model te ontwikkelen. ‘We komen van 8 inch en de markt vraagt nu om 12 inch’, zegt Hazenberg. ‘Maar we moeten wel dezelfde voetafdruk houden voor onze machine, want vergeleken bij concurrenten is hij redelijk groot.’
Alsi heeft nu een 12 inch-machine met een slider (de stage, de bewegende snijtafel waarop de 12 inch plak ligt) waarvan de snelheid en versnellingen hetzelfde zijn als bij zijn 8 inch-machine. ‘Daarbij moesten we ook nog een lagere kostprijs bereiken.’ De realisatie van het ontwerp op basis van een planair motionsysteem duurde een half jaar.
Het Duitse IMMS bedacht het concept van de planaire beweging. Het is gebaseerd op bewegende magneten waarbij de spoelen in de vorm van een symmetrisch kruis loodrecht op elkaar staan. De vierkante luchtgelagerde snijtafel met daarin vaste magneten heeft een snijbewegingsrichting, diagonaal (45 graden) op de twee lineaire motorelementen, waardoor de motoren steeds gelijk worden belast.
Het encoder grid plate, een glasplaat met een chroomraster van veertig bij veertig centimeter, is onderop de snijtafel gemonteerd en beweegt dus mee. De sensor zit op een vaste positie, in het midden van machine, onder de vaste laserbundel. Die constructie biedt de hoogste nauwkeurigheid. ‘Daar waar we snijden, meten we ook’, zegt Hazenberg. ‘Dit betekende dat we de encoderplaat moesten meebewegen. De bevestiging van een encoderplaat van een dergelijke omvang hadden we nog nooit gerealiseerd. Voor ons was het vooral een uitdaging om de glasplaat voldoende nauwkeurig op de stage te monteren.’
Alsi gebruikt in zijn 8 inch-machines een stage van aluminium. Maar in een 12 inch-model zou dit metaal niet meer de vereiste stijfheden halen. Hazenberg zegt dat er nogal wat overtuigingskracht voor nodig was om IMMS over te halen om staal te gaan gebruiken. ‘IMMS was gewend aan construeren in aluminium, maar inmiddels zijn ze laaiend enthousiast en gaan ze het in meer producten toepassen.’
De centrale besturing van de 12 inch-machine draait op een industriële pc met Linux als realtime besturingssysteem, ontwikkeld door Triphase. De hele architectuur is gebaseerd op de Saxcs-filosofie van CCM. Saxcs (Smart and Flexible Control Solutions) is een door CCM in eigen huis ontwikkelde ontwerpfilosofie voor mechatronicasystemen. Saxcs laat mechatronicaontwerpers meeliften op state-of-the-art hardwaretechnologie. Centraal staat het gebruik van commercieel verkrijgbare hardware in combinatie met tooling van The Mathworks.
Alle modules in de nieuwe machine wisselen hun informatie uit via Ethercat. Dit voorkomt bedradingsproblemen en verbetert bovendien de EMC-immuniteit en signaalintegriteit. Emmission maakte een master om in Matlab/Simulink alle modules via Ethercat met elkaar te kunnen verbinden, inclusief de 2D-sensor. ‘Daardoor konden we de slaves binnen nanoseconden met elkaar synchroniseren’, zegt Schrijver.
