非接触超音波浮上・搬送装置
非接触超音波浮上・搬送装置
ソノトロードと基材の間のエアフィルムで基材を非接触浮上させるのに必要な反発力を生成
メーカー
ZS-Handling GmbH
目的・用途
電池の製造
業界
商品説明
|| システム概要
超音波は、人間の聴覚範囲の上限を超える周波数（f>20kHz）の振動です。パワーエレクトロニクス機器により駆動する振動子が超音波を発生させます。超音波 非接触浮上・搬送装置は、半導体ウェーハ・ガラス基板など、基材を非接触で搬送するために考案された斬新な技術です。
システムは、
〇ソノトロード（高周波振動することにより周囲のガスを圧縮拡散するパーツです）
〇ジェネレーター
〇電源ボックスで構成されています。
装置の電源をONにすると、ジェネレータがソノトロードを高周波で微振動させます。ソノトロードの表面の空気は、超音波による周期的な圧縮と圧縮解除が行われ、表面に薄い空気の膜を形成します。このエアフィルム上で、ウェーハやガラス基板は、無振動・無摩擦で非常に安定した状態で浮上します。
一見、コンプレッサーによる浮上エアを用いた搬送テーブルに似ていますが、超音波による浮上・搬送技術が画期的なのは、コンプレッサーエアや窒素ブローによる浮上ガスを用いていない点です。超音波ベアリングの技術は、ソノトロードと基材の間のエアフィルムだけで、基材を非接触浮上させるのに必要な反発力を生成しているのです。
破損しやすい極薄ウエハーや変形しやすい電池の電極箔など、力を加えず取り扱う必要がある基材を非接触でハンドリングする搬送技術です。超音波 非接触浮上・搬送技術は、あらゆる大気中の環境下で運用できます。
再現性があり、音を反射する表面を有する多種多様な物体に適用可能です。ウェーハ・ガラス基板・フラットパネル（FPD）・電池用電極箔・など様々な製造工程でこの技術を応用できる用途があります。
|| 非接触浮上の原理（スクイーズ膜浮上効果）
ソノトロードとは、超音波による振動を生成するための部品で、振動によるエネルギーをガスに伝えることができます。
ZS-Handling社が製作するソノトロードは、平坦なプレート状で、高周波振動して雰囲気ガスを圧縮・拡散を行います。装置の電源をONにすると、ソノトロードの表面には超音波による周期的な圧縮と圧縮解除が行われます。ソノトロードの上にウェーハを置くと、ウェーハとソノトロードの間に圧縮された薄い空気の膜が形成されます（スクイーズ膜）。これによりウェーハやガラス基板は振動することなく無摩擦で非常に安定した状態で浮上します。これがスクイーズ膜効果による非接触浮上です。
物理的原理は、音響原理と言うよりはむしろ流体力学に基づいています。ハンドリングする基材とソノトロードの振動する表面との間は、周期的な圧縮と緩和により圧縮されたガスフィルムになり基材は浮上します。ウェーハやガラス基板を非接触で振動することなく安定した状態で浮上・搬送するためには、ハンドリング力を均一に分散することが重要で、均一な振動パターンを発生させることが必要になります。これが ZS-handling 社 のコア・スキルです！
そして、圧縮されたガスフィルム上で、基材を非接触・無摩擦・無振動でハンドリングすることが出来ます。ソノトロードと基材の間の雰囲気ガス（空気、窒素、アルゴンガス等）を、浮上させるための反発力に用いますので、コンプレッサーエアや窒素ブローは不要です。
|| 非接触チャックの原理（スクイーズ膜の反発力＋吸引力）
ウェーハやガラス基板の上からソノトロードを近づけて、非接触でチャックすることもできます。上面からの非接触チャックでは、ソノトロードの表面のガスフィルムによる反発力と同時に、吸引力が要求されるので、超音波の反発力と同時に、負圧の吸引力と組み合わせて非接触チャックします。
この技術により、非接触で簡単にハンドリングできるようになります。更に、電池の電極箔のように、しわになりやすい箔は、ハンドリングする基材との接触無しに、安定に、かつ、形状を安定させ、位置も維持して搬送を行う必要があります。薄い基材は、柔軟性があるので、少しでも力をかけると変形します。
同時に、コーティングをはじめとする様々なプロセスでは、加工中、基材の高い平滑さが要求されます。このようなケースでは、ハンドリング力をより均一に部品の表面全体に分散してかけるために、超音波の反発力を、負圧の吸引力と組み合わせて用います。この技術により、ソノトロードの表面と薄い基材の間では機械的な接触をすることなく、基材を簡単に平滑にすることを可能にしてくれます。そして、基材の形状は安定し、位置も維持されます。
|| 利点
〇基材を非接触搬送することにより微小な傷やクラックを防止！
〇基材を非接触搬送することにより異物の付着を防止！
〇基材に加わる力を分散するので、ダメージレスで非接触ハンドリング！
〇ユーティリティーは電源のみ。クリーンエブロー・窒素ブローは不要です。
〇ソノトロードはノズルを使用してない滑らかな表面なので清掃が簡単です！
〇搬送面・チャック面のメンテナンス時間を短縮でき、ダウンタイム削減！生産性向上！
〇超音波システムは実用上メンテナンスフリー！
〇運転中、複雑なパラメータ設定は不要！
〇空気・窒素・アルゴン、様々な雰囲気ガス環境で使用可能！
〇低ランニングコスト
〇設置スペースの省力化
〇クリーン環境に最適です。
〇圧縮エア源からの汚染リスクがありません。
〇圧縮エアのメンテナンスが不要。
|| ゴミ・異物対策としての非接触ハンドリング
超音波による非接触搬送技術は、基材との接触に起因する小さなホコリやゴミ・異物付着を解消することができます。
基材の表面・裏面は非接触なので、基材にゴミや異物付着を回避して、次工程へ持ち込むことができます。
チャック面はエアブローしないので、エア源からの汚染リスクは皆無です。
接触による異物付着を防止することで、外観検査工程でエラーの誤作動を防止。歩留まり向上につながります。
超音波による非接触浮上搬送は、クリーン環境での基材のハンドリングに最適な技術です。
下の写真は、リチウムイオン二次電池用電極箔（塗工済み・耳付き）を上面から非接触で吸着している様子です。電極箔の上下の塗工面は非接触で横方向へ搬送を行います。
商品特長
エア浮上テーブルとの比較
超音波による非接触浮上は、テーブルからエアブローしていません。
超音波による非接触浮上は、工場エアやコンプレッサーエアは不要です。
超音波による非接触浮上は、圧縮エアのオイルフィルターやミストトラップのメンテナンスは不要です。
超音波による非接触浮上は、エアブローからの汚染源が皆無です。
超音波による非接触浮上は、テーブルからエアーブローしないので、クリーン環境に最適です。
超音波による非接触浮上のユーティリティーは、電源のみ。
超音波による非接触浮上は、基板は無振動で非常に高い安定性で浮上することができます。
超音波による非接触浮上は、極薄で破損しやすいウェーハを高い歩留まりで非接触浮上搬送することができます。
ベルヌーイチャックとの比較
超音波による非接触チャックは、チャック面からエアブロー・窒素ブローしていません。
超音波による非接触チャックは、工場エアやコンプレッサーエアは不要です。
超音波による非接触チャックは、圧縮エアのオイルフィルターやミストトラップのメンテナンスは不要です。
超音波による非接触チャックは、エアブローからの汚染源が皆無です。
超音波による非接触チャックは、チャック面からエアーブローしないので、クリーン環境に最適です。
超音波による非接触チャックのユーティリティーは、電源のみ。
超音波による非接触チャックは、非常に高い安定性で基材を非接触で保持することができます。
超音波による非接触チャックは、繊細な基材を高い歩留まりで非接触搬送することができます。
ソノトロードの形状
ガラス基板やウェーハなど平滑な基材をハンドリングする用途では、ソノトロードを平滑に制作することができます。
フレキシブルガラスやフレキシブルプリント基板をロールtoロールでガイドする用途では、ソノトロードをガイドするパスに合わせて曲面に制作することができます。
超音波非接触搬送システムは、個別の用途に応じて一品物を設計からご対応いたします。
主な用途
〇フラットパネル（FPD）
大型ガラス基板、液晶パネル、タッチパネル、薄型OLEDパネル（有機EL）、OLEDフィルム（有機EL）、ガラス基板、超薄フレキシブルガラス
〇ウェーハ
半導体シリコンウェーハ、薄膜太陽電池用PVウェーハ
〇電池の電極
カットした枚葉の電極箔を非接触ハンドリング
〇基板
ガラス基板
〇チップ
ICチップ、積層チップ、ワイヤーボンディング
〇レンズ
眼内レンズ、非球面レンズ
〇ロールtoロール
超薄板フレキシブルガラス、フレキシブルプリント基板（FPC）
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