Reine Präzision für die Chipherstellung
Partikelfreie Leitungsführung sichert unter Reinraumbedingungen Präzision in der Halbleiterfertigung
Bastian Lenz, Key-Account Microelectronics bei Igus
In der Halbleiterindustrie sind Reinräume und absolute Präzision entscheidend. Igus zeigt mit seinen speziell entwickelten Flachbandkabeln und Leitungen, wie sich anspruchsvolle Energieführungssysteme zuverlässig und partikelfrei umsetzen lassen. Die Lösungen des Unternehmens ermöglichen hochdynamische Prozesse und bieten Maschinenbauern wie der Jenaer Antriebstechnik neue Ansätze für innovative Reinraumanwendungen.
Die Reinraumklassen nach ISO 14644 stellen hohe Anforderungen an alle Systeme, die in einem Reinraum zum Einsatz kommen. Kleinste Verunreinigungen können in Reinräumen großen Schaden anrichten: Oft reicht ein Partikel aus und die teure Charge des Mikrochips ist irreparabel beschädigt. Dennoch werden Reinräume in der Industrie immer wichtiger: Die Halbleiterindustrie zählt zu den Schlüsselbranchen einer vernetzten Welt, auch die Bundesregierung und die Europäische Union treiben die heimische Chipproduktion voran. „Die Halbleiterindustrie gehört zu den absoluten Wachstumsmärkten“, bestätigt Volker Hille, Leiter der Business Unit Mechatronics bei der Jenaer Antriebstechnik (JAT) und Ideengeber eines Produkts, das passgenau für den Einsatz unter Reinraumbedingungen entwickelt wurde: das Ultrapräzisionssystem Fast 4PNP. Die Pick-and-Place-Anwendung platziert Bauteile wie Mikrochips mit einer Genauigkeit von ±0,1 Mikrometern auf der Leiterplatte, gleichzeitig erreicht das System Beschleunigungen von bis zu 100 m/s2 – und das für Anwendungen in den Reinraumklassen 3 bis 5. Aufgrund dieser Extremanforderungen muss JAT Produkte verbauen, die speziell für die Anforderungen im Reinraum zertifiziert sind. Bei der Energieführung hat sich das Unternehmen für das ISO-zertifizierte Flachbandkabel e-skin flat mit Chainflex-Leitungen entschieden und wurde dafür mit dem silbernen Vector Award von Igus prämiert.
Abrieb im Reinraum – ein No-Go
Volker Hille und sein Team haben in der Entwicklung von Fast 4PNP ein typisches Problem in der Maschinenkonstruktion gelöst. „Die Leitungsführung ist für uns stets eine große Herausforderung“, erklärt der Projektleiter. Denn wo sich Leitungen bewegen, da entsteht möglicherweise Abrieb – im Reinraum ein No-Go. Gemäß DIN EN ISO 14644 sind die Partikelgrenzwerte extrem restriktiv. Hinzu kommt die hohe Geschwindigkeit der Anlage: „Es ist ein hochdynamisches System“, so Volker Hille. In der Entwicklung blieb man dennoch erst einmal beim bewährten Konzept: Das Team experimentierte mit Energieketten des Kölner Spezialisten Igus, die JAT bereits seit vielen Jahren erfolgreich in unterschiedlichen Anwendungen verbaut. „Bei der klassischen Energiekette würde aber jedes Kettenglied aufsetzen, was für Reibung und Abrieb sorgt“, so Volker Hille.
Abriebfestes Flachbandkabel zertifiziert nach ISO-Klasse 1
Aus diesem Grund wechselte das Team auf ein Produkt, das damals noch ganz neu auf dem Markt war: die e-skin flat von Igus. Die Kölner hatten erkannt, dass Reinraumanwendungen weltweit immer wichtiger werden. Das Flachbandkabel aus Igus-Hochleistungskunststoff weist keinen sichtbaren Verschleiß auf und ist abriebfest. Der Kunststoffspezialist hat die e-skin flat in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IPA für Reinraumanwendungen nach ISO-Klasse 1 zertifiziert. Je nach Anforderung ist das System beliebig verbreiterbar, auch eine mehrlagige Ausführung ist möglich. Es ist 9 dB(A) leiser als marktübliche Flachbandleitungen und 20 Prozent günstiger als andere Reinraum-Flachbandleitungen. Die e-skin flat ist freitragend ausgeführt, optional bietet Igus speziell entwickelte Stützketten an.
Stabilität und schneller Tausch der Befüllung
Noch vor der e-skin flat setzte man bei JAT auf lose Leitungsschläuche, wie sie im Markt erhältlich sind. „Denen fehlt aber eine gewisse Stabilität“, so Volker Hille. Die e-skin flat bietet genau diese Stabilität und hat JAT noch aus einem weiteren Grund überzeugt: Die Befüllung kann schnell und flexibel ausgetauscht werden. Das war für die Thüringer Spezialisten wichtig, da erst am Ende der Konstruktion festgelegt wird, welche Leitungen für die jeweilige Kundenanwendung notwendig sind. Bei den Leitungen selbst nutzt JAT die
Chainflex CFCLEAN-Serie von Igus, die speziell für kleine Radien im Reinraum entwickelt wurde. „Wir setzen fast überall Igus ein“, erklärt Volker Hille lächelnd. Im Fast 4PNP befinden sich unterhalb der Arbeitsfläche sogar zwei Energieketten der reinraumtauglichen E6.1-Serie.
Überzeugende Eigenschaften: Präzision, Geschwindigkeit und Abriebfestigkeit
Präzision, Geschwindigkeit, Abriebfestigkeit: Diese drei Schlagworte sind es, die JAT von der e-skin flat überzeugt haben. Die Begeisterung für die innovative Anwendung im Ultrapräzisionssystem ist aber durchaus beidseitig, wie die Verleihung des Vector Awards zeigt. „Die Kombination aus dem anspruchsvollen Hochpräzisionssystem im Reinraum mit der e-skin flat hat die Jury des Vector Awards 2026 vollends überzeugt“, konstatiert Kira Weller, Produktmanagerin e-ketten und Reinraum-Expertin bei Igus. JAT zeige mit seinen 150 Mitarbeitenden, dass der Standort Deutschland in der Halbleiterbranche großes Potenzial habe. „Die Jenaer Antriebstechnik leistet als Hidden Champion in Thüringen einen großen Beitrag dazu“, erklärt sie. Die Firma fertigt maßgeschneiderte Servokomponenten und komplette Antriebssysteme, bündelt alle Schritte von der Entwicklung bis zur Serienfertigung unter einem Dach.
Von der Zusammenarbeit beider Unternehmen profitiert man auch bei Igus. „Wir sind sehr dankbar für die Erfahrungen, die wir aus dem Projekt mit JAT mitnehmen durften“, erklärt Kira Weller. Unter anderem wurden das Anschlusselement und die Abstandshalter für die e-skin flat optimiert, sie ist damit montagefreundlicher geworden. Bei JAT blickt auch Thomas Haugk, Leiter des Key Account Managements im Unternehmen, gerne auf die Zusammenarbeit zurück. „Die e-skin flat ist für die Anwendung nahezu perfekt. Das hat uns dazu veranlasst, sie auch in anderen Produkten einzusetzen.“
Bei der Feierstunde am Hauptsitz im Jenaer Stadtteil Ammerbach war neben langjährigen Kunden des Unternehmens auch Denny Woogk, der für JAT zuständige technische Verkaufsberater bei Igus, zu Gast. „Die Verleihung des Vector Awards ist schon eine Besonderheit“, sagt er deshalb. Der silberne Vector ist mit einem Preisgeld von 2.500 Euro dotiert, eine Expertenjury aus Wissenschaft, Industriemesse, Fachmedien und Verbänden wählt alle zwei Jahre die außergewöhnlichsten Einsätze von Energieketten aus Hochleistungskunststoff aus. Neben der Jenaer Antriebstechnik wurde der Terminal-Betreiber Cruise Port Rotterdam für den Einsatz des Igus Mobile Shore Power Outlets (iMSPO) mit dem goldenen Vector ausgezeichnet, die Royal Ballet & Opera in London hat den bronzenen Vector für den Einsatz eines maßgeschneiderten Zick-Zack-Energiekettensystems erhalten. Der grüne Vector für nachhaltige Anwendungen ging an Membion für die Anwendung von Energieketten und Chainflex-Leitungen in einer Produktionslinie für Membranbioreaktoren.
