Langlebige Energieführungen für Positioniersysteme in der Elektronikfertigung

Steckbrief

• Was wurde benötigt: Energieketten aus dem E6-Programm, reinraumtaugliche Energieketten (e-skin flat) und Energieketten aus dem E3-Programm als fertig konfektionierte readychain-Systeme.
• Anforderungen: Dauerbetrieb der Anlage 24 Stunden an sieben Tagen in der Woche erfordert hohe Verfügbarkeit; Vibrationsarmut und geringer Abrieb sind von entscheidender Bedeutung für einen störungsfreien und fehlerlosen Herstellungsprozess. Des Weiteren muss bei einer anderen Anlage Reinraum Tauglichkeit bis ISO-Klasse 5 zusätzlich gewährleistet werden.
• Branche: Mikroelektronik
• Erfolg für den Kunden: Energieketten aus dem E6- und E3-Programm eignen sich für den Reinraum, haben einen ruhigen Lauf, sind dadurch besonders geräusch- und vibrationsarm und bieten nahezu eine komplette Verschleißfreiheit. Außerdem kann mit der e-skin flat eine Funktionalität in Reinräumen bis Reinraumklasse ISO 1 gewährleistet werden; durch die fertig vorkonfektionierten readychain-Systeme senkten den Projektierungs- und vor Montageaufwand für den Kunden erheblich

Bei der Herstellung von Smartphone-Leiterplatten kann heute über ein spezielles Belichtungsprinzip mit Lasertechnik eine signifikante Erhöhung des Durchsatzes im Vergleich zu früher erreicht werden. Gleichzeitig sinken die Herstellungskosten deutlich: wichtige Argumente bei der Massenproduktion von elektronischem Equipment.
Die Jenaer Antriebstechnik GmbH liefert genau diese Belichtungs- bzw. Laserstrukturiersysteme, die als mechatronischen Subsysteme später in die jeweiligen Gesamtanlagen verbaut werden. 
Pro Stunde können heute ca. 140 Leiterplatten belichtet werden. Aus einer Gesamtleiterplatte, einem sog. Nutzen, werden mindestens 30 Smartphones mit Einzelleiterkarten mit unterschiedlichen Schaltungsfunktionen bestückt. Eine besondere Beanspruchung aller Maschinenkomponenten ergibt sich aus dem Dauerbetrieb dieser Systeme. So sind die hochkomplexen Anlagen 24 Stunden an sieben Tagen in der Woche in Betrieb. Ein Anlagenstillstand ist daher teuer und darf schlichtweg nicht eintreten. Zwar sind die eigentlichen  Fertigungsbedingungen unproblematisch, aber die hohen Standzeiten machen robuste und zuverlässige Komponenten auch im Subsystem unumgänglich.
Wesentlicher Bestandteil der Anlage ist der Belichtungstisch. Er hat eine Größe von 27“ x 27“. Nach dem Beladen erfolgt der Belichtungsvorgang der Leiterplatten. Der Tisch wird abgesenkt, nach hinten transportiert und wieder entladen. In der Zwischenzeit ist ein zweiter Tisch beladen worden. Der Belichtungsvorgang startet erneut. Wichtig für den Scanvorgang ist die vollkommen gleichmäßige, ruckfreie Bewegung, damit es beim Beschreiben der Leiterplatten zu keinen Störungen kommt. Das bedeutet für die Energieführungslösung, dass diese absolut gleichförmig und gleichzeitig leise laufen muss. Neben dem gleichmäßigen Bewegungsprofil und der Laufruhe sind Vibrationsarmut und geringer Abrieb von entscheidender Bedeutung für einen störungsfreien und fehlerlosen Herstellungsprozess.

Außerdem stellt die Jenaer Antriebstechnik das Mehrachssystem FAST 4PnP her für passgenaue Positionierungen in der Mikroelektronik- und Halbleiterfertigung. Auch hierbei bestehen Herausforderungen, wie die Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Kosten, Darüber hinaus müssen diese Anlagen im Reinraum funktionieren, daher muss die Energieführung neben den hohen Grundanforderungen auch für den Reinraum zugelassen sein und ausfallfrei funktionieren.

Die e-skin flat stellt die Lösung für das Mehrachssystem der Firma Jenaer Antriebstechnik GmbH dar. Sie ist geeignet für die Reinraumklasse ISO 1 und sorgt zuverlässig für die Energieführung, bei minimaler Partikelemission und gleichzeitiger hoher Zyklenanzahl. Diese Anwendung, mit dem Einsatz der e-skin flat, wurde im Jahr 2026 mit dem silbernen vector award ausgezeichnet!

Das Energieketten-System ist besonders geräusch- und vibrationsarm, was dazu führt, dass der sog. Polygoneffekt, der beim Abrollen der Energiekette auftreten kann, auf ein Minimum reduziert wird. Da zwischen Soll- und Ist-Position nur wenige µm liegen dürfen, braucht es einen absolut gleichförmigen Lauf, der mit diesem modularem Flachbandkabel erreicht wird. Diese Wiederholungs- und Positionierungsgenauigkeit wird zudem durch das geringe Gewicht der e-skin-flat zusätzlich unterstützt.

Für die Belichtungs- bzw. Laserstruktursysteme kommen zum sicheren Führen der Antriebs-, Messsystem- und Druckluftleitungen sowie weiterer Medien in der Positioniereinheit kommen komplett vorkonfektionierte Energiezuführungen von igus einschließlich Zugentlastung, Stecker, Führungsrinne und Befestigungsblechen zum Einsatz. Die sogenannten Readychains haben vor allem den Vorteil, dass sie den Projektierungs- und vor allem den Montageaufwand erheblich senken.
Während auf der Y-Achse auf ca. 2 m Länge zwei besonders leise Energieketten aus dem E6-Programm ihre Stärke beweisen, zeigt auf der Z-Achse die hochflexible Energiekette aus dem T3-Programm auf knapp 400 mm Länge ihre Leistungsfähigkeit. Beide Systeme sind ebenfalls für die Fertigung unter Reinraumbedingungen geeignet, die auch bei der Belichtung der Leiterplatten herrschen und weswegen so gut wie kein Abrieb erzeugt werden darf.
In dieser Anwendung werden mit einer Innenhöhe von 40 mm und einem Biegeradius von 63 mm alle Leitungen sicher auf der Y-Achse geführt.
Auf der Z-Achse kommt das Energiekettensystem T3 zum Einsatz. Es kombiniert ebenfalls einen ruhigen Lauf mit einer geringen Lautstärke. Hinzu kommt die einfache Montage. Die ineinander steckbaren Seitenbänder ersetzen die herkömmliche Bolzen-/Bohrungsverbindung und verhindern Relativbewegungen zwischen den Gelenken. Damit wird nahezu eine komplette Verschleißfreiheit erzielt, was Einsätze im Reinraum ermöglicht. Durch die Geometrie des T-Bandes wird beim Ablegen ebenfalls nahezu kein Polygoneffekt erzeugt. Es läuft sehr harmonisch und rund und ist damit besonders vibrationsarm und leise. Die Lösung ist durch das geringe Eigengewicht für Anwendungen mit eher geringen Füllgewichten und kurzen Hüben geeignet.