Nel laboratorio del vuoto

Anche tra coloro che s'interessano di tecnologia, il termine "valvola del vuoto" difficilmente scatena un vortice di entusiasmo. Del resto, cosa ci sarebbe di tanto eccitante in una valvola del vuoto? Eppure, a risvegliare l'interesse è sufficiente una visita alla VAT, azienda attiva a livello internazionale con sede a Haag nella Svizzera orientale. VAT è uno dei punti di riferimento a livello mondiale laddove sia richiesta la creazione di vuoto nell'industria. Quella per il vuoto, in parole povere, è una valvola che apre o chiude l'accesso a un impianto del vuoto. Chi ora sta pensando alle confezioni sottovuoto dei generi alimentari al supermercato è tuttavia fuori strada. Nell'industria, le camere sottovuoto vengono usate soprattutto in quei casi in cui ogni granello di polvere oppure ogni goccia d'acqua potrebbe rovinare un'intera fase della produzione. Ed ecco che capiamo meglio di che settore parliamo: l'industria high-tech. Smartphone, schermi piatti, pannelli solari, processori: la produzione di tutti questi e di molti altri prodotti sarebbe impensabile senza gli impianti del vuoto. La VAT fornisce gran parte dei suoi sistemi in Asia, dove i "big player" nel campo della microelettronica e della tecnologia dei semiconduttori sono di casa.

Un ascensore per i wafer

Nel campo della microelettronica una fase importante del processo è la produzione e l'ulteriore elaborazione dei cosiddetti wafer. Si tratta di sottili fette rotonde di materiale semiconduttore, per esempio di silicio. Queste fette costituiscono la base dei circuiti integrati. Considerando che nei processori moderni - e quindi anche negli smartphone - si utilizzano diversi miliardi di transistor, si comprende come nella produzione dei substrati di semiconduttori sia indispensabile tenere lontano ogni corpo estraneo. Ciò riesce meglio se tali fasi di produzione si svolgono in camere sottovuoto. C'è tuttavia un problema: più è potente il vuoto e maggiore sarà anche la pressione dell'aria dall'esterno. Sono forze enormi quelle che agiscono su una camera sottovuoto professionale. Ora, mentre una valvola normale non avrebbe scampo contro una pressione di questo tipo, le valvole VAT resistono benissimo.

Negli ultimi anni l'azienda ha compiuto un ulteriore passo avanti e offre ora non solo valvole ma anche sistemi completi per le diverse fasi di produzione in camere sottovuoto. Uno di questi sistemi è il pin lifter che altro non è che una specie di "ascensore" per wafer di silicio. Il wafer giace su tre pin e ciascun pin può essere spostato verticalmente mediante un motore. Così si crea una sorta di elevatore a tre piedini (tre pin lifter) che provvede a spostare il wafer adagiato sopra di esso in una camera sottovuoto verso l'alto, dove viene poi prelevato da un sistema di movimentazione. Ed è qui che entra in gioco maxon. Un sistema di azionamento meccatronico ad alta precisione, il pin lifter è il frutto di mesi di collaborazione tra VAT e maxon. L'unità di azionamento per un pin lifter è costituita da un motore EC flat senza spazzole con encoder ottico, freno e vite senza fine. Una sfida particolare era rappresentata dalla lunghezza massima dell'unità di azionamento che non deve superare i 40 millimetri.

Marco Apolloni, direttore della progettazione presso VAT, ricorda: "Inizialmente le soluzioni prese in considerazione erano circa sei, con un ventaglio di vari possibili fornitori per i settori motore, freni, encoder ecc." Mentre quattro soluzioni si basavano su un approccio componenziale, le altre due soluzioni richiedevano un approccio sistemico, con l'intero azionamento inteso come unità testata (inclusi alloggiamento, vite senza fine, albero motore, componenti di isolamento). "A causa degli elevati requisiti di precisione e dimensioni, solo l'approccio sistemico ha raggiunto la fase finale, in quanto permette di ridurre al minimo molti rischi e di elaborare una soluzione ottimale", spiega Marco Apolloni. "maxon ha convinto grazie al suo know how tecnico e perché è in grado di offrire soluzioni complete da un'unica fonte."

 © maxon motor ag