隨著信息技術(shù)和半導(dǎo)體行業(yè)的不斷發(fā)展，硅片制造設(shè)備的需求也在逐漸增長。埃森·邁爾 Essen Mayer（化名，以下簡稱：埃森）是一家專注于硅片制造設(shè)備的裝備提供商，致力于研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、銷售各類硅片加工設(shè)備。他們最近著手研發(fā)了一款高性能硅片涂膠機(jī)，而在這一挑戰(zhàn)性項(xiàng)目中，科爾摩根的電機(jī)解決方案發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

　　01  客戶背景

　　埃森成立于本世紀(jì)初，專注于硅片加工設(shè)備領(lǐng)域。他們的產(chǎn)品涵蓋了單晶圓及槽式濕法清洗設(shè)備、電鍍設(shè)備、無應(yīng)力拋光設(shè)備、立式爐管設(shè)備、前道涂膠顯影設(shè)備以及PECVD設(shè)備等。除此之外，他們還不斷創(chuàng)新，于2019年開始研發(fā)8吋硅片勻膠設(shè)備，隨后在2021年推出了更具挑戰(zhàn)性的12吋硅片干法勻膠設(shè)備。

　　02  機(jī)器設(shè)計(jì)需求

　　硅片涂膠機(jī)在半導(dǎo)體制造中扮演著關(guān)鍵的角色。在硅片被清洗和切割后，涂膠機(jī)用于在硅片表面均勻涂覆一層勻膠，以準(zhǔn)備進(jìn)行后續(xù)的光刻或刻蝕加工。它的核心是一個(gè)可吸附并高速旋轉(zhuǎn)的加工臺(tái)，硅片通過真空負(fù)壓被牢固吸附在涂膠加工座上，借助高速旋轉(zhuǎn)的離心力將勻膠均勻分布到硅片表面。為滿足這一要求，涂膠加工座的旋轉(zhuǎn)必須采用中空電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。

　　● 為了確保涂膠質(zhì)量和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，埃森對(duì)這款硅片涂膠機(jī)加工座的旋轉(zhuǎn)提出了諸多高規(guī)格的要求：

　　旋轉(zhuǎn)加工座需要在旋轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)高達(dá)6,000RPM的轉(zhuǎn)速和30,000RPM/s的加速度，同時(shí)速度波動(dòng)需控制在小于±1RPM，加工座在旋轉(zhuǎn)時(shí)的軸向抖動(dòng)也需保持在小于±10μm的范圍內(nèi)。

　　旋轉(zhuǎn)加工座的旋轉(zhuǎn)軸需要采用磁流體密封，以確保硅片在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)可以通過真空負(fù)壓牢固吸附。

　　設(shè)備內(nèi)部的空間相當(dāng)狹小，要求封裝好的加工座電機(jī)軸向高度不超過120mm。

　　電機(jī)需要采用水冷散熱方式，以避免高速旋轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)溫升對(duì)涂膠質(zhì)量造成影響。

　　而面對(duì)如此嚴(yán)苛的設(shè)計(jì)需求，埃森為測試樣機(jī)預(yù)留的交付時(shí)間卻僅有3個(gè)月。

　　03  方案與服務(wù)

　　盡管之前沒有與科爾摩根團(tuán)隊(duì)合作過，但埃森對(duì)科爾摩根在電機(jī)設(shè)計(jì)制造及運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)能力有所了解。當(dāng)埃森的涂膠機(jī)項(xiàng)目提出了高度定制化性能需求和緊迫的樣機(jī)交付周期后，他們主動(dòng)聯(lián)系了科爾摩根。科爾摩根在初步交流后，為埃森的研發(fā)項(xiàng)目提供了堅(jiān)實(shí)的支持。

　　科爾摩根及其集成商合作伙伴基于KBM無框力矩電機(jī)為這臺(tái)涂膠機(jī)加工臺(tái)量身打造了一套獨(dú)特的定制化電機(jī)解決方案，將KBM這款中空直驅(qū)電機(jī)嵌入旋轉(zhuǎn)加工座，并為電機(jī)設(shè)計(jì)了專門的磁流體密封和水冷裝置。

　　標(biāo)準(zhǔn)的KBM系列電機(jī)采用220VAC供電，可提供高達(dá)9,500RPM的轉(zhuǎn)速，確保加工臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到所需的高轉(zhuǎn)速。其獨(dú)特的全密封定子繞組設(shè)計(jì)，能夠以極小的體積尺寸實(shí)現(xiàn)較大的轉(zhuǎn)矩輸出，在幫助實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)的高加速和高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的同時(shí)，還靈活的適配了緊湊的設(shè)備安裝空間。而轉(zhuǎn)子磁體的自動(dòng)防故障頻帶特性以及高達(dá)24位的高分辨率絕對(duì)值反饋，則是電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)極低速度波動(dòng)的有力保障。

　　KBM電機(jī)定轉(zhuǎn)子的標(biāo)準(zhǔn)化、體系化加工工藝，使得產(chǎn)品精度尤其是無框電機(jī)的定轉(zhuǎn)子，在尺寸配合上的一致性達(dá)到出色水平。集成商與用戶可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成設(shè)備工位內(nèi)電機(jī)的封裝，無需進(jìn)行二次修正即可達(dá)到較高的精度指標(biāo)，確保高速旋轉(zhuǎn)時(shí)較低的軸向跳動(dòng)。不僅滿足應(yīng)用需求，還極大縮短了設(shè)備調(diào)試的交付周期。

　　而定制化的設(shè)計(jì)則將KBM電機(jī)嵌入旋轉(zhuǎn)加工座，與之封裝融為一體，為用戶提供了端到端的電機(jī)解決方案：

　　動(dòng)力系統(tǒng)方面，科爾摩根的KBM電機(jī)搭配了AKD系列驅(qū)動(dòng)器，具有極高的響應(yīng)特性，電流環(huán)帶寬可達(dá)4,000Hz，速度環(huán)帶寬高達(dá)1,000Hz，位置環(huán)帶寬可達(dá)250Hz，數(shù)據(jù)刷新速率達(dá)1.5MHz。這樣一來，電機(jī)的速度控制就有了非常精準(zhǔn)強(qiáng)勁的控制動(dòng)力。

　　本地支持 高效快捷

　　不僅如此，科爾摩根的本地化服務(wù)給埃森的研發(fā)帶來了快捷的項(xiàng)目進(jìn)程和較短的交付周期

　　基于本地專業(yè)集成商團(tuán)隊(duì)的定制化電機(jī)設(shè)計(jì)和封裝整合，結(jié)合KBM電機(jī)的本地化工廠生產(chǎn)和供應(yīng)鏈體系，不僅確保了較短的產(chǎn)品交付周期，還使得項(xiàng)目從用戶需求、到方案提供、再到測試反饋的溝通和響應(yīng)路徑更短，且團(tuán)隊(duì)協(xié)作更為高效，這有利于新設(shè)備的按時(shí)發(fā)布甚至提早上市。

　　另外, 科爾摩根團(tuán)隊(duì)還基于自身在運(yùn)動(dòng)控制以及電機(jī)制造行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，為設(shè)備機(jī)械系統(tǒng)的加工和組裝的一致性提供了多項(xiàng)建議和改進(jìn)方案，這不僅有效的提升了設(shè)備整體性能和產(chǎn)品制造質(zhì)量，還幫助用戶提升了設(shè)備綜合研發(fā)與測試的能力。

　　04  客戶收益

　　基于科爾摩根提供的無框技術(shù)解決方案，埃森的涂膠機(jī)在各項(xiàng)參數(shù)上實(shí)現(xiàn)了顯著的性能表現(xiàn)，如：

　　● 涂膠機(jī)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的最高轉(zhuǎn)速可達(dá)9,000RPM以上，速度波動(dòng)<±1RPM

　　● 同時(shí)它還具備高達(dá)30,000RPM/s的加速能力

　　● 并且在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的軸向抖動(dòng)<±3μm

　　● 針對(duì)用戶提出的包括高速度、高加速度、高穩(wěn)定性、磁流體密封、水冷散熱...等在內(nèi)的多項(xiàng)定制化需求，最終交付的電機(jī)在外型尺寸上十分緊湊，其軸向高度僅為115mm，可輕松適配設(shè)備

　　不僅如此，在確定應(yīng)用需求后，科爾摩根團(tuán)隊(duì)僅用3個(gè)月的時(shí)間，就完成了電機(jī)原型機(jī)的設(shè)計(jì)和交付，并于之后的一周對(duì)設(shè)備樣機(jī)進(jìn)行了測試。

　　高度贊譽(yù) 深化合作

　　通過與科爾摩根的合作，埃森成功解決了硅片涂膠機(jī)項(xiàng)目中的多重挑戰(zhàn)，取得了顯著的機(jī)器性能?？茽柲Ω碾姍C(jī)解決方案不僅滿足了高性能要求，還提供了緊湊的尺寸和本地化支持。這次成功的合作為未來的項(xiàng)目合作和市場擴(kuò)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，科爾摩根的定制化電機(jī)產(chǎn)品也將在其他領(lǐng)域和項(xiàng)目中發(fā)揮重要作用。

　　例如：對(duì)于涂膠機(jī)應(yīng)用，除了面向高性能需求的KBM系列無框力矩電機(jī)方案，科爾摩根還能為通用型設(shè)備提供其新款TBM2G系列無框力矩電機(jī)，由于尺寸更為緊湊、功率密度更高、速度精度特性更佳，結(jié)合其4,500RPM的轉(zhuǎn)速級(jí)別，它非常適合應(yīng)用于一些改造升級(jí)型項(xiàng)目和有著標(biāo)準(zhǔn)化、緊湊型、經(jīng)濟(jì)性需求的設(shè)備。

　　埃森對(duì)科爾摩根的產(chǎn)品和服務(wù)表示高度滿意。他們認(rèn)為科爾摩根的電機(jī)解決方案在性能、質(zhì)量和交付周期方面均遠(yuǎn)超預(yù)期。埃森團(tuán)隊(duì)非常贊賞科爾摩根的專業(yè)能力和支持，愿意將科爾摩根品牌推薦給合作伙伴，并期待雙方未來更深度的合作，共同參與各類設(shè)備的開發(fā)設(shè)計(jì)、迭代更新。