반도체용 압전 모터 및 액추에이터 | Piezo LEGS®
진공, 비자기 환경 및 나노미터급 모션 제어를 위해 설계되었습니다.
반도체 공구용 서브나노미터 해상도의 진공 대응, 비자성 압전 모터/액추에이터.
왜 파이조 LEGS®를 팹에 도입하는가
- 진공 및 베이크아웃 준비 완료. 전용 피에조 LEGS® 변형 제품은 가스 방출을 최소화한 진공 환경과 최대 125°C의베이크아웃에 대비되어 진공 챔버 및 로드락에 이상적입니다.
- Non-magnetic by design. Piezoceramic elements and non-magnetic alloys keep magnetic flux below sensor noise (~<1 nT at 10 mm)—safe around e-beam columns and high-field tools.
- 진정한 직결 구동. 기어나 나사가 없음 → 백래시 제로, 부드러운 동작, 컴팩트한 설치 공간, 그리고 움직이는 변속 장치에서 발생하는 입자 감소.
- 서브나노미터 해상도 및 빠른 정착. 구동 파형의 마이크로 스테핑은 우수한 동적 제어력을 바탕으로 나노미터에서 서브나노미터 수준의 정밀 위치 제어를 가능하게 합니다.
- 전원 차단 시 위치 유지. 마찰 보행 메커니즘은 본질적으로 자가 잠금 기능을 갖습니다—전력 소모 없이 위치를 유지하므로 진공 환경에서 열 및 에너지 측면에서 주요 이점을 제공합니다.
- 소형 패키지에 담긴 강력한 힘. 표준 피에조 LEGS® 선형 액추에이터는 6.5~40 N (스트로크 약 75 mm) 범위를 커버하며, 플랫폼 확장형은 중량 광학 장치 및 웨이퍼 레벨 서브시스템용으로 300~450 N까지 도달합니다.
반도체 장비 분야에서 탁월한 역량을 발휘하는 곳
- 광학 및 계측: 초점/줌, 필터/조리개 선택, 간섭계 정렬, 마스크/레티클 정밀 위치 조정. (반도체 계측 분야에서 초고진공/비자성 위치 조정에 피에조 모터가 널리 사용됨.)
- 탐침 및 테스트: 서브마이크론 접근법, 접촉력 조정, 장시간 측정 중 드리프트 없는 유지.
- 웨이퍼 핸들링 모듈: 엔드 이펙터 Z축 트림, 척 레벨링, 정렬 핀, 소형 셔터.
- 전자빔/이온 도구: 스테이지 부속품 및 보정 메커니즘용 비자성 액추에이터.
성능 한눈에 보기(일반)
- Resolution: < 1 nm with controller micro-stepping (up to 8192 micro-steps per waveform step) and encoder feedback.
Speed: from nanometers/s to ~15–24 mm/s depending on model/drive.
Stroke: defined by drive-rod length; standard options up to ~74.5 mm on compact models.
Force: 6.5 N, 20 N, 40 N standard; 300–450 N in covered/heavy-duty variants.
Vacuum rating: to ~10⁻⁷ torr (LL10D class) with non-magnetic build; prepared for 125 °C bake-out.
Example: LL10D non-magnetic/vacuum motor — 6.5 N stall, 7 N hold, 0–15 mm/s, up to 74.5 mm stroke; magnetic flux < 1 nT at 10 mm.
Piezo LEGS® 작동 원리 (엔지니어용 설명)
비공진 보행 시퀀스가 제어된 주기로 4개의 압전 "다리"를 구동합니다. 각 파형 주기( wfm-step)는 막대를 수 마이크로미터 전진시키며, 제어기는 이를 나노미터 정밀 위치 조정을 위해 수천 개의 마이크로 스텝으로 세분화합니다. 이 메커니즘의 마찰 프리로드로 인해 높은 강성과 전원 차단 시 유지력이 확보되며, 코깅이나 자기장이 발생하지 않습니다.
통합 및 제어
- 컨트롤러: PMD301(모듈) 및 PMD401(보드 레벨)을 RS-485/USB로 제어하며, 마이크로 스테핑을 통해 서브 나노미터(sub-nm) 해상도를 지원하고 다축 체인 연결이 가능합니다.
- 피드백: 폐쇄 루프 모션을 위해 외부 인코더와 연동됩니다; 직접 구동 아키텍처는 제어 루프를 단순화합니다(나사/기어 컴플라이언스 없음).
- 형상 요소: 교환 가능한 구동 로드 길이를 갖춘 소형 액추에이터, 팹 통합을 위한 진공 및 비자성 구조.
진공 상태에서의 압전 모터와 스테퍼/BLDC 비교
| 기준 | 압전 모터/액추에이터 (Piezo LEGS®) | 나사가 있는 스테퍼/BLDC |
|---|---|---|
| 자기학 | 비자기성, 표유 자기장 없음 | 자기 완화 필요, 전자빔/이온 경로를 방해할 수 있음 |
| 백래시 | 없음 (직접 마찰-걷기) | 나사/기어 및 프리로드에 따라 다름 |
| 보유 | 정지 시 자동 잠금, 제로 전력 | 홀드 토크 → 진공 상태의 열 |
| 열 부하 | 매우 낮은 홀드, 효율적인 작은 움직임 | 특히 홀드/정전류 상태에서 더 높음 |
| 진공 준비 상태 | 진공 준비 변형, 125°C까지 베이크 아웃 | 특수 그리스, 가스 배출 제어 필요 |
| 해상도 | 서브나노미터, 마이크로 스테핑 및 인코더 적용 | 나사 피치, 규정 준수, 인코더에 의해 제한됨 |
도구에 사용할 피에조 LEGS® 액추에이터 지정
- 환경: 목표 압력(HV/UHV), 베이크아웃 프로파일, 자기적 제약 조건
- 축 메커니즘: 필요한 스트로크, 외부 가이드(있는 경우), 강성 예산
- 처리량: 속도 및 정착 시간; 이동 프로파일 지정(단계별 정착 vs. 스캔)
- 하중 조건: 연속 하중 대 피크 하중, 방향 및 듀티 사이클
자주 묻는 질문
Piezo LEGS® 모터는 압전 모터인가요, 아니면 압전 액추에이터인가요?
둘 다입니다. 이 모터는 제어된 보행 시퀀스를 통해 압전 모터로서 유용한 기계적 작업을 수행하는 압전 액추에이터 어셈블리입니다.
초고진공(UHV) 및 강자계 환경에서 작동합니까?
비자성/진공 버전은 비자성 구조로 약 10⁻⁷ 토르 수준의 진공도를 보장합니다. 피에조 메커니즘은 반도체 계측 및 위치 결정 분야에서 초고진공 및 강자계 환경에 널리 사용됩니다. 이보다 더 높은 초고진공 환경에서는 재료/마감 옵션에 대해 문의하십시오.
얼마나 많은 힘과 이동 거리를 얻을 수 있나요?
표준 선형 피에조 LEGS® 모터는 6.5~40 N의 힘을 제공하며 최대 ~75 mm의 스트로크를 지원합니다. 커버형/헤비듀티 변형 제품은 300~450 N까지 확장됩니다. 이동 거리는 구동 로드 길이에 따라 설정됩니다.
실제 해상도는 얼마인가요?
인코더와 PMD 시리즈 컨트롤러를 사용하면 서브 나노미터 단위의 명령 증분이 가능합니다. 응용 수준 해상도는 기계적 구조와 노이즈에 따라 달라집니다.