直線電機在芯片分選機中的應(yīng)用

2012-06-28 02:57:08石藝楠

電子工業(yè)專用設(shè)備 2012年2期

郝靖，石藝楠

(北京中電科電子裝備有限公司，北京100176)

芯片分選機是半導(dǎo)體芯片后道封裝工藝中的關(guān)鍵設(shè)備，其主要功能是將測試后的芯片從晶圓藍(lán)膜上取出，然后根據(jù)上道工序的測試圖（wafer mapping）放置到不同承載盤中，是微電子行業(yè)中的專用設(shè)備。目前隨著客戶對產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)效率的要求不斷提高，以及晶圓尺寸的逐漸增大，芯片分選機正不斷向高兼容性和高效率方向發(fā)展。其機構(gòu)見圖1。

準(zhǔn)200 mm芯片自動分選機正是為了滿足客戶的需求而設(shè)計開發(fā)，該設(shè)備不但可以兼容準(zhǔn)150 mm和準(zhǔn)200 mm晶圓，而且能夠通過更換功能模塊實現(xiàn)兩種規(guī)格晶圓藍(lán)膜的自動擴膜功能，同時兼容多種格式的mapping圖，能夠滿足用戶的多種需求。

由于兼容的晶圓尺寸較大（準(zhǔn)150 mm為準(zhǔn)152 mm和準(zhǔn)200 mm為準(zhǔn)203 mm），芯片拾放機構(gòu)從拾取位置到放置位置所需要運動的距離較大，并且定位精度要求高，而傳統(tǒng)“旋轉(zhuǎn)伺服電機+滾珠絲杠”結(jié)構(gòu)無法同時實現(xiàn)如此高的運行速度和定位精度，因此具有啟動推力大、加速度大、剛度和定位精度高的直線電機便顯現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢。

圖1 結(jié)構(gòu)示意圖

1 直線電機特點

直線電機與旋轉(zhuǎn)電機相比，主要有如下幾個特點：一是結(jié)構(gòu)簡單，由于直線電機不需要把旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動的附加裝置，因而使得系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)大為簡化，質(zhì)量和體積大大地下降；二是定位精度高，在需要直線運動的地方，直線電機可以實現(xiàn)直接傳動，因而可以消除中間環(huán)節(jié)所帶來的各種定位誤差，故定位精度高，如采用微機控制，則還可以大大地提高整個系統(tǒng)的定位精度；三是反應(yīng)速度快、靈敏度高，隨動性好。直線電機容易做到其動子用磁懸浮支撐，因而使得動子和定子之間始終保持一定的空氣隙而不直接接觸，這就消除了定、動子間的接觸摩擦阻力，因而大大地提高了系統(tǒng)的靈敏度、快速性和隨動性；四是工作安全可靠、壽命長，直線電機可以實現(xiàn)無接觸傳遞力，機械摩擦損耗幾乎為零，所以故障少，免維修，因而工作安全可靠。

2 拾放機構(gòu)性能指標(biāo)要求

芯片拾放機構(gòu)由兩套運動機構(gòu)組成，分別驅(qū)動拾放頭實現(xiàn)水平（x向）和垂直（z向）兩個方向的高速運動，其運動軌跡如圖2所示。

由于x向運動要求在很短的時間內(nèi)運行較大的距離，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用直線電機驅(qū)動拾放機構(gòu)實現(xiàn)高速高精度運動。x向直線電機需要在0.16 s的時間內(nèi)推動約2.2 kg的負(fù)載移動0.2 m距離，最高速度為2 m/s。根據(jù)以上條件進(jìn)行直線電機的選型分析。