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以力矩电机和音圈电机模组为核心,雅科贝思⾼速分选机解决方案助力国产芯片发展
日期:2023-03-20 13:17

行业背景


随着新兴的智能设备市场需求激增, IC芯片的应用和发展得到大幅提升。

同时随着半导体技术不断发展,芯片线宽尺寸不断减小,制造工序也逐渐复杂。目前国际7nm 制程需要将近2000道工序,先进的制程和复杂的工序将持续提升对先进设备的需求。

雅科贝思专注精密机械制造,其设计的IC高速分选机解决方案可满足芯片设计检验和成品测试的复杂工序需求,主要由力矩电机和音圈电机模组构成。

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IC高速分选机——转塔式分选机


工作原理

分选机主要应用于芯片设计检验阶段和成品终测(FT)环节,是终测环节重要检测设备之一。

转塔式分选机尤其适用于小型片式半导体分立元件的打标、测试、分选和包装,是一种主转盘在中心,各个测试工位按照顺序均布在主电机周围的一种高速分选机,通常包含工位有16个和24个等多种型号。

  1. 产品通过上料结构被送到主电机转盘上;

  2. 主电机转盘吸住芯片并通过转动将产品送到下一个工位;

  3. 上料工位工作;

  4. 主电机转盘吸取新的一个产品。

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转塔式测试分选机工位分布示意图


特点

  • 主电机每转动一格,都会将产品送到各个工位,有产品的工位将对产品进行测试等处理,如此周而复始

  • 同一时间会有多个工位对多个产品进行处理

  • 占地面积小、精度高、速度快


技术难点

转塔式分选机的优点是设备的每小时产量较高,当前市场上速度最快的设备每小时可以完成5-6万及更多枚芯片的测试。

目前转塔式分选机国产自给率最低,因其 UPH(每小时分选芯片数量)是最高的一类分选机,在高速运行下,既要保证重复定位精度,又要保证较低的 Jam Rate(故障停机比率), 这对分选机设备开发提出了更高的要求。

尤其随着半导体行业的快速发展,主转盘工位(高速转塔)的运行速度、转动精度、振动幅度和跳动幅度等因素决定了高速分选机的生产效率和稳定性,是整台设备的高效运行的核心,这也对高速转塔工位应用的转盘直驱马达的精度、速度、稳定性要求越来越高


常规转塔式测试分选机技术要求

  1. 16-24个工位/旋转角度:15°~22.5°

  2. 单工位转动时间:18~22ms

  3. 转盘惯性:0.003~0.020 kg.m²

  4. 测试时间:35~60ms

  5. 产能:40~60 k UPH

  6. 向下/向上Z轴的平均移动时间:3~20ms


雅科贝思应用方案


主转盘直驱方案

主转盘转动是高速分选机最重要的运动之一,而主转盘驱动状况取决于选取的主电机性能,雅科贝思ADR-H系列能足够满足转塔应用的此类运动曲线,非常适用于高精度的移动、速度响应要求高和对端跳要求较高的场合。

从运动控制的角度看,该过程在技术上极具挑战性:它需要转塔电机以非常高的速度运行并承受振动。搭载雅科贝思为高速分选机的直驱马达定制的伺服驱动器,使速度稳定性进一步提高

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主转盘直驱电机(水印).png

ADR-H系列


采用了低惯量设计,转动惯量低至0.0025kg.m², 可以非常快的响应速度完成相应指令动作。表格2.png


经典案例

20工位分选机,18°行程,可以在22ms内完成到位和整定。且该系列电机轴向和径向跳动精度较高,可满足5μm以内的跳动精度,集成了高精度光栅编码器,重复精度可至±2arcsec

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电机单个周期动态运行波形图


音圈电机模组

雅科贝思MBV系列音圈电机模组适用于短行程、高速、高加速直线应用

无齿槽效应,可以直接安装到旋转+下压轴,节省空间、省线缆,提高可靠性,结构紧凑、内置弹簧作为配重更适合垂直方向高速运动。

行程有6mm和8mm,搭配高精度位置反馈,可以达到微米级精度控制。

搭载雅科贝思为音圈电机模组定制的伺服驱动器,可以实现软着陆工艺,位置模式和速度模式的切换,实现高精密力控。

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MBV系列音圈电机模组


  • 内置音圈电机可以做到无齿槽力、高响应、高频率

  • 内置的光栅位置反馈,在高频工况时,相比较气缸或电缸结构,MBV具备更优越的精度控制,以及精细的轨迹控制

  • 适用于各行业自动化设备垂直运动:高频拾取、阀门控制、搬运、材料疲劳测试等应用,类似结构接受定制

持续推力 Fcn = 5.69N~27.43N

峰值推力 Fpk = 17.06N~137.16N


专业解决方案助力产业升级


雅科贝思专注直驱技术,解决行业痛点。力矩电机可以保证主转盘驱动的稳定运行;内置⾳圈电机模组可以做到⽆⻮槽⼒、⾼响应、⾼频率。主转盘直驱方案与上下料Z轴成套方案能确保整个IC高速分选机的稳定性和高UPH值。

整合打标系统和影像系统,可以为客户带来高质量编带输出,完整的解决方案能够应对IC高速分选机应用的挑战性技术要求,如需相关资料参数可致电雅科贝思。


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