来源 :燕麦科技2023-11-30
发展背景
高速精密运动控制技术作为制造及装配领域的通用技术，广泛应用于如芯片封装、检测设备和高速数控加工中心等高端制造装备中。随着集成电路产业中芯片封装技术不断向着高集成度、多引线化和细间距化方向发展，芯片封装设备对运动机构的速度、加速度、定位精度和稳定性等性能指标提出了更高的要求。
不管是晶圆制造设备如光刻机、刻蚀机等，还是半导体后端封装、检测设备，如固晶机、焊线机等，XY 运动平台都是这些设备的核心部件，运动平台的性能决定着设备的性能。
高速高精运动平台，其最大特点就是高速度、高加速度和高精度。高速度、高加速度可以提高设备的生产效率，高精度则对产品的质量有很大影响。在不同的应用领域中，可分为高定位精度和高跟随精度。比如在高端数控加工中，对轮廓误差要求高，此时注重的是高跟随精度；在半导体封装设备中，是点到点的运动，此时注重的是高定位精度。
挑战
直线电机是通过电能直接产生推动力，无需机械传动环节，无摩擦阻力且无传动间隙，具有结构简单、刚度大、响应快、调速范围宽等优点。
使用直线电机的 XY 运动平台，相比较传统的滚珠丝杆驱动方式的 XY 运动平台能够达到更大的响应速度和更小的定位精度。因此在高速高精度的运动平台上，直线电机逐渐取代了旋转电机，采用直线电机一方面结构简单、稳定可靠，另一方面能够达到较快的运动速度和较高的定位精度和重复定位精度，大大地提升了运动平台的性能。
系统设计与搭建
面向高端制造装备的高速精密定位平台的设计与搭建是一个系统而又复杂的工程，当中涉及到的技术覆盖了多个学科领域的研究内容如机械结构设计、机电控制、电机学、高速高精度伺服控制技术、图像处理技术及软件工程等。
根据系统工程总体设计原则，首先对所研究构建的高速精密定位实验平台进行功能需求分析，提出实验平台的具体性能指标；然后从定位平台硬件系统（包括机械机构、驱动电机与检测设备等）和软件控制系统两方面，研究定位平台的基本组成框架，提出系统总体设计方案，以满足芯片封装或检测设备的高速度、高加速度、高精度及稳定的控制要求。
技术突破与DOE验证
核心技术突破
（1）制造与加工技术：制造误差控制、装配误差控制、装配工艺、螺栓预紧力，设备残余应力释放等；
（2）整机静力学仿真，动力学与控制系统联合仿真，执行机构的瞬态响应分析；
（3）控制系统技术：超调、响应时间、稳态误差、跟随误差、增益、加减速时间、阻尼、刚度，半闭环全闭环控制，模糊控制，电流环、速度环、位置环控制，全闭环力控，高分辨率控制，外界环境对控制系统的影响（温度、湿度、洁净度、振动）。
DOE验证进展
负载100kg条件下的XY轴平台
加速度：2g
速度：2.5m/s
Z轴加速度：5g
定位精度：5um
重复定位精度：3um
最长轴行程：2000mm
行程100x50mm的XY微动平台
定位精度：1um
重复定位精度：0.7um
应用与价值
当前，我国高精密的制造、检测设备仍主要依赖进口，受到制约。封装技术缺乏自主知识产权，极大地限制了我国电子产业的发展。燕麦科技坚定走“专精特新”路线，紧跟国家先进制造业集群政策，研究新的封装、检测设备，不断发展和改良芯片封装、检测技术，研发基于新的驱动方式和先进控制方法的高速精密定位系统，发挥在国家重要产业链“补短板”作用，推动我国制造技术的发展与国产化，提高国际竞争力。
燕麦科技研发的高速高精运动平台，已大量应用于自动化精密设备、半导体、车载/新能源设备中，部分案例如下：
SLT-Handler
车载/新能源飞针测试机
高速高精测试机