基于多項式擬合的S型加減速曲線在芯片鍵合機工作過程中的應用

劉 靜，何 田

(無錫派圖半導體設備有限公司，江蘇無錫 214125)

自20世紀末以來，隨著科技進步以及照明產業的發展，LED封裝行業也不斷地進行著技術革新。如今的封裝設備以速度和精度作為主要的性能指標，各廠家在這方面的競爭愈發激烈。LED芯片鍵合機作為封裝過程中不可或缺的設備之一，在此領域同樣面臨著類似的問題，如何提高LED芯片鍵合機的速度和精度成為該行業廠家必須面對的重要問題［1］。調研顯示，市場上已經出現了固晶周期為160ms的全自動LED芯片鍵合機，這意味著擺臂式芯片鍵合機的固晶臂的旋轉運動頻率達到了每秒鐘6～8次，其末端的峰值角速度和峰值加速度分別達到了 163.85rad/s和13 995rad/s2，而固晶臂末端的峰值切向加速度也達到了2 100m/s2，相當于 210 個重力加速度［2－3］。這種情況下，如何保證固晶臂運動的平滑及降低運動過程中及運動結束后的振動成為了運動控制的首要問題。眾所周知，運動部件的運動軌跡曲線與運動的最終效果密切相關，因此筆者在對芯片鍵合機進行運動分析的基礎上提出了新型S型加減速曲線。

1 擺臂式芯片鍵合機關鍵部件運動分析

擺臂式芯片鍵合機的關鍵零部件是固晶臂(也稱擺臂)及其驅動機構。固晶臂作為機械手是完成固晶環節的最終執行機構。固晶臂在其驅動機構的驅動下，完成豎直方向的直線運動和繞Z軸的旋轉運動，其運動示意圖如圖1所示。

圖1 擺臂式芯片鍵合機固晶臂的運動示意圖

如圖1所示，固晶臂在旋轉電機及直線電機的驅動下完成耦合的直線運動及旋轉運動，實現在吸片位從晶圓上將芯片“拾起”然后旋轉90°(或180°)在放片位將芯片放入引線框架(垂直或水平框架)的料碗中。……