一种半导体用中空大行程调整平台的制作方法

专利2025-06-24  18


本发明涉及的半导体用中空大行程调整平台,特别是涉及应用于半导体制造的一种半导体用中空大行程调整平台。


背景技术:

1、随着集成电路制造工艺的不断发展,芯片尺寸越来越小,引脚间距越来越窄,这对芯片的焊接、封装、检测等工艺提出了更高的精度要求。传统的半导体设备调整平台存在行程小、刚性差、热稳定性不佳等问题,已难以满足先进制程的要求。

2、中国发明专利cn109702500b公开了一种平动大行程低厚度大中空并联压电微动平台,采用四个独立驱动单元实现了大行程运动,具有结构简单紧凑、无位移耦合、易于集成位移传感器等优点。但该平台主要针对微小位移调整,在大行程、高负载工况下,压电驱动器的输出力有限,定位精度和稳定性难以保证。

3、中国发明专利cn112994513b公开了一种中空二维压电惯性冲击驱动平台,通过摩擦耦合调整机构提高了冲击驱动的稳定性,并采用中空设计方便了显微观察。但该平台采用摩擦驱动,容易产生热漂移,影响定位精度。此外,其二维运动范围有限,难以满足大行程调整需求。

4、针对现有半导体芯片焊接、封装、检测设备,存在对位精度不足、稳定性差、速度慢、难以适应大尺寸芯片等问题。迫切需要一种兼具高精度、大行程、高刚性、高稳定性的新型调整平台,以提高半导体制造效率和良品率,降低生产成本。


技术实现思路

1、针对上述现有技术,本发明要解决的技术问题是如何实现平台的高精度大行程调整并提高平台刚性和稳定性、解决直线电机发热问题、便于集成多种半导体制造设备。

2、为解决上述问题,本发明提供了一种半导体用中空大行程调整平台,包括底座,底座顶端滑动连接有x轴平台,x轴平台顶端滑动连接有y轴平台,y轴平台顶端滑动连接有z轴升降平台,x轴平台、y轴平台和z轴升降平台内均开设有内嵌通孔,底座和x轴平台之间固定连接有第一导轨,x轴平台和y轴平台之间固定连接有第二导轨,底座和x轴平台之间固定连接有第一直线电机,x轴平台和y轴平台之间固定连接有第二直线电机,第一导轨和第二导轨内均开设有膨胀通孔,膨胀通孔外端开设有多个膨胀槽,第一直线电机和第二直线电机动子上分别固定连接有第一锁定泵和第二锁定泵,第一导轨和第一直线电机以及第二导轨和第二直线电机分别通过耐压管道与第一锁定泵和第二锁定泵相连通,第一导轨、第二导轨、第一直线电机、第二直线电机和第一锁定泵内均填充有冷却介质。

3、在上述半导体用中空大行程调整平台中,实现高精度大行程调整,利用直线电机驱动和高精度导轨,在较大调整范围内实现高分辨率定位,满足不同尺寸芯片的加工需求,提高平台刚性和稳定性,引入液压锁紧机构,在平台到位后可牢固锁紧,抑制外界振动,保证加工精度持久稳定,解决直线电机发热问题,采用中空电机和导轨结构,内置冷却介质循环系统,有效抑制温升,延长使用寿命,便于集成多种半导体制造设备,在平台上开设内嵌通孔,实现各种尺寸设备的快速安装和更换,提高通用性和柔性化生产水平。

4、作为本申请的进一步改进,第一直线电机和第二直线电机的动子均为中空结构,第一导轨、第二导轨、第一直线电机和第二直线电机两端均螺纹连接有快接头,第一直线电机和第二直线电机内均设有温度传感器。

5、作为本申请的再进一步改进,第一导轨和第二导轨均包括内导轨和外导轨,内导轨和外导轨外端均滑动连接有滑槽,第一导轨上的内导轨和外导轨外端的滑槽分别与底座和x轴平台固定连接,第二导轨上的内导轨和外导轨外端的滑槽分别与y轴平台和x轴平台固定连接。

6、作为本申请的更进一步改进,内导轨和外导轨上与膨胀槽远离膨胀通孔一端相对应位置均固定连接有形变片,形变片为弹性金属材料制成。

7、作为本申请的又一种改进,第一锁定泵和第二锁定泵均包括对称设置的膨胀箱,对称设置的膨胀箱之间固定连接有泵管,泵管将对称设置的膨胀箱相连通,泵管内转动连接有叶轮,叶轮外端设有多个永磁体,泵管内壁固定连接有线圈。

8、作为本申请的又一种改进的补充,底座上固定连接有控制器,膨胀箱内固定连接有多个压电堆栈,多个压电堆栈均与控制器电连接,泵管上的线圈同样与控制器电连接,第一直线电机和第二直线电机上的温度传感器与控制器电连接。

9、作为本申请的又一种改进的补充,第二导轨上的内导轨和外导轨与第一直线电机上的第一锁定泵形成循环回路。

10、作为本申请的再一种改进,第一导轨上的内导轨和外导轨与第二直线电机上的第二锁定泵形成循环回路。

11、综上所述,本申请具有以下有益效果:

12、1.提高了直线电机的使用寿命和可靠性;本专利采用了中空的直线电机结构,内部填充冷却介质,可有效对直线电机进行冷却散热。同时利用泵管内的叶轮和线圈主动驱动冷却介质流动,配合温度传感器实现智能化温度控制,进一步强化散热效果。这种设计可有效避免直线电机因高温而性能衰减或损坏,大幅提高其使用寿命和可靠性。

13、2.实现了高精度、大行程、高稳定性的调整功能;x、y、z三轴平台采用滑动连接和直线电机驱动,可实现大行程、高精度的调整功能。内导轨、外导轨分别与滑槽连接的设计,可在导轨热胀冷缩时仍保证运动的平稳性。同时通过锁定泵压电堆栈挤压冷却介质,利用形变片与滑槽锁紧的方式对x、y平台进行机械锁定。相比直线电机的锁定方式,这种机械式锁定更加牢固可靠,可有效抑制外界振动等干扰,从而获得更高的定位精度和稳定性。

14、3.实现了低能耗、高可靠的锁定功能;传统的利用直线电机锁定平台位置的方式,需要电机不断通电来克服负载,当长时间锁定或负载较大时,会造成较大能耗,且锁定可靠性不高。本专利利用锁定泵内压电堆栈挤压冷却介质,通过形变片与滑槽锁紧来实现机械式锁定。锁定过程只在瞬间消耗少量能量,锁定后无需持续供能,大大降低了能耗。同时纯机械式的锁紧方式,可靠性更高,受电磁干扰小,可显著提高锁定可靠性。

15、4.便于半导体设备安装调试和日常维护;通过在底座、x、y、z平台内设置内嵌通孔,可方便地将各种尺寸的半导体设备固定安装在调整平台上。同时在直线电机、导轨管路处设置快接头,可实现冷却介质的快速灌注和排放,减少停机时间,便于日常维护。

16、5.提高了通用性和柔性化程度;本专利采用模块化设计,x、y、z三个轴向平台可根据需要进行自由组合,可灵活适应不同半导体设备的尺寸和运动行程需求,大大提高了调整平台的通用性。中空直线电机、导轨、锁定泵等均为标准化模块,更换方便,可针对不同工况进行优化选型,获得最佳性能。

17、6.兼具智能化和高度集成化的特点;在锁定泵和直线电机上集成有温度传感器,配合控制器可实现智能化的温度监测和散热控制。压电堆栈与控制器电连接,可根据工艺需要自动控制锁紧和解锁动作。将机械锁紧、主动散热、智能控制等功能集成设计,使得調整平台的自动化和智能化程度大幅提高。



技术特征:

1.一种半导体用中空大行程调整平台,其特征在于:包括底座(1),所述底座(1)顶端滑动连接有x轴平台(2),所述x轴平台(2)顶端滑动连接有y轴平台(3),所述y轴平台(3)顶端滑动连接有z轴升降平台(4),所述x轴平台(2)、y轴平台(3)和z轴升降平台(4)内均开设有内嵌通孔(5),所述底座(1)和x轴平台(2)之间固定连接有第一导轨(6),所述x轴平台(2)和y轴平台(3)之间固定连接有第二导轨(7),所述底座(1)和x轴平台(2)之间固定连接有第一直线电机(8),所述x轴平台(2)和y轴平台(3)之间固定连接有第二直线电机(9),所述第一导轨(6)和第二导轨(7)内均开设有膨胀通孔(10),所述膨胀通孔(10)外端开设有多个膨胀槽(11),所述第一直线电机(8)和第二直线电机(9)动子上分别固定连接有第一锁定泵(12)和第二锁定泵(13),所述第一导轨(6)和第一直线电机(8)以及第二导轨(7)和第二直线电机(9)分别通过耐压管道与第一锁定泵(12)和第二锁定泵(13)相连通,所述第一导轨(6)、第二导轨(7)、第一直线电机(8)、第二直线电机(9)和第一锁定泵(12)内均填充有冷却介质。

2.根据权利要求1所述的一种半导体用中空大行程调整平台,其特征在于:所述第一直线电机(8)和第二直线电机(9)的动子均为中空结构,所述第一导轨(6)、第二导轨(7)、第一直线电机(8)和第二直线电机(9)两端均螺纹连接有快接头(14),所述第一直线电机(8)和第二直线电机(9)内均设有温度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种半导体用中空大行程调整平台,其特征在于:所述第一导轨(6)和第二导轨(7)均包括内导轨(15)和外导轨(16),所述内导轨(15)和外导轨(16)外端均滑动连接有滑槽(22),所述第一导轨(6)上的内导轨(15)和外导轨(16)外端的滑槽(22)分别与底座(1)和x轴平台(2)固定连接,所述第二导轨(7)上的内导轨(15)和外导轨(16)外端的滑槽(22)分别与y轴平台(3)和x轴平台(2)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种半导体用中空大行程调整平台,其特征在于:所述内导轨(15)和外导轨(16)上与膨胀槽(11)远离膨胀通孔(10)一端相对应位置均固定连接有形变片(17),所述形变片(17)为弹性金属材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种半导体用中空大行程调整平台,其特征在于:所述第一锁定泵(12)和第二锁定泵(13)均包括对称设置的膨胀箱(18),对称设置的所述膨胀箱(18)之间固定连接有泵管(19),所述泵管(19)将对称设置的膨胀箱(18)相连通。

6.根据权利要求5所述的一种半导体用中空大行程调整平台,其特征在于:所述泵管(19)内转动连接有叶轮(20),所述叶轮(20)外端设有多个永磁体,所述泵管(19)内壁固定连接有线圈。

7.根据权利要求5所述的一种半导体用中空大行程调整平台,其特征在于:所述底座(1)上固定连接有控制器,所述膨胀箱(18)内固定连接有多个压电堆栈(21),多个所述压电堆栈(21)均与控制器电连接,所述泵管(19)上的线圈同样与控制器电连接,所述第一直线电机(8)和第二直线电机(9)上的温度传感器与控制器电连接。

8.根据权利要求3所述的一种半导体用中空大行程调整平台,其特征在于:所述第二导轨(7)上的内导轨(15)和外导轨(16)与第一直线电机(8)上的第一锁定泵(12)形成循环回路。

9.根据权利要求3所述的一种半导体用中空大行程调整平台,其特征在于:所述第一导轨(6)上的内导轨(15)和外导轨(16)与第二直线电机(9)上的第二锁定泵(13)形成循环回路。


技术总结
本发明涉及半导体制造技术领域的一种半导体用中空大行程调整平台,包括底座、X轴平台、Y轴平台和Z轴升降平台,各平台通过直线电机驱动和高精度导轨实现大行程高分辨率运动定位,在导轨和直线电机内填充冷却介质,利用锁定泵内压电堆栈推动冷却介质,使导轨产生可控膨胀变形,实现对平台的液压锁紧,同时利用冷却介质强制循环,有效消除直线电机工作时产生的热量,各平台设有内嵌通孔,便于各类半导体制造设备的集成安装,控制器根据温度、位移等传感信号实现平台调整、锁紧及冷却的闭环控制,本发明在提高平台定位精度和稳定性的同时,改善热稳定性和设备兼容性,可提高半导体制造效率和产品良率。

技术研发人员:许云飞,薛鹏飞
受保护的技术使用者:无锡地心科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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