（机械制造及其自动化专业论文）面向ic封装的高速精密定位系统设计与研究.pdf

摘要 本文结合面向i c 封装的高速精密定位系统的开发，对所研发的两自由度高 速精密定位平台的动态性能进行了详尽的试验分析，并对音圈电机直驱的高速精 密定位平台的动力学控制算法及气浮技术等进行深入研究，全文工作和取得的成 果如下： 利用激光干涉仪对定位平台各轴的静、动态性能进行试验研究。通过对定位 平台的阶跃响应、方波响应( 循环运动) 及连续输入的响应等不同工况的分析， 结论表明系统的静态性能良好，而动态性能不能满足预期要求。此外，精密定位 平台的摩擦阻尼、惯量、刚度等动力学参数的时变性，导致系统加速度波动较大。 针对定位平台动态性能较差，基于音圈电机和x 向定位平台的机电耦合动 力学模型，设计了一种鲁棒性强易于实现的控制器。理论分析和系统仿真均表明 该控制器能较好地改善此类平台的动态特性，具有调节时间短、无超调和动态响 应准确快速等优点，并能够有效地提高系统的抗干扰能力。 完成了z 轴运动控制系统的搭建和调试，并针对高速力位混和控制方法和 视觉系统标定策略等关键技术，提出部分实验方案。 为了减小定位系统的摩擦力及其扰动，设计了一种基于气浮导轨支撑的两自 由度高速精密定位平台。该平台采用了新型的气浮解耦机构，使音圈电机置于固 定支座上，有效地减小了定位平台的运动惯量。探讨了节流孔直径和导轨间隙对 平台承载能力和静刚度的影响规律，得到一组优化参数；在此基础上对平台的运 动稳定性进行深入分析，该平台在给定的初始条件下可快速趋于稳定，为该类气 浮定位平台的设计提供了一定的理论基础。 关键词：高速精密定位平台控制器气浮定位平台引线键合 a b s t r a c t i no r d e rt od e v e l o pah i g hs p e e da n dh i g hp r e c i s i o np o s i t i o n i n gs y s t e m ，b a s e do n t h e2 - dh i g hp r e c i s i o nt a b l ed e s i g n e db e f o r e ，t h ed i s s e r t a t i o nh a sad e t a i l e d e x p e r i m e n ta n a l y s i so fd y n a m i cp e r f o r m a n c e a tt h es a m et i m e ，i td e a l sw i t ht h ek e y i s s u e sa b o u tt h ed y n a m i cc o n t r o la l g o r i t h mo ft h et a b l ed r i v e db yv o i c ec o i la c t u a t o r a n da i rb e a r i n gt e c h n o l o g y , a n dt h el i k e t h ef o l l o w i n gw o r k sa n da c h i e v e m e n t sh a v e b e e nc o m p l e t e d u s i n gr e n i s h a w sm l 10g o l ds t a n d a r dl a s e rs y s t e m ，s o m ee x p e r i m e n t st o a n a l y z et h es t a t i ca n dd y n a m i cp e r f o r m a n c e so fe a c ha x i sh a v eb e e nd o n e t h es t e p r e s p o n s e s ，s q u a r e - w a v er e s p o n s e s a n dc o n t i n u o u sr e s p o n s e s d a t ao fe a c ha x i si n d i f f e r e n tc o n d i t i o n sh a v eb e e ng o t t h er e s u l t sd e m o n s t r a t et h a tt h es t a t i cp e r f o r m a n c e i sg o o da n dt h ed y n a m i cp e r f o r m a n c ec o u l d n tr e a c ht h er e q u i r e m e n t s o t h e r w i s e ，t h e v a r i a b l ef r i c t i o n s ，i n e r t i a , a n ds t i f f n e s so fp r e c i s i o np o s i t i o n i n gt a b l em a k et h e a c c e l e r a t i o no ft h es y s t e mu n s t a b l e i no r d e rt og e tag o o dd y n a m i cc h a r a c t e r i s t i co ft h et a b l e ，b a s e do nt h ed y n a m i c m o d e l i n go fc o m p l i c a t e dx - a x i a le l e c t r o - m e c h a n i c a ls y s t e md r i v e db yv o i c ec o i l a c t u a t o r s ，t h ec o n t r o l l e r sh a v eb e e nd e s i g n e d a sar e s u l t ，ah i g hr o b u s tc o n t r o l l e r w h i c hi se a s yt oc o m et r u ei sg o t t h r o u g ht h et h e o r ya n a l y s i sa n ds i m u l a t i o n e x p e r i m e n t s ，i t i s p r o v e d t h a tt h i sk i n do fc o n t r o l l e r i m p r o v et h ed y n a m i c c h a r a c t e r i s t i cw e l l i th a sas h o r ts e t t i n gt i m e ，l i t t l eo v e r s h o o t ，f a s td y n a m i cr e s p o n s e t h i sk i n do fc o n t r o l l e rc a ne f f e c t i v e l yr e s t r a i nd i s t u r b a n c e t h es t r u c t u r ea n dd e b u g g i n go fz a x i sm o t i o nc o n t r o ls y s t e mi sp a r t l yi n t r o d u c e d t h er e l a t e dk e yt e c h n o l o g i e s ，s u c ha sh y b r i df o r c e p o s i t i o nc o n t r o la n dv i s i o ns y s t e m c a l i b r a t i o n ，a r es t u d i e d p o r t i o no fe x p e r i m e n tp r o j e c t sh a sb e e np r e s e n t i no r d e rt or e d u c et h ef r i c t i o no fp o s i t i o n i n gt a b l ea n dm a k ei tu n v a r i e d ，a p o s i t i o n i n gt a b l ew i t ha i rb e a r i n g sh a sb e e ni n t r o d u c e d a na i rd e c o u p l i n gm e c h a n i s m i sd e s i g n e dt om a k et h ev o i c ec o i la c t u a t o r sp l a c e do nt h eb a s ea n de f f e c t i v e l yr e d u c e t h em o t i o ni n e r t i a t h ed e t a i l e dp r i n c i p l ei sp r e s e n t t h er u l e sh o w c a r r y i n gc a p a c i t y a n ds t i f f n e s so ft h et a b l ec h a n g ew i t ht h eo r i f i c ed i m e n s i o n ，b e a r i n gc l e a r a n c ea n d l e n g t h d i m e n s i o nr a t i oi sd i s c u s s e d a tt h es a m et i m et h eo p t i m i z e dd i m e n s i o n so fa i r b e a r i n g f i r eg i v e n o nt h eb a s i so ft h e m ，t h ek i n e m a t i cs t a b i l i t yo ft h et a b l ei sa n a l y z e d i nd e t a i l ，a n dt h et a b l ec o u l db es t a b l er a p i d l yw i t hg i v e ns t a r t i n gc o n d i t i o n s a l lt h e a c h i e v e m e n t sw o u l dp r o v i d et h e o r e t i cr e f e r e n c et ot h ed e s i g no ft h i s k i n do f p o s i t i o n i n gt a b l ew i t ha i rb e a r i n g s k e yw o r d s ：h i 曲s p e e da n dp r e c i s i o np o s i t i o n i n gt a b l e ，c o n t r o l l e r , p o s i t i o n i n g t a b l ew i t ha i rb e a r i n g s ，w i r eb o n d i n g 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤鲞盘鲎或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：雾胜泉 签字日期： 知o 7 年。1 月；。日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解基鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权：叁盗态堂一可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 弦艘象 导师签名： 孑矽之卫 签字日期： 2 一p 7 年口f 月弓口日签字日期：z 叫年口，月g p 日 第一章绪论 1 1 课题的研究背景及意义 第一章绪论 i c 工业是当前全球经济发展的高速增长点，也是我国国民经济中最具活力 的行业。我国1 9 9 7 2 0 0 3 年问的集成电路产业销售增长状况，如图l 一1 所示。到 2 0 0 5 年中国大陆i c 总产量约3 0 0 亿块，同比增长3 6 7 ，销售收入达7 5 0 亿元， 同比增长3 7 5 t 1 1 。芯片封装业作为芯片产业的重要环节，一直追随着i c 产业的 发展而发展，而且i c 芯片集成度的不断提高，使i c 封装技术向着高度集成化、 高性能化、多引线和细间距化方向发展口圳。 匮匦吞面砸i 图1 - 1 我国集成电路产业销售增长状况( 单位：亿块亿元) 现阶段最具代表性的封装技术有球栅阵列( b g a ) 、倒装芯片( f c ) 和多 芯片组件( m c m ) 等，这些新技术大多采用了面阵引脚，封装密度大为提高， 在此基础上，还出现了芯片规模封装( c s p ) 和芯片直接倒装贴装技术( d c a ) ， 如图1 - 2 所示。这些新型封装都可以通过引线键合、载带自动健合和倒装芯片键 合等焊接技术来实现 5 q o 】。目前，9 0 以上的封装采用引线键合互连( 倒装焊尚 占很小的比例) ，其中9 5 以上使用金丝引线键合，并且9 0 左右的封装其外 引出线数不多于1 0 0 ，约7 0 的封装引线数不大于3 2 。由此可以看出，在今后 一段时期内，引线键合仍然是芯片焊接的主要形式。 引线键合( w b ) 技术，又称球楔键合技术，在i c 封装中是应用最广泛的键 合方法。其原理【1 1 】是：用高压电火花( e f 0 ) 使金属丝端部熔成球形，在i c 芯片 上加热加压加超声，使接触面产生塑性变形并破坏了界面的氧化膜，使其活性化， 通过接触面两金属之间的扩散接合而完成球焊第一焊点；然后焊头通过复杂的三 第一章绪论 维移动l 哒集成电路底座外引线的内引出端，再加热加压加超声完成楔焊第二焊 点，从而完成一根引线的连接。 雹冀 引线犍台多排芯片封装 5 “。dp a dm 6 2 s n 。”s o “l d 2 e “rm o r s u b ：t ：。 l 姐l n ner ne 。 一 倒磐甚片 圈l - 2 代表性的芯片封装投术举例 近几年来，世界知名公司如k & s i ”】、a s m | 1 3 1 等大力发展并推出了焊线精度 25 u m 以下焊线速度大于1 2 线s 的自动金丝球焊机，如k & s 的m a x i mu l t r a 、 a s m 的e n g l e _ 6 0 等，如图1 - 3 所示，所有这些机型，其精度及连度的提升， 主要是采用包括线性电机驱动、软接触控制等诸多新技术的三维t 作台。国内对 芯片封装关键技术的研发尚不成熟，尤其在键合设备开发上与国外有较大差距。 发展具有我国自主知识产权的封装制造设备核心技术，开发新的定位机构、 控制方法和键合技术加快我国封装设备的产业化进程，对加快我国i c 产业化 进程具有重要的意义。国家十一五捌划巾，将电子封装技术列为未来5 1 5 年的 重点发展技术。中国电子科技集团公司第四十五研究所、上海交通大学、哈尔滨 t 业大学、华巾科技大学等国内的科研单位都在做相关的研究，尤其4 5 所已经 生产出w b 9 5 0 型全自动引线键台机样机i “】但是在焊线速度、精度等技术指标 上有所欠缺。 为了实现超精细间距、多引脚、高运行速度、低制作成本的微电子封装，要 求键合设备具有比以往更高的精度、速度、可靠性。为了达0 上述要求需要从 驱动电机选择，平台结构设计和合适的控制方法等角度进行研究。比如，为了使 系统能够在高速度和加速度条件下稳定运行，需要开发出一类鲁棒性很强的控制 器。而为了减小系统运行的摩擦力以及摩擦力的不均匀，对定位平台气浮技术的 第一章绪论 研究也具有重要的理论和实践意义 标准周期：6 0 m s 密：3 5 m 耩度25u m ( 2 ) e n g l e - 6 0 标准周期： 一 圪一昂 墨b 精密气浮定位平台设计研究 ( 5 2 ) 简化为： 堡：三尘( 5 3 ) 一= 一一 = ) 一j 由l弛d z 边 为y - - - 0 ，w = y = h ，w = 0 。积分并整理得： 生：一_ 1 2 , t t q , 双t( 5 4 ) d z b p h 3 为空气粘度，为轴径间隙的量流量，吼为气体常数，取值 2 8 7 m 2 ( s 2 k ) ，丁为气流温度，取值2 8 8 k ，b 为等效的狭缝宽度，h 为轴径间隙， h = c - e c o s o i ，e 为滑 偏离轴的离，c 为滑轴合时的轴径 间隙，谚为 i 节流孔的坐标。 边 z = 0 ，矿忍z = l ，p = 乞，据流动的连续性，必满足= ( 排孔) ，运用m a t l a b 求解圪，对各节流孔积分得节流孔对滑的作用 力，只虑y 方向有偏的况下，求和得滑承载能力f 表 为： 1 一( 旦) 3 心杩i 1 窆i = l 佻+ 争矗胁岛 ( 5 5 屈 = 三一2 l ；o = 乞e o ；层= 兄只 三为滑度，为节流孔滑 面离，只为气力，r 为导杆半径。 静态刚度承载能力f 变化量和偏 e 变化量的值： k f = a e血 ( 5 6 ) 承载能力、静态刚度等指标的影响因素要有气力只、节流孔直径d 、 导轨直径d 、径l d 和导轨间隙c 等。通过m a t l a b定 不同的只、 d 、d ，l d 和c ，入方程( ) 、(6 ) 得承载能力和静态刚度离率的 关系曲，并依据定位平台的负载指标和刚度大化则对参数进行 。 5 3较了节流孔直径对滑承载能力和静态刚度的影响况，由 出，节流孔的直径越小，承载能力和刚度越好，加工难度会越大。5 - 4 则 对轴径间隙影响能力的评价，由出，间隙变小承载能力会有所下降， 刚度变化幅度较，有一上和下降的过程，c 为0 0 1 5 r a m 时，刚度 偏率的变化较为理想。 5 - 5滑径对滑承载能力和静态刚度的影响 况， 出 径较大时，滑的承载能力和刚度较好，较大 的径加了滑的量，对平台的动态性能有影响。 综合虑上因素， 的基本导轨参数为：只= 0 5 m p a ，l d = i ， d = o 1 5 m m ，d = 2 0 m m ，c = 0 0 1 5 m m 。 4 3 精密气浮定位平台设计研究 z r r 箍 辎 晒 拿 弓 y 型 区 盎 己 止 r 涩 柩 髓 偏心率( e c ) ( a ) 承载能力偏率关系 偏心率( e c ) ( b ) 静态刚度偏率关系 5 3 节流孔直径的影响 ( p ；0 5 m p a ，c = 0 0 15 r a m ，l d = ，d = 2 0 m m ) 偏心率( e ，c ) ( a ) 承载能力偏率关系 精密气浮定位平台设计研究 弓 y 趟 瑟 鑫 ， 弓 u - r 箍 镉 睡 喜 弓 y 垒 鏖 箍 偏心率( e ，c ) ( b ) 静态刚度偏率关系 5 - 4 轴径间隙的影响 ( p ；0 5 m p a ，l d = i ，d = o 1 5 m m ，d = 2 0 m m ) 偏心率( e ，c ) ( a ) 承载能力偏率关系 偏心率( e l c ) ( b ) 静态刚度偏率关系 5 5 滑径的影响 ( p 一0 5 m p a ，l d = i ，d = o 15 r a m ，d = 2 0 m m ) 4 5 精密气浮定位平台设计研究 5 3 2 定位平台共振性能分析 5 6 气浮平台受力简 x 向定位平台为分析，如5 - 6 所，不虑其他干扰力作用，x 向定 位平台所受外力w 为其自身力、y 向定位平台导轨力和z 向机构力 和。 步估算量和为4 5 k g ( 其z 向机构量为3 k g ) 。气浮导轨采用对布 局，作用力平台时，滑的气特性完全一，每滑的刚度为 k ，则平台的刚度为4 k 。静态下的系统固有频率国= 4 七m ，取k 为8 1 0 6 n m ， 则彩为6 6r a d s ，性频率为4 2 5 h z ，2 0h z 工作频率较，不会发生， 满足要求。 5 4 定位平台的运动稳定性 5 7 气浮滑力学模型 建定位平台( x 向定位平台为) 简化力学模型如5 - 6 所，不虑弯 矩作用况下，平台所受的外加载荷为形作用平台的 ，滑具有 同的气特性。假设滑处于平衡位置q ( x o ，y o ) ，如 5 7 所 。 x o y 直坐标系下，建定位平台运动方程为： 精密气浮定位平台设计研究 m 茅+ 4 只= 呢，只2 民+ 蝇 ( 5 7 ) 所+ 4 c = 髟，乃= 气+ 嵋 蛾= d 。缝+ d 掣弩+ k 。缸+ k 翠弩 心y = d 肄交+ d l i y 莎+ k 辟厶x + k l 】y y k = 豢i qb = 筹l 以= 等l 以= 等l q 丸= 等i q 岛= 等i q 丸= 篆i q 丸= 熹l 。 m 为平台支撑所有零 量，形、氍为外加载荷，e 、e 为气对滑 的 作用力，民、民为滑d l ( x o ，虮) 位置处的静载荷。必、峨为e 、e 的泰勒 的一阶 。k ，b ，k ，定为刚度系数，丸，九，d ， 办定为 阻尼系数。 气对滑的作用力通过如下分析过程求得。滑有x 、y 两方向 上的扰动速度圣，多。故有： 甜= 圣c o s 口一) s i n 岱，v = j ：s i n 口+ 5 , c o s a ( 5 - 8 ) 雷诺方程的一般表为： 旦o xf ，k , 塑罢) + 旦o z 陋k , , u 警) 北掣+ 6 掣+ 6 掣化9 ) 气力x 方向的变化不虑，( 5 - 9 )边一 忽略p 为常数， o h o t 小，w 、h 不 z 的函数，( 5 。9 )边 均省略。简化方程为： 丢睁割碰 钯l a z ，j ( 5 8 ) 入( 5 1 0 ) ，得： 瓦0 ( h 3 p t - 考 = 1 2 以s i l l 口咖。s 口) 昆l良j 7v r ( 5 - 1 】) 边 为z = o ，旷圪z = l ，旷， 入求解得： 只= 等( 矧n 口+ 如s 口) 冉c l z + c 2 ( 5 - 1 2 ) c l - 竺笠6 t 学竺坐c 2 ：p d l 对p 积分，得气对滑的作用力： 4 7 ，h = c - e c o s o i 精密气浮定位平台设计研究 e = 2 r s i n i 1 l 匕( 工一2 1 ) + 2 f p f l zl ( 5 - 1 3 ) 玎lj e 。善e c o s 只， c = e 詈+ e 詈 e 2 善es l n e ，e = f - y p f - - x p 得e 、ex 、y 的函数，泰勒开得刚度系数和 阻尼系数，变量换x 一( x - x o ) ，y 一( y 一) ，方程( 5 7 )表为： 肌 习+ 4 乏乏 习+ 4 乏乏 习= 荔二乏 c 5 - 4 ， 一二阶方程，其特征方程的轭 ： 2 = 2 j l i q ，儿4 = b 25 ：i c 2 它表征平台两种特征运动，方程的解为： ；) = 羔：) p 岛l 确和 ；兰) p 屯p j c 2 ( x o l ，y 0 1 ) ，( x 0 2 ，) 由 定。 据分方程理论，两自由度系统的自由动分方程的通解两特征 动的性合。如果反，6 小于零，则两自由度方向的运动轨迹 敛 的，系统定，否则，系统发。 用优化的尺寸参数只= o 5 m p a ，l d = i ， 庐o 1 5 m m ，d = 2 0 m m ， c = 0 0 15 m m ( 静态性能分析得数据) 入动方程，并假定导轨平衡位置为 a ( 0 5 1 3 p m ，1 4 1 0 i t m ) 点，对其特征方程进行求解，得特征方程的轭 为：2 0 4 6 4 - + 3 1 8 4 5 i ，2 1 0 8 5 + 3 6 8 9 i ，具有负实部，验证了运动定的结论， 如5 - 8 所其无量纲位曲两方向上均敛的。分别取不同的位 置进行定性验证得的结论同，5 - 9 为平衡位置 d 1 ( 1 5 3 9 9 m ，4 2 2 9 9 m ) 得的结论。由于气浮导轨只存滑动，而不存转动，减少了其动态不定因 素，定不同的下，系统能短的时间于定，因而平 台开发利用的效果好。 精密气浮定位平台设计研究 镄 趟 翳 捌 求 x 稔 趟 暴 删 限 ( a ) 无量纲位x - t 曲 ( b ) 无量纲位 y - t 曲 5 - 8 定位平台x ，y 方向动力学响应( i ) 平衡位置( - 0 5 1 3j _ t m ，- 1 4 1 0 0 m ) 特征：- 2 0 4 6 4 士3 1 8 4 5 i ，一2 1 0 8 5 士3 6 8 9 i ) 桧 趔 臻 咖 献 ( a ) 无量纲位x - t 曲 4 9 精密气浮定位平台设计研究 搀 趟 累 嘲 献 ( b ) 无量纲位y - t 曲 5 - 9 定位平台x ，y 方向动力学响应( i i ) ( 平衡位置( 1 5 3 9 1 t m ，- 4 2 2 9 i t m ) 特征：- 2 3 2 1 3 3 0 7 2 6 i ，- 3 0 1 2 2 - - b 3 9 4 8 7 i ) 5 5 本章总结 本文针对开发两自由度高速精密定位平台摩擦力大不均 的问，提出 了一种基于气浮导轨支撑的两自由度高速精密定位平台。该平台采用了新型的气 浮解耦机构，使电机放置固定支座上，有效地减小了定位平台的运动惯量。 探讨了节流孔直径、轴径间隙和径对平台承载能力和静刚度的影响 ，并 据此对其结构参数进行优化设计，得一优化参数此基上对平台运动 定性进行了深入分析，该平台定的下快速于定，所得结论对 该类气浮定位平台的设计提了一定的理论基。 全文结 6 1 结论 第六章全文总结 i c 技术的发，人们对封装设的速度、精度、工作效率的要求越 越高，使i c 封装技术向高度成化、高性能化、和间化方向发 。 密切结合一求，天津科技关计培育基( 0 5 y f g p g x 0 6 0 0 0 ) “面向i c 制造装的高速精密定位技术”和自科学基 () “面向i c 封装的高速精密定位系统及关键技术 两的 下，开发一台具有自的用于i c 封装生的高速精密定位系统 机为标，系统研究了基于音圈电机直驱的两自由度高速精密定位平台的静、动 态性能。针对平台控制系统动态性能较差的况，设计了一类高鲁棒性的控制器。 搭建了z 轴控制系统，并提出了部分关键技术的实验方案。针对平台摩擦力较大 不均的况，设计了一类气浮导轨支撑的两自由度高速精密定位平台。 要 结论如下： ( 1 ) 利用激光干涉仪得两自由度定位平台的阶跃响应、方波响应和连续输入的 响应数据，对控制系统的静、动态性能进行分析，得出如下结论： ( a ) 精密定位平台的运动范围为5 0 m m 5 0 m m ，x 轴定位平台和y 轴定位 平台空载运动时能的大运动速度分别为0 5 9 m s 和0 6 4 m s ， 大加速度分别为7 7 8 9 和9 4 7 9 。 ( b ) 定位平台各轴阶跃响应定时间、态误差速度、加速度和负载的 加有不同程度的提高，满足定时间4 0 m s 的要求，态误差 2 p m 。 ( c )速度、加速度和负载同的运行下，定位平台方波响应和连续输 入的响应的超调量、误差指标较阶跃响应的指标大，定时间4 0 m s 的动态误差分别 l o g m 和_ _ _ 2 0 9 m上，不能满足定位系统的要求。 ( d ) 精密定位平台摩擦力、惯量和刚度等动力学参数的时变性，导致系统加 速度波动较大。 ( 2 ) 基于两自由度高速精密定位平台x 向定位平台机电耦合动力学模型，设计了 一种有控制器的环抗干扰控制器，该控制器有效地改善了系 统的跟特性，具有鲁棒性强和易于实现等优点。该控制器通过电流、位 全文结 置环、控制器和控制器调节系统的动态响应，而通过干扰观 器调节系统的抗干扰能力，有效地抑制了系统的频扰动。 ( 3 ) 完成了z 轴运动控制系统的搭建和调试，高速力位混和控制方法和视觉系 统标定策略等过程的关键技术，提出部分实验方案，为下一步工作的顺 利进行奠定了基。 ( 4 ) 提出了一种基于气浮导轨支撑的两自由度高速精密定位平台。该平台采用了 新型的气浮解耦机构，使电机放置 固定支座上，有效地减小了定位平台 的运动惯量。同时，气浮技术的应用有效的减小系统摩擦力及其扰动。 ( 5 ) 探讨了节流孔直径、轴径间隙和 径对平台承载能力和静刚度的影响 ，并据此对其结构参数进行优化设计，得一优化参数此基上对 平台运动定性进行了深入分析，该平台 定的下快速于 定，所得结论对该类气浮定位平台的设计提 了一定的理论基。 6 2 工作展望 本文深入研究面向i c 封装的高速精密定位系统方面了大量的实验和研 究，定位平台实际的速度、加速度和精度等指标有较大的不足，为促 进定位平台早日应用于工业 ， 有如下工作要进一步完成： ( 1 ) 应用d s p 开发板自行开发控制算法，而虑平台的定位均为毫米级的 离，有必要开发板的插补算法方面进行深入研究。 ( 2 ) 实现z 轴控制系统高速力位混和控制方法。 ( 3 ) 搭建气浮导轨支撑的两自由度精密定位平台，实验验证气浮技术应用 减小 摩擦力等方面的实际效果。 ( 4 ) 完成各模 间的协调运行，并保证较高的频率。 5 2 参文 参考文献 1 毕克允，把握“一”契机进封装业持续发，电 封装，2 0 0 6 ，6 ( 6 ) ：1 2 2 丁汉，朱利，林忠钦，面向封装的高加速度运动系统的精确定位和操 作，自科学进，2 0 0 3 ，1 3 ( 6 ) ：5 6 8 - 5 7 4 3 成，李春明，王宇等，i c 业链的新技术应用业发对策，半导 体技术，2 0 0 4 ，6 ( 2 9 ) ：5 7 - 6 3 4 贾松良，电封装业和电封装设，电工业专用设 ，2 0 0 3 ，3 2 ( 1 ) ：7 1 1 5 葛劢冲，电封装技术及其设的发，电工业专用设， 2 0 0 0 ，2 9 ( 4 ) ：5 1 0 。 6 杨兵，刘颖，g a 封装技术，电 封装，2 0 0 3 ，3 ( 4 ) ：6 - 1 3 7 h o n gm e n gh o ，w a il a m ，s e r g u e is t o u k a t c h ，e t a 1 d i r e c tg o l da n dc o p p e rw i r e s b o n d i n go nc o p p e r ，m i c r o e l e c t r o n i c sr e l i a b i l i t y ，2 0 0 3 ，4 3 ：9 13 9 2 3 8 h o m i n gt o n g ，m i c r o e l e c t r o n i c sp a c k a g i n g ：p r e s e n ta n df u t u r e ，m a t e r i a l s c h e m i s t r ya n dp h y s i c s ，1 9 9 5 ，4 0 ：1 4 7 - 1 6 1 9 h i d e oh o n m a ，p l a t i n gt e c h n o l o g yf o re l e c t r o n i c sp a c k a g i n g ，e l e c t r o c h i m i c a a c t a ，2 0 0 1 ，4 7 ：7 5 8 4 1 0 鲜飞，高密度封装技术发，电技术，2 0 0 3 ，4 ( 3 1 ) ：1 4 - 1 8 1 1 李 ， 键合机工艺技术分析，电工业专用设，2 0 0 4 ，3 3 ( 3 ) ： 7 8 8 1 12 h r p ：w w w k n s c o r n 13 h t t p ：a s m t o m 14 h t t p ：w w w 4 5 i n s t c o r n 1 5 韩为，键合机 工作台控制系统的设计，电工业专用设，2 0 0 3 ，3 2 ( 3 ) ：7 8 8 2 1 6 邱睿，李小平，穆，基于v x w o r k s 的自动 键合机实时控制系统， 合机床自动化加工技术，2 0 0 4 ，( 5 ) ：1 9 - 2 1 17 s e n d o ，h k o b a y a s h i ，c j k e m p t ，e ta 1 r o b u s td i g i t a lt r a c k i n gc o n t r o l l e r d e s i g nf o rh i g h s p e e dp o s i t i o n i n gs y s t e m ，c o n t r o le n g p r a c t i c e ，19 9 6 ，4 ( 4 ) ： 5 2 7 - 5 3 6 18 7k u a n g c h a of a n ，m u j u n gc h e n ，a6 - d e g r e e - o f - f r e e d o mm e a s u r e m e n ts y s t e m f o rt h ea c c u r a c yo fx - ys t a g e s ，p r e c i s i o ne n g i n e e r i n g ，2 0 0 0 ，2 4 ：15 - 2 3 5 3 参文 19 1y a n a g i sk 娥kk t w o = d i m e n s i o n a ld r i v es y s t e mf o rx = ym o v e m e n to f c a r r i a g e - c o n t a i n sm u t u a l l yp e r p e n d i c u l a rp a i r so fg u i d e sw i t hm o v a b l e c a r r i a g e sc a r r y i n gm o t o r sd r i v i n gs p i n d l e sf o ro t h e rc a r r i a g ep a i r s ，u s p a t e n t ， u s 5 3 11 7 9 1 - a ，1 9 9 4 ，m a y1 7 2 0 k o n d ot ，f u j i s a w as ，k i t a d en ，x yt a b l ep o s i t i o n i n gd e v i c ee q u i p p e d w i t hl i n e a re l e c t r o m a g n e t i ca c t u a t o r h a sp o w e r s u p p l yc o r dw h i c hi sc e n t r a l i s e d t ol i n e a re l e c t r o m a g n e t i ca c t u a t o rb yi n t e r m e d i a t em o v e m e n tm e m b e ra n d s u p p l i e sp o w e r t oa c t u a t o r ，u s 5 7 6 0 5 0 0 一a ，1 9 9 8 ，j u n2 21 1o k a d am ，x - yt a b l ef o re g s e m i c o n d u c t o rm f g a p p t s ，e x a m i n a t i o nd e v i c e h a sp e r m a n e n tm a g n e te m b e d d e do ns t a g ei nb e t w e e ns i d e w a yp r o v i d e df o ry o k e o f x - a x i sl i n e a rm o t o r ，a n di t su n d e r s u r f a c e ，u s 5 6 6 9 6 0 0 一a ，1 9 9 7 ，s e p2 3 2 2 1s u z u k it ，t a k e s h i t at ，t o m i n a g ar ，x - yt a b l e - h a sxa n dya x i s t a b l e so p e r a t e db yl i n e a rm o t o r sa n dt o pt a b l ew h i c hm o v e sa l o n g 、斩t 1 1xo ry t a b l ei nc o r r e s p o n d i n gd i r e c t i o n ，u s 6 2 4 419 2 一b1 ，2 0 01 ，j u n12 2 3 1c h e nw ，l i a oyy ，m a s sp o s i t i o n i n ga p p a r a t u si ns t a g eo f x y - t a b l e ，h a s d r i v i n gm o t o rw h o s ed r i v i n gf o r c ei so p e r a t e dt oa c tt h r o u g hc e n t e ro fg r a v i t yo f m a s s ，u s 2 0 0 4 0 8 3 9 2 9 一a 1 ，2 0 0 4 ，m a y0 6 2 4 3z u oz o n gl i u ，f a n gl i nl u o ，r a h m a nm a ，r o b u s ta n dp r e c i s i o nm o t i o n c o n t r o ls y s t e mo fl i n e a r - m o t o rd i r e c td r i v ef o rh i g h s p e e dx - yt a b l ep o s i t i o n i n g m e c h a n i s m ，i n d u s t r i a le l e c t r o n i c s ，2 0 0 5 ，5 2 ( 5 ) ：1 3 5 7 1 3 6 3 2 5 1q i n g y o n gd i n g ，l i n i n gs u n ，j u n h o n gj i ，an o v e l3 - d o fh i g ha c c e l e r a t i o n h i g h p r e c i s i o nr o b o to p t i m a ld e s i g na n de x p e r i m e n t a lv e r i f i c a t i o n ，i n t e ll i g e n tr o b o t s a n ds y s t e m s ，2 0 0 5 ( i r o s2 0 0 5 ) 2 0 0 5i e e e r s ji n t e r n a t i o n a lc o n f e r e n c eo n ， 2 0 0 5 ：2 8 9 - 2 9 4 2 6 冯晓梅，张大卫，赵兴玉等，基于音圈电机的新型高速精密定位系统设计方 法，机械工程，2 0 0 5 ，1 6 ( 1 6 ) ：1 4 1 4 1 4 1 9 2 7 1b a r pm ，v i s c h e rd ，a c h i e v i n gaw o r l dr e c o r di nu l t r ah i g hs p e e dw i r eb o n d i n g t h r o u g hn o v e lt e c h n o l o g y ，e l e c t r o n i c sm a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g ys y m p o s i u m ， 2 0 0 2 ，( 7 ) ：3 4 2 3 4 7 2 8 朱煜，尹文生， 洪，光刻超精密工作台研究，电工业专用设 ，2 0 0 4 ， 3 3 ( 2 ) ：2 5 2 7 2 9 h os e o n gl e e ，t o m i z u k am ，r o b u s tm o t i o nc o n t r o l l e rd e s i g nf o rh i g h - a c c u r a c y p o s i t i o n i n gs y s t e m s ，i n d u s t r i a le l e c t r o n i c s ，19 9 6 ，4 3 ( 1 ) ：4 8 - 5 5 3 0 s i n g h o s ew e ，s i n g e rn c ，e f f e c t so fi n p