Analyse de précision des équipements semi-conducteurs haute performance
Génération de la précision de positionnement basée sur la plateforme : La précision de positionnement est affectée par la position spatiale par rapport à la charge utile de l’utilisateur ou à la plateforme sur laquelle se trouve le capteur. Ce point d’intérêt est appelé « point d’intérêt », et la distance entre ce point et la plateforme est appelée décalage. L’erreur d’Abbe est l’erreur de positionnement causée par l’erreur angulaire et le décalage des parties mobiles de la plateforme. Plus le décalage entre la plateforme et le point d’intérêt de l’utilisateur est important, plus l’erreur d’Abbe est grande. Sur la figure ci-dessous, l’erreur d’Abbe est déterminée par l’erreur de tangage de la plateforme et la valeur du décalage d’Abbe « h ».
Optimiser le système de contrôle de mouvement
1. Sélectionner un contrôleur de mouvement haute vitesse et haute précision
Les performances du contrôleur de mouvement influent directement sur la précision et la vitesse de l'équipement. Un contrôleur de mouvement haute performance permet de déplacer les pièces mobiles rapidement et de manière stable avec une précision nanométrique, ce qui se réalise généralement de la manière suivante :
Planification de mouvement en temps réel : le contrôleur ajuste dynamiquement la trajectoire en fonction des données de retour d’information des capteurs en temps réel afin d’éviter les vibrations et les dépassements et d’améliorer la précision du mouvement.
Les algorithmes de contrôle avancés (algorithme de compensation dynamique, algorithme de synchronisation, contrôle adaptatif, contrôle flou, contrôle prédictif de mouvement, etc.) permettent de mieux gérer les systèmes dynamiques non linéaires et complexes, d'améliorer la stabilité du système et la vitesse de réponse.
Commande synchrone multi-axes : lors du mouvement multi-axes, afin d’assurer la synchronisation précise de chaque axe et d’éviter les erreurs de positionnement dues à des erreurs de coaxialité différentes.
2. Conception légère et moteur haute performance
Conception à faible inertie : La conception à faible inertie permet à l'équipement de démarrer et de s'arrêter rapidement sous forte accélération, réduisant ainsi le temps de déplacement.
Encodeurs haute résolution : Utilisez des encodeurs haute résolution pour fournir un retour d’information précis sur la position, permettant d’atteindre une précision de position à l’échelle nanométrique.
Commande de boucle de courant : Le servomoteur adopte une commande de boucle de courant de haute précision pour garantir la stabilité du couple de sortie du moteur et éviter les vibrations et le bruit.
Système de positionnement visuel amélioré
1. Équipement d'imagerie haute résolution
Le mouvement des axes des équipements d'imagerie haute résolution s'effectue généralement selon les coordonnées fournies par le système de vision ; par conséquent, le système de vision et l'algorithme sont également très importants :
Caméra haute résolution : La caméra industrielle de 10 millions de pixels permet un positionnement précis du produit.
Optimisation du microscope : L’utilisation de lentilles de microscope à ouverture numérique élevée améliore la résolution optique et réduit la distorsion et les aberrations.
Schéma optique raisonnable
2. Algorithme de traitement d'images avancé
La vitesse et la précision de l'algorithme de traitement d'image affectent directement l'efficacité et la précision de l'alignement.
Contrôle des vibrations et de la température
1. Système de contrôle précis de la température
Les fluctuations de température peuvent entraîner une dilatation ou une contraction des matériaux, affectant la précision des équipements. Les mesures suivantes peuvent être utilisées pour maintenir une température stable :
Système de régulation de température fermé : Un système de régulation de température fermé est installé à l’intérieur de l’appareil afin d’éviter l’influence des variations de température extérieures.
Unités de chauffage/refroidissement à réponse rapide : les systèmes de chauffage et de refroidissement à régulation PID réagissent rapidement aux variations de température et maintiennent une température constante dans la zone de collage.
Isolation thermique : Réduire le transfert de chaleur en isolant les sources de chaleur des composants mécaniques critiques grâce à des matériaux d'isolation thermique.
Dissipation thermique uniforme : Concevoir des voies de dissipation thermique et des conduits d'air appropriés pour assurer une répartition uniforme de la chaleur à l'intérieur de l'appareil et éviter une surchauffe partielle.
Le choix des matériaux appropriés, tels que la céramique, le marbre, les matériaux à faible dilatation thermique et à haute rigidité, peut améliorer la stabilité de l'équipement.
2. Contrôle des vibrations
Mouvements mécaniques : Les pièces mobiles à l’intérieur de l’équipement, telles que les moteurs, les variateurs, les bras robotisés, etc., peuvent vibrer lors de leurs mouvements rapides ou lors de leurs démarrages et arrêts. Ces vibrations se transmettent à travers la structure de l’équipement, affectant la stabilité des zones clés du processus.
Vibrations environnementales : les sources de vibrations extérieures, telles que les machines et équipements voisins, les vibrations du bâtiment, les vibrations du sol, etc., peuvent également être transmises à l’équipement par l’intermédiaire des fondations, affectant ainsi sa précision de fonctionnement.
Flux d'air et ondes sonores : les vibrations causées par un flux d'air ou une onde sonore, même si leur amplitude est faible, peuvent néanmoins entraîner des erreurs mineures et affecter les résultats du processus dans les équipements de haute précision.
En général, ce problème peut être résolu par les méthodes suivantes :
Conception à structure rigide : La conception de l’équipement adopte des matériaux et des structures à haute rigidité et à faible résonance, tels que l’utilisation de matériaux absorbant les chocs ou l’augmentation de l’épaisseur de la structure afin d’améliorer la résistance sismique de l’équipement.
Conception de l'isolation : les composants clés tels que l'établi, le système optique, etc., sont isolés de la source de vibrations, et des dispositifs d'isolation tels que des coussinets anti-vibrations et des ressorts sont utilisés pour réduire la conduction des vibrations.
Absorption active des chocs : La position de l'équipement est ajustée en temps réel par un système de contrôle actif (tel que des actionneurs en céramique piézoélectrique ou des amortisseurs électromagnétiques) afin de compenser l'erreur de déplacement causée par les vibrations.
Optimisation du contrôle de mouvement : Optimiser la trajectoire et la courbe d’accélération de l’équipement afin de réduire les vibrations dues aux accélérations et aux arrêts brusques. Par exemple, utiliser des stratégies de contrôle de démarrage et d’arrêt flexibles pour réduire l’amplitude des vibrations.
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