晶圓測試自動傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、隨著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，晶圓作為半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)材料，應(yīng)用越來越廣泛。晶圓測試是芯片制造及封裝過程中所必不可少的，該行業(yè)也得到了迅猛的發(fā)展，主要體現(xiàn)在相應(yīng)設(shè)備的研究上。自動傳輸系統(tǒng)是晶圓探針測試臺的主要組成部分，其功能是實(shí)現(xiàn)晶圓在不同工位之間快速、高效、可靠的轉(zhuǎn)移，它直接體現(xiàn)出整機(jī)的自動化程度。
　　本文根據(jù)晶圓測試自動傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)動特性，對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和虛擬裝配。在此基礎(chǔ)上，對機(jī)械手進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析和軌跡規(guī)劃，并利用

2、Pro/Mechanism和ANSYS對所設(shè)計(jì)的自動傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了運(yùn)動仿真和動態(tài)性能研究，最后利用仿真分析方法對機(jī)械手進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以提高自動傳輸系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和安全性。具體研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)根據(jù)晶圓測試設(shè)備常用單升降機(jī)自動傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇結(jié)構(gòu)更加緊湊、效率更高的雙升降機(jī)自動傳輸系統(tǒng)作為所設(shè)計(jì)傳輸系統(tǒng)的總體布局;根據(jù)總體布局分別從片盒承載臺、機(jī)械手轉(zhuǎn)動臺和晶圓測試臺三大模塊對各部分主要零部件、運(yùn)動機(jī)構(gòu)進(jìn)

3、行了詳細(xì)的功能設(shè)計(jì)，最終得到了整個(gè)自動傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
　　(2)根據(jù)自動傳輸系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)動情況建立機(jī)械手運(yùn)動的數(shù)學(xué)模型，得到了機(jī)械手的運(yùn)動學(xué)方程;然后對機(jī)械手關(guān)節(jié)運(yùn)動軌跡進(jìn)行了規(guī)劃，得到了最優(yōu)時(shí)間-沖擊的軌跡方程并獲得了相應(yīng)的最優(yōu)運(yùn)動時(shí)間;最后根據(jù)最優(yōu)時(shí)間和軌跡，在Pro/Mechanism中對自動傳輸系統(tǒng)進(jìn)行了運(yùn)動仿真，獲得了機(jī)械手的運(yùn)動路徑和軌跡曲線。
　　(3)在ANSYS環(huán)境下對自動傳輸系統(tǒng)機(jī)械手部件進(jìn)行了模態(tài)仿真分

4、析，獲得了機(jī)械手部件的前四階固有頻率和振型;然后搭建實(shí)驗(yàn)臺利用LMSTest.Lab9A測振儀對機(jī)械手部件進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，提取信號獲得實(shí)際機(jī)械手部件的前四階實(shí)驗(yàn)固有頻率;最后將仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果表明ANSYS仿真結(jié)果的誤差在10％以內(nèi)，表明有限元方法具有一定的可行性。
　　(4)基于前一章機(jī)械手部件模態(tài)分析結(jié)果中發(fā)現(xiàn)原機(jī)械手動態(tài)性能較差，且原機(jī)械手在傳輸晶圓時(shí)晶圓變形較大，對機(jī)械手結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。在原機(jī)械手的基礎(chǔ)上