下面介紹一個已經(jīng)使用了的集成電路芯線焊接機的情況。
集成電路的芯片與引腳之間一般用0.025mm左右的鋁線或金線焊接，需在2.5mm間隔內(nèi)對X一Y，平面工作臺進(jìn)行快速精確定位。
芯線焊接機的結(jié)構(gòu)示意圖如圖9—3所示。
X一Y，工作臺由伺服電動機驅(qū)動。對于這類伺服電動機的要求，不僅要求反應(yīng)快、精度高、可靠性高，而且要求體積小、質(zhì)量輕，也就是比功率密度(單位質(zhì)量、單位時間的輸出功率)要高。由于電動機裝在工作臺上，電動機本身也是負(fù)載的一部分，所以不僅要求電動機質(zhì)量輕，而且電動機必須在瞬時內(nèi)能輸出較大的轉(zhuǎn)矩。X一Y，工作臺的移動量由裝在低慣性電動機非負(fù)載端的PG(光電編碼器)
來檢測，其方法是將光電編碼器的輸出脈沖進(jìn)行計數(shù)并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的位移量。為了減小電動機整體的體積，將光電編碼器輸出的脈沖列在伺服控制器內(nèi)進(jìn)行F／v(頻率／電壓)變換后進(jìn)行負(fù)反饋。
指令的輸入方式與步進(jìn)電動機基本相同。以正轉(zhuǎn)脈沖列和反轉(zhuǎn)脈沖列的形式輸入。改變輸入指令脈沖的頻率即可改變電動機的轉(zhuǎn)速。根據(jù)脈沖的數(shù)目可以決定移動量。整個芯線焊接機包括顯微鏡、電視攝像機、加熱溫度自動控制器、支架、Xy控制器、編碼器、焊頭、毛細(xì)管、屏幕顯示和Ac伺服驅(qū)動控制器。在屏幕顯示上可清晰地監(jiān)視芯線的焊接情況。全部操作都在微機控制下進(jìn)行。
控制框圖如圖9—4所示。由微機分別向X軸和y軸伺服控制器發(fā)出正轉(zhuǎn)或反 轉(zhuǎn)的脈沖列指令，伺服電動機則在伺服控制器的控制下動作。電動機與滾珠絲杠連 接，帶動工作臺x軸和y軸移動。為了在短時間內(nèi)完成精密定位，在控制和設(shè)計時要求做到以下幾點：
1)伺服電動機只應(yīng)在有脈沖指令出現(xiàn)時才轉(zhuǎn)動，并且靠脈沖列指令定位。為了減小整個裝置的體積，應(yīng)將伺服控制器的數(shù)字電路部分(位置控制部分)和模擬電路部分(伺服放大部分)合成一體。
2)必須在50ms內(nèi)實現(xiàn)間隔為2．5ms的定位，不僅要響應(yīng)快，而且要求加、減速平滑，此外還必須盡量減小機械振動和噪聲。數(shù)字位置環(huán)與模擬位置環(huán)之間王切換，應(yīng)采用伺服鉗位，保證振蕩范圍小于±1個脈沖。
3)當(dāng)****指令脈沖達(dá)到60kP／s時，應(yīng)具有足夠的快速響應(yīng)，因此應(yīng)采用分辨率較高的光電編碼器，以保證精度達(dá)到2．5μs／脈沖和提高生產(chǎn)率。
隨著半導(dǎo)體器件制造技術(shù)的發(fā)展，單位面積內(nèi)所集成的晶體管的個數(shù)越來越多。在1971年，典型的芯片尺寸為大約在9mm2次方左右的面積上，至少集成4000個晶體管，特征尺寸為10μm左右；到1990年，先進(jìn)的水平已達(dá)到100mm2次方面積上能集成6百萬個晶體管，而特征尺寸只有0．8μm；而在本世紀(jì)初，它采用0．13μm的特征工藝尺寸，集成密度更高。由此可見，未來的芯片集成和封裝將是規(guī)模更大，技術(shù)更復(fù)雜，輸入與輸出的引腳更多。
近幾年來，引線接頭焊點距離從120μm下降到70μm，甚至更小，這樣必將給下一代導(dǎo)線焊接機提出更高的要求，為降低封裝費用，必須降低每個針腳的焊接費用，而這只能依靠更快的焊接機，這些都要求采用新型伺服技術(shù)，同時實現(xiàn)高速度與高精度定位的伺服控制。
將電子元件自動插入印制電路板的插件機與印制電路板的開孔機，也同樣采用X—y工作臺定位，需要選擇適宜的交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)。
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