装置、设备和系统制造方法及图纸

公开一种装置，包括：用于线性和旋转移动的单个电机，其包括：定子，所述定子包括多相线圈布置并且包括多个线圈或线圈组；和转子，所述转子可以沿其旋转轴线的轴向移动，并且包括多个磁极，所述多个磁极分别包括至少一个永磁体；和控制单元，其可操作以通过计算等式并且至少基于所述多个线圈或线圈组中的线圈或线圈组的数量、所述转子的旋转角度和取决于所述转子的轴向位置的参数来确定电流(I

Plant, equipment and system

【技术实现步骤摘要】
装置、设备和系统
本专利技术总体上涉及一种用于通过单个电机实现旋转和平移移动的装置。本专利技术还涉及一种结合有该装置的设备，以及一种结合有该设备的系统，以用于将半导体器件从晶圆传送到目标位置。
技术介绍
传统的无刷永磁无铁芯旋转电机或其它类型的旋转电机仅能传递扭矩，即执行旋转移动。然而，在许多应用中，可能需要旋转和平移移动。通常，这种旋转和平移移动由两个电机或由具有复杂电子设备和控制技术的专门设计的电机来进行。US6429611B1公开了一种使用改进的无刷直流(DC)电机的组合旋转和线性电机。其中，电机包括转子、电机壳体和三个径向等距间隔的线圈，所述线圈安装到电机壳体的内圆柱表面。转子的角度位置θ和其沿其旋转轴线(z轴线)的线性位置z分别根据命令值θc和zc来控制。这是通过相应地驱动线圈来实现的。通过反馈回路确定提供给线圈的电流Ia、Ib和Ic，该反馈回路尤其包括用于感测电流Ia和Ib的电流传感器以及比例积分(PI)控制器。US6429611B1没有公开用于提供给线圈的电流Ia、Ib和Ic的明确公式。电流Ia和Ib通过电流反馈推导出。因此，它们必须由电流传感器感测。此外，需要PI控制器来实现反馈回路。这些PI控制器是动态元件，并且必须被调谐以使它们工作。也就是说，必须对PI参数进行调谐。因此，需要一定量的电子组件和/或软件组件来操作US6429611B1中描述的组合旋转和线性电机。EP2412086公开了一种通过单个电机(所谓的“N冲头电机(N-forcermotor)”)实现旋转和平移移动的装置。该装置包括用于线性移动和旋转移动的无铁芯电机，该无铁芯电机可包括定子和转子，该定子具有包括多个线圈或线圈组的多相线圈布置，该转子可沿其旋转轴线方向移动并具有分别包括至少一个永磁体的多个磁极。控制单元可以至少基于线圈或线圈组的数量、转子的旋转角度和取决于转子的轴向位置的参数来确定电流，并且将所确定的电流供应到线圈或线圈组。传统上，在圆形平面衬底(也称为晶圆)上和圆形平面衬底中以具有多行与多列这样电路的矩阵来制造半导体器件，这些电路通常都是相同的并且通常都具有相同的尺寸，然而，这些不是先决条件。在晶圆生产之后，晶圆的表面被粘附到柔性载体膜。然后通过从一个表面到相对表面切穿晶圆而不切穿载体膜，使各个电路彼此物理分离。因此，获得了布置在载体膜上的多个单独的半导体器件或电路(在下文中也称为“芯片”或“管芯”)。在典型的芯片传送设备中，芯片传送单元和芯片翻转单元用于从半导体晶圆拾起(pickup)半导体芯片，以翻转半导体芯片的取向，并且将半导体芯片放置在目标位置，例如，放置在载体结构上。例如，芯片传送单元可以用于从晶圆拾起集成电路(IC)管芯，并将IC管芯传送到芯片翻转单元上，芯片翻转单元通常放置在芯片传送单元和目标位置之间。芯片翻转单元可用于翻转IC管芯的取向，并将翻转的IC管芯放置在目标位置。例如，晶圆通常被放置为其有源侧(也称为凸起侧、顶侧或前侧)面向芯片传送和芯片翻转单元。芯片传送单元拾起凸起侧上的IC管芯，同时芯片翻转单元翻转IC管芯，使得凸起侧向下，并将翻转的IC管芯以凸起侧朝下放置在目标位置。每个芯片通过与芯片传送单元的传送头相互作用的针机械装置被机械地拾起并从载体膜脱离，传送头处于芯片拾起位置。在每一次芯片拾起工艺之前，通过移动晶圆将芯片送到芯片拾起位置。在拾起之后，芯片由传送头传送到引线框架，在引线框架处，芯片从传送头释放并被固定地安装(接合)在引线框架上，传送头处于芯片接合位置。接着，在引线接合工艺中，将每个芯片的接触焊盘电连接至引线框架的接触引脚。在其它工艺中，在芯片将被传送的情况下，在拾起之后，芯片由传送头传送到载带或芯片翻转单元(当芯片将被翻转时)。通常，芯片传送设备的芯片传送单元包括旋转头，该旋转头具有位于其上的多个传送头。每个传送头包括可操作以通过真空拾起芯片的夹头或真空吸管。因此，旋转头的传送头可以从晶圆拾起芯片，同时旋转头的另一个传送头将芯片放置在目标位置，例如，放置在载体结构上。将理解的是，在传送过程中，芯片将被交接两次，即，在从晶圆到传送头的拾起时以及在从传送头到目标位置(例如，诸如引线框架或载带的载体结构)的放置时。在所谓的“翻转芯片”布置中，提供第二芯片传送单元(即，芯片翻转单元)。因此，芯片传送单元的传送头可以从晶圆拾起芯片。通过旋转旋转头使得承载芯片的传送头从拾起位置移动到交接位置，来将芯片传送到交接位置，即，芯片被传递到芯片翻转单元的传送头的位置。在交接位置，芯片被传送到芯片翻转单元的传送头。然后，芯片翻转单元可以操作以将芯片移动到另一位置，例如，以便被放置在目标位置。将理解，在翻转芯片传送过程中，需要额外的交接(即，从第一芯片传送单元到芯片翻转单元)。因此，存在三次交接，包括：从晶圆到传送头的拾起；从芯片传送单元的传送头到芯片翻转单元的传送头的交接；以及从芯片翻转单元的传送头到目标位置的放置。虽然包括如上所述的用于线性和旋转移动的无铁芯电机的装置可能是令人满意的，并且可能对于某些操作条件仍是令人满意的，但是专利技术人已经认识到，在单个电机中包括护铁对于在可能需要高速操作的设备中增强N-冲头电机性能可能是有利的，例如，诸如上所述的“拾起和放置”型设备或芯片传送设备。专利技术人已经认识到，在电机中提供护铁可以增加磁通密度和相关的力T、Fz(用于实现线性和旋转移动)，从而对于相同的输入功率，这种电机将产生更大的力和扭矩，这对于空间受限的应用和/或实现更高的生产率/速度是有益的。已经考虑到上述内容而设计了本专利技术。
技术实现思路
根据本专利技术的方面，提供一种装置，包括：用于线性和旋转移动的单个电机，其包括：定子，所述定子包括多相线圈布置并且包括多个线圈或线圈组；和转子，所述转子可以沿其旋转轴线的轴向移动，并且包括多个磁极，所述多个磁极分别包括至少一个永磁体；和控制单元，其可操作以通过计算等式并且至少基于所述多个线圈或线圈组中的线圈或线圈组的数量、所述转子的旋转角度和取决于所述转子的轴向位置的参数来确定电流(Ir，Is，It)，其中，每个电流(Ir，Is，It)包括用于产生扭矩的电流分量(IrΦ，IsΦ，ItΦ)和用于产生轴向力的电流分量(Irx，Isx，Itx)，并且所述控制单元可操作以将开环中的所述确定的电流供应给所述数量的线圈或线圈组，其中电流的总和为零，并且进一步的，其中，所述定子和所述转子中的至少一个包括护铁。在该装置的单个电机中提供护铁提供了比没有护铁的电机更有效的电机，并且对于相同的输入功率，该电机可以产生更大的力和扭矩。这对于空间受限的应用和/或实现更高的生产率/速度可以是有益的。当该装置用于芯片传送设备时，这可以针对芯片提供相对快速的芯片传送设备或翻转芯片传送设备。可选地，所述单个电机可包括外转子拓扑结构和内转子拓扑结构中的一个。可选地，装置可包括：第一传感器，其被配置为感测所述旋转角度并将其提供给所述控制单元；以及第二传感器，其被配置为感测所述转子的所述轴向位置并将其提供给所述控制单元。可选地，装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：/n用于线性和旋转移动的单个电机，其包括：/n定子，所述定子包括多相线圈布置并且包括多个线圈或线圈组，和/n转子，所述转子可以沿其旋转轴线的轴向移动，并且包括多个磁极，所述多个磁极分别包括至少一个永磁体；和/n控制单元，其可操作以通过计算等式并且至少基于所述多个线圈或线圈组中的线圈或线圈组的数量、所述转子的旋转角度和取决于所述转子的轴向位置的参数来确定电流(I

【技术特征摘要】
20181217 EP 18212980.91.一种装置，包括：
用于线性和旋转移动的单个电机，其包括：
定子，所述定子包括多相线圈布置并且包括多个线圈或线圈组，和
转子，所述转子可以沿其旋转轴线的轴向移动，并且包括多个磁极，所述多个磁极分别包括至少一个永磁体；和
控制单元，其可操作以通过计算等式并且至少基于所述多个线圈或线圈组中的线圈或线圈组的数量、所述转子的旋转角度和取决于所述转子的轴向位置的参数来确定电流(Ir，Is，It)，其中，每个电流(Ir，Is，It)包括用于产生扭矩的电流分量(IrΦ，IsΦ，ItΦ)和用于产生轴向力的电流分量(Irx，Isx，Itx)，并且所述控制单元可操作以将开环中的所述确定的电流供应给所述数量的线圈或线圈组，其中，电流的总和为零，并且进一步的，其中，所述定子和所述转子中的至少一个包括护铁。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述单个电机包括外转子拓扑结构和内转子拓扑结构中的一个。


3.根据权利要求1所述的装置，包括：第一传感器，其被配置为感测所述旋转角度并将其提供给所述控制单元；以及第二传感器，其被配置为感测所述转子的所述轴向位置并将其提供给所述控制单元。


4.根据权利要求1所述的装置，包括轴承系统，该轴承系统被配置成承载所述转子并约束除了沿着所述旋转轴线的线性自由度和围绕所述旋转轴线的旋转自由度之外的所有自由度。


5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述轴承系统包括主动磁轴承系统。


6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述参数变化与所述轴向位置成反比。


7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制单元被配置成还基于独立于所述轴向位置的另一参数来确定所述电流。


8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制单元被配置成确定以下电流：
用于第一线圈或线圈组的电流：
Ir＝IrΦ+Irx＝Asin(n(Φ-θ))+Bcos(n(Φ-θ))
用于第二线圈或线圈组的电流：
Is＝IsΦ+Isx＝Asin(n(Φ-θ)-(2π/3n))+Bcos(n(Φ-θ)-(2π/3n))
和

【专利技术属性】
技术研发人员：琼普·斯托克曼斯，奈丽雅·纳西布利纳，汤姆·坎普施尔，
申请(专利权)人：安世有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL