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解决方案

压电驱动线夹

(图片来源自网络)

 

1、客户需求和痛点是什么?
随着科技的日益发展,当前芯片功能不断增强,单个芯片上的引线数量越来越多并要求引线键合的速度越来越快,这就要求线夹的响应速度更快(<1ms)、整体尺寸和运动惯性更小;同时使得引线直径越来越小,因而对线夹输出位移和夹持力的精确控制提出了更高的要求。

线夹的基本性能参数列表如下:

引线键合机线夹基本性能要求

夹爪张口量

固有频率

响应速度

整体长度

>80μm

>600Hz

<1ms

<100mm

一般而言,引线键合机线夹由一对用来夹住金线的夹爪和一个提供驱动位移和力的驱动器组成。由于驱动方式直接决定线夹的结构尺寸及性能,进而决定了材料和加工工艺类型的选择,因此驱动方式是线夹设计的关键。线夹的驱动类型可分为:电磁阀驱动、音圈电机驱动、超磁致伸缩驱动、压电陶瓷驱动、压电双晶片驱动、直线电机驱动等。

不同驱动源线夹比较:

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驱动源

优点

缺点

电磁阀

控制方便、驱动位移大、成本低廉

容易发热、响应慢、衔铁振动影响精度

音圈电机

高频响、高精度、制造工艺成熟

响应慢、惯性大

压电陶瓷

响应速度快、分辨率高、控制方便、体积小、成本低廉、结构简单

驱动电压高、位移小

 

压电陶瓷驱动的线夹优势:

1、驱动简单、装配方便。与电磁阀驱动、音圈电机驱动相比,压电驱动的线夹零部件少,装配简单,电压控制线夹位置,电路简单,无需复杂的控制电路系统;

2、响应快,相对于电磁阀驱动,压电驱动响应速度较快,可以达到亚毫秒级别;

3、结构简单小巧且驱动力大、控制方便。与电磁阀驱动、音圈电机驱动、相比,压电陶瓷驱动器体积小、惯性小,更适合应用于精密仪器场合。

4、工艺成熟,适合批量生产,成本较低,使得该系列产品在精密仪器和半导体设备行业应用广泛;

(压电陶瓷驱动线夹结构图,图片来源自网络)

 

压电陶瓷具有结构简单、能量密度大、响应快、分辨率高等优点,但压电元件逆压电效应所产生的变形量很小,一般为自身长度的0.1%,通常采用机械放大机构对压电输出位移进行放大。微位移放大机构多采用柔性铰链连接,因为柔性铰链体积小、无机械摩擦、自动弹性复位、无间隙,适合用于实现小范围偏转的铰接点。

通过控制压电陶瓷驱动电压的大小可以有效调节线夹的输出位移。然而随着压电驱动频率的增高,线夹放大器的响应速度逐渐匹配不上压电陶瓷的致动速度,将直接导致线夹不能正常完成夹线和送线动作。线夹正常工作时应同时具备以下二个条件,即夹爪的开启或关闭动作必须快且稳定,残余振动不明显,即线夹能快速精准的完成夹线送线动作;放大器的动态响应速度应该能较好的匹配压电驱动器的致动速度,以便于对线夹的工作周期进行有效控制。
 

2、我们的解决方案可以解决什么问题?
隐冠可提供叠堆型压电陶瓷驱动的线夹和适配的驱控,应用于芯片制作中引线键合工序,压电线夹可以高频响应,保证线夹的快速的夹持和释放。隐冠自研自产的叠堆型压电陶瓷可以在较低电压下产生较大的驱动位移;搭配的自研自产的驱控采用功率放大电路将锯齿波信号放大,以此驱动压电陶瓷,减少所需的驱动电压。

3、我们的解决方案创新点是什么?
 我们可以根据客户的使用需求,满足客户驱动频率要求设计压电线夹的本征频率,满足客户对压电线夹要求驱动频率高且稳定的要求,减小线夹余震。

4、技术实施路径是怎样的?
  通过客户要求,精选位移放大器设计及致动器选择,对整体结构仿真设计,达到客户性能要求。

5、可以给客户带来什么收益?
叠堆型压电陶瓷致动器采用压电陶瓷片堆叠的结构形式,在电信号激励下实现多层陶瓷响应位移的叠加输出,最大位移超过100μm。

公司具有丰富的产品规格以匹配不同的线夹规格。公司针对客户特定需求和具体应用场景,集成应变片实现闭环控制,并配置自研适配的驱控器,满足高电压的需求,同时实现产品组合的技术和成本优势。

公司在国内拥有上海、苏州、广州、成都四个服务中心,可快速响应全国客户的技术升级&更新更换、项目开发、维修维护等需求。

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