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　　轉塔式測試分選機是一種主電機在中心，各個測試工位按照工序均布在主電機周圍的一種半導體設備，本文介紹了ISMC開發的一套轉塔式測試分選機運動控制方案，以及強大的DIMOND系列伺服驅動器。

　　1 轉塔式測試分選機介紹

　　轉塔式測試分選機是一種主電機在中心，各個測試工位按照工序均布在主電機周圍的一種測試設備，半導體產品隨著主電機每一步的旋轉被送到各個測試工位進行加工測試，最后被送到包裝工位包裝成產品或者進行分類回收。此種主轉盤在中心、各工位均布在其周圍的設計模式具有占地面積小，精度高，速度高等特點，被廣泛應用于小型片式半導體分立元件后道工序生產中?？梢酝瓿傻幕竟δ馨ǎ鹤詣涌焖偕狭?，去除靜電，Mark檢測，外形檢測，電性能側測試，廢品回收，自動包裝。一些功能較多的轉塔式測試分選機由于測試系統安裝位置的原因，會另外設置一個副轉盤以擴大產品的傳送范圍(見圖1)。

圖1轉塔機工位分布示意圖

　　(圖中文字：Mark圖像檢測、副轉盤、打標、電性能測試2、電性能測試1、旋轉、方向判別、上料、強制排出、編帶包裝、廢料回收、3D圖像檢測、旋轉2、主轉盤)

　　轉塔式測試分選機在二十世紀九十年代廣泛應用于大型半導體封裝測試企業中。根據行業內的主流研究，根據其性能和運動實現方式將其種類分為三種：

　　第一種轉塔式測試分選機采用轉盤整體升降的設計方式，其主旋轉運動和轉盤升降運動均采用機械和氣動混合結構實現，此種設計方式成本低，控制簡單，但是生產效率和功能的靈活性比較差(見圖2)。

圖2 轉盤整體升降方案

　　第二種轉塔式測試分選機為獨立升降轉塔式測試分選機，主旋轉運動采用直驅電機技術，升降運動使用多軸控制技術，用伺服凸輪完成工位獨立升降。這種設計模式相比第一種提高了機器的生產效率，也使得其功能的靈活性較大的提高，但是此種機器控制平臺較為復雜，制造成本較高(圖3)。

圖3 伺服凸輪方案

　　第三種轉塔式測試分選機與第二種的主要區別在于升降運動軸也采用直驅電機技術，這種設計模式相比傳統的伺服凸輪解決方案相比生產效率更高，靈活性更強，更適合市場上增長最快的晶圓級封裝測試。但此種機器控制平臺更為復雜，制造成本更高。(圖4)

圖2 直驅方案

　　2 轉塔式測試分選機技術要求(這里只介紹后兩種機型)

　　(1)常規轉塔式分選機技術要求如下(伺服凸輪)：

　　l 16 - 24個工位/ 15°- 22.5°旋轉角度;

　　l 單工位轉動時間:18 - 22毫秒;

　　l 向下/向上Z軸的平均移動時間:10ms左右 / 10ms左右;

　　l 轉盤慣性:0.003 ~ 0.020 kg.m2之間;

　　l 測試時間:40 - 60毫秒;

　　l 產能:40 - 60 k UPH;

　　l 下壓軸重復精度: 5~10微米。

　　(2)晶圓級轉塔式分選機技術要求如下(音圈電機)：

　　l 24-32個工位/ 11.25°- 24°指數;

　　l 單工位轉動時間:35-50毫秒;

　　l 上下Z軸移動時間:8ms / 8ms;

　　l 轉盤慣性:0.02~0.5 kg.m2之間;

　　l 測試時間:50 - 100ms;

　　l 產能:15 - 30 k UPH;

　　l 軟著陸力控。

　　3 轉塔式測試分選機ISMC解決方案

　　(1) 設備：半導體分選機/編帶機

　　(2) 配置：伺服驅動器Diamond+音圈電機/空心杯電機

　　(3) 工藝：PP-> PV+限制力矩->PP

　　(4) 產品價值：

　　l 尺寸小：直接安裝到旋轉+下壓軸，節省空間、省線纜，提高可靠性;

　　l 軟著陸工藝：快速PP/PV模式切換，實現高精密力控，快速響應8ms。

　　4 DIMOND系列驅動器介紹

　　ISMC開發的這款DIMOND系列驅動器的性能特點如下：

　　l 尺寸小(功率密度大)：尺寸只有73*40*35mm，額定0-750w，瞬時功率達到3kw;

　　l 帶寬高：電流環帶寬4500 Hz、速度環1500Hz;

　　l 精度高：達到0.01A高精密電流控制;

　　l EMC?。簼M足醫療行業EMC標準等級;

　　l 功耗低：效率可到99%;

　　l 溫度范圍廣：常溫0C°~+50C*，低溫-40C°~+50C°， -55C°~+50C 和-70C°~+50C°;

　　l 質量高：滿足IEC61800標準， 通過CE和ROHS認證;

　　l 主控適配強：支持EtherCAT、CANopen、Modbus、脈沖、模擬量，支持CIA402協議，可以適配倍福、歐姆龍、ACS、科爾摩根、施耐德和國內主流廠商等標準控制器;

　　l 電機兼容性強：同時支持旋轉伺服電機、DD馬達(力矩電機)、音圈電機、直線電機、無刷電機、有刷電機、空心杯電機、步進電機、無框電機、減速電機等;

　　l 編碼適配廣：支持增量式、絕對值(BISS-C、SSI、Endat2.12.2、 Tamagawa、Panasonic等)、Hall編碼器、 SINCOS。

　　5 軟著陸力控介紹

　　ISMC軟著陸力控采用了三種模式的結合，在符合條件的情況下進行三環的切換：

　　l PP位置段：快速，提高效率節省時間;

　　l PV速度端：穩定，速度可控不過沖;

　　l PT力矩段：精準，可實現最小1g±0.1g精確控制。

　　ISMC軟著陸力控功能介紹如圖4所示。

圖4 ISMC軟著陸力控功能

　　6 傳統伺服 vs 微型伺服系統方案對比

　　傳統伺服方案的線纜數包括：(4 根電源線 + 4 根動力線 + 5~13 根編碼器線 + 2 根網線 +2 根饋能線 +4~10 根數字信號線 +2 根模擬信號線 +2 根 STO)* ，軸數N隨著軸數增加，線纜數量變得越來越大，系統可靠性會逐漸降低，如圖5所示。

圖5 傳統伺服系統電氣連接圖

　　多軸微型伺服系統的拖鏈線包括：1 根網線 +1 根電源線， 無論多少軸數，電控柜和拖鏈線不變，系統性能和可靠性大幅提高，如圖6所示。

圖6 多軸微型伺服系統電氣連接圖

　　7 結語

　　ISCM堅持讓伺服驅動器更加靠近電機的理念，在運動機構上實現運動控制，同時ISMC產品還支持電機周邊配件的控制和傳感，比如電磁閥、壓力傳感器、第二編碼器、抱閘等，一根網線即可實現所有運動控制終端部件的控制和傳感，通過提高集成性提高設備的可靠性、安全性、易用性，降低設備的系統總成本。

圖7 DIMOND系列驅動器