CN109905011B - 一种电机及具有其的芯片拾取放置装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电机及具有其的芯片拾取放置装置。电机包括线圈绕组和磁体阵列，两者中的一个固定在定子上，另一个固定在动子上。线圈绕组包括第一线圈阵列和第二线圈阵列，第一线圈阵列配置在第一圆柱面，第二线圈阵列配置在和第一圆柱面大致同轴的第二圆柱面；第一线圈阵列包括多个沿轴向排列的圆环形导体，每个圆环形导体所在平面均与轴向大致垂直；第二线圈阵列包括多个平行于轴向线性延伸的平行导体；磁体阵列配置在和第一圆柱面大致同轴的第三圆柱面上，包括呈周期性排布的第一磁体块和第二磁体块；第一线圈阵列和第一磁体块作用实现动子和定子在轴向的相对直线运动；第二线圈阵列和第二磁体块作用实现所述动子和所述定子在轴向的相对转动。
Description
技术领域
本发明涉及芯片制造设备领域，具体涉及一种电机及具有其的芯片拾取放置装置。
背景技术
芯片封装的加工过程中，需要一个芯片拾取-放置装置把芯片从晶圆台上拾取，并根据机器视觉识别的信息反馈进行旋转调节角度，然后这个芯片拾取-放置装置会被一个运动台装载，快速并精确的在X-Y平面上定位，最后芯片拾取-放置装置把芯片放置或者键合在引线框架或基板上。这就要求芯片拾取-放置装置可以进行芯片吸附，以及高精度的Z方向的直线运动和Z方向的旋转运动。并且，为了提高加工效率，必须缩短运动台的运动时间，有效途径是尽可能降低芯片拾取-放置装置的质量，以提高运动台的加速度。
专利文献1,2中都描述气动技术路线的芯片拾取-放置装置，而气动装置的相应速度较低。现有的另外一种芯片拾取-放置装置中，Z方向的直线运动和Z方向的旋转运动分别由两个电机实现。Z方向直线运动由一个直线运动电机实现，这个直线运动电机的动子和整个旋转电机集成到一起，作为直线运动的负载。Z方向旋转运动则由旋转电机实现。这样的设计无法降低整个装置的质量，从而降低了运动台的加速度，进而降低了加工效率。
专利文献1：CN201510424713.5
专利文献2：CN201510372710.1
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开一种电机，包括：线圈绕组和磁体阵列，两者中的一个固定在定子上，沿轴向延伸形成一个工作区；另一个固定在动子上，在所述工作区内可以相对于定子做轴向直线运动和旋转运动两个自由度的运动，所述线圈绕组包括第一线圈阵列和第二线圈阵列，所述第一线圈阵列配置在第一圆柱面，所述第二线圈阵列配置在和所述第一圆柱面大致同轴的第二圆柱面上；所述第一线圈阵列包括多个沿轴向排列的圆环形导体，每个所述圆环形导体所在平面均与轴向大致垂直；所述第二线圈阵列包括多个平行于轴向线性延伸的平行导体；所述磁体阵列配置在和所述第一圆柱面大致同轴的第三圆柱面上，包括呈周期性排布的第一磁体块和第二磁体块；所述第一线圈阵列和所述第一磁体块相互作用实现所述动子和所述定子在轴向的相对直线运动；所述第二线圈阵列和所述第二磁体块相互作用实现所述动子和所述定子在轴向的相对转动。
本发明的电机中，优选为，所述第一磁体块包括多个第一磁体，每个所述第一磁体沿所述第三圆柱面上的圆周方向延伸，并且沿轴线方向排列；所述第一磁体上任意一点的磁化方向均垂直于其所在圆弧的切线方向，而且至少两个所述第一磁体的磁化方向满足：这两个第一磁体和任意一条第三圆柱面上的与轴向平行的直线的交叉处的磁化方向不同；所述第二磁体块包括多个第二磁体，每个所述第二磁体都分别沿轴向延伸，并且沿圆周方向排列；所述第二磁体上任意一点的磁化方向均垂直于轴向，而且至少两个所述第二磁体的磁化方向满足：这两个第二磁体和任意一条圆周的交叉处的磁化方向不同。
本发明的电机中，优选为，多个所述第一磁体块沿所述第三圆柱面的圆周方向逐一配置，多个所述第二磁体块沿所述第三圆柱面的圆周方向逐一配置，所述第一磁体块和所述第二磁体块沿轴向交替排列。
本发明的电机中，优选为，多个所述第一磁体块沿轴向逐一配置，多个所述第二磁体块沿轴向逐一配置，所述第一磁体块和所述第二磁体块沿所述第三圆柱面的圆周方向交替排列。
本发明的电机中，优选为，所述第一磁体块和所述第二磁体块沿所述第三圆柱面的圆周方向交替排列，并且所述第一磁体块和所述第二磁体块沿轴向交替排列。
本发明的电机中，优选为，所述线圈绕组还包括一个以上的所述第一线圈阵列和/或所述第二线圈阵列，分别配置在与所述第一圆柱面同轴的圆柱面上。
本发明的电机中，优选为，所述第一磁体块或所述第二磁体块包括N磁体、S磁体和H磁体，所述N磁体和所述S磁体的任意一点的磁化方向沿径向方向，并且所述H磁体的磁化方向由所述N磁体指向所述S磁体。
本发明的电机中，优选为，所有所述第一磁体块的尺寸相同，所有所述第二磁体块的尺寸相同。
本发明的电机中，优选为，所述第一线圈阵列和所述第二线圈阵列的轴向尺寸，均等于所述第一磁体块的轴向尺寸与所述第二磁体块的轴向尺寸之和的整数倍。
本发明还公开一种芯片拾取放置装置，具有上述电机，还包括：吸附装置和气管，其中，所述吸附装置配置在所述电机的动子的一端，所述气管从所述电机的动子的另一端引出，所述吸附装置与所述气管由气路连接。
本发明的电机可以同时实现轴向平动和轴向转动，高度集成了磁体阵列和线圈阵列，降低了电机质量，从而提高运动台的加速度，进而提高了芯片拾取放置装置的加工效率。
附图说明
图1是本发明的芯片拾取放置装置的立体图。
图2是本发明的电机的立体图。
图3是本发明的电机的磁体阵列的一种排布方式的示意图。
图4是本发明的电机的磁体阵列的另一种排布方式的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“垂直”“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。除非在下文中特别指出，器件中的各个部分可以由本领域的技术人员公知的材料构成，或者可以采用将来开发的具有类似功能的材料。
图1是本发明的芯片拾取放置装置的一种实施方式的示意图。如图1所示，拾取放置装置包括电机，吸附装置3和气管4，其中，吸附装置3配置在电机的动子的一端，气管4从电机的动子的另一端引出，吸附装置3与气管4由气路连接。气管与真空泵相连，通过气管抽取真空以拾取芯片。轴承连接电机的动子和定子，并允许动子相对于定子进行轴向直线运动和轴向旋转运动这两个自由度的运动，且限制动子和定子之间的其他自由度的相对运动。
如图1和图2所示，电机包括线圈绕组1和磁体阵列2，磁体阵列2固定在定子上，线圈绕组1固定在动子上。磁体阵列2沿轴向延伸形成一个工作区，线圈绕组1在所述工作区内可以相对于定子做轴向直线运动和旋转运动两个自由度的运动。但是，本发明不限定于此，还可以是磁体阵列固定在动子上，线圈绕组固定在定子上。也就是说，磁体阵列和线圈绕组两者中的一个固定在定子上，沿轴向延伸形成一个工作区；另一个固定在动子上，在所述工作区内可以相对于定子做轴向直线运动和旋转运动两个自由度的运动。
线圈绕组1包括第一线圈阵列11和第二线圈阵列12，第一线圈阵列11配置在第一圆柱面，第二线圈阵列12配置在和第一圆柱面大致同轴的第二圆柱面上。第一线圈阵列11包括多个沿轴向排列的圆环形导体111，每个圆环形导体111所在平面均与轴向大致垂直。第二线圈阵列12包括多个平行于轴向线性延伸的平行导体121。磁体阵列2配置在和第一圆柱面大致同轴的第三圆柱面上，包括呈周期性排布的第一磁体块21和第二磁体块22。第一线圈阵列11和第一磁体块21相互作用实现动子和定子在轴向的相对直线运动。第二线圈阵列12和第二磁体块22相互作用实现动子和定子在轴向的相对转动。
磁体阵列2可以具有不同的周期性排列方式。例如，在一个优选实施例中，如图2所示，多个第一磁体块21沿第三圆柱面的圆周方向逐一配置，多个第二磁体块22沿第三圆柱面的圆周方向逐一配置，第一磁体块21和第二磁体块22沿轴向交替排列。在另一个优选实施例中，如图3所示，多个第一磁体块21沿轴向逐一配置，多个第二磁体块22沿轴向逐一配置，第一磁体块21和第二磁体块22沿第三圆柱面的圆周方向交替排列。在又一个优选实施例中，如图4所示，第一磁体块21和第二磁体块22沿第三圆柱面的圆周方向交替排列，并且第一磁体块21和第二磁体块22沿轴向交替排列。
进一步优选地，所有第一磁体块21的尺寸相同，所有第二磁体块22的尺寸相同。第一线圈阵列11和第二线圈阵列12的轴向尺寸，均等于第一磁体块21的轴向尺寸与第二磁体块22的轴向尺寸之和的整数倍。
第一磁体块21包括多个第一磁体211，每个第一磁体211沿第三圆柱面上的圆周方向延伸，并且沿轴线方向排列。第一磁体211上任意一点的磁化方向均垂直于其所在圆弧的切线方向，而且至少两个第一磁体的磁化方向满足：这两个第一磁体和任意一条第三圆柱面上的与轴向平行的直线的交叉处的磁化方向不同。第二磁体块22包括多个第二磁体221，每个第二磁体221都分别沿轴向延伸，并且沿圆周方向排列。第二磁体221上任意一点的磁化方向均垂直于轴向，而且至少两个第二磁体的磁化方向满足：这两个第二磁体和任意一条圆周的交叉处的磁化方向不同。
在本发明的优选实施例中，如图2～4所示，第一磁体块21包括N磁体、S磁体和H磁体，N磁体和S磁体的任意一点的磁化方向沿径向方向，并且H磁体的磁化方向由N磁体指向所述S磁体。第二磁体块22包括N磁体、S磁体和H磁体，N磁体和所述S磁体的任意一点的磁化方向沿径向方向，并且H磁体的磁化方向由N磁体指向所述S磁体。
上述实施方式中，线圈绕组包括第一线圈阵列和第二线圈阵列。但是，本发明不限定于此，线圈绕组还可以是包括多个第一线圈阵列和一个第二线圈阵列，或者是包括一个第一线圈阵列和多个第二线圈阵列，也可以是包括多个第一线圈阵列和多个第二线圈阵列，各线圈阵列分别配置在与第一圆柱面同轴的圆柱面上。通过增加线圈阵列，可以进一步提高定子和动子之间的作用力，进而提高芯片拾取-放置的效率。
本发明的电机可以同时实现轴向平动和轴向转动，高度集成了磁体阵列和线圈阵列，降低了电机质量，从而提高运动台的加速度，进而提高了芯片拾取放置装置的加工效率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电机，其特征在于，
包括：线圈绕组和磁体阵列，两者中的一个固定在定子上，沿轴向延伸形成一个工作区；另一个固定在动子上，在所述工作区内可以相对于定子做轴向直线运动和旋转运动两个自由度的运动，
所述线圈绕组包括第一线圈阵列和第二线圈阵列，所述第一线圈阵列配置在第一圆柱面，所述第二线圈阵列配置在和所述第一圆柱面大致同轴的第二圆柱面上；所述第一线圈阵列包括多个沿轴向排列的圆环形导体，每个所述圆环形导体所在平面均与轴向大致垂直；所述第二线圈阵列包括多个平行于轴向线性延伸的平行导体；
所述磁体阵列配置在和所述第一圆柱面大致同轴的第三圆柱面上，包括呈周期性排布的第一磁体块和第二磁体块；
所述第一线圈阵列和所述第一磁体块相互作用实现所述动子和所述定子在轴向的相对直线运动；所述第二线圈阵列和所述第二磁体块相互作用实现所述动子和所述定子在轴向的相对转动，
其中，所述第一磁体块包括多个第一磁体，每个所述第一磁体沿所述第三圆柱面上的圆周方向延伸，并且沿轴线方向排列；
所述第一磁体上任意一点的磁化方向均垂直于其所在圆弧的切线方向，而且至少两个所述第一磁体的磁化方向满足：这两个第一磁体和任意一条第三圆柱面上的与轴向平行的直线的交叉处的磁化方向不同；
所述第二磁体块包括多个第二磁体，每个所述第二磁体都分别沿轴向延伸，并且沿圆周方向排列；
所述第二磁体上任意一点的磁化方向均垂直于轴向，而且至少两个所述第二磁体的磁化方向满足：这两个第二磁体和任意一条圆周的交叉处的磁化方向不同。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，
多个所述第一磁体块沿所述第三圆柱面的圆周方向逐一配置，多个所述第二磁体块沿所述第三圆柱面的圆周方向逐一配置，所述第一磁体块和所述第二磁体块沿轴向交替排列。
3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，
多个所述第一磁体块沿轴向逐一配置，多个所述第二磁体块沿轴向逐一配置，所述第一磁体块和所述第二磁体块沿所述第三圆柱面的圆周方向交替排列。
4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，
所述第一磁体块和所述第二磁体块沿所述第三圆柱面的圆周方向交替排列，并且所述第一磁体块和所述第二磁体块沿轴向交替排列。
5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，
所述线圈绕组还包括一个以上的所述第一线圈阵列和/或所述第二线圈阵列，分别配置在与所述第一圆柱面同轴的圆柱面上。
6.根据权利要求2～5中任一项所述的电机，其特征在于，
所述第一磁体块或所述第二磁体块包括N磁体、S磁体和H磁体，所述N磁体和所述S磁体的任意一点的磁化方向沿径向方向，并且所述H磁体的磁化方向由所述N磁体指向所述S磁体。
7.根据权利要求2～5中任一项所述的电机，其特征在于，
所有所述第一磁体块的尺寸相同，所有所述第二磁体块的尺寸相同。
8.根据权利要求2～5中任一项所述的电机，其特征在于，
所述第一线圈阵列和所述第二线圈阵列的轴向尺寸，均等于所述第一磁体块的轴向尺寸与所述第二磁体块的轴向尺寸之和的整数倍。
9.一种芯片拾取放置装置，具有权利要求1所述的电机，其特征在于，还包括：吸附装置和气管，其中，所述吸附装置配置在所述电机的动子的一端，所述气管从所述电机的动子的另一端引出，所述吸附装置与所述气管由气路连接。
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