Система для автоматического числового управления координатными перемещениями при обработке изделий микроэлектроники

(19 5 В 19/04, 19/ 51)5 ИЕ ИЗО ЕТЕН К АВ Изобретени вычислительной пользовано в си управления исп в процессе об электроники, в ных перемещен формировании и ГОСУДАРСТВчйЖЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ИСАН БР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Минский радиотехнический институт и Конструкторское бюро точного электронного машиностроения(56) Авторское свидетельство СССР М 1193644, кл. 0 05 В 19/19, 1983,Автомат монтажа проволочных выводов ЭМП, Техническое описание Я 2 М 3.335,105-03 ТО, г, Минск.(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ЧИСЛОВОГО УПРАВЛЕНИЯ КООРДИНАТНЫМИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯМИ ПРИ ОБРАБОТКЕ ИЗДЕЛИЙ МИ КРОЭЛ Е КТРО НИКИ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах для программного управления исполнительных механизмов в процессе обработки изделий микроэлектроники, в частности для координатных перемещений сварочной головки при формировании проволочных соединейий между контактными площадками кристалла е относится к автоматике и технике и может быть исстемах для.программного олнительных механизмов работки изделий микро- частности для координатий сварочной головки при проволочных соединений и траверз корпуса интегральных схем и больших интегральных схем. Цель изобретения - повышение качества выполнения монтажа за счет повышения точности формирования проволочной петлипри обеспечении высокой производительности процесса. Для достижения ЧЕли в систему, содержащую первый и. второй блоки задания команд, блок оперативной памяти адресов, блок постоянной памяти программ, пульт управления, устройство технического зрения и в каждой координате шаговый делитель, датчик обратной связи параметров, блок управления перемещениями,введено устрдйство управления блоком управления перемещениями, входы которого связаны с выходами первого блока задания команд, а выходы - с входамй перемещений блоков по каждой координате, Цель достигается также тем, что устройство управления содержит генератор тактовых импульсов, таймер, делитель, счетчик адреса. коммутаторы, блоки оперативной памяти, преобразователь ко. да, коррекции, арбитр, регистры хранения, управления и коррекции. 6 ил. между контактными площадками кристали траверз корпуса интегральных схембольших интегральных схем. Целью изобретения является повыш ние точности позиционирования и обесп чение высокой производительност процесса.На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемой системы управления; иа фиг.2 - функциональная схема устройства управления; на фиг.З - траектории движения сварочной головки; на фиг,4 - фрагмент траектории движения сварочной головки; иа фиг.4 - фрагмент траектории движения сварочной головки; на фиг.5 - блок-схема оперативной памяти команд, используемой в устройстве управления; на фиг,6 - блоксхема алгоритма работы системы управления.Система содержит первый блок 1 задания команд(БЗК 1); блок оперативной памяти адресов (ОП) 2; блок постоянной памяти программы (ПП) 3; пульт управления 4, с которого формируется технологом-программистом исходная информация для работы всей системы. К этой информации относится задание необходимой траектории движения СГ, скоростей и ускорений на нескольких участках ее; ограничения на максимальные значения скоростей и ускорений; технологические, конструктивные параметры - номер перемычки в ИС. тип корпуса и т.п, Система содержит также блоки управления перемещениями (БУП) 5, предназначенные для осуществления перемещения СГ по координатам Х,У,2; устройство 6 технического зрения, необходимое для получения информации о реальном расположении кристалла в корпусе ИС и содержащее оптическую телевизионную систему и электронный блок обработки сигналов этой системы, Каждый БУП 5 содержит цифроаналоговь 1 й преобразователь 7, усилитель мощности 8, устройство управления демпфированием 9, Командные сигналы с выхода БУП 5 поступают на обмотки управления шаговым двигателем 10, Информация с датчиков обратной связи 11 подается для обработки на вход БУП 5,Второй блок 12 задания команд(БЗК) 2, выполненный как и первый блок 1 БЗК 1 на базе микросхемы К 580 ИК 80. принимает информацию, обрабатывает и передает ее в устройство 13 управления, которое включает (см,фиг.2) генератор 14 тактовых импульсов (ГТИ); таймер 15, вырабатывающий очередной импульс в соответствии с частотой ГТИ 14 и кодом, поступающим из блока 16 оперативной памяти команд; делитель 17 частоты; счетчик 18 адреса, выходной код которого поступает на первый коммутатор 19; регистр 20 хранения, предназначенный для хранения информации, поступающей из блока оперативной памяти команд; блок 21 преобразователей кОда. являющийся делителями частоты и преобразующий парал. лельньй код координатного перемещения в20 координате М=(МЙфиг.4), коды прираще 25 30 35 40 45 50 55 5 10 15 частоту выходных импульсов; блок 22 коррекции траектории, выполненный на многоразрядных делителях; регистр 23 коррекции. предназначенный для хранения коэффициентов преобразования (коррекции) исходной траектории (фиг,З) движения "Г; коммутатор 24, управляющий направлением передачи информации из блока 16 оперативной памяти команд; регистр 25 управления, предназначенный для формирования управляющих сигналов (" Пуск", "Стоп" и т.п.), арбитр 26, позволяющий в процессе работы УУ 13 записывать или читать информацию иэ блока 16 оперативной памяти команд.При обмене информацией УУ 13 представляется для БЗК 2 12 обычным ОЗУ, куда по адресу Х записываются коды приращения величин перемещений по обобщенной ний по координате 2; Му= 16 Н и расчетные значения кодов И, определяющих промежутки времени между выдачей из УУ 13 очередных приращений координат в блоки управления перемещениями 5,Эти коды рассчитываются на основе желаемых динамических параметров (контурных скоростей, ускорений) движения СГ по траектории и ограничений, накладываемых возможностями исполнительного привода. В устройство 13 управления записывается также информация о направлении движения СГ: Н (ХУ,2)(фиг.5), дискретности О-шагового двигателя (при электрическом дроблении шага), данные о конце движения по траектории КО (Х,У,2).Система для автоматического числового управления координатными перемещениями при формировании проволочных межсоединений в ИС работает следующим образом.Перед началом работы сварочной машины в ПП 3 (фиг.1) записывают рассчитанную заранее для идеально расположенного по отношению к рамке кристалла ИС всюЪсходную информацию для формирования устройством 13 управления необходимой траектории Тц (фиг.3) движения СГ, Такая информация формируется и записывается для нескольких диапазонов изменения расстояния между позициями первой и второй сварки (отрезок ОА) (фиг.3),Непосредственно перед началом работы сварочной машины первый блок 1 задания команд получает от устройства технического зрения б инФормацию о погрешностях посадки крисгалля на несущую рамку Интегральной схемы. с 1)актицеские расстояния между кон гатьми площадками траверз и кристалла 11 С ц .1 ам иэме 1835534няются (отрезок ОА) (фиг.З), На основе этой информации второй блок 12 задания команд записывает из ПП 3 в устройство 13 управления данные о той библиотечной траектории движения, проекция которой на плоскость ХОУ(фиг.З) является наименьшей из превосходящих фактическое расстояние1.фмежду точками сварки;гпи( Тб хОУф ),где ТбхоУ - проекция библиотечной трЬектории на плоскость ХОУ,Такой выбор траектории позволяет повысить быстродействие системы управления координатными перемещениями засчет ускоренной реализации (на делителях)коррекции траектории движения и разгруз-,ки первого блока 1 задания команд для решения необходимых задач.После записи из ПП 3 в ус 1 ройство 13управления вышеперечисленной информации заканчивается подготовительный и начинае 1 ся рабочий этап разварки контактныхплощадок ИС.Исходное состояние блоков (фиг,2) - выходной код счетчика 18 адреса настроен наначало текущей страницы блока 16 оперативной памяти; регистр 20 - хранения - нулевое состояние; регистр 23 коррекции -, значения коэффициентов коррекции по координатам Х и У,После прихода на УУ 13 команды"ПУСК", т,е, команды, инициализирующейначало движения СГ, УУ 13 работает автономно (не нуждается в какой-либо информации). При этом первый блок 1 заданиякоманд обслуживает периферийные устройства, выполняет сервисные программы, контролирует технологические параметры ит.п.; второй блок 12 задания команд подготавливает информацию для движения СГ последующей траектории, записывая эти данные в свободную страницу памяти КК 13,например, по адресу У 1 (фиг.5). Возможность доступа к блоку 16 оперативной памяти, используемой в УУ 13 со стороны второгоблока 12 задания команд или со сторонывнутренних узлов УУ 13, осуществляет арбитр 26. Он выполнен по принципу запоминания запроса обращения и выполнения егопосле окончания текущего действия (чтенияили записи). Задержки на обслуживание запросов могут быть легко рассчитаны и практически не влияют на работоспособностьсистемы числового управления траекторных перемещений.Применение такого способа обслуживания запросов позволяет повысить быстродействие системы автоматизированногоЕгтиЕт 20 ЕгтиЕи=чКп 40 На второй вход счетчика 18 адреса поф ступает и записывается перед началом дви 5 10 15 25 30 35 45 56 55 управления координатными перемещениями СГ за счет распараллеливания времени обработки (использования) информации.Таким образом,после прихода команды "Пуск" (фиг,6) выбирается первая ячейка блока 16 оперативной памяти. По сигналу, поступающему из арбитра 26, информация из регистров Рг 1 Рг 2 Рг 4 (фиг.51 блока 16 оперативной памяти записывается в регистр 20 хранения, а информация из регистра РгЗ - поступает и записывается в таймер 15, работающий в режиме вычитания и перезаписи кодов скорости й по обнулению послеокончания счета, На другой вход таймера 15 поступает опорная частота Егти из ГТИ 14.На выходе таймера 15 формируется частота Ет. поступающая на вход делителя 17 частоты, коэффициент Кл деления которого вычисля-, ется, исходя из требуемой точности прохождения СГ по траектории и разрядности регистров РГ 1 и Рг 2 (фиг.5) используемого блока 16 оперативной памяти. Этот коэффициент деления выбирается кратным величине 2", п=1,2,3 т,е.К.=-2 лКаждый имрульс, поступающий с выхода делителя 17 на вход счетчика адреса 18, наращивает последовательно его выходной двоичный код, поступающий на адресный вход блока 16 оперативной памяти, Выходная частота Еи делителя 17 поступает, также на вход арбитра 26 жения СГ с шины данных БЗК 2 12 код, определяющий его исходное состояние, т.е, необходимую страницу, блока 16 оперативной памяти. Выходной код счетчика 18 адреса, поступающий через коммутатор 19 на адресные входы блока 16 оперативной памяти, позволяет последовательно выбирать из него необходимую для движения СГ по траектории информацию, поступающую на выходы регистра 20 хранения и таймера 15 и записываемую в них сигналами, поступающими из арбитра 26 Коммутатор 19 позволяет также подключать по управляющему сигналу, поступающему из арбитра 26 шину адреса БЗК 2 13 на адресный вход блока 16 оперативной памяти при записи новых дан= ОЯ+ Е+ Г 2 20или Г. Ггтиа Йа Мч а/3 - угол библиотХ (фиг,З);а,Ь - коэффицие и коси ы сжатия траекто чных для организации движения СГ по траектории в свободную страницу памяти или при чтении информации для целей контроля и тестирования,Нэ выходах регистра 20 хранения через точно определенные, рассчитанные заранее промежутки времени появляется параллельный код, определяющий величину приращения по координатам, а также другую необходимую информацию (фиг.5). Эти коды приращений можно непосредственно использовать для управления ШД, но на практике чаще применяются частотные последовательности импульсов для каждой фазы ШД. Для преобразования параллельных кодов приращений в последовательность импульсов (частоту) служит блок преобразователей кода 21, являющийся делителями, выполненными на основе накапливающих сумматоров, Частоты Га и Г 7 нэ выходе блока 21 равны где коды приращений Ма и Мк изменяютсв диапазоне от 0 до 2" Частота Га преобразовывается в частоты Гх и Гу соответственно по координатам Х и У в блоке 22 коррекции траектории, предстэвля)ощем собой делители, выполненные на основе накаплива)ощих сумматоров. На вторые входы блока 22 коррекции траектории поступают из регистра 23 коррекции Значения коэффициентов деления Кх.и Ку. Эти коэффициенты задают сжатие и при необходимости разворот в плоскости ХОУ траектории движения СГ (фиг.З), При Выходные частоты Гх и Гу блока 22 коррекции траектории равны"0 Если дискретность по координатам щагового двигателя (т.е. приращение координаты, соответствующее одному импульсу) равна О, то координатные Чх, Чу. Чг скорости и контурная скорость Чк движения СГ соответственно равны Чх=ГхО, Чу=ГуО, Чу=Г 2 О ри движении СГ по библиотечной траектоии: а=Ь=1, а =0 Чк определяется иэ выражения П Р,Мч цСигнал "Дискретность" О поступает с выхода регистра хранения 20 на второй вход ГТИ 14, Это позволяет реализовать экономию емкости блока 1 б оперативной памяти и более гибко управлять движением СГ. Действительно, из выражения для Чк видно, что величина ОГгти-сопя, т,е. при увеличении дискретности О, например с 110 до-б 1010 М, Чаетата Гг 2 идОЛжНа бЫтЬуМЕНЬШЕ-б на также в 10 раэ.Такая схема управления дискретностью щаговых двигателей во время движения СГ позволяет повысить качество формирврания петли за счет более точного прохождения инструмента по заданной траектории при зкономии емкости используемой оперативной памяти в устройстве управления,После прочтения иэ текущего номера кадра блока 16 оперативной памяти последовательно всей информации, т.е, после достижения двоичным кодом счетчика 18 адреса ячейки с адресом (Хм) (фиг.5), сварочная головка, пройдя по требуемой траектории движения с заданной точностью, и с заданными скоростями и ускорениями, попадает в необходимую точку и останавливается по сигналу КО (Х,У,У). Этим же сигналом сообщается БХК 2 12 о конце пе 1835534 10ремещения. БЗК 2 12 записывает в счетчик 18 адреса начальный адрес новой страницы памяти. блока 16 и выдает сигнал "ПУСК" в соответствии с алгоритьюм (фиг.6). Цикл движения повторяется.Таким образом, предлагаемая система числового программного управления координатными перемещениями при обработке изделий микроэлектроники за счет более точной аппроксимации заданных траекторий движения, хранения этой информации в библиотеке блока постоянной памяти, соответствующего выбора библиотечной траектории для конкретной перемычки, быстрой подготовки информации для движения СГ по новой траектории за счет совмещения времени перезаписи новой информации и движения СГ по траектории, а также за счет быстродействующей коррекции библиотечной траектории по данным, полученным из устройства, технического зрения, позволяет повысить качество выполнения монтажа за счет повышения точности и повторяемости (стабильности) формирования проволочной петли при обеспечении высокой производительности сварочного процесса,Формула изобретения Система для автоматического числового управления координатными перемещениями при обработке изделий микроэлектрони. ки, содержащая первый блок задания команд, блок оперативной памяти адресов, блок постоянной памяти программы, пульт управления, устройство технического зрения, второй блок задания команд, три щаговых двигателя, три датчика обратной связи механизма и три блока управления перемещения, в состав каждого из которых входят цифроаналоговый преобразователь, усилитель мощности, группа адресных выходов и выходов управления первого блока задания . команд соединена соответственно с группами адресных входов и входов управления второго блока задания команд, блока оперативной памяти адресов, блока постоянной памяти программ; пульта управления и устройства технического зрения, а вход-выход данных первого блока задания команд соединен свходами-выходами данных вто-. рого блока задания команд, блока оперативной памяти адресов, пульта управления и устройства технического зрения, группа информационных выходсеблокагюстоянной памяти программсоедИнена с группой информационных входов второго блока задания команд. первый вход блока управления перемещениями соединен с выходомдатчика обратной связи параметра, а выход с входом шагового двигателя, выход которого соединен с входом латчика обратной связи параметра, выход усилителя мощности блока управления перемещениями является выходом блока и соединен с первым входом элемента управления демпфированием, вы 5 ход которого соединен с управляющим входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входом усилителя мощности блока управления перемещениями, первый и второй информационныв 10 входы цифроаналогового преобразователяподключены соответственно к второму и третьему входам блока управления перемещениями, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности позициониро вания и обеспечения высокой производительности процесса, введено устройство управления блоками управления перемещениями, группа информационнь 1 х и адресных входов которых подключены к соответству ющим группам выходов второго блока задания команд, а вход управления - к выходу управления второго блока задания команд, .первая, вторая и третья группы информационных выходов устройства управления,бло ками управления перемещениямиподключены к группе информационных входов соответствующего блока управления перемещениями, устройство управления содержит генератор тактовых импульсов, 30 таймер, делитель частоты, счетчик адреса,первый и второй коммутаторы, блок оперативной памяти команд, регистр хранения, блок преобразователей кода, блок коррекции, арбитр, регистр управления, регистр 35 коррекции, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом;таймера, первый управляющий частотой вход генератора тактовых импульсов соединен с первым выходом регистра хранения. второй 40 управляющий пуском вход генератора тактовых импульсов соединен с выходом регистра управления, вторая группа входовф таймера соединена с первыми двунаправленными входами блока оперативной памя ти команд и регистра хранения и первогокоммутатора, выход таймера соединен с входом делителя и с первым входом блока преобразователей кода, выход делителя соединен с первыми входами счетчика адреса 50 и арбитра, второй вход счетчика адреса соединен с вторыми двунаправленными вхадами первого коммутатора, первым - двунаправленным входом регистра управления, первым входом регистра коррекции ., 55 и является вторым входом устройства управления, выход счетчика адреса соединен с первым входом второго коммутатора, второй вход которого соединен с первым входом арбитра. третий вход второго коммутатора соединен с вторым входом ре1835534 яржсгАмкжесаги гистра управления, выход второго коммутатора соединен с вторым входом блока оперативной памяти команд, третий вход блока оперативной памяти команд соединен с вторым выходом арбитра, второй вход регистра хранения соединен с третьим выходом арбитра, второй выход регистра хранения соединен с входами блока преобразователей кода, третий выход разряда регистра хранения соединен с третьим входом регистра управления, первый выход блока преобразователей кода соединен с первыми входами блоков коррекции, группы входов которых соединены с соответствующими разрядными выходами регистра коррекции, управляющий вход первого коммутатора соединен с четвертым выходом арбитра, второй вход арбитра соединен с четвертым 5 входом регистра управления и управляющим входом устройства управления, первый и второй выходы блока коррекции и второй вход блока преобразователей кода являются соответственно первым, третьим и пятым 10 выходами устройства управления, четвертый, пятый и шестой выходы разрядов регистра хранения являются соответственно вторым, четвертым и шестым выходами устройства управления.1835534 хред М.Моргентал . Корректор Ъ. Коэориэ Редактор А. Коэ акаэ 2982 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям и 113035,Москва,Ж. Раушская наб., 4/5 НТ СС. Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1(