高级运动控制优化激亚博微信vip群光微钻孔

威廉耶

Aerotech台湾分公司经理

在微钻过程设备中，创建微径的最流行方式（盲或直径≤150μm的横向或埋弧）是机械钻孔和激光钻孔。机械钻孔主要用于较大的孔，例如PCB或IC基板。激光钻孔主要用于更细的孔，例如硅晶片，陶瓷基板和蓝宝石基材。虽然机械和激光钻井的许多要求是相同的，但该讨论将专注于先进的运动控制技术在激光钻井过程设备的成功中发挥着关键作用。亚博微信vip群我们不仅需要“调谐”轴来获得最高可能的过程能力和产量，但最重要的是，我们需要最大稳定性，以便在没有共振或振动的情况下操作，以确保最大的孔径一致性。

图1.使用Aerotech Nmark AGV-HPO开放式Galvo扫描仪的激光钻孔机。

激光微钻孔应用包括三种常见要求：（1）确保XY伺服阶段“调谐”以快速，稳定，准确;（2）确保光圈的圆度符合客户要求;（3）因为孔径通常大，以确保最高的程序执行效率。

调整伺服阶段

部分尺寸，质量和动态性能要求都会影响XY伺服阶段系统调整的难度。对于硅晶片或陶瓷基板等小部件，如果移动和稳定时间要求不是非常严格的，则调整过程可以很容易地完成。然而，从伺服阶段需要非常高动态性能的大型基板很常见，这将是许多机器制造商调整伺服增益以满足过程要求的瓶颈。

通常，运动系统控制将提供自动监位例程（图2），或者主要在时域中完成的“步进响应”调谐技术。这种类型的调谐过程可以在更容易的应用中有效。然而，由于时域调谐技术不能估计谐振，极源映射或设置滤波器，因此用户必须多次减少伺服增益以避免系统振荡。不幸的是，许多次降低收益也意味着降低的产量和过程产量。

使用频域技术（频率响应分析）是一种更高级的调谐方法，并产生更好的吞吐量。频率响应分析技术将来自低频率的正弦信号注入电动机，并在每个频率下捕获相位和增益。然后评估相位裕度和增益余量，以便对伺服收益进行调整。高性能运动控制器，如aerotec亚博微信vip群h自动化3200.，可以轻松地塑造循环并以图形方式调整BODE绘图，易于设置伺服过滤器，并最终增加增益以最大化吞吐量（图3）。

改善圆形

许多激光微钻孔应用需要最佳的圆度。在机械钻孔应用中，由于该工具将“打击”基板，圆度较少依赖于运动控制系统。亚博微信vip群但是在激光钻孔应用中，微孔主要是“路由”的情况下，圆度更加依赖于激光光斑尺寸偏差，因此，以下误差是运动系统的误差。

首先，用户需要一个图形界面，以便能够基于不同的工艺参数在PC上显示反馈信号（从电池扫描仪从Galvo扫描仪中的编码器），以优化吞吐量和质量。公共过程参数是：孔径的加速度，速度和半径。当运动系统是路由光圈时，可以计算加速度：

因此，孔径或更高的过程速度越小，将产生更高的加速度。然而，运动系统的较高加速度将导致更高的误差，这意味着孔的圆度将减小。如果用户需要通过减少加速来提高光圈的质量，则吞吐量将受到影响。

为了改善圆度而不会显着影响吞吐量，Aerotech A3200提供了两个特征：（1）加速限制和（2）增强跟踪控制。像Aerotech亚博微信vip群 A3200这样的高级运动控制器可以限制协调圆加速度（加速限制），同时仍然最大化线性加速度。这将增加圆度而不会明显影响吞吐量。增强的跟踪控制（ETC）功能实际上减少了圆圈的以下错误。例如，Aerotech等使用可以增加低频收益的高级算法，但不改变较高的频率增益。这大大改善了在方向逆转时误差，其固有地包括高摩擦，从而改善孔的圆度。

程序执行效率

先进的运动控制器具亚博微信vip群有许多特殊功能，可以以最高效率处理大量的光圈坐标。例如，Aerotech的前瞻功能可以确定即将到来的孔径的轨迹。队列模式允许在首先，先进的时尚中处理数据，因此嵌入式内存大小不会限制您实际处理的点数。尽管这些特征的性能效益并不像先前讨论的那么明显，但这些功能仍然是激光微钻加工机的总体成功的关键因素。