赵英伟，郝晓亮，张文朋

( 中国电子科技集团公司第十三研究所，河北 石家庄050051)

MEMS 器件加工中经常使用倒装焊工艺，超声波扫描显微镜是用来检测产品键合质量的重要仪器。它利用声学显微成像技术，在超声波扫描时，通常需要把被检测圆片放置在纯水中，纯水作为传输介质，提高检测精度。按操作方式可分为全自动型、手动型。在手动模式下进水排水、上下片的操作不方便。

为满足生产需求，设计了超声扫描显微镜自动上下片系统，主要由自动水气管理部分和机械运动控制部分组成。

1 机械运动系统设计

机械运动系统由承片台、滑车、导轨和水平推拉机构等组成，如图1 所示。承片台尺寸为200 mm×200 mm，带有φ150 mm、φ200 mm（6 英寸/8 英寸）晶圆兼容的吸盘。承片台固定在滑车上，随滑车一起沿S 型导轨往复运动。滑车尺寸400 mm×400 mm，由4 个滚动轴承支撑，其受力侧的2 个轴承为三角型飞碟轴承。导轨内侧设计安装V 型凹槽结构，与飞碟轴承配合保证运动轨迹。滑车初始位置在高位，可以进行取放片操作；工作位置在低位，浸入水箱中，可以进行扫描检测。上下位置高度差为100 mm。

图1 机械运动结构示意图和S 型导轨计图

丝杠、滑杆、滑块和拉杆组成水平推拉机构。丝杠带动滑块，沿着滑杆，通过拉杆推拉滑车。拉杆两端为铰链结构，长度可微调。在拉杆的推拉力作用下，滑车可以沿着导轨上下运动。丝杠两端设计了可调限位螺丝，限定运动的极限位置。

S 型导轨路径采用竖曲线设计，曲线函数一般采用二项式抛物线，或圆曲线[1]。……