산업 대량생산 기술의 혁신

PI 고속 정렬 기술과 ACS 제어의 결합

수상 경력에 빛나는 PI의 고속 최적화 기술은 포토닉스 웨이퍼 프로빙, 디바이스 패키징, 레이저 및 광학 장비 제조와 같은 다양한 공정에서 생산 경제성을 획기적으로 향상시키는 것으로 입증되었습니다. 빠른 속도, 나노스케일 성능 및 산업용 견고함의 조합은 전세계적으로 비용을 절감하고 수율을 향상시키고 있습니다.

PI의 산업용 스테이지와 ACS의 새로운 정렬 지원 제어 기능의 유연한 조합은 광전자 생산에 있어 추가적인 처리량 및 수율 문제를 해결합니다. 각 메커니즘이 테스트 및 어셈블리를 위한 지능형 정렬을 제공하여 대규모 생산 프로세스를 해결할 수 있습니다. 이를 통해 고효율 시스템 아키텍처의 새로운 가능성을 열어줍니다.

PI의 고유한 최적화 기능은 펌웨어 기반이며, 여러 입출력 및 자유도에 걸쳐 병렬로 정렬할 수 있는 고유한 옵션을 제공하여 기존 접근 방식에 비해 프로세스 처리량을 100배 이상 개선할 수 있습니다.

배경

정렬 자동화는 30년 전에 등장했습니다. 단일 모드 피그테일 애플리케이션이 지배하던 시대에는 정렬 자동화가 장치 테스트 및 조립 시 고비용의 수동 서브 마이크론 정렬 프로세스를 제거하는 데 도움이 되었습니다. 하지만 포토닉스 분야는 계속 발전해왔고 이제 웨이퍼 기반 포토닉이 업계를 주도하고 있습니다. 채택량은 1997-2001년 광학 붐 때보다 훨씬 높은 수치며, 장비는 많이 달라졌습니다. 예를 들어 다중 I/O는 멀티 자유도 최적화가 필요하며, 각 커플링은 채널, 입출력, 자유도에 걸쳐 비가우시안 멀티모드 교차점과 상호작용을 제시합니다. 이러한 문제는 기존 정렬 기법으로 해결할 수 있는 경우가 많지만, 몇 분 정도 소요되는 시간은 생산 경제성에 심각한 문제를 야기합니다.

2016년 도입 후 현장에서 입증된 PI만의 5세대 최적화 기술은 광학적 또는 기하학적 크로스토크로 인해 상호 작용할 때에도 채널, I/O, 자유도를 동시에 정렬할 수 있습니다. PI가 컨퍼런스에서 라이브 데모를 통해 보여주듯이 이러한 병렬 방식의 처리량 향상은 100배를 넘길 수 있습니다. 에를 들어, 이전에 몇 분 정도 걸렸던 어레이 디바이스 정렬을 1초 이내에 완료할 수 있는 경우가 많습니다.

PI가 이 기술을 처음 구현한 것은 고속 피에조 스테이지와 헥사포드입니다. 이제 핵심 기능이 ACS 제어 기능으로 확장되어 광전자 웨이퍼 프로빙, 장비 패키징 및 칩 테스트, 레이저 및 광학 장비 제조 등 다양한 대형 애플리케이션에 획기적인 생산성의 이점을 제공합니다.

또한 알고리즘은 오늘날의 광학 장비와 완벽한 호환성을 제공합니다.

Area scans

영역 스캔에 대한 전통적인 래스터 스캔 접근 방식은 오늘날 근본적인 문제를 야기합니다. 정지 및 시작 시 settling time이 길어지고 시스템 전체에 진동이 발생하며 정렬 불량을 일으킬 수 있습니다.

이에 비해 PI의 펌웨어 기반 영역 스캔은 사인파 스캔과 나선형 스캔의 두 가지 옵션이 있으며 적절한 주파수를 선택하여 구조적으로 발생되는 공진을 피할 수 있습니다. 또한, 등속이 유지되는 나선형 스캔을 선택하여 나선형을 따라 일정한 밀도로 데이터를 수집할 수도 있습니다.

Gradient search

디지털 그래디언트 검색은 1987년에 처음 개발되었으며, 지금까지 4세대를 거치면서 구현이 거의 변경되지 않았습니다. 작은 원형 모션은 커플링 신호를 변화 시키며, 이 변화는 위상 및 진폭을 분석하여 순간 그래디언트를 결정할 수 있습니다. 이를 통해 적절한 메커니즘에 대한 추적을 가능하게 하여 최적의 상태의 신속하고 직접적인 경로를 허용합니다.

PI의 5세대 접근 방식은 여러 그래디언트 검색을 동시에 진행할 수 있도록 고전의 방식을 기반으로 합니다. 예를 들어, 이를 통해 Theta-Z 최적화가 실행되는 동시에 XY 잠금 기능을 수행할 수 있습니다. 이는 모든 배열 장비 정렬에 필수적인 조합입니다. 이러한 빠른 병렬 실행은 이전에 필요했던 별도의 XY 및 Theta-Z 의 시간 소모적인 정렬의 반복적인 루프를 대체합니다.

PI´s latest breakthrough

2016년 이래로 펌웨어 기반의 빠른 영역 스캔, 그래디언트 검색 및 병렬 그래디언트 검색 기술이 PI의 피에조 나노포지셔너와 헥사포드 컨트롤러에 구현되었습니다. 이제 빠른 정렬 기능을 ACS 컨트롤에서도 사용할 수 있습니다. PI의 대형 산업 스테이지와 결합하여 높은 생산성이 요구되는 애플리케이션의 기반을 형성합니다.

ACS 컨트롤은 업계에서 모듈성과 성능을 제공합니다. EtherCAT 개방형 분산 아키텍처를 기반으로 하는 이 컨트롤러는 앱솔루트 인코더를 지원하고 시스템 시작 시간을 최소화하며 충돌 위험을 줄입니다. ACS의 yaw 제어는 업계 최고의 직각도 보정 기능을 제공하며 구형 아키텍처에서 발생하는 바인딩 위험을 최소화합니다. 이를 통해 애플리케이션에서 성능과 재현성이 향상됩니다.

PI와 ACS는 제품과 함께 Quick start 및 현장 교육부터 보증 기간 연장, 서비스, 소프트웨어 컨설팅 및 공동 엔지니어링 등 다양한 글로벌 지원 옵션을 제공합니다.

Summary

오늘날 포토닉스는 반도체 및 네트워킹의 빠른 혁신 속도로 인해 생산 시스템의 유연성과 고성능이 요구됩니다. 긴 공정 시간과 큰 제작 비용을 해결하기 위해서 PI는 혁신적인 고속 얼라인먼트 기술을 통해 탁월한 솔루션을 제공합니다. 이는 시스템 통합 및 툴링 플랫폼에 이상적인 모듈식 개방형 아키텍처 기반의 대용량 메커니즘에 배치됩니다.

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Whitepaper

Enabling Large-Format Industrial Productivity

Award-Winning PI Fast Alignment Technology Comes to ACS Controls
버전 / 날짜
WP4023E 2019-06
문서 언어 영어
pdf - 757 KB



저자 정보

Scott Jordan

Head of the Photonics Market Segment, PI (Physik Instrumente) L.P.

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