автореферат диссертации по электронике, 05.27.07, диссертация на тему:Разработка теоретических и технологических основсоздания прецизионного технологическогооборудования электронного машиностроения для субмикронных производств

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

УДК 621.3.049.77.002.5:681 7.064

Для служебного пользовании

Иав. № 33/602ДСП Экз. № С!

Русецкий Анатолий Максимович

Разработка теоретических и технологических основ

создания прецизионного технологического оборудования электронного машиностроения для субмикронных производств

Специальность. 05.27.07 Оборудование производства электронной техники

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Минск, 1999

Работа выполнена в государетьеином научно-производственном концерне точного машиностроения «Планар».

Научный консультант-доктор технических нзук, профессор Карпович С.Е.

Официальные оппоненты: - академик HAH Беларуси,

доктор технических наук, профессор Степаненко A.B.;

- член корреспондент РАН,

доктор технических наук, профессор Красников Г.Я.;

- доктор технических наук, профессор Сокол В. А.

Оппонирующая организация: ОАО «Ангстрем», г.Москва

Защита состоится 23 декабря 1999 г в 1400 на заседании совета по защите диссертации Д02.15.03 при Белорусском государственном университете информатики и радиоэлектроники пс адресу; 220027, г. Минск, ул. П. БроЕки, 6, корп. 1, ауд.232, тел 239-89-89

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусского государственной университета информатики и радиоэлектроники.

Автореферат разослан

ноября 1999 г.

Ученый секретарь

совета по защите диссертаций,

д. ф.-м. н., профессор

И.И. Абрамов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертационная работа посвящена развитию теоретических основ создания конкурентоспособного прецизионного технологического оборудования электронного машиностроения для субмикронных производств, позволяющего создать в Республике Беларусь высокотехнологичные производства электронных компонентов с целью удовлетворения потребности потребителей республики в элементной базе, соответствующей мировому уровню, повысить экспортный потенциал за счет поставок технологического оборудования, элементной базы, различных приборов и систем.

Актуальность темы диссертации.

Изделия микроэлектроники широко используются в технике: в микропроцессорах для управления гибкими производственными системами, в персональных компьютерах, аудио-видеотехнике, системах наземной и спутниковой связи, системах управления вооружениями и военной техникой. Современные тенденции развития микроэлектроники характеризуются интенсивным созданием широкой номенклатуры интегральных микросхем (ИС), а также резким ростом степени интеграции приборов на одном кристалле, что особенно характерно для больших и сверхбольших интегральных микросхем (БИС и СБИС).

Необходимость решения проблемы создания все более плотно упакованных интегральных микросхем диктует требования к уменьшению проектных норм, т.е. минимальных элементов, размеров контахтных площадок и т.д.

Потребность в изделиях с субмикронными проектными нормами стремительно нарастает. В настоящее время необходимо создание производств, имеющих технологические процессы с проектными нормами 0,8 мкм и менее.

Это обусловлено развитием приоритетных направлений промышленности как в Республике Беларусь, так и во всем мире: компьютерных технологий, аудио-видеотехники, телекоммуникаций, снижения стоимости и повышения качества и т. д.

В республике решение данной проблемы также важно, чтобы успешно реализовать государственные научно-технические программы (ГНТП): «Телевидение», «Аудиотехника», «Белэлектрошпса», «Диагностика», «Белавтотрак-горостроение», «Импортозамещение», специальные совместные программы Исполкома Союза Беларуси и России.

Однако решение данной задачи становится невозможным без оснащения производства высокопроизводительным прецизионным технологическим оборудованием, в том числе проекционными мультипликаторами с субмикронным разрешением, генераторами изображений, автоматами посадки кристаллов, присоединения выводов, контроля.

Таким образом, становится все более актуальным опережающее развитие электронного машиностроения, особенность которого на современном этапе

(также как и других быстроразвивающихся отраслей промышленности) состоит б доминировании многоцелевых предприятий с мелкосерийным характером производства, способных обеспечивать выпуск изделий широкой и непрерывно обновляемой номенклатуры.

Известно, что одним из условий повышения эффективности производства является его автоматизация. Однако изменившийся характер доминирующего типа производства резко снизил эффективность традиционных методов автоматизации, ориентированных на массовый выпуск однотипных изделий.

Достижения микроэлектроники и связанные с ними успехи микропроцессорной управляющей техники открыли возможность широкого внедрения совершенных и оперативных методов управления на всех уровнях и приблизили технику управления непосредственно к объектам производства. Эти успехи обеспечили создание интегрированных электронно-механических устройств, таких, например, как промышленные роботы (ПР) - одно из основных средств гибкой автоматизации.

Таким образом, требования к современному машиностроительному производству, с одной стороны, а с другой - достижения микроэлектроники и связанные с ними успехи в области микропроцессорных управляющих вычислительных систем определили соответственно необходимость и возможность резкого повышения эффективности производства в современных условиях.

Объединение роботизированных комплексов, транспортных и складских средств и вычислительной техники дает многократно умноженный экономический эффект, вносит коренные преобразования в технический уровень производства и служит основой гибких производственных систем, конечной целью которых является "безлюдное" производство.

В настоящее время особенно остро ставится вопрос дальнейшей интенсификации производства, повышения его эффективности и обеспечения выпуска конкурентоспособной продукции. Достижение этих целей возможно лишь при осуществлении существенного роста производительности технологического оборудования и широкой его автоматизации. Эффективным средством реализации указанного является широкое применение гибких производственных систем (ГПС) и гибких производственных комплексов, управляемых от ЭВМ и работающих по принципу гибко-переналаживаемых технологий.

Традиционный подход к построению ГПС состоит в замене универсального неавтоматизированного оборудования станками с ЧПУ или многоопераци-оиными станками со сменными спутниками, в объединении групп станков единой ЭВМ. Это позволяет создавать автоматизированные комплексы оборудования с ЧПУ основными частями которых являются: во-первых, группы станков с автоматизированной сменой инструмента, во-вторых, автоматизированные транспортные системы подачи заготовок на станки, удаления готовых дегалей со станка в склад, а также подачи инструмента со склада на станок и возвращения обратно, в-третьих, управляющая их действием центральная ЭВМ.

Переход от отдельных станков с ЧПУ к автоматизированным комплексам (ГПС) в первую очередь решают задачу повышения эффективности оборудования в 2-3 раза за счет резкого сокращения времени переналадки его на выпуск другой продукции.

Но несмотря на очевидные достоинства таких ГПС при автоматизации и, особенно в электронном машиностроении, возникают некоторые существенные гехнико-экономические затруднения и противоречия. К ним в первую очередь относятся:

1) высокая стоимость ГПС;

2) противоположность тенденций к унификации узлов ГПС и их гибкости, г.е. степени адаптации к конкретным особенностям различных технологических процессов;

3) снижение производительности ГПС (по сравнению с жесткими автомагическими линиями роторно-конвейерного типа) при расширении их функциональных возможностей и универсализации вследствие разделения транспортных, вспомогательных и собственно производственных операций.

Эти трудности в значительной мере являются результатом того, что существующие робототехнические комплексы нацелены на исключение человека из ¡ложившегося технологического процесса, опирающегося на готовые единицы эсновного оборудования, главным образом, станки с ЧПУ. В качестве прототипа при организации безлюдной технологии принимается не автоматическая литая поточно-конвейерного типа, а традиционная схема размещения оборудования и производства (обычно механообработки), обслуживаемая рабочими. Со-$ершенно другие возможности при решении задач автоматизации, в частности ? микроэлектронике, открывает созданный в конце 70-х начале 80-х годов, в зсновном усилиями сотрудников КБТЭМ (Минск), многокоординатный элек-гропривод с магнитовоздушными опорами. Он успешно применен в электронам машиностроении для создания нового поколения прецизионного гехноло-ического оборудования для производства элементов микроэлектроники. Но обеспечение требуемых для ГПС такого уровня высоких функциональных характеристик линейного шагового привода и координатных систем на его основе $ настоящее время уже невозможно на основе конструкторского подхода, на-тример, путем форсирования режимов и ужесточения требований к точности «готовления узлов и деталей. Поэтому разработка теоретических и технологи-(еских основ, математических моделей и программных методов и средств построения специального технологического оборудования электронного машиностроения на базе прецизионных координатных позиционеров, а также ГПС для к производства, является актуальной научной задачей.

Связь работы с крупными научными программами, темами.

Основные исследования, результаты которых предстазлены в диссертаци->нной работе, проведены в рамках государственной научно-технической про-раммы (ГТГГП) «Белэлектроника», совместной специальной программы Ис-

полкома Союза Беларуси и России «Победа» и др., а также отдельных научно-технических проестов.

Цель и задачи исследования.

Цель работы состоит в создании нового поколения прецизионного технологического оборудования электронного машиностроения для субмикронных производств на базе прецизионных координатных позиционеров путем разработки теоретических и технологических основ проектирования, изготовления и эксплуатации автоматического технологического оборудования, основанного на многоцелевом использовании модулей в виде управляемого линейного шагового электродвигателя с повышенными динамическими, точностными и эксплуатационными характеристиками.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Создание концепции построения прецизионного технологического оборудования электронного машиностроения на базе прецизионных позиционеров.

2. Разработка общих методов структурного, кинематического и динамического анализа и оптимизационного проектирования прецизионных координатных позиционеров и координатных систем на их основе.

3. Разработка аналитических и численных алгоритмов анализа магнитного поля в рабочем зазоре индуктор-статор координатных позиционеров на основе ЛЩЦ, позволяющих моделировать их статические и динамические характеристики (тяговое усилие, точность, скорость, ускорение).

4. Проведение теоретических и экспериментальных исследований влияния геометрических параметров зубцовых структур индуктора и статора на характер изменения магнитного поля в рабочем зазоре и определения их оптимальных соотношений, обеспечивающих достижение максимальной точности и быстродействия.

5. Разработка методов и методик экспериментальных исследований основных статических и динамических характеристик координатных позиционеров на основе ЛЩЦ и разработка необходимого для этого оборудования и экспериментальных установок.

6. Разработка технологических методов производства прецизионных координатных позиционеров.

7. Создание гаммы сборочного и оптико-механического оборудования электронного машиностроения для субмикронного производства электронных компонентов.

8. Освоение разработок в серийном производстве и организация производства с использованием технологий «чистых производств».

Объект и предмет исследования.

Объектом исследования являются прецизионное технологическое оборудование для субмикронных производств, прецизионные координатные пози-

ционеры, отдельные операции, технологические процессы изготовления, а также методы их разработки.

Конечным объектом исследования выступают специальное технологическое оборудование, созданное на базе прецизионных координатных позиционеров: прецизионные мультипликаторы субмикрстюго разрешения, гамма сборочного автоматического оборудования, в том числе установка присоединения проволочных выводов ЭМ-4260.

Предметом исследования являются физико-технические параметры прецизионных координатных позиционеров, обеспечивающие создание специального технологического оборудования для субмикронного производства электронных компонентов, а также новых закономерностей его построения.

Гипотеза.

. В работе сформулировано научное предположение о возможности формирования необходимого комплекса физико-технических и технологических свойств конструктивных частей прецизионного технологического оборудования для субмикронных производств путем создания оптимальной конструкции прецизионных координатных позиционеров. Результаты компьютерного моделирования, экспериментальных исследований и опытно-промышленных проверок подтвердили правильность гипотезы, что позволило разработать теоретические и технологические основы разработки прецизионного технологического оборудования электронного машиностроения для субмикронных производств и создать на этой основе гамму прецизионного технологического оборудования.

Методология и методы проведенного исследования.

Решение задач расчета и проектирования вышеназванных устройств с оптимальными динамическими, точностными и другими эксплутационными параметрами должно опираться, с одной стороны, на современный аппарат теории анализа и синтеза исполнительных механизмов, реализующих требуемые программные движения, как посредством механических связей, так и за счет электромагнитного взаимодействия в координатных модулях с аэростатическими опорами, а с другой стороны на современной ЭВМ и быстро развивающиеся методы их эффективного использования. При выполнении работы использовались известные и разработанные нами аналитические методы теории электрических машин, пространственных многокоординатных систем, численные методы решения систем алгебраических и трансцендентных уравнений и поисковые методы оптимизации. Разработаны алгоритмы и программы, выполнены численные расчеты на ЭВМ.

Научная новизна и значимость полученных результатов.

Научная новизна работы заключается в комплексном научном обосновании и решении совокупности проблем и задач по созданию автоматизированно-

го технологического оборудования на основе многоцелевого использования управляемого электромагнитного модуля - линейного шагового двигателя.

Разработана математическая модель управляемого линейного шагового двигателя, которая позволяет выполнять все необходимые расчеты на ЭВМ, направленные на обеспечение повышения динамических, точностных и других эксплутационных характеристик проектируемого оборудования.

Предложена теория синтеза программных движений многоуровневых координатных систем технологического оборудования и ГПС на основе линейных шаговых двигателей.

Созданы пакеты прикладных программ моделирования распределения магнитного поля в рабочем зазоре ЛШД, оценки интегральных характеристик разрабатываемых электромагнитных модулей (точность, тяговая сила и др,), моделирования эпюр давления и жесткости в рабочем воздушном зазоре ЛШД любого исполнения.

Разработаны универсальные средства технологического оснащения для автоматизированного оборудования в производстве электронной техники, позволяющие повысить производительность и свести к минимуму материально технические затраты в производстве.

Практическая и экономическая значимость полученных результатов.

На основании цикла теоретических и экспериментальных исследований, выполнения ряда НИР и ОКР, проведенных под руководством и при непосредственном участии автора, за период с 1981 года созданы:

■ новые модели конкурентоспособного, не уступающего лучшим мировым образцам, прецизионного технологического оборудования электронного машиностроения для субмикронных производств электронных компонентов и внедрены в серийное производство в концерне «Планар»;

■ производство современного, конкурентоспособного прецизионного технологического оборудования , электронного машиностроения с использованием технологии «чистых производств» и гибких производственных системучаспси ГПС механообработки круглых и корпусных деталей в составе более 20 технологических модульных установок;

■ линии с технологией 0,8 мкм на АО «Микрон», АО «Ангстрем», г. Москва; НПО «Интеграл», г. Минск на базе технологического оборудования для субмикронных производств, созданного на основе результатов диссертационной работы, включая проекционные мультипликаторы ЭМ-5084 АМ, ЭМ-584АП, ЭМ-584АМ и ЭМ-584АН, установки зондового контроля ЭМ-690Ми др.; ;

■ установки и комплексы автоматической сборки узлов прецизионных шаговых двигателей, построенных по схеме «Сборочный центр»;

■ обеспечено выполнение государственной научно-технической программы «Белэлектроника», специальной совместной программы Исполкома Союза Беларуси и России «Победа»;

* рост объемов производства прецизионного технологического оборудования ГШТК ТМ «Планар», достигнутый за счет освоения нового, конкурентоспособного оборудования, не уступающего по показателям назначения лучшим зарубежным аналогам;

" разработаны новые типы оборудования по контрастам для ведущих зарубежных фирм: "Samsung", "KMW", республика Корея; СЕ1ЕС, КНР и др.

Работа позволила НПО «Интеграл» реализовать задачи по созданию электронных компонентов по программе «Белэлекгроника» обеспечить выполнение заданий ГНГШ «Телевидение» и «Аудиотехника», «Белсвязьтехника», «Белав-тотракторостроение».

Результаты работы в период с 1992 по 1999 г. нашли применение при исполнении более чем 30 контрактов с зарубежными странами на общую сумму около 20 млн. долларов США. Только в КНР поставлено 250 единиц оборудования стоимостью 15 млн. долларов США.

Таким образом решена крупная народно-хозяйственная задача по созданию условий для развития микроэлектроники.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

1. Концепция построения прецизионного технологического оборудования электронного машиностроения для субмикронных производств на базе прецизионных координатных позиционеров, ядром которой является комплексное научное обоснование и решение совокупности проблем и задач по определению требований к прецизионным координатным позиционерам, построение программ расчетов многофункциональных систем.

2. Система оптимизационного моделирования прецизионных координатных позиционеров.

3. Гамма автоматического сборочного оборудования для электронного машиностроения, включая автоматы присоединения проволочных выводов и сборки прецизионных узлов шаговых двигателей.

4. Проекционный мультипликатор субмикронного разрешения.

5. Технологические основы производства прецизионных координатных позиционеров.

Личный вклад соискателя.

В диссертации представлены результаты работ, которые были выполнены автором самостоятельно и в соавторстве. Большинства из них автор был инициатором, разрабатывал математические модели и методики исследований, проводил расчеты и эксперименты, осуществлял обработку, анализ и обобщение полученных результатов.

В опытно-конструкторских работах по разработке приведенных выше типов автоматизированного оборудования автор являлся главным или ведущим разработчиком, либо под его руководством проводилось выполнение разработок и внедрение их в производство.

Апробаций результатов диссертации.

Основные результаты диссертации были опубликованы в научных журналах и доложены, обсуждены и опубликованы е трудах и тезисах международных и всесоюзных (СНГ) симпозиумах, конференциях и семинарах.

Среди них:

1. Всесоюзная научно-техническая конференция «Проблемы комплексной автоматизации механосборочных и сборочко-монтажных работ в производстве радиоэлектронной аппаратуры и вычислительной техники» Москва, 1989.

2. VII-ая международная конференция по микроэлектронике "Micro".

3. Всесоюзная конференция «Маркетинг, технология и оборудование в производстве ИЭТ» Москва, 1992.

4. Международный симпозиум «Динамические и сопряженные процессы» Белосток, Польша, 1994, 1996.

5. Международная конференция по промышленной технологии в микроэлектронике Шанхай, Китай, 1996.

6. 7-ая Международная конференция «Силовая электроника и управление» Будапешт, Венгрия, 1996.

7. Международная научно-техническая конференция «Микроэлектроника и информатика», Москва, 1997.

8. Вторая региональная конференция по международному сотрудничеству Минск, 1997.

9. Международная конференция «Научная и инновационная политика -современное состояние и перспектива, НИП - 98 Минск, 1998.

10.11 Белорусский конгресс по теоретической и прикладной механике «Механика - 99» Минск, 1999.

11.Международная конференция «Взаимодействие излучения с твердым телом», Минск, 1999.

12.Международный научно-технический семинар «Камнеобработка - 99», Киев, 1999.

Опубликованность результатов. По материалам диссертации опубликовано 42 работы, в том числе: 3 монографии, 1 учебное пособие, 14 статей в научных журналах и сборниках трудов, 12 тезисов докладов. Новизна технических решений подгверждена 12 авторскими свидетельствами.

В международной печати опубликовало 8 работ.

Общее количество материалов по диссертационной работе составляет 884 страницы.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников, приложений.

Общий объем - 313 стр., в том числе 198 стр. основного текста.

Работа включает 151 иллюстрацию, 28 таблиц и библиографию из 213 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

В первой главе па основе анализа научно-исследовательских работ, материалов патентной и периодической литературы, руководящих материалов сформулированы требования к техническим и эксплуатационным характеристикам координатных позиционеров гибких производственных систем для электронного машиностроения. В результате анализа принципиальных циклограмм работы, требований технологии выполнения операций на проекционных мультипликаторах, установках зондового контроля, разделения полупроводниковых пластин на кристаллы, монтажа проволочных выводов, а также на основе накопленного отечественного и зарубежного опыта, полученного при разработке и создании автоматизированного оборудования для микроэлектроники показано, что основными устройствами, в значительной степени определяющими производительность и точность, являются различные координатные позиционеры. Они должны обеспечивать реализацию сложных многокоординатных и точно согласованных перемещений полупроводниковых пластин, кристаллов и инструмента с широким варьированием параметров движения, а также точное и быстрое их позиционирование.

Уровень требований к характеристикам координатных позиционеров определяется минимальными проектными нормами интегральных микросхем и кристаллов, размерами контактных площадок, размерами полупроводниковых пластин и рабочих полей. В зависимости от точности позиционирования координатные системы можно разделить на четыре класса: ±10 мкм; ±5мкм; ±1мкм, менее 1 мкм. Каждому классу соответствуют следующие требования по динамическим параметрам:

при точности позиционирования ±10 мкм: максимальная скорость максимальное ускорение

при точности позиционирования ±5 мкм: максимальная скорость максимальное ускорение

при точности позиционирования ±1 мкм: максимальная скорость максимальное ускорение

при точности позиционирования менее 1 мкм: максимальная скорость максимальное ускорение

800... 1000 мм/с; 50...80 м/с2;

500... 800 мм/с; 10...50 м/с2;

400...500 мм/с; 10...50 м/с2;

до 200 мм/с; 10...50 м/с2;

К координатным позиционерам нового поколения дополнительно выдвигаются такие требования как: модульность, однотипность независимо от вида

движения (по управлению и принципу преобразования энергии), возможность построения как разомкнутых систем, так и систем с обратной связью, высокая скорость восстановления после отказа, возможность конструктивного объединения подвижных частей нескольких координатных позиционеров б один многокоординатный исполнительный орган с обеспечением автономности управления каждой координатой.

В результате рассмотрения различных схем и конструкций координатных позиционеров обоснована перспективность их построения на основе многоцелевого использования линейных шаговых двигателей на магнитовоздушной опоре.

Проведен анализ методов расчета ЛШД и координатных систем на их основе, рассмотрены основные факторы, влияющие на максимальное синхронизирующее тяговое усилие ЛШД, которое в значительной степени определяет динамические и точностные характеристики оборудования. Определены основные теоретические и практические пути повышения характеристик координатного привода.

Показано, что, несмотря на большое количество работ, посвященных вопросам теории, методам расчета и способам конструирования ЛШД и координатных позиционеров на их основе, до настоящего времени не решена задача их оптимального проектирования, заключающаяся в определении таких соотношений между геометрическими параметрами зубцовых структур, которые обеспечивали бы максимальное тяговое усилие. В связи с этим, в качестве основных выделены задачи определения характеристик магнитного поля в воздушном зазоре индуктор-статор, расчета интегральных силовых и точностных характеристик с целью разработки базового электромагнитного модуля для координатных позиционеров.

Вторая глава посвящена разработке обобщенных математичских моделей координатных позиционеров и координатных систем и механизмов на основе единого формализованного подхода и описания структурно-топологических свойств исполнительных координатных устройств оборудования производства изделий электронной техники.

Структурный анализ. В этой части второй главы представлены результаты исследований по структуре координатных позиционеров и многокоординатных систем. Исследования имели целью проанализировать и обобщить современные методы теории структуры с целью разработки математических средств формализованного описания структурно-топологических, кинаматичскнх и динамических свойств координатных систем технологического оборудования микроэлектроники, объективно отражающих их кинематические и динамические возможности. Математическим аппаратом служит метод линейных пространств винтов подвижностей и условий связей. Понятием структуры, кинематики и динамики механизмов придается единый структурно-кинематический смысл.

Разложение возможного перемещения в данной точке пространства конфигураций по выбранному базису {5 ,S'° |можно записать в виде о S - ила е

■орме скоростей:

(1)

це <59,-вариация ;-й обобщенной координаты; (/¡-¡-я обобщенная скорость.

Множество винтов возможных реакций связей образует линейное вещеет-енное пространство {о}, при этом возможная реакция раскладывается по по ыбранному базису в виде'

Q-tccjQh

(2)

где я обобщенная сила реакции.

Из матриц скоростей и реакций связей формируется обобщенная матрица:

ЧФЬ

Slx ■ ■ $rx Qix - - Qjx • ■■ Q\x

Sly . ■■ • ■ S/y Qiv ■ •■ Qjy . •• Qiy

5,, ■ .. S!X . ■ $rx Qu ■ .. . ■■ Qiz

.. 5e . IX Г.О ■ лгх o: . .. 0° . ~ JX ■■ Ql ~~ kx

я • S° ■ ^'¡y ■ Ky .. s°„ . ь e;

S\z ç? ■ s;z ai • •■ Qp ■ ei

(3)

одержащая в себе кинематику, статику, динамику координатного позиционера. Матрица (3) позволяет выразить структуру позиционера в любой наперед за-¡анной системе координат.

На основе построенной аналитической концепции естественным образом троится аналитическая теория структуры координатных систем и механизмов ia основе ЛШД.

Так, если перемещение между звеньями р и (рл i) координатной системы, сть 8SPtPy 1, то перемещение конечного звена п определиться по формуле

П — 1

> Sq „ =Y,àsp р+\ 11,111 с учетом (1 ) будет иметь вид:

о

=2 f ; = Z rpt <jip^slp+l. (4)

Размерность R пространства {<> ¿'0 „} или } назовем рангом коордннат-

гаго позиционера или координатной системы. При этом легко видеть, что чис-ю степеней свободы конечного звена п равно рангу R.

Из рассмотрения (4) находится формула расчета числа мгновенных степеней свободы дая одноконтурной координатной системы, и />=о

5

W Jr -R для многоконтурной координатной системы, где И'-число степе-

г=1

ней свободы координатной системы; /, -число сопряжений подвижности г.

Кинематический анализ. В рамках предложенного выше формализованного подхода ко всем этапам расчета пространственных координатных систем, кинематический анализ, как этап проектирования, выполняется после получения результатов на этапе структурного анализа. При этом уравнения (4) помимо того, что позволяют анализирозать структурные свойства, являются основными уравнениями расчета кинематики простых одноконтурных пространственных координатных систем.

Для сложных многоконтурных координатных систем уравнения кинематики получим в следующем виде:

"ц+1 'Ри,Ри+1 "ы+1 гРи.Ри+1

У У SqD 0 X =И I I Ч, S, =||0||. (5)

Zj "ЧРц-Рц-А IP/I,PM+1 » « л- t- "p^.p^+i 'рм,рц+) 11 " V '

Вышеприведенные уравнения, при использовании их для кинематического анализа, представляют собой уравнения замкнутости посредством механических связей или через рабочую операцию.

Динамический анализ. В рамках единого подхода в настоящей работе динамический анализ, как этап проектирования, выполняется после получения результатов структурного и кинематического анализа. Основными уравнениями являются уравнения равновесия звеньев, записанные в винтовой форме:

QP-1,P - QPJ>* = + фр), (Р = MX (6)

или с учетом разложения по базису:

- I = + ь>> (Р=00

На основании уравнений (2), (6), (7) в работе получены все необходимые уравнения для динамического анализа координатных систем.

Уравнения движения. Здесь рассматривается формализованный, ориентированный на использование ЭВМ подход к построению уравнений движения, основанный на предложенном едином подходе к структуре, кинематике и динамике механизмов. При этом уравнение движения исполнительного механизма в матричной форме рассматривается в виде:

Aq = B+B* +НТЛ, (8)

где Л = 11^,^2,...,^! -матрица неопределенных множителей Лагранжа;

А -матрица размерностью их1 коэффициентов в уравнении движения; й-матрица столбец из обобщенных сил размера пу п , Я-прямоугольная матри-

ца размера «хм, элементы которой определяются по уравнениям голономных й неголономных связей; в'-матрица столбец размера лх1 из обобщенных сил в "разрезанных" шарнирах.

В работе показано что, если все уравнения связей независимы, то матрица Я имеет полный раиг равный количеству ее строк \<г, а матрица НА']НТ имеет тот же ранг к в этом случае матрица неопределенных множителей Я определится из матричного выражения:

Л = -[НА НтУ(т1(в + В,)+ф). (9)

Подставляя найденное X в уравнения движения окончательно получим:

<1 = Л_1(л + В' -НТ[НА^НТ)'\НА'\В + В*) + Ф) . (10)

Это и есть окончательная общая матричная форма записи уравнений движения любого исполнительного механизма. Численное интегрирование начинается от начальных условий Примените представленного метода формирования уравнений движения в диссертации проиллюстрировано примерами.

Оптимизационное проектирование. Здесь также представлено разработанное алгоритмическое и программное обеспечение для оптимального проектирования координатных позиционеров и многокоординатных систем на основе поисковых методов параметрической оптимизации.

При этом общая структура оптимизационного алгоритма решения любой рассматриваемой нами задачи может быть представлена в виде следующей последовательности операций:

/71 П2 -> ЯЗ -» Д4 П5 П6 П1.

Здесь П1 - задание исходных данных, констант, начальных значений, варьируемых при оптимизации переменных х1,х2,...,хп; П2 - анализ координатной системы в исходной точке при фиксированных значениях оптимизируемых параметроз; ПЗ - расчет значений оптимизируемых функций fi, П4 - расчет целевой функции ср; П5 - организация вычислительной процедуры поиска минимума целевой функции ср и формирование новых значений варьируемых переменных х1,х2,...,хп с учетом всех требований по сходимости и устойчивости алгоритма; П6 - проверка условий завершения итерационного процесса оптимизации; П7- формирование результатов оптимизации. Основными являются блоки П2, ПЗ, П4, П5, в которых счет циклически повторяется.

В диссертации обобщенная оценочная функция <р, учитывающая как основные условия оптимизации, так и ограничения (дополнительные условия) составлялась следующим образом:

[/>, +С, при 1\ > 0

<р=\Р2, приР,=0 , (11)

;>2+о, при Рц=о,р2*о

где

<р - обобщенная оценочная функция;

[\- функция "штрафа" за невыполнение обязательных условий оптимизации, которые включают следующие: а) варьируемые конструктивные параметры х,,х2,...,х„ должны иметь положительные значения, т.е. оптимизационный поиск ведется б вещественной области; б) выполнение обязательных условий существования базовых конфигураций в соответствии с ранговой характеристикой; в) направляющие косинусы ортов лежат в промежутке [-l;+lj; обязательные условия оптимизации имеют форму неравенств Lj(x)> О и учитываются оптимизируемыми функциями двух видов Lj (х) = Lj (х), Lj (х) - (x)j;

Р2 - функция "штрафа" за невыполнение желательных условий оптимизации, которые включают следующие: а) значения варьируемых параметров ограничиваются заданными пределами х, „^ х, < х, тах, что учитывается следующими функциями:

= mini Х| " ) > 0; F2= mini *■»«_"*' ] г 0;

^тах ill'' ^^тах Хт:пу

б) благоприятные структурно-топологические, кинематические, динамические и точностные условия функщюнирования координатного позиционера или координатной системы;

Q - критерий качества воспроизведения требуемых характеристик является интегральной оценкой качества воспроизведения заданного движения координатной системой, учитывается в виде:

21

Q = max|(J(x1,x2,...,xn)| или 0 (А,-) , 5 = 1,2,-

/=1

С - произвольное большое число, барьер между и Р2, назначаемое из условия C»(P2+Q)m.

Укрупненная блок-схема разработанной программы параметрической оптимизации исполнительных механизмов координатных систем представлена на рис.1

Практика численных расчетов показала, что рационально проводить оптимизацию координатных позиционеров и координатных систем в несколько этапов, усложняя и модифицируя от этапа к этапу оптимизационную моделью. Сначала достаточно включить в оптимизируемые функции небольшое количество тщательно отобранных характеристик и ограничений.

(1ючояо_)

ВВод исходных данных: X - Вектор параметров

Формирование: №!. ОУШ ХЖ.

т. тм. тт. ап ню

Вычисление констант оптимизации А р. МЕТ. П

Обнуление Вектора параметров XIII - 0. ПИ = О

ПроЪа 6 исходной течке! ь ° х. и * Г. о* Р 1

Запоминание начальной точки Ха - К Та - Т. А - Р

Вычислен).<9 произВобных конечными разностями. Вычисление матрицы А

Нахождение Вектора градиента б исходной точке: дгадр * 2В'Т

Получение матрицы Гессе Н = А'А

Относительное определение на- _ правления спуска па траектории аХ

I

ЛемпфираВание матрицы Гессе и уточнение Величины спуска па траектории Н = Н * Р31

±

Определение длины шага а X и _ спуск по траектории X = Хе * рМ

Проба целебай функции В конечной | точке шага Т' !

( конец )

Рис. 1. Блок-схема алгоритма парметри-ческой оптимизации координатных систем

Третья глава посвящена разработке стендового оборудования и методик экспериментальных исследований основных рабочих характеристик координатных позиционеров на основе ЛШД. Основное внимание уделено статическому и динамическому синхронизирующему тяговому усилию, точности позиционирования и максимально достижимой скорости н ускорению. Для этих целей разработан ряд установок:

- установка для проведения статических исследований ЛШД;

- установка для снятия динамических характеристик ЛШД;

- установка для измерения точности позиционирования ЛШД;

- установка для определения характеристик воздушных опор координатных позиционеров.

В процессе экспериментальных исследований синхронизирующего тягового усилия определяются два параметра: зависимость тягового усилия Р от смещения индуктора из положения устойчивого равновесия и максимального тягового усилия?^.

При исследовании динамических характеристик определяется максимальная скорость У^ и ускорения развиваемых координатным позиционером на базе ЛШД. Измерения проводились с помощью лазерного интерферометра ЛИ-1, при этом перемещение, скорость и ускорение перемещения индуктора координатного позиционера задаются автоматически блоком управления ЛШД. Фактически значения мгновенной скорости перемещения измеряются через каждые 5 мс, фиксируются на экране дне-

плея и могут быть выведены на печать.

Для определения максимальной скорости перемещения автоматически задается ряд скоростей с интервалом 10 мм/с при постоянном ускорении пока не наступит сбой индуктора, состоящий в потере хотя бы одного шага на длине перемещения 100 мм.

При определении максимально возможного ускорения системой управления задается возрастающий ряд ускорений с интервалом 20 мм/с2 при постоянной скорости до потери шагов индукгора, фиксируемой лазерным интерферометром.

По результатам измерений мгновенных скоростей перемещений индуктора, при необходимости, может определяться участок разгона, функции изменения скорости и ускорения на этом участке.

Исследования точности позиционирования координатных позиционеров проводились на разработанном стенде, созданном на базе лазерного интерфе рометра, чувствительность которого 0,08 мкм, а погрешность измерения перемещений - 0,3 мкм.

Точность позиционирования устройств на основе ЛШД зависит в основном от двух составляющих: погрешность деления периода г (дискретность перемещения) и погрешность изготовления по niaiy зубцовой структуры статора. Поэтому, с целью определения величины этих составляющих и их влияния на суммарную погрешность позиционирования, измерения проводились при следующих шагах перемещения индуктора: при s, = 10 мкм внутри периода г = 0.48 мм зубцовой структуры ЛШД, при í2 = 1.92 мм, кратном периоду г на рабочем поле 150x150мм и при ,v3 = 2мм, значении, некратном периоду г на том же рабочем поле.

Измерялись и определялись два параметра точности позиционирования: систематическая погрешность и средняя квадратичная величина случайного разброса - воспроизводимость позиционирования. Оба параметра определяются в одном цикле измерений, причем дисперсия разброса вычисляется общая для всех контролируемых точек.

В этой главе представлена также методика оптимального проектирования ЛШД для координатных позиционеров. Предложен алгоритм проектировочного расчета, предусматривающий последовательный перебор независимых переменных и обеспечивающий поиск их оптимального сочетания по выбранному критерию оптимальности с учетом ограничения области поиска.

Для оптимизационных расчетов одновременно по девяти и большему числу независимых переменных, характеризующих конструктив электромагнитного модуля, используется разработанная совместно с С.Е.Карповичем программа оптимизации, построенная на математических методах второго порядка.

Для сокращения машинного времени расчета оптимального варианта ЛШД предложен алгоритм, предусматривающий расчет динамических показателей по полиному, получаемому методами математического планирования эксперимен-

та. Диапазон варьирования факторов и план эксперимента выбраны на основе предварительного моделирования.

В четвертой главе рассматриваются теоретические и экспериментальные исследования координатных позиционеров на базе ЛШД. Здесь представлены результаты исследований по математическому моделированию и экспериментальному определению основных характеристик координатных позиционеров.

Несмотря на то, что в последнее время электропривод различных видов успешно развивается, в основном, за счет модернизации систем управления, становиться очевидным, что дальнейший процесс невозможен без одновременного совершенствования исполнительных устройств, разработка которых сочетает использование новых материалов и методов математического моделирования с эффективным проектированием и производством.

В настоящее время проектирование таких устройств базируется преимущественно на эмпирических правилах и методах, полученных в результате экспериментов или анализа прототипов. Проблема еше более усложняется из-за использования существенно нелинейных материалов и систем со сложной геометрией, а также необходимости проводить анализ как в статическом, так и в переходном и в установившемся режимах. В этих случая?; только САПР позволяет проводить наиболее точное и полное моделирование, модификацию, оптимизацию и создание новых типов электромагнитных исполнительных механизмов. Для этих целей нами предложены алгоритмы и пакет программ математического моделирования, которые включают аналитический расчет характеристик ЛШД без учета насыщения и моделирование статических и динамических характеристик ЛШД с учетом насыщения.

Аналитический расчет характеристик ЛШД без учета насыщенна Аналитическая модель расчета характеристик ЛШД без учета насыщения основана на энергетическом подходе к анализу распределения магнитного поля в рабочем зазоре, согласно которому это распределение подчиняется уравнению Лапласа параболического типа.

В результате аналитического интегрирования получена функция удельного теплового усилия, которая позволила провести полное компьютерное исследование тяговых характеристик ЛШД при различных геометрических параметрах зубцовой зоны индуктор-статор, а также различных материалах электромагнитного модуля. В результате моделирования установлены оптимальные диапазоны значений основных параметров зубцовых структур Saa=j/ = 0,3..0,45;

K~Yt = °>4"0'5 °.°15- А04 ■

Моделирование статических и динамических характеристик ЛШД с учетом насыщения.

Проведенные исследования показали, что линейная модель дает высокую сходимость с экспериментом при расчете ненасыщенных линейных систем ЛШД, когда рабочая точка на кривой В/Н лежит в линейной области. Но, не-

смотря на несомненные достоинства этой модели (главное достоинство - аналитическое представление результатов), для магнитных систем, работающих в глубоком насыщении, необходимы другие математические методы и подходы.

Для моделирования статических и динамических характеристик ЛШД с учетом насыщения в диссертации разработан метод анализа энергии магнитной системы всего модуля ЛШД.

Показано, что большое влияние ка тяговые характеристики оказывает изменение магнитного сопротивления воздушного зазора от его величины, формы зубцов, взаимного расположения зубцов индуктора и статора.

Для ЛШД с разнесенными координатами, имеющими двухстороннюю зуб-цовую структуру с непрерывными зубцами в диссертации разработана математическая модель, позволившая получить аналитическое выражение функции тягового усилия.

Для ЛШД с совмещенными координатами, имеющими на индукторе непрерывную зубцовую структуру, а на статоре структуру типа «решетка» или «вафля» разработаны численные математические модели позволяющие методами сеток или конечных элементов определить как магнитные характеристики в рабочем зазоре так и функцию тягового усилия.

При выявлении электромагнитных связей и взаимодействий, описанных в предыдущем разделе, насыщение магнитной системы ЛШД не учитывалось. Для описания ЛШД (в этом разделе) нами использован метод анализа энергии магнитной системы ЛШД. В общем случае ЛШД описывается системой из п+1 уравнений, где п - число фаз. Здесь п уравнений являются уравнениями электрического равновесия цепей, образованных обмотками, коммутирующими элементами и источниками питания. Еще одно уравнение - это уравнение механического динамического равновесия. Для случая однокоординатного двухфазного линейного шагового двигателя, рассматриваемого в настоящем разделе, эта система имеет вид:

= «п(2* / 0; Я2/2 = и2ат с05(2.т / /); (12)

в— + ах+ Рп = Р. (13)

Л2 Ж

Входными величинами являются напряжения на обмотках: на первой - Л/, и на второй и2, которые изменяются с частотой амплитудами {/1тахи и2тх соответственно по законам синуса и косинуса.

Уравнения (12) описывают электрические процессы в первой и второй обмотках. Из них находят токи /] и 12. щ и у/2 - потокосцепления обмоток. Уравнение (13) определяет динамическую связь электрических и механических процессов. Здесь т - масса подвижных частей двигателя, ¡5 - коэффициент вязкого трения (показатель колебательности системы), а - коэффициент сухого трения, Р0 - статическая сила сопротивления, Г- тяговое усилие, перемещающее индуктор.

На основании описанных алгоритмов нами разработано многоцелевое программное обеспечение, которое позволяет проводить:

- двумерное нелинейное динамическое моделирование произвольных электромагнитных систем в интерактивном режиме;

- исследование и выбор рабочих режимов магнитных материалов;

- вариацию геометрии моделируемой системы магнитопровода;

- моделирование электромагнитных устройств или их частей в динамике.

Для проведения экспериментальных исследований координатных позиционеров на ЛШД был создан планарный двухкоординатный Х,У позиционер с возбуждением от постоянных магнитов на аэростатической опоре, состоящий из индуктора и статора. По результатам экспериментальных исследований были получены зависимости синхронизирующего тягового усилия для различных сочетаний геометрических и конструктивных параметров зубцовых зон индуктора и статора ЛШД, как со сплошным длинным зубом, так и с пересеченными зубцовымк структурами типа "вафля". По экспериментальным результатам так же были получены зависимости погрешности позиционирования, а так же динамических характеристик при различных сочетаниях конструктивных параметров линейных шаговых двигателей координатных позиционеров. Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований показывает высокую их сходимость и позволяет рекомендовать полученные в диссертации результаты в практику проектирования прецизионного технологического оборудования для микроэлектроники.

В прецизионных координатных позиционерах на ЛШД преимущественное использование имеют направляющие с мапгато-воздушными опорами. Достоинства таких направляющих: возможность реализации малых зазоров 0,02 мм и менее; уменьшение трения до очень малых величин; возможность перемещения по поверхности, в принципе, на неограниченные расстояния; быстродействие, недостижимое на других опорах. Все это привело к необходимости математического моделирования и численного расчета на ЭВМ таких опор, которые в конечном итоге сводятся к численному расчету эпюр давления и силы реакции газового слоя в воздушном зазоре индуктор-статор.

На основании прграммно-реализованного в работе алгоритма, основанного на методе сеток, и численного исследования на ПЭВМ получены следующие результаты:

1. Получены распределения относительного и абсолютного р давления в различных средах воздушного зазора аэростатических опор во всем диапазоне изменения рабочих параметров давления наддува газа р, = 2 + 6 атм, толщина газового слоя А = 5-И о3 мкм, диаметр питающих отверстий Ы = 0,1^-2 мм. Полученные результаты имеют качественное согласие с имеющимися в литературе данными.

2. Построены зависимости абсолютной и удельной IV подъемной силы плоских прямоугольных аэродинамических опор от давления в зазоре в точке

поддува pd, диаметра питающих отверстий d, толщины газового слоя h. Показано, что величины fF, W7 не зависят от коэффициента истечения а и давления наддува на входе в жиклер .

3. Проведены исследования на устойчивость используемого численного метода от начальных данных и параметров системы. Показано, что для достижения относительной погрешности для значений р и W не более 10 % достаточно ограничиться числом разбиений расчетной области порядка 20x20 и величиной задаваемой точности вычислений при решении системы конечноразност-ных уравнений е<* !0! -НО2 для аэростатических опор указанной конфигурации.

4. Проведена оптимизация некоторых конструктивных особенностей аэростатических опор для достижения наибольших значений силы реакции газового слоя (подъемной силы опоры) при фиксированном расходе вдуваемого воздуха. Проанализирована возможность постановки задачи оптимизации по числу питающих отверстий, а так же по достижению условий и режимов с высокими значениями жесткости газового слоя.

В пятой главе представлена современная технология механосборочного производства координатных позиционеров для технологического оборудования производства изделий электронной техники.

При разработке технологии изготовления устройств координатных перемещений на основе ЛЩЦ нами был решен ряд новых технологических задач и, в особенности, для сборочных операций: подбор и отработка технологии склейки статора и индуктора, выбор компаундов и отработка процесса заливки пазов, создано оборудование и освоен технологический процесс твердого анодирования (Ан., Оке., тв.) корпусов из алюминиевых сплавов, позволивший создать ЛШД с минимальными массами подвижных элементов и требуемой временной стабильностью геометрических параметров, разработаны и изготовлены устройства для намагничивания блоков электромагнитов индуктора, обеспечившие возможность получения минимального разброса постоянных магнитных потоков во всех фазах управления ЛШД. Освоены финишные операции шлифовки рабочих поверхностей ЛШД, обеспечивающие получение их неплоскосгаости в пределах 5 мкм и шероховатости не хуже 0,63 мкм для эффективного использования аэростатических опор.

Технология формирования зубцовых .структур ЛШД для серийного производства координатных позиционеров на основе ЛШД впервые в отечественной практике была создана на ГНПКТМ «Планар» и развивается в настоящее время.

Система координатных перемещений на основе ЛЩЦ состоит из двух основных узлов - неподвижного статора и подвижной каретки (индуктора). Индуктор через воздушный зазор 10...20 мкм, обеспечиваемый подачей сжатого воздуха при давлении (0,4+0,04) МПа, между ним и статором перемещается по сложным пространственным траекториям, согласно управляющим сигналам. Статор представляет собой основание размерами от (275x270x60) мм (уст.

ЭМ-4260) до (920x870x150) мм (уст. ЭМ-5034) из габбро-диабаза, габбро-корита или чу!уна, на которое наклеена пластина из электротехнической стали.

На поверхности листа нарезана зубцовая структура (выступ-впадина) размерами (ширила паза - шаг) от 0,22x0,48 до 1,1x2,0 мм. Пазы заполнены компаундом на основе эпоксидных смол. Функциональная поверхность листа прошлифована и доведена до значений плоскостности 0,006...0,008 мм при параметре шероховатости Ка = 0,40...0,32 мкм.

Индуктор представляет собой плиту размерами от (260x225x20) мм (уст. ЭМ-4260) до (620x323x52) мм из алюминиевых сплавов с выфрезерованными группами окон. В окна вклеены блоки электромагнитов координат X и У. Зубцовая структура электромагнитов также залита компаундом, прошлифована и доведена совместно с плитой (корпусом) до значений плоскостности 0,006...0,003 мм при параметре шероховатости Иа =0,2 мкм.

На корпусе индуктора устанавливается предметный столик для установки объекта производства - фотошаблона, полупроводниковой пластины, корпуса микросхемы и т.д. Здесь же устанавливаются меры отсчета координатных перемещений (дифракционные решетки, отражающие зеркала).

Производство ЛШД заключает в себя два основных технологических передела - изготовление статора и индуктора.

Технология изготовления статоров должна обеспечивать получение высокостабильной дискретной ферромагнитной базовой прецизионной поверхности размерами до 1000x900 мм, а в отдельных случаях и более в 1,5...2 раза, с допуском плоскостности 0,015...0,003 мм и параметром шероховатости Ка = 0,4... 0,2 мкм.

Индуктор, являющийся полной противоположностью статора конструктивно и технологически, тем не менее, также должен обеспечивать температур-но-временную стабильность функциональной плоскости в пределах до +0,002 мм на поле до 400x400мм.

Типовой технологический процесс изготовления статоров включает следующие операции:

■ склеивание основания с пластиной;

■ фрезерование зубцовой структуры;

■ заливка канавок в зубцовых структурах статора и индуктора;

■ шлифование функциональной поверхности пластины статора.

В настоящей главе показана современная технология механосборочного производства ЛШД, а также дан прогноз развития технологии на ближайшие 5...10 лет.

В шестой главе представлены результаты разработки специального технологического оборудования электронного машиностроения, основанные на теоретических исследованиях, экспериментальных результатах и математическом моделировании магнитной системы, статических и динамических харак-

теристик координатных позиционеров и магнито-воздушных опор, технологии их изготовления.

В настоящей работе развивается концепция построения ГПС по производству специального технологического оборудования, которая направлена на преодоление противоречий и затруднений, возникающих при автоматизации производственных процессов традиционными методами, путем доработки серийных станков с ЧПУ.

Результаты исследований настоящей работы были использованы при разработке, изготовлении и серийном освоении ряда специального технологического оборудования, в том числе: проекционных мультипликаторов ЭМ-5084АМ, ЭМ-584АП, ЭМ-584АМ и ЭМ-584АН, автомата присоединения проволочных выводов ЭМ-4260, установки зондового контроля ЭМ-690М установки сборки узлов прецизионных шаговых двигателей СБ-001 и др.

Например, технология субмикронного помодульного проекционного экспонирования полупроводниковых пластин в производстве БИС и СБИС, с проектными нормами 0,8 мкм и менее, имеет ряд особенностей, в первую очередь они связаны с необходимостью выполнения с чрезвычайно пысокой точностью операции совмещения промежуточного шаблона с полупроводниковой пластиной, применением высокоразрешающих проекционных объективов, глубина резкости которых находится в диапазоне 1...3 мкм, постоянным увеличением размеров полупроводникоых пластин.

Эта требования приводят к необходимости обеспечения точности координатных систем для проекционного мультипликатора ЭМ-5084АМ лучше 1 мкм. (см. рис. 2).

Наиболее оптимально удается решить данную проблему при построении координатного позиционера на базе линейного шагового двигателя с замкнутым по положению индуктора управлением, используя в качестве датчика обратной связи трехканальный лазерный интерферометр (см. рис. 3).

С учетом этих и других требований был создан проекционный мультипликатор ЭМ-5084 АМ.

Мультипликатор обеспечивает выполнение в автоматизированном режиме операций:

■ базирования промежуточного шаблона;

■ предварительной ориентации загрузки и выгрузки полупроводниковых пластин;

" покадрового и улучшенного глобального совмещения изображения рисунка промежуточного шаблона с рисунком на полупроводниковой пластине;

■ фокусирования и «горизонтирования» полупроводниковых пластин, контроля ¡п-вии положения плоскости наилучшего изображения проекционного объектива и соответствующей корректировки системы фокусирования.

Основные технические характеристики мультипликатора

Производительность 40... 50 пластин/час (при времени экспонирования 0,35 с, размере кадра изображения 16x16 мм, диаметре пластин 150мм)

Масштаб проекционного уменьшения 5:1

Максимальное рабочее поле модуля 16*16 мм

Размер минимального элемента 0,8 мкм

Емкость магазина для промежуточных фотошабло- 12 шт.

нов

Погрешность совмещения ±0,1 мкм

Диаметр обрабатываемых пластин 100 мм, 150 мм

Размер промежуточных шаблонов 127 *127 мм

Отличительной особенностью мультипликатора является также комплексное использование в несущей конструкции твердокаменных пород, обеспечивающих геометрическую стабильность положения систем, улучшенную виброзащищенность. Разработка и внедрение данной установки в производстве электронных компонентов полностью подтвердили корректность принятых решений.

Второй пример - это технология сборки узлов шаговых двигателей, в частности роторов, имеющая ряд особенностей, обусловленных, в первую очередь, высокими точностными требованиями, которые необходимо обеспечить в процессе выполнения сборочных операций. С учетом этих требований, а также номенклатуры и программы выпуска изделий были проанализированы типы сборочного оборудования и показано, что наиболее подходящими являются сборочные центры с числовым программным управлением.

Была разработана, изготовлена и внедрена в производство установка сборки роторов шаговых двигателей СБ-001 (см. рис.4).

Установка предназначена для выполнения операций сборки роторов шаговых двигателей ДШИ-200-1; ДШИ-200-2; ДШИ-200-3; ДШИ-200-0,5 в условиях серийного производства.

Установка СБ-001 построена по схеме «сборочный центр», обеспечивает автоматическое выполнение всех операций: подачи собираемых деталей на позицию сборки, ориентации, базирования, взаимной фиксации деталей путем запрессовки и двухсторонней зачеканки собранного узла, укладки готовых изде-пий в ячеистую тару.

Установка построена по модульному принципу и состоит из промышленного робота, оснащенного роторной головкой с рабочими органами, технологического модуля, загрузочно-разгрузочного устройства, устройства управления, системы технического зрения. В качестве приводов робота использован разработанный линейный шаговый привод.

Основные технические характеристики установки: номинальная грузоподъемность - 5 кг; повторяемость позиционирования - 5 мкм;

максимальная скорость перемещения предметов сборки в горизонтальной плоскости не менее 600 мм/с;

максимальная скорость перемещения предметов сборки в вертикальной плоскости не менее 150 мм/с;

максимальные угловые скорости перемещения предметов сборки по степеням свободы <рп а не менее 30 град/с.

Кроме того, разработка установки СБ-001, ее эксплуатация полностью подтвердили выдвинутую в диссертации концепцию построения автоматизированного оборудования для микроэлектроники, в частности сборочных машин прецизионных узлов шаговых двигателей, которая, как было отмечено выше, состоит в многоцелевом использовании унифицированной исполнительной координатной системы, в качестве которой предлагается многокоординатный электропривод, созданный на базе ЛШД, наращивание возможностей которого по числу операций, мощности, развиваемым силам достигается за счет изменения числа и способа соединения в группы однотипных модулей со стандартными цепями питания и управления. Разработка данной установки подтвердила перспективность создания автоматических сборочных машин на основе созданной элементной базы для точного электронного машиностроения и других областей техники.

Рис. 2. Проекционный мультипликатор ЭМ-5084АМ и вид на координатный позиционер

А{

1 - лазер;

2 - зеркало;

3 - зеркало;

4,5 - зеркала полупрозрачные; 6,8,10 - интерферометры; 7,9 - зеркала каретки; 11 - фотоприемник Рис. 3 Координатный позиционер мультипликатора ЭМ-5084АМ

Рис.4 Общий вид установки сборки СБ - 001

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с поставленной целью и задачами диссертации выполнено теоретическое обобщение и решение иаучно-техничеекой проблемы создания прецизионного технологического оборудования электронного машиностроения для субмикронных производств на базе моделирования и исследования прецизионных координатных позиционеров, развития технологии их изготовления.

Основные научные и практические результаты работы можно сформулировать в виде следующих выводов:

1. Решена научная проблема создания теоретических основ разработки прецизионного технологического оборудования электронного машиностроения для субмикронных производств [1-5, 8-11,19-29], включая:

■ анализ основных требований, предъявляемых субмикрошюй технологией к технологическому оборудованию, позволяющему определить точностные параметры оборудования, обеспечивающие устойчивое выполнение операций б производстве электронных компонентов с проектными нормами 0,8 мкм и ме-

. нее;

° осуществление структурного, кинематического и динамического аначиза прецизионного технологического оборудования и выработку требований к основным устройствам; '

т проведение классификации прецизионных координатных систем;

■ разработку математических моделей, проведение математического моделирования и оптимизационного проектирования координатных систем оптико-механического и сборочного оборудования, в том числе проекционного мультипликатора, автомата присоединения проволочных выводов и установки сборки узлов шаг овых двигателей.

2. Разработаны технологические методы производства прецизионных координатных позиционеров за счет оптимального выбора материалов, режимов механической обработки и сборки, что позволило изготавливать координатные системы с повышенными точностными характеристиками и обеспечить стабильность параметров в процессе эксплуатации [1, 7,10,18,29-41].

3. Разработаны аналитические и численные алгоритмы анализа магнитного поля прецизионного позиционера, позволяющие моделировать его статические и динамические характеристики: тяговое усилие, погрешность позиционирования, скорость, ускорение. Выполнены теоретические и экспериментальные исследования влияния геометрических параметров зубцовых структур индуктора и статора на характер изменения магнитного поля в рабочем зазоре, что позволило в совокупности определить их оптимальные соотношения и создать прецизионные координатные позиционеры с конкурентоспособными параметрами назначения [1-5, 8-11].

4. Созданы методы, методики и оборудование, необходимые для проведе-1ия исследований основных электрических, статических и динамически ха-шетериетик прецизионных координатных позиционеров, что позволяет прово-цпъ экспериментальные исследования, а также различные виды испытаний в троцессе изготовления прецизионного технологического оборудования для ;убмикронных производств и обеспечить требуемое качество и достоверность толучаемых результатов [1,2, 3, 23-41].

5. Исследованы изменения характеристик магнитного поля в рабочем зазо-зе индуктора и статора, взаимные зависимости шаговых и точностных характе-)истик, скорости и ускорения, получены новые экспериментальные данные 1-10,19-23].

6. Создана гамма прецизионного технологического оборудования для суб-ликронных производств, не уступающая по своим параметрам зарубежным шалогам и обеспечивающая технологии производства интегральных микро-;хем с проектными нормами 0,8 мкм и менее [1-41].

7. Предложена и обоснована новая концепция построения гибких произ-юдственных модулей, основанная на многоцелевом использовании различных 5идов линейных шаговых двигателей и обеспечивающая производство преци-!ионных узлов технологического оборудования для субмикронных производств 1-41].

8. Показано, что создание конкурентоспособного прецизионного технологического оборудования для субмикронных технологий - основа успеха развития микроэлектроники и повышения экспортного потенциала Республики Бела-)усь [1,2, 3,11-14,18, 25].

На основе оборудования, созданного с использованием результатов дис-;ертационной работы, созданы линии по производству интегральных микро-:хем с технологией 0,8 мкм на АО «Микрон», АО «Ангстрем», г. Москва, НПО (Интеграл», г. Минск, успешно реализуется государственная программа науч-го-техническая программа «Белэлектроника», совместная специальная про-рамма Исполкома Союза Беларуси и России «Победа».

Благодаря созданию и модернизации технологического оборудования концерном «Планар» в период с 1992 по 1999 год более 300 единиц оборудования юставлено на экспорт в США, Австрию, Республику Корея, КНР, Тайвань, Ин-дто.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

Монографии

1. Русецкий A.M. Координатные позиционеры гибких производственных систем для электронного машиностроения. - Минск: Военная академия, 1998. -176 с.

2. Карпович С.Е., Русецкий А.М., Ляшук Ю.Ф. Теория построения прецизионных механизмов оборудования производства электронной техники. -Минск: Концерн «Планар», 1999. - 261 с.

3. Карпович С.Е., Руссцкий A.M., Ляшук Ю.Ф., Мапошков В.Е. Оптимизационное проектирование прецизионных координатных систем и механизмог оборудования электронной техники-Минск: ПО «Интеграл», 1999. - 240с.

Статьи, брошюры, материалы конференций

4. A. Rusetsky, S. Karpovich, Y. Mezhinsky, V. Matushkov "Space electromechanical robot systems with non-holonoinic constraints". Part 1 "Construction of th£ motion Equations for electromechanical robot systems" // Algorytmization oi Mathematical Models for Non-holonomic Constraints System and Nonlinear Mechanics in the Biaxial Stress States of Solid Bodies. - Publishers of Bialystck Technical University, Bialystok, 1998.-C.87-105

5. A. Rusetsky, S. Karpovich, Y. Mezhinsky, V. Matushkov Space electromechanical robot systems with non-holonomic constraints. Part 2 Program motion planning and control for multicoordinate robot systems with nonholonomic constraints/, Algorytmization of Mathematical Models for Non-holonomic Constraints System anc Nonlinear Mechanics in the Biaxial Stress States of Solid Bodies. - Publishers o: Bialystok Technical University, Bialystok, 1998. - С. 105 -123.

6. Русецкий A.M., Голубовский А.А., Ляшук Ю.Ф. Создание гибких автоматизированных производств обработки деталей типа тел вращения// Электронная промышленность - М., 1983. - вып. 5 - С. 37-38.

7. Русецкий A.M., Голубовский А. А., Колесник Э.М., Кузьмичев Г.П Промышленный робот НМ-ООЗА// Электронная промышленность - М., 1985. -вып. 10-С. 59-61.

8. Karpovich S.E., Rusetsky A.M., Mezhinsky Yu.S. Dynamics of Programmed Movements of Multicoordinate Systems. // Processing of 7th Internationa Power Electronics and Motion Control Conference. - Budapest, Hungary, 1996. -P. 15-17.

9. Русецкий A.M. «Моделирование статических и динамических характе ристик координатных позиционеров на базе линейных шаговых двигателей < учетом насыщения»// «Труды отделения микроэлектроники и информатики» Выпуск 3, 1998. -С.134-139.

10. Русецкий A.M. «Аналитический расчет тягового синхронизирующее усилия координатных позиционеров на основе линейных шаговых двигате

лей»// «Труды отделения микроэлектроники и информатики», Выпуск 3, 1998. -С. 125-131.

11. A.M. Русецкнй. Построение гибких производственных систем для микроэлектроники на основе прецизионных координатных позиционеров// II Белорусский конгресс по теоретической и прикладной механике «Механика - 99». -Минск, 1999. -С.39

12. Русецкий A.M. Задачи и перспективы прикладной науки/7 Техника. Экономика. Организация. - 1998. - №1. - С.8-11

13. Русецкнй A.M. О приоритетах научно-технического развитил// Техника. Экономика. Организация. - 1999. - №1. - С.2-5

14. Русецкнй A.M., Леднев Ю.Т. Выпуску конкурентной продукции - научную базу// Техника. Экономика. Организация. - 1999. - №2, - С.2-5

15. Красницкий В Я., Русецкий A.M. Модель поверхностного сопротивления кремниевых ионно-легированных слоев р-типа// Электронная обработка материалов. - 1999. - №6 — с. 31-34

16. Красницкий В.Я., Русецкий A.M. Общетехнические требования к технологическому оборудованию для производства субмикронных микросхем// Электронная обработка материалов. - 1999. - №6 - с. 35-38

17. Войтех С.Н., Колесник Н.И., Русецкий А.М. Особенности формирования элементов топологии субмикронных ИС на рельефе кремниевых пластин. // Электронная обработка материалов. - 1999. - №6 - с. 17-21

Тезисы докладов

18. Русецкий A.M., Голубовский А.А. Опыт разработки и эксплуатации установки сборки узлов прецизионных шаговых двигателей// Тезисы докладов В НТК «Проблемы комплексной автоматизации механосборочных и сборочно-монтажных работ в производстве радиоэлектронной аппаратуры и вычислительной техники». - М., 1989. - С. 42.

19. Rusetskv A.M., Karpovich S.H., Mezhinsky Yu.S. Influence Investigation of Stepping Load Parameters for Test Forcing. // Extended Abstracts of International Symposium Greep and Coupled Process. - Bialystok, Poland, 1995. - P. 111-113.

20. Rusetskv A.M., Karpovich S.E. Flexible Automated Systems for Integrated Circuit Control and Assembly Operations. // Abstracts of International Conference on Industrial Technology. - Shanghai, China, 1996. - P. 97-99.

21. Rusetsky A.M., Karpovich S.E., Mezhinsky Yu.S. Influence Investigation of Stepping Load Parameters for Test Forcing. // Extended Abstracts of International Symposium Greep and Coupled Process. - Bialystok, Poland, 1996. - P. 201-204.

22. Русецкий A.M. «Моделирование статических и динамических характеристик координатных позиционеров на базе линейных шаговых двигателей с учетом насыщения»// Тезисы докладов 3-й международной научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика». - Москва, Зеленоград, 1997. -С. 85.

23. Русецкий A.M. «Аналитический расчет тягового синхронизирующего усилия координатных позиционеров на основе линейных шаговых двигателей»// Тезисы докладов 3-й международной научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика» - Москва, Зеленоград, 1997. - С. 85.

24. A.M. Русецкий «О стратегии развития электронной, радиотехнической, оптико-механической, приборостроительной и электротехнической отрасли»// Тезисы доклада на республиканском совещании 14-15 ноября 1997 г. в г. Могилеве «О стратегии развитая промышленного комплекса Республики Беларусь». -Минск, 1997. - С.57-60.

25. A.M. Русецкий «Научная и инновационная политика Министерства промышленности Республики Беларусь: современное состояние и перспективы». Тезисы докладов Международной конференции НИП-98, Минск, Беларусь, 1-4 декабря 1998г. - Минск, 1998. - С. 79-82.

26. Comyshon A.S., Solovyov W.S., Rusezky А.М. Formation of buried highre-sisfance silicon by two-step substoichiometvik implantation of nitvogen ions// Взаимодействие излучения с твердым телом: Тез. докл. международной научной конференции. - Минск, 6-8 октября 1999.

27. Андреев А.Ф., Борздов В.М., Валиев A.A., Русецкий А.М., Жевняк О.Г. Дрейфовая скорость электронов в высоколегированной подложке кремниевых МОП переключателей транзисторов// Взаимодействие излучения с твердым телом: Тез.докл. международной научной конференции. - Минск, 6-8 октября 1999.-е. 10-12.

28. Колковский И.И., Русецкий А.М., Лукьяница В.В. Радиационно-термическая активация легирующих примесей в кремнии// Взаимодействие излучения с твердым телом: Тез. докл. международной научной конференции. -Минск, 6-8 октября 1999. - с. 110-112.

29. Колядко Н.С., Русецкий A.M., Сайганов В.А., Басалаев С.П. Производство изделий из камня в концерне «Планар»//' Камнеобработка - 99: Тез.докл. международного научно-технического семинара - Киев, 6-8 октября 1999. -с. 37 -38.

Авторские свидетельства

30. Свидетельство на промышленный образец 15810 СССР, МКПО 15-09. Манипулятор/ Русецкий А.М., Онегин Е.Е., Голубовский A.A., Яницкий А.Н. -27806/50по; заявлено 01.12.82; Опубл. 15.04.84, Бюл.№3// Промышленные образцы. Товарные знаки. - 1984. -№3. - С.41.

31. A.c. 990504 СССР, МКИ3 В25 J 15/00. Приспособление к манипулятору для захвата и удаления полых деталей/ Русецкий А.М., Клиновский А.М. -№3274752/25-27; заявлено 08.04.81; 0публ.23.01.83г., Бюл.№3// Открытия Изобретения. - 1983. - №3. - С.70.

32. A.c. 988426 СССР, МКИ3 В 21 D 43/20. Устройство для подачи листового материала в зону обработки/ Русецкий А.М., Клиновский A.M., Коломен-

ский Б.А. - №3305658/25-27; заявлено 19.06.81; Опубл. 15.01.83, Бюл.№2// Открытия. Изобретения. - 1983. — №2. - С.70.

33. Свидетельство на промышленный образец 19060 СССР, МКПО 15-03. Устройство загрузочное/ Русецкий Л.М., ЯницкийА.Н., ЖибрикВ.Н. -33297/50по; заявлено 27.11.84; Опубл. 15.09.86, Бгол.№3// Промыпшенные образцы. Товарные знаки. - 1986. - №3. - С.81.

34. A.c. 1313693 СССР, МКИ3 В 25 J 11/00. Рука робота/ Русецкий A.M., Голубовский A.A. - №4096741/25-08; заявлено 22.01.86; Опубл. 30.05.87, Бюл.№20// Открытия. Изобретения. - 1987. -№20. - С.71.

35. A.c. 1373651 СССР, МКИ3 В 65 G 47/52. Перегрузчик транспортного средства/ Русецкий A.M., Новицкий А.М. - №4096741/27-03; заявлено 22.07.86; Опубл. 15.02.88, Бюл.№б// Открытия. Изобретения. - 1988. - №6. - С.72.

36. A.c. 1391859 СССР, МКИ3 В 23 Р 19/02. Устройство для сборки с натягом охватываемой и охватывающей деталей/ Русецкий A.M., Новицкий А.М., Ляшук Ю.Ф., Голубовский A.A., Онегин Е.Е.- 4148618/25-27; заявлено 19.11.86; Опубл. 30.04.88, Бюл.№16// Открытия. Изобретения. - 1988. - №16. -С.76.

37. Свидетельство на промышленный образец 26210 СССР МКПО 15-99. Установка сборки узлов шагового двигателя/ Русецкий А.М., Новицкий AM., Сыровегин В.А., Козин С.Г., Комаровская М.Н.- 44905/49по; заявлено 20.01.88; Опубл. 15.12.89г. Бюл.№4// Промышленные образцы. Товарные знаки. - 1989. -N»4. -СЛ03.

38. A.c. 1454638 СССР, МКИ3 В 23 Р 19/02. Устройство для групповой гборки деталей/ Русецкий A.M., Кузьмицкий И.В., Новицкий A.M., Шидлов-;кий С.Е. - 4288551/25-27; заявлено 2t.07.87; Опубл. 30.01.89, Бюл.№4// От-фытия. Изобретения. - 1989. - №4. - С.76.

39. A.c. 1509213 СССР, МКИ3 В 23 Р 19/02. Устройство для сборки с натяг-ом охватываемой и охватывающей деталей/ Русецкий А.М., Кузьмицкий И.В., [Нидловский С.Е. - 4366918/25-27; заявлено 18.01.88; Опубл. 23.09.89, эюл.№35// Открытия. Изобретения. - 1989г.- №35. - С.52.

40. A.c. 1586975 СССР, МКИ3 В 65 G 47/52. Перегрузчик транспортного ;редства/ Русецкий А.М., Мазаник Ю.М. - №4434128/27-03; заявлено 31.05.88; Эпубл. 23.08.90, Бюл.№31// Открытия. Изобретения. - 1990. - №31. - С.99.

41. A.c. 1539039 СССР, МКИ3 В 23 Р 19/02. Устройство для сборки деталей гипа вал-втулка' Русецкий A.M., Ступень С.П., ЧехутаА.Н., КовшевичГ.А. -^4412958/25-27; заявлено 18.04.88; Опубл. 30.01.90, Бюл.№4// Открытия. Изобретения. - 1990г. - №4. - С.34.

Учебные пособия

42. Карпович С.Е., Яковлток Н.И., Русецкий A.M. «Прикладные задачи по ¡ысшей математике». Учебное пособие в 2-х частях. - Минск: БГУиР, 1999. ->8 с. (учебное пособие).

РЭЗЮМЭ

Русеик; Анатолш Макимав1ч

Раснрацоука теарзтычных i тэхнапапчных асиоу стварэння прэцыз1ё1шага тэхналапчнага абсталявання электроннага машынабудавання для субликронных вытворчасцей.

Ключавыя словы: мшраэлекгрошка, прзцьгаёинас тэхналапчнае абсталяванне, прэцьгаённыя каардынатныя пазщыянеры, cyбмixpoннaя вытворчасць.

Аб'ектам даследавання з'яуляецца прэцьгаённае тэхналапчнае абсталяванне для субмЬеронных вытворчасцей.

Прадметам даследавання - ф!зжа-тэхшчныя параметры прэцыз1ённых каардынатных пазщыянерау, а таксама заканамернасцей пабудавання тэхналапчнага абсталявання для субмжронных вытворчасцей.

Мэта працы - стварэнне новага пакалення прэцыз1ённага абсталявання электроннага машынабудавання для субмшронных вытворчасцей на базе прэцьшённых каардынатных паз1цыянерау.

Прапанавана 1 эксперыментальна падцверджана кшщэпцыя пабудавання тэхналапчнага абсталявання для субм1'кронных вытворчасцей на базе прэцьгаённых каардынатных пазщыянерау, распрацаваны матэматычныя мaдэлi 1 праведзена аптьаизацыённае праектаванне каардынатных cicтэм оптыка-мехашчнага 1 зборачнага абсталявання; распрацаваны анаштычныя 1 лжавыя алгарытмы анал1зу магштнага поля прэцьгаённага пазщыянера, дазваляючага мадэл1'раваць яго статычныя \ дыналпчныя характарыстыш: цягавае намаганне, пагрэшнасць пазщыяшравання, хуткасць; праведзены теарэтычныя I эксперыментальныя даследавашн уплыву геаметрычных параметрау зубцовых структур шдукгара 1 статара на характар змянення магштнага поля у рабочым зазоры; праведзена клайфшацыя прэцьгаённых каардынатных астэм; створана гама канкурэнтаспасобнага прэцьгаённага абсталявання для субмкрошшх вытворчасцей.

На аснове абсталявання, створанага з выкарыстаннем рэзультатау дысертацыйнай працы, сгвораны пщотныя субм1кронныя вытврчасщ у шэрагу краш; болей 300 адзшак абсталявання пастаулена канцэрнам «Планар» на экспарт у ЗША, Аустрыю, Рэспублшу Карэя, КНР, Тайвань, Тндыю.

РЕЗЮМЕ Русецкий Анатолий Максимович

Разработка теоретических и технологических основ

создания прецизионного технологического оборудования электронного машиностроения для субмикронных производств.

Ключевые слова: микроэлектроника, прецизионное технологическое оборудование, прецизионные координатные позиционеры, субмикронное производство.

Объектом исследования является прецизионное технологическое оборудование для субмикронных производств.

Предмет исследований - физико-технические параметры прецизионных координатных позиционеров, а также закономерности построения технологического оборудования для субмикронных производств.

Цель работы - создание нового поколения прецизионного оборудования электронного машиностроения для субмикронных производств на базе прецизионных координатных позиционеров.

Предложена и экспериментально подтверждена концепция построения технологического оборудования для субмикронных производств на базе прецизионных координатных позиционеров, разработаны математические модели и проведено оптимизационное проектирование координатных систем оптико-механического и сборочного оборудования; разработаны аналитические и численные алгоритмы анализа магнитного поля прецизионного позиционера, позволяющие моделировать его статические и динамические характеристики: тяговое усилие, погрешность позиционирования, скорость, ускорение; проведены теоретические и экспериментальные исследования влияния геометрических параметров зубцовых структур индуктора и статора на характер изменения магнитного поля в рабочем зазоре; проведена классификация прецизионных координатных систем; создана гамма конкурентоспособного прецизионного технологического оборудования для субмикронных производств.

На основе оборудования, созданного с использованием результатов дис-:ертационной работы, созданы пилотные субмикропные производства в ряде лран; более 300 единиц оборудования поставлено концерном «Планар» на экс-юрт в США, Австрию, Республику Корея, КНР, Тайвань, Индию.

Summary Rusetsky A.M.

Development of theoretic and process basis of creation of precision process equipment of electron engineering industry for submicron fabrication lines

Key words: microelectronics, precision process equipment, precision coordinate positioners, submicron fabrication.

The object of research is precision process equipment for submicron fabrication

lines.

The subject of research-physic-technical parameters of precision coordinate positioners and also normalities of creation of process equipment for submicron fabrication lines.

Purpose of work is creation of new generation precision equipment of electron engineering industry for submicron fabrication lines on the base of coordinate positioners.

There was suggested and experimentally confirmed conception of creation of equipment for submicron fabrication lines on the base of coordinate positioners, developed mathematical models and carried out optimization design of coordinate systems of optic-mechanical and assembling equipment; developed analytical and numerical algorithms of precision positioner magnetic field analysis which allow to simulate its static and dynamic characteristics; tractive force, positioning, error, speed, speed-up; carried out theoretic and experimental researches of influence oi geometric parameters of generator tooth structures and stator on character of change of magnetic field in work clearance; carried out classification of precision coordinate systems; created range of competitive precision process equipment for submicron fabrication lines.

On the base of equipment created with the use of dissertation work results there were created pilot lines of submicron fabrication in a number of countries; more thai; 300 units of equipment were exported by "Planar" in USA, Austria, South Korea. China, Taiwan, India.