CN102594084A - 用于设计用于真空环境的线性电机的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于设计用于真空环境的线性电机的系统和方法。所述线性电机包括芯部和壳体。芯部包括多个冷却板和夹在多个冷却板之间的多个电线圈。芯部还包括定位在多个电线圈和多个冷却板之间的多个导热环氧树脂层，以及设置在多个电线圈和多个冷却板之间以确定多个电线圈和多个冷却板之间的距离的多个垫片。独立地并且在被组装到壳体内之前组装和测试芯部。壳体包围芯部，并且包括主体、多个馈通结构和盖。

Description

用于设计用于真空环境的线性电机的系统和方法

技术领域

本发明总体涉及光刻技术，更具体地涉及用于真空环境的线性电机。

背景技术

光刻技术被广泛认为是制造集成电路(IC)以及其他器件和/或结构的关键工艺。光刻设备是一种在光刻过程中将所需图案应用到衬底上，例如应用到衬底的目标部分上的机器。在使用光刻设备制造集成电路期间，通常可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。通常，通过将图案成像到辐射敏感材料上将所述图案转移至提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常衬底可以包括被连续地图案化的相邻的目标部分的网络。

线性电机与用于保持例如图案形成装置(例如掩模或掩模版)、晶片等的装置一起使用，以便移动沿X、Y和Z方向移动图案形成装置和/或晶片。线性XY电机可以包括扁平电线圈，其在由X和Y磁性电路产生的高通量区域内对齐。扁平电线圈夹在不锈钢水冷却壳罩之间。外冷却壳罩被钎焊和焊接至整个线圈壳体，由此形成密封的线圈包壳。在组装线性电机中重要的层是灌注复合物层，其(1)机械地将线圈连接至冷却板和壳体；(2)将线圈的热传递至冷却板；和(3)是用于线圈热膨胀的顺应性层。这些功能对于电机的运行是至关重要的。尤其地，灌注复合物的更厚的层对于顺应性更好，但是对于热传导性不利，而灌注复合物的薄层有利于热传导，但是对于顺应性不利。

线圈和冷却板之间的灌注复合物的层的厚度受到电机的所有其他部件的尺寸变化的影响。该层从机械和热的方面看是重要的，并且变化的范围使得所制造的电机的相当大的部分将不满足热要求或将具有可靠性问题。

电机壳体的焊接引入附加的问题。下部冷却板至壳体的焊接是最终制造步骤之一(因为电机组装的方式)。作为最终制造步骤之一的下部冷却板至壳体的焊接可能会导致烧毁电绝缘，并因此导致电机将不是真空密封的。如果由于任何原因焊接失效，则整个组装的电机将会损失而不可能回收任何部件。

现有技术电机的另一缺点是子部件的可测试性非常受限。一些重要的性能，例如热阻和机械结合强度，仅可以在电机制造过程结束时检测和测试。

发明内容

发明人已经确定，存在一个窄的灌注复合物层的厚度范围，其对于需要严密控制的热行为和机械行为两者是优选的。考虑到前面的内容，需要的是提供改进的用于真空环境的线性电机的方法和系统，使得可以确定地优化电机的电线圈和其冷却板之间的距离并且电机的不同部件可以独立地组装和测试。

在本发明的一个实施例中，提供一种用于真空环境的线性电机，包括芯部和壳体。芯部包括多个冷却板和夹在多个冷却板之间的多个电线圈。芯部还包括定位在多个电线圈和多个冷却板之间的多个导热环氧树脂层，和设置在多个电线圈和多个冷却板之间以确定在多个电线圈和多个冷却板之间的距离的多个垫片。独立地并且在组装到壳体内之前组装和测试芯部。壳体包围芯部，并且包括主体、多个馈通结构和盖。

在本发明的另一实施例中，提供一种用于制造电机的方法。该方法包括组装芯部和将芯部插入壳体内部的步骤。组装芯部的方法包括将多个电线圈定位在多个冷却板之间和将多个导热环氧树脂层定位在多个电线圈和多个冷却板之间。此外，组装芯部的方法包括：在多个电线圈和多个冷却板之间定位多个垫片以确定多个电线圈和多个冷却板之间的距离；和固化多个导热环氧树脂层。芯部配置成在被插入到壳体内之前被测试。

本发明的其他特征和优点以及本发明不同实施例的结构和操作将在下文中参照附图进行描述。本发明不限于这里所描述的具体实施例。在这里给出的这些实施例仅是示例性用途。基于这里包含的教导，另外的实施例对本领域技术人员将是显而易见的。

附图说明

这里附图并入说明书并且形成说明书的一部分，其示出本发明并且与说明书一起进一步用来说明本发明的原理，以允许本领域技术人员能够实施和使用本发明。

图1A示意地示出了根据本发明一个实施例的反射型光刻设备；

图1B示意地示出了根据本发明一个实施例的透射型光刻设备；

图2示意地示出根据本发明一个实施例的掩模版支持系统；

图3A-3D示出常规的XY电机组件；

图4A-4C示出根据本发明一个实施例的XY电机的改进的组件示意图。

图5A-5C示出根据本发明一个实施例的XY电机组件的芯部的制造；

图6A-6C示出根据本发明一个实施例的XY电机组件的芯部的总体结构；

图7A和7B示出根据本发明一个实施例的XY电机组件的壳体的后视图和主视图；

图8示意地示出根据本发明一个实施例的在XY电机壳体内的芯部的组件。

图9A-9E示出根据本发明一个实施例的用于组装XY电机组件壳体内的芯部和组装的XY电机的过程；

图10A和10B是根据本发明一个实施例的用于制造和组装XY电机组件的示例性过程的流程图。

图11A示出本发明的实施例的设计和常规设计之间的X、Y和Z线圈的工作温度对比曲线。

图11B示出本发明的实施例的设计和常规设计之间的X、Y和Z线圈的热阻对比曲线。

图11C-11E示出当Y加速度改变和/或热阻改变时的X、Y和Z电机平均温度。

图12A-12D示出根据本发明一个实施例的X和Y扁平线圈设计的示例性实施例。

图13A和13B示出沿X、Y和Z线圈不同层的温度分布。

图14A-14C示出根据本发明的实施例的Z电机的设计的改进。

结合附图通过下面详细的说明书，本发明的特征和优点将变得更加清楚，在附图中相同的附图标记在全文中表示对应元件。在附图中，相同的附图标记通常表示相同的、功能类似的和/或结构类似的元件。元件第一次出现的附图用相应的附图标记中最左边的数字表示。

具体实施方式

I概述

本发明涉及用于真空环境的线性电机。本说明书公开一个或更多个实施例，其中并入了本发明的特征。所公开的实施例仅给出本发明的示例。本发明的范围不限于这些公开的实施例。本发明由所附的权利要求来限定。

所述的实施例和在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以不必包括特定的特征、结构或特性。而且，这些措辞不必指的是同一个实施例。此外，当特定特征、结构或特性与实施例结合进行描述时，应该理解，无论是否明确描述，实现将这些特征、结构或特性与其他实施例相结合是在本领域技术人员所知的知识范围内的。

所公开的是用于真空环境的线性电机的设计的改进。新的设计包括芯部和壳体。芯部包括全部功能部件，包括多个冷却板和夹在所述多个冷却板之间的多个电线圈。芯部还包括定位在多个电线圈和多个冷却板之间的多个导热环氧树脂层和设置在多个电线圈和多个冷却板之间、用于确定在多个电线圈和多个冷却板之间的距离的多个垫片。多个垫片的使用可以确定地限定在多个电线圈和多个冷却板之间的间隙，并因此限定所述多个导热环氧树脂层的厚度。在将所述芯部组装，并在壳体内之前组装所述芯部并独立地测试所述芯部。壳体包围所述芯部并且包括主体、多个馈通结构以及盖。

然而在更详细地描述这些实施例之前，介绍实施本发明的实施例的示例性的环境是有指导意义的。

II示例性的光刻环境

A示例性的反射和透射光刻系统

图1A和1B分别示意地示出光刻设备100和光刻设备100’。光刻设备100和光刻设备100’每一个包括：。

照射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B(例如，深紫外(DUV)辐射或极紫外(EUV)辐射)；支撑结构(例如掩模台)MT，其配置用于支撑图案形成装置(例如掩模、掩模版或动态图案形成装置)MA，并与配置用于精确地定位图案形成装置MA的第一定位装置PM相连；和衬底台(例如晶片台)WT，其配置用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与精确地定位衬底W的第二定位装置PW相连。光刻设备100和100’还具有投影系统PS，其配置成用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上。在光刻设备100中，图案形成装置MA和投影系统PS是反射型的，而在光刻设备100’中，图案形成装置MA和投影系统PS是透射型的。

照射系统IL可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射B。

所述支撑结构MT以依赖于图案形成装置MA的方向、光刻设备100和100’的设计以及诸如图案形成装置MA是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置MA。所述支撑结构MT可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置MA。所述支撑结构MT可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构MT可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统PS)。

术语“图案形成装置”MA应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束B的横截面上赋予辐射束B、以便在衬底W的目标部分C上形成图案的任何装置。被赋予辐射束B的图案将与在目标部分C上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。

图案形成装置MA可以是透射式的(如在图1B的光刻设备100’中)或反射式的(如在图1A的光刻设备100中)。图案形成装置MA的示例包括掩模版、掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。

这里使用的术语“投影系统”PS可以包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。真空环境可以用于EUV或电子束辐射，因为其他气体可以会吸收太多的辐射或电子。因此借助真空壁和真空泵可以在整个束路径上提供真空环境。

光刻设备100和/或光刻设备100’可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的掩模台)WT的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它衬底台WT用于曝光。

参照图1A和1B，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源SO和所述光刻设备100、100’可以是分立的实体(例如当该源SO为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源SO考虑成形成光刻设备100或100’的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD(图1B)的帮助，将所述辐射束B从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源SO可以是所述光刻设备100、100’的组成部分(例如当所述源SO是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统BD一起称作辐射系统。

所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD(在图1B中)。通常，可以对所述照射器IL的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件(在图1B)，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器IL用于调节所述辐射束B，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。

参照图1A，所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置MA来形成图案。在光刻设备100中，所述辐射束B被图案形成装置(例如，掩模)MA反射。在被图案形成装置(例如，掩模)MA反射之后，辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统将辐射束B聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF2(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器IF1用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如掩模)MA。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如掩模)MA和衬底W。

参照图1B，所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台MT)上的所述图案形成装置(例如，掩模MA)上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经穿过掩模MA后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统将辐射束B聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(在图1B中未示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位掩模MA。

通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现掩模台MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，掩模台MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩模MA和衬底W。尽管(所示的)衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。

可以将所示的光刻设备100和100’用于以下模式中的至少一种中：

1.在步进模式中，在将支撑结构(例如掩模台)MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束B的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。

2.在扫描模式中，在对支撑结构(例如掩模台)MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构(例如掩模台)MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。

3.在另一模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构(例如掩模台)MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束B的图案投影到目标部分C上。可以采用脉冲辐射源SO，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。

也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。

虽然在本文中详述了光刻设备用在制造IC(集成电路)，但是应该理解到，这里所述的光刻设备可以有其他应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该认识到，在这种替代应用的情况中，可以将这里使用的任何术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。

在另一实施例中，光刻设备100包括极紫外(EUV)源，其配置用以生成用于EUV光刻的EUV辐射束。通常EUV源配置在辐射系统内(见下文)，并且相应的照射系统配置成调节EUV源的EUV辐射束。

B.示例性EUV光刻设备

图2示意地示出根据本发明的一个实施例的示例性EUV光刻设备200。在图2中，EUV光刻设备200包括辐射系统42、照射光学装置单元44以及投影系统PS。辐射系统42包括辐射源SO，在所述辐射源中，辐射束可以通过放电等离子体形成。在一个实施例中，EUV辐射可以通过气体或蒸汽，例如氙气、锂蒸汽或锡蒸汽形成，其中产生极高温等离子体以发射在电磁光谱的EUV范围内的辐射。通过例如放电引起至少部分电离的等离子体，由此产生所述极高温等离子体。为了充分产生辐射可以需要例如10Pa分压的氙、锂、锡蒸汽或任何其他合适的气体或蒸汽。由辐射源SO发射的辐射由源腔47经由定位在源腔47中的开口内或后面的气体阻挡件或污染物阱(例如翼片阱)49而传递进入收集器腔48。在一个实施例中，气体阻挡件49可以包括通路结构。

收集器腔48包括辐射收集器50(也可以称为收集器反射镜或收集器)，其可以由掠入射收集器形成。辐射收集器50具有上游辐射收集器侧50a和下游辐射收集器侧50b，并且通过收集器50的辐射可以由光栅光谱滤光器51反射离开所述光栅光谱滤光器51，以在位于收集器腔48的孔处的虚源点52处聚焦。辐射收集器50对本领域技术人员是已知的。

离开收集器腔48，辐射束56在照射光学装置单元44内经由正入射反射器53、54反射到定位在掩模版或掩模台MT上的掩模版或掩模(未示出)MA。形成图案化的束57，其在投影系统PS内经由反射元件58、59成像到支撑在晶片台或衬底台WT上的衬底(未示出)上。在不同的实施例中，照射光学装置单元44和投影系统PS可以包括比图2中所示出的元件更多(或更少)的元件。例如，光栅光谱滤光器51可以是可选的，这依赖于光刻设备的类型。此外，在一个实施例中，照射光学装置单元44和投影系统PS可以存在比图2中示出的反射镜更多的反射镜。例如，除了反射元件58和59之外，投影系统PS还可以并入一个至四个反射元件。在图2中，附图标记180表示在两个反射器之间的空间，例如反射器142和143之间的空间。

在一个实施例中，代替或除了掠入射反射镜之外，收集器反射镜50还可以包括正入射收集器。此外，虽然收集器反射镜50参照反射器142、143以及146的嵌套的收集器进行描述，但是这里收集器反射镜50还用作收集器的示例。

此外，如图2示意地示出的，还可以应用透射型光学滤光片来代替光栅51。对EUV透射的光学滤光片以及对EUV较低透射的光学滤光片或甚至显著地吸收UV辐射的光学滤光片对本领域技术人员是已知的。因而，这里使用“光栅光谱纯度滤光片”还可互换地表示“光谱纯度滤光片”，其包括光栅滤光片或透射型滤光片。虽然在图2中没有示出，但是EUV透射光学滤光片可以包含为附加的光学元件，例如配置在收集器反射镜50或照射单元44和/或投影系统PS中的光学EUV透射滤光片的上游。

关于光学元件，术语“上游”和“下游”分别表示一个或更多个光学元件在一个或更多个附加的光学元件的“光学上游”和“光学下游”的位置。遵循辐射束穿过光刻设备200的光学路径，比第二光学元件更靠近源SO的第一光学元件配置在第二光学元件的上游；第二光学元件配置在第一光学元件下游。例如，收集器反射镜50配置在光谱滤光片51的上游，而光学元件53配置在光谱滤光片51的下游。

图2中示出的所有光学元件(和在该实施例的示意性附图中未示出的附加的光学元件)可能容易受到由源SO(例如锡)产生的污染物沉积的损伤。对于辐射收集器50可以是这种情形，并且如果存在的话，对光谱纯度滤光片51是这种情形。因此，可以采用清洁装置来清洁这些光学元件中的一个或更多个，以及可以对这些光学元件应用清洁方法，而且可以将清洁方法应用于正入射反射器53和54以及反射元件58和59或其他光学元件，例如附加的反射镜、光栅等。

辐射收集器50可以是掠入射收集器，并且在该实施例中，收集器50沿光轴O对准。源SO或其图像也可以沿光轴O设置。辐射收集器50可以包括反射器142、143以及146(也称为包括多个沃尔特型反射器的沃尔特型反射器或“壳”)。反射器142、143以及146可以是嵌套的并且围绕光轴O旋转地对称。在图2中，内部反射器用附图标记142表示，中间反射器用附图标记143表示，外部反射器用附图标记146表示。辐射收集器50包围特定体积，即在外部反射器146内部的体积。通常，外部反射器146内部的体积在周缘被闭合，但是可以存在小的开口。

反射器142、143以及146可以分别包括至少部分表示反射层或多个反射层的表面。因而，反射器142、143以及146(或在具有多于三个反射器或壳的辐射收集器实施例中的附加反射器)至少部分地设计用于反射和收集来自源SO的EUV辐射，并且反射器142、142和146的至少部分可以不设计用以反射和收集EUV辐射。例如，反射器的后侧的至少部分可以不设计成反射和收集EUV辐射。在这些反射层的表面上，可以附加地存在用于保护的盖层或作为设置在反射层的表面的至少部分上的光学滤光片。

辐射收集器50可以放置在源SO或源SO的图像附近。每个反射器142、143以及146可以包括至少两个相邻的反射表面，更远离源SO的反射表面相比于更靠近源SO的反射表面与光轴O成更小的角度。以此方式，掠入射收集器50配置成产生沿光轴O传播的(E)UV辐射束。至少两个反射器可以基本上共轴地放置，并且围绕光轴O基本上旋转对称地延伸。应该认识到，辐射收集器50在外部反射器146的外表面上可以具有更多的特征或围绕外部反射器146具有更多的特征，例如保护性保持器、加热器等。

在这里所述的实施例中，在情况允许的情况下，术语“透镜”和“透镜元件”可以表示不同类型的光学构件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的和静电的光学构件。

此外，这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外(UV)辐射(例如具有约365、248、193、157或126nm的波长λ)或极紫外(EUV或软X射线)辐射(例如具有5-20nm范围的波长)，或者在小于5nm处工作的硬X射线，以及粒子束，例如离子束或电子束。通常，具有在大约780-3000nm(或更大)之间的波长的辐射被看作IR辐射。UV指的是具有大约100-400nm波长的辐射。在光刻技术中，还通常应用于通过汞放电灯产生的波长：G-线436nm；H-线405nm；和/或I线365nm。真空UV或VUV(即，被空气吸收的UV)，指的是具有大约100-200nm波长的辐射。深UV(DUV)通常指的是具有从126nm至428nm范围波长的辐射，并且在一个实施例中，准分子激光器可以产生在光刻设备中使用的DUV辐射。应该认识到，具有例如在5-20nm范围内的波长的辐射指的是具有至少部分在5-20nm范围内的特定波长带的辐射。

III改进的用于真空环境的线性电机

图3A-3D示出传统的XY电机组件。图3A的XY电机组件300包括两个比赛跑道形的扁平线圈，它们在由X和Y磁回路产生的高波动(highfluc)区域内对齐。XY电机组件300包括密封的线圈壳体和冷却壳罩301、冷却水歧管303、进/出馈送连接件305、O型圈真空密封307以及覆盖板309。

XY电机线圈组件300中的每个X和Y线圈具有两个独立的部分。上X电机线圈311和上Y电机线圈315在图3B中示出。不锈钢水冷却壳罩设置在X和Y线圈中的每个的两个独立的部分之间(如图3D中详细示出)。此外，外冷却壳罩用在X和Y线圈中的每个的两个部分的外侧上。中间冷却壳罩和外冷却壳罩的组合冷却每个线圈部分的两个面。图3B还示出上X线圈传感器313。XY电机组件300可以包括多个传感器。例如，XY电机组件300可以包括温度传感器，所述温度传感器用于测量X和Y电机线圈的温度。附加地或替换地，XY电机线圈组件300可以包括安全传感器，其可以测量电机的温度，并且如果测量温度超过预定值则停止电机的操作。

外冷却壳罩可以被钎焊和/或焊接至整个线圈壳体，形成密封的线圈壳体301。线圈壳体301的线圈壳体表面包括O形圈密封件307，所述O形圈密封件307允许电线和冷却软管(例如进/出馈送连接件305)引出离开真空环境。

图3D示出XY电机线圈组件300的截面图。层309A和309B是密封电机线圈组件300的覆盖板。根据一个示例，覆盖板309由碳化硅(SiC)板制成。壳体321包括线圈323A和323B以及玻璃纤维框架325A和325B。XY电机线圈组件300的冷却板包括设置在线圈323A和323B之间的冷却板(上板片和下板片)和设置在线圈323A和323B中每个的外部上的冷却板片。例如，线圈323A可以由铜制成，其机械连接至冷却板(下板片)327A和冷却板(上板片)329B。线圈323A使用灌注复合物层331机械连接至冷却板327A和329B。在XY电机的组件中采用灌注复合物层331：(1)用于将线圈机械连接至冷却板和壳体；(2)用于将来自线圈的热传递至冷却板；(3)用于成为线圈的热膨胀的顺应性层。这些功能对于XY电机300的操作或运行是重要的。尤其地，灌注复合物层331的较厚层顺应性较好，但是热传导性变坏，然而灌注复合物层331的薄层对于热传导是有利的，但是顺应性差。因此，存在一个窄的厚度范围，其对于需要密切控制的热行为和机械行为是最优的。

在线圈323A与冷却板327A和329B之间的灌注复合物层331的厚度受到XY电机组件300的所有其他部件的尺寸变化的影响。从机械和热两个方面而言，该层是重要的，变化范围使得所制造的电机的相当大的部分将不满足热要求或将具有可靠性问题。电机的常规设计不允许灌注复合物层331具有确定的可以基于应用而被优化的厚度。结果，XY电机组件300的名义热阻太接近其极限并且其值由于电机的概念设计而被宽泛地扩展。

此外，因为存在于XY电机组件300的外部和内部之间的压强差(内部压强是周围环境压强，而XY电机组件300的外部是真空)，灌注层331在常压条件下，可能给XY电机组件300造成更多的缺陷和灾难性故障。此外，XY电机组件300的常规设计使得将线圈(例如线圈323A)连接至冷却板(例如冷却板327A和329B)非常困难。这是由于在线圈和冷却板之间的间隙的厚度是变化的且不可预测的。灌注复合物层331的小的量将导致空隙，其导致高的热阻和热点。灌注复合物层331的薄层由于热膨胀还产生具有非常高的应力的点，这降低了XY电机组件300的可靠性。另一方面，太多的灌注复合物层331污染焊接区域并导致泄漏焊接。

根据常规的电机组件工艺，例如使用激光焊接，冷却板327A被焊接至壳体321。冷却板327A的焊接是最后的制造步骤之一。将冷却板327A焊接至壳体321作为最后的制造步骤中的一个常导致烧毁电绝缘，并因此XY电机组件300将不是真空密封的。如果焊接因为任何原因失败，则将损失整个组装的电机，而不能回收任何部件。

此外，如上所述，具有常规设计的另一约束条件是子部件的可测试性非常有限。仅可以在制造XY电机300的工艺结束时测量和测试一些重要性质，诸如热阻和机械结合强度。而且，XY电机300的常规设计面临歧管303处的水泄漏的问题，这导致灾难性故障失效。

图4A-4C示意地示出根据示例性实施例的XY电机的改进组件。根据该实施例，组装XY电机由彼此分开地且独立地制造、组装以及测试芯部401和壳体403构成。芯部401和壳体403彼此独立地组装并且它们在芯部401被包围在壳体403中之前被完整地测试。

如图5A-5C详细地示出的芯部401包括XY电机的全部功能部件，例如但不限于线圈、冷却板、传感器等。芯部401不暴露至真空，本身实现全部功能，以及在被插入壳体403之前制造和测试。

图4B的壳体403暴露至外部的真空，并且在插入芯部401之后密封其内部体积。壳体403包括用于芯部401的电线和水管连接件的多个馈通结构(feed throughs)(例如馈通孔)(在图4B中未示出)。这些馈通结构在定位芯部401的电线和水管连接件之后被密封。壳体403不包括任何活动部件，例如冷却通路。在芯部401和壳体403都形成并测试之后，芯部401被插入壳体403内，如图4C所示。盖407被焊接和/或钎焊至壳体。在密封馈通结构之后，壳体403可以填充有胶粘物质(如图8中详细示出的)。

图5A-5C示出根据一示例性实施例的芯部401的制造过程。

图5A示出芯部401的制造，不同的层被组装。在图5A的示例性实施例中看，芯部401包括X线圈上部结构519、X线圈下部结构523、Y线圈上部结构517以及Y线圈下部结构525。在一个示例中，X和Y线圈可以包括扁平铜线线圈(如图12A-12D中详细地示出)。X和Y线圈被夹在冷却板501A、501B以及501C之间(统称冷却板501)。此外，导热环氧树脂层513A-513D(统称导热环氧树脂层513)设置在X和Y线圈与冷却板之间。垫片515也定位(或以其它方式设置)在X和Y线圈与冷却板之间，并且配置成确定在线圈和冷却板之间的距离。

根据一个实施例，冷却板501A包括两个不锈钢板503，它们使用钎焊材料505被钎焊在一起。冷却板501A还可以包括可以用于冷却的冷却通路507，例如水管连接件。在一个示例中，板503可以是不锈钢310S板，厚度大约0.6mm，钎焊层505厚度可以大约为50-100μm。然而，本发明的实施例不限于这些厚度并且可以使用其他材料和/或厚度。冷却板501B和501C与冷却板501A相比可以具有类似的或不同的结构。

导热环氧树脂层513A-513D设置在X和Y线圈519、523、517和525与冷却板501A-501C之间。导热环氧树脂层513A-513D是粘结层，其将X和Y线圈机械连接至冷却板并且配置成将X和Y线圈的热发散至冷却板。在一个示例中，导热环氧树脂层513A-513D可以是Epotek 7109-19导热环氧树脂层，厚度大约80μm。然而，本发明的实施例不限于这些材料和厚度，并且可以使用其他材料和/或厚度。

为了克服XY电机的常规设计中的缺点，芯部401包括位于(例如定位或以其它方式放置或插入)X和Y线圈与冷却板之间的垫片515，并因此确定在线圈和冷却板之间的距离。垫片515确定地限定在线圈和冷却板之间的距离，并因此限定热环氧树脂层513的厚度。虽然在图中每个导热环氧树脂层中仅示出两个垫片，但是应该想到，在每一个环氧树脂层中可以使用任何数量的垫片。用作间隔件的垫片515可以由任何电绝缘材料形成。在一个示例中，垫片515可以由卡普顿(聚酰亚胺)制成。

在一个示例中，在X和Y线圈与冷却板之间的间隙的厚度(通过垫片515限定)可以在每一个层处接近相等。替代地，在X和Y线圈与冷却板之间的间隙(通过垫片515限定)可以具有不同的厚度。

如图5A所示，芯部401可以包括多个玻璃纤维框架521(统称为玻璃纤维框架521)，所述玻璃纤维框架521配置成支撑X和Y线圈。此外，在芯部401内在导热环氧树脂层513和冷却板501之间可以包括附加的层。例如，可以在导热环氧树脂层513和冷却板501之间形成热硬化环氧树脂胶层509和卡普顿层511。卡普顿层511是电绝缘的，其在一个示例中可以由每层厚度为大约25μm的两个层形成。在另一示例中，热硬化环氧树脂胶层509可以具有厚度大约12μm。然而，本发明的实施例不限于这些厚度，并且可以使用其他材料和/或厚度。根据另一示例，热硬化环氧树脂胶层509和卡普顿层511可以在插入芯部内之前连接在一起作为卡普顿板片(sheet)。卡普顿板片将是电绝缘的并且热硬化环氧树脂胶层将用作粘附材料，以使得卡普顿板片将连接至冷却板。

因此，使用垫片515可以有利地以确定的方式限定线圈和冷却板之间的距离。因此，导热环氧树脂层513的厚度增加(例如，根据一个示例，大约为80μm，相对照地，常规设计在0-150μm之间变化)。厚度增加可以控制尤其是由于线圈的热膨胀(例如)在卡普顿层511上引起的应力，因而可以避免卡普顿分层或脱层。此外，使用垫片515可以有利地导致可重复的和确定的导热环氧树脂层513。因此，芯部401的热阻和卡普顿层511上的应力将是可重复的且可预测的，并且XY电机的整体性能将更加一致。而且，XY电机的热性能和机械性能将被解耦。导热环氧树脂层513将对芯部的热行为负责，因为在芯部401和壳体403之间(在下文将详细介绍)的胶层将对所有其他部件的机械公差负责。此外，XY电机的平均热阻将有利地被降低。

根据一个示例，冷却板501每个可以具有大约1.2mm的厚度，热硬化环氧树脂层509和卡普顿层511(一起)可以具有大约0.07mm的厚度，在线圈和卡普顿层511之间的间隙厚度可以例如是大约0.08mm。在该示例中，线圈的厚度每个可以为大约4.1mm。

图5B分离地示出根据一个实施例的芯部的不同的层。与图5A的层类似的层用相同的附图标记表示。附加地，图5B示出水管连接件531，其用作用于冷却板的水的输入和输出歧管。使用螺栓533将水管连接件531螺栓连接至冷却板501和/或冷却通路535。相比于XY电机的常规设计中至少六个水管连接件，根据示例性实施例仅使用两个水管连接件。这有利地改善针对于水泄漏的歧管设计。XY电机的常规设计包括三个冷却板，每个冷却板需要连接至入口和出口水管连接件。常规设计需要将用于水的入口和出口连接件分开，因此需要总共六个连接件。因此，在XY电机的常规设计中需要设计特殊的歧管，使得其可以适于使这六个连接件错开。这是非常困难的，在某些情况下可能导致水泄漏。然而，根据本发明的实施例，全部冷却板连接至相同的水管连接件531。此外，水连接件531机械地螺栓连接至冷却板，因此改善了电机常规设计中的水泄漏问题。

附加地，图5B示出传感器537，其可以形成在芯部401内。传感器537可以包括大范围的传感器，例如温度传感器、安全传感器等。

图5C示出适应于电气安全规则制造芯部401的另一示例性实施例。除了图5A中描述的层外，图5C的芯部包括附加的热硬化环氧树脂胶层541和卡普顿层543。因此，附加的热硬化环氧树脂胶层541被增加到冷却板501的外层上方，其中附加的卡普顿层543覆盖热硬化环氧树脂胶层541。图5C的实施例有利地适应于电气安全规则。

重要的是，注意在环氧树脂层的热性能和机械性能之间存在妥协。例如，导热环氧树脂可以具有高的粘度，因此其难以流动通过小的间隙。因为这种妥协，在热耗散重要的位置处设置导热环氧树脂层是重要的设计考虑。在电机的任何其他位置可以使用机械上牢固的环氧树脂层。在基于本发明的实施例的有关XY电机的设计中，芯部与壳体分离有利地允许在芯部内线圈和冷却板之间热耗散非常重要的位置处使用导热环氧树脂。此外，当制造、测试芯部以及将芯部插入壳体内时，可以使用具有牢固的机械性能的其他环氧树脂胶填充壳体。

此外，当芯部内的导热环氧树脂层和壳体内机械牢固的环氧树脂层分离时，壳体内机械牢固的环氧树脂层可以用以补偿芯部内不同层中的任何公差。位于线圈和冷却板之间的多个垫片确定地限定在线圈和冷却板之间的距离，因此它们限定导热环氧树脂层的厚度。因此，不仅使用环氧树脂层机械地连接线圈和冷却板，而且环氧树脂层的厚度被优化用于传递热。因为垫片将设定线圈与冷却板片之间的间隙，因此可以在壳体内使用机械牢固的环氧树脂层来补偿芯部的其他层中的任何公差。

图6A-6C示出根据一个示例性实施例的芯部401的整体结构。

在一个示例中，芯部401的冷却板601包括机械连接件603(例如销、螺钉等)(以连接上冷却板和下冷却板)和在电机的运行期间控制涡电流的切口611。在XY电机的常规设计中，冷却板与电机的其他部件一样，仅用胶层机械连接。因为电机的内部和外部之间的压差，胶层上的压力是非常高的。然而，该示例性实施例的附加的机械连接件603可以有利地提高芯部401对压差的抵抗能力。图6A还示出水管连接件605、进/出馈送连接件607以及电线609。水管连接件605配置成使用进/出馈送连接件607连接至进/出馈送管(未示出)。此外，水管连接件605被机械连接(例如使用螺栓)至冷却通路。图6B中还示出的层621是用于定位线圈的玻璃纤维框架。

图6B示出在移除冷却板601情况下的示例性的芯部401。玻璃纤维框架621用于支撑Y线圈623和X线圈625。此外，图6B中示出设置在Y线圈623和X线圈625上的垫片627，它们配置成限定在线圈和冷却板之间的间隙。而且，玻璃纤维框架621可以用以支撑传感器629。

图6B还示出，可以在玻璃纤维框架621上形成间隔件631，其高出玻璃纤维框架621的表面，以便在玻璃纤维框架621和冷却板(例如冷却板601)之间形成间隙，以使得导热环氧树脂层可以在玻璃纤维框架621和冷却板之间的间隙内流动。

图6C还示出根据示例性实施例的芯部401的另一视图。与壳体403分离地组装芯部401有利地改善了在分组装(sub-assembly)水平条件下测试的能力，以在电机完全组装之前检测缺陷和失效，因此提高了芯部子部件的可测试性。根据一个实施例中，分组装过程用以制造和组装芯部的重要部件，例如线圈、卡普顿、冷却板、传感器以及胶层，它们可以在最终集成之前充分地进行测试。该测试可以包括但不限于线圈容量、电机参数、绝缘性、热阻、高压测试(高电压)、结合强度的拉伸试验、流量/压降等。

图7A和7B示出根据示例性实施例的壳体403的后视图和主视图。在该示例中，壳体403包括包围芯部401的主体701。主体701包括多个馈通结构703和705。馈通结构703可以用以通过芯部401的进/出馈送连接件。附加地，馈通结构705可以用以通过芯部401的电线。多个馈通结构703和705在芯部401的电线和进/出馈送连接件定位之后被密封。

图8示出根据示例性实施例的壳体403内的芯部401的组装。在该示例中，芯部401的不同层的组装与图5A类似。附加地，图8示出设置在芯部401和壳体403之间的胶层801。胶层801是通过公差叠加确定的机械牢固的胶层，并且仅具有结构功能。因此，在图5A中导热环氧树脂层513和垫片515以及胶层801的使用可以有效地且有利地对XY电机的热性质和机械性质进行解耦。导热环氧树脂层513将对芯部的热性质负责，而胶层801对所有其他部件的机械公差负责。

根据一个示例，胶层801每个可以具有大约0.25mm的厚度，壳体403厚度可以是大约1mm。在该示例中，组装的芯部401和壳体403的厚度(包括胶层801)可以为大约15mm.

要注意的是，所公开的尺寸被提供以作为示例，而不是作为限制。在本发明的范围内可以想到其他的尺寸和范围。

图9A-9E示出根据一个示例性实施例的将芯部401组装在壳体403内部的过程，以及组装后的XY电机的后视图、主视图以及剖视图。

根据一个示例，在组装和测试芯部401之后(例如如图5A-5C所示)，芯部401被插入在壳体403内，如图9A所示。在插入芯部401之前壳体403已经被组装并被完全测试。在用胶填充电机之前，盖407被焊接至壳体403的主体，并且在远离任何敏感/易碎部件的区域中实施盖407的焊接。因此，相比于XY电机的常规设计，焊接损害芯部401的任何敏感部件的可能性被有利地显著降低。此外，因为用胶填充电机是在盖407焊接至壳体403主体之后执行的，因此胶污染问题以及绝缘烧坏风险被解决。图9B示出当盖407焊接至壳体的主体时壳体403内部的组装的芯部401的示意图。图9C-9E分别示出壳体403内部的组装的芯部401的后视图、主视图以及剖视图。

图10A和10B是根据一个实施例的用于制造和组装XY电机的示例性过程1000的流程图。

在步骤1001中，多个电线圈位于(例如，被定位或以其它方式放置或插入在)多个冷却板之间。图5B中示出步骤1001的一个示例，其中多个线圈(X线圈519和523，和Y线圈517和525)位于冷却板501之间。在该示例中，之前已经制造子部件(电线圈和冷却板)。根据一个实施例，冷却板可以包括被钎焊和/或焊接在一起的不锈钢板、水和/或冷却通路和/或水管连接件(螺栓连接至冷却板和/或冷却通路)。在另一实施例中，在步骤1001中，多个玻璃纤维框架(例如图5A的框架521)可以位于电线圈之间以支撑线圈。

在步骤1003中，多个导热环氧树脂层(例如图5B中的层513)位于多个电线圈和多个冷却板之间。

在步骤1005中，多个卡普顿层(例如图5B的卡普顿层511)位于导热环氧树脂层和冷却板之间。此外，在步骤1007中，多个热硬化环氧树脂层(例如图5A的层509)位于卡普顿层和冷却板之间。

在步骤1009中，多个垫片(例如图5B的垫片515)位于多个电线圈和多个冷却板之间以确定在线圈和冷却板之间的确定的距离(和/或多个确定的距离)。在步骤1011和1013中，导热环氧树脂层和热硬化环氧树脂胶层被固化。

要注意的是，如本领域技术人员所知的，如上所述的制造芯部的过程不限于所述次序，并且可以以不同的次序执行。

此外，虽然在图10A和10B的流程图中没有示出，但是在芯部内可以制造和组装对XY电机的操作所必要的其他部件。例如，作为工艺1000的部分，一个或更多个传感器、水歧管、电线等可以组装至芯部。

在芯部完全组装之后，在步骤1015中测试。所述测试包括但不限于高压测试、漏电测试、热阻测试等。因此，有利地，可以在芯部被插入壳体内之前组装和测试芯部。

在步骤1017中，组装和测试后的芯部位于壳体内。虽然在工艺1000中没有示出，但是在芯部插入壳体内之前已经形成、焊接且测试了壳体。在一个示例中，壳体可以由钛形成。芯部在壳体内部的位置可以使用快速固化的环氧树脂液滴保持。作为步骤1017的一部分，芯部的传感器和线圈的电线和/或进/出水管连接件通过壳体的馈通结构，并且测试所有的连接件。此外，根据一个示例，玻璃纤维框架可以插入芯部后面的空的体积内以将导线保持在合适的位置上并降低填充体积所需要的胶的量。

在步骤1019中，壳体的盖被连接(例如焊接和/或钎焊)至壳体主体的后面，从该位置芯部被插入壳体。在步骤1021中，使用胶密封壳体的馈通结构(其被用于例如电线和进/出水管连接件)使得壳体与外部隔离。

在步骤1023中，在壳体内部施加一层或更多层胶，并且将其固化。在一个示例中，所述一层或更多层胶可以是任何胶(它们不需要是导热的，但是优选具有低的粘度以便填充间隙)。

图11A示出在常规设计和本发明的实施例的设计之间X线圈、Y线圈以及Z线圈的工作温度的图表对比。

例如，图示1101和1105分别示出常规设计和本发明的设计的X线圈的工作温度范围。这些示出为，工作温度可以基于不同层的公差而变化的范围。此外，图示1103和1107分别示出常规设计和本发明的设计的X线圈的名义工作温度。要注意的是，本发明的实施例的改进有利地降低了X线圈的名义工作温度。

类似地，图示1109和1113分别示出常规设计和本发明的设计的Y线圈的工作温度范围。此外，图示1111和1115分别示出常规设计和本发明的设计的Y线圈的名义工作温度。因此，本发明的实施例的改进有利地降低了Y线圈的名义工作温度。

以类似的方式，图示1117和1121分别示出常规设计和本发明的设计的Z线圈工作温度范围(后面更详细地介绍Z线圈芯部的设计的改进)。此外，图示1119和1123分别示出常规设计和本发明的设计的Z线圈的名义工作温度。因此，本发明的实施例的改进有利地降低了Z线圈的名义工作温度。此外，1125和1127示出最大工作温度。

图11B示出常规设计和本发明的设计之间X线圈、Y线圈和Z线圈的热阻的图表对比。

例如，图示1131和1135分别示出常规设计和本发明的设计的X线圈的热阻范围。此外，图示1133和1137分别示出常规设计和本发明的设计的X线圈的名义热阻。要注意的是，本发明的实施例的改进有利地降低了X线圈的名义热阻。

类似地，图示1139和1143分别示出常规设计和本发明的设计的Y线圈热阻范围。此外，图示1141和1145分别示出常规设计和本发明的设计的Y线圈的名义热阻。因此，本发明的实施例的改进有利地降低了Y线圈的名义热阻。

以类似的方式，图示1147和1151分别示出常规设计和本发明的设计的Z线圈的热阻范围。此外，图示1149和1153分别示出常规设计和本发明的设计的Z线圈的名义热阻。因此，本发明的实施例的改进有利地降低了Z线圈的名义热阻。此外，图示1155和1157示出热阻极限。

图11C-11E分别示出当Y加速度和/或热阻改变时的平均X、Y和Z电机温度。

图12A-12D示出根据一个示例性实施例的Y和X扁平导线线圈设计的示例性实施例。

图12A和12B示出Y扁平导线线圈的导线横截面和扁平导线线圈设计。根据Y扁平导线线圈的一个示例性实施例，导线宽度可以是大约100μm，导线高度可以是大约在2-2.005mm之间，导线的横截面可以是大约在2-2.005mm²之间，导线的绝缘厚度可以是大约10μm。根据示例性实施例，匝数可以是大约466匝，子线圈的数量可以是2，并且每个子线圈的匝数可以是大约233。在该示例中，子线圈厚度可以是大约2.025mm，子线圈之间的间隙可以是大约0.1mm，线圈宽度可以是大约27.96mm，总线圈高度可以是大约4.15mm，线圈的电阻可以是大约11.6Ω。

图12C和12D示出X扁平导线线圈的导线横截面和扁平导线线圈设计。根据X扁平导线线圈的一个示例性实施例，导线宽度可以大约为140μm，导线高度可以是在大约0.9-0.93mm之间，导线横截面面积可以在大约0.126-0.1302mm²之间，导线的绝缘厚度可以是大约10μm。根据该示例性实施例，匝数可以是大约180匝，子线圈的数量可以是4，并且每个子线圈的匝数可以是大约45。在该示例中，子线圈厚度可以是大约0.95mm，子线圈之间的间隙可以是大约0.1mm，线圈宽度可以是大约7.2mm，总线圈高度可以是大约4.1mm，线圈的电阻可以是大约3.2Ω。

图13A和13B分别示出根据本发明实施例的设计和常规设计的X、Y和Z线圈的沿不同层的温度分布。

更具体地，图13A示出常规设计的X、Y和Z线圈的层的温度，例如水、冷却板(316L)、空气、热硬化环氧树脂胶层、卡普顿层、导热环氧树脂层以及线圈的温度。此外，图13B示出根据本发明实施例的设计的X、Y和Z线圈的层的温度，例如水、冷却板(316L)、空气、热硬化环氧树脂胶层、卡普顿层、导热环氧树脂层以及线圈的温度。要注意的是，根据本发明实施例的设计可以有利地降低X、Y和Z线圈的工作温度。

图14A-14C还示出根据本发明示例性实施例的Z电机的设计的改进。

根据图14A的示例，Z电机1400的设计包括代替目前在Z电机常规设计中使用的圆线圈的扁平线圈1401。如图14A所示，Z线圈1401位于两个冷却板1403A和1403B之间(统称为冷却板1403)。在一个示例中，冷却板1403可以包括两个或更多个不锈钢板，所述不锈钢板使用钎焊材料被钎焊在一起。冷却板1403还可以包括冷却通路1411。冷却板1403是Z电机1400的壳体结构的一部分。如图14A所示，Z电机1400的壳体结构可以包括两个部分，第一部分包括冷却板1403A，第二部分包括冷却板1403B。壳体结构的这两个部分在1413处被钎焊在一起。

在一个示例中，两个导热环氧树脂层1405A和1405B(统称为导热环氧树脂层1405)插入在冷却板1403和Z线圈1401之间。玻璃纤维框架1415还可以位于Z电机1400内用于支撑Z线圈1401。根据一个实施例，热硬化环氧树脂胶层1409A和1409B以及卡普顿层1407A和1407B还可以插在导热环氧树脂层1405和冷却板1403之间。在一个示例中，卡普顿层1407A和1407B每个可以包括两个卡普顿层。

在图14A中示出的改进可以有利地增加导热环氧树脂层1405的厚度。在一个示例中，该厚度可以增加至80-200μm。而且，图14A的实施例可以导致较低的平均热阻。另外，线圈的电阻和因此所产生的热被降低，在某些情况下降低大约25％。此外，图14A的设计可以适应于电气安全规则(如图5C所示)。在一个示例中，图14A的设计的热阻可以是大约0.55K/W，相对比地，具有一个卡普顿层的常规设计热阻为0.54K/W，具有两个卡普顿层的常规设计热阻为0.65K/W。在该示例中，线圈的电阻可以是大约8.3Ω，相对比地，常规设计为10Ω。此外，操作温度可以是大约56℃，相对比地，常规设计为64℃。

根据一个示例，Z线圈1401具有大约4.55mm的厚度，卡普顿层1407和热硬化环氧树脂层1409一起具有大约0.07mm的厚度，并且在Z线圈1401和冷却卡普顿层1407之间的间隙(其由导热环氧树脂层1405填充)大约为0.15mm。在该示例中，冷却板1403的厚度是大约1.5mm。因此，根据该示例，Z电机1400的厚度大约为8mm。然而，可以想到，Z电机1400的设计可以使用其他厚度。

图14B示出本发明另一示例性实施例，其中Z电机1420被进一步改进。在图14B的Z电机1420和图14A的Z电机1400中类似的层用相同的附图标记标示。除了使用扁平导线Z线圈1401之外，图14B中的实施例包括不确定的胶层1421，因而冷却板1403B将用作浮置冷却板。

此外，要注意的是，图14B的导热环氧树脂层1405是确定的导热环氧树脂层。因此，垫片(未示出)位于冷却板1403和Z线圈1401之间以确定地限定导热环氧树脂层1405的厚度。因此，可以控制在Z线圈1401和上冷却板1403A之间的距离，并且也可以控制Z线圈1401和浮置冷却板1403B之间的距离。在图14B的实施例中，冷却板1403A是壳体结构的一部分。然而，浮置冷却板1403B不是壳体结构的一部分。相反，盖1425用以封闭壳体。不确定的胶层1421仅被插入在Z电机1420的底部中，并且可以用以补偿在不同层中的任何公差。

通过图14B的设计可以实现图14A的实施例的类似的改进。此外，图14B的实施例可以改进在分组装水平条件下的电机测试能力以在电机被完全组装之前检测缺陷和故障，从而提高子部件的可测试性。此外，图14B的设计还减少了焊接区域的焊接污染和对卡普顿层的热损伤。在一个示例中，图14B的设计的热阻可以是大约0.46K/W，相对比地，具有一个卡普顿层的常规设计的热阻是0.54K/W，具有两个卡普顿层的常规设计的热阻是0.65K/W。在该示例中，线圈的电阻可以是大约8.3Ω，相对比地，常规设计的线圈的电阻是10Ω。此外，操作温度可以是大约51℃，而常规设计操作温度是64℃。

根据一个示例，图14B的Z线圈1401的厚度大约为4.55mm，卡普顿层1407和热硬化环氧树脂层1409一起的厚度大约为0.07mm，Z线圈1401和冷却卡普顿层1407之间的间隙(由导热环氧树脂层1405填充)大约为0.08mm。在该示例中，冷却板1403的厚度为大约1.2mm，盖1425的厚度为大约0.5mm，以及不确定的层1421的厚度大约为0.2mm。因此，根据该示例，Z电机1420的厚度大约为8mm。然而，可以想到，可以采用其他测量用于Z电机1420的设计。

图14C示出在Z电机1440方面具有另一改进的本发明的另一示例性实施例。在Z电机1440的设计中，Z线圈1401的厚度增大，以使得Z电机1440产生的热量减少。较大的Z线圈1401导致较多的铜，这降低电阻。

根据一个示例，图14C的Z线圈1401的厚度大约为5mm，卡普顿层1407和热硬化环氧树脂层1409一起的厚度大约为0.07mm，Z线圈1401和冷却卡普顿层1407之间(由导热环氧树脂层1405填充)的间隙大约为0.2mm。在该示例中，冷却板1403的厚度为大约1.2mm。因此，根据该示例，Z电机1420的厚度大约为8mm。然而，可以想到，可以采用其他测量用于Z电机1420的设计。

在该示例中，Z电机1440的热阻可以大约为0.61K/W，而具有一个卡普顿层的常规设计的热阻大约为0.54K/W，具有两个卡普顿层的常规设计的热阻大约为0.65K/W。在该示例中，线圈的电阻可以是大约7.5Ω，而常规设计线圈的电阻是大约10Ω。此外，操作温度可以是大约57℃，而常规设计线圈的操作温度是大约64℃。

IV结论

应该认识到，具体实施方式部分，而不是发明内容和摘要部分，用于解释权利要求。发明内容和摘要部分可以提出一个或更多个但不是发明人构思的本发明的全部示例性实施例，因而不能够以任何方式限制本发明和所附的权利要求。

上面借助示出具体功能的应用及其关系的功能性构造块描述了本发明。为了方便说明这些功能性构造块的边界在此任意限定。可以限定替换的边界，只要特定功能及其关系能够被正确地实施即可。

具体实施例的前述说明将充分地揭示本发明的一般特性，以至于其他的实施例可以通过应用本领域技术人员的知识在不需要过多的实验、不脱离本发明的总体构思的情况下容易地修改和/或适应不同应用。因此，基于这里给出的教导和启示这种修改和适应应该在所公开的实施例的等价物的范围和含义内。应该理解，这里的术语或措辞是为了描述和说明而不是限制，使得本说明书的术语或措辞由本领域技术人员根据教导和启示进行解释。

本发明的覆盖度和范围不应该受到上述的示例性实施例的限制，而应该仅根据权利要求及其等价物限定。

Claims (15)

1.一种系统，包括：

芯部，包括：

多个冷却板；

多个电线圈，夹在所述多个冷却板之间；

多个导热环氧树脂层，位于所述多个电线圈和所述多个冷却板之间；和

多个垫片，设置在所述多个电线圈和所述多个冷却板之间以确定所述多个电线圈和所述多个冷却板之间的距离，

其中芯部配置成在与壳体组装之前进行测试；和

壳体，配置成包围芯部，所述壳体包括主体、多个馈通结构以及盖。

2.如权利要求1所述的系统，其中芯部还包括：

多个卡普顿层，设置在所述多个导热环氧树脂层和所述多个冷却板之间。

3.如权利要求2所述的系统，其中多个卡普顿层被使用多个热硬化环氧树脂胶层机械地连接至多个冷却板。

4.如权利要求1所述的系统，其中芯部还包括多个传感器。

5.如权利要求4所述的系统，其中多个传感器还包括：

多个温度传感器，配置成测量芯部的温度；和

多个安全传感器，配置成如果芯部的温度超过阈值则停止所述系统的操作。

6.如权利要求1所述的系统，其中多个电线圈包括至少一个X线圈和至少一个Y线圈，X线圈和Y线圈中的每一个包括上部结构和下部结构。

7.如权利要求1所述的系统，还包括：

多个胶层，设置在壳体和芯部之间；和

填充件，设置在壳体内部且在芯部和盖之间。

8.如权利要求1所述的系统，其中：

多个胶层，设置在壳体和芯部之间，所述多个胶层是机械牢固的环氧树脂层。

9.如权利要求1所述的系统，其中壳体的多个馈通结构包括用于芯部的水管连接件和电线的馈通结构，并且所述多个馈通结构是密封的。

10.如权利要求1所述的系统，其中多个冷却板还包括：

钎焊在一起的多个不锈钢板；和

多个冷却通路。

11.如权利要求1所述的系统，其中在多个电线圈和多个冷却板之间的距离在多个电线圈和多个冷却板之间的不同位置处是不同的。

12.一种用于制造电机的方法，包括下列步骤：

组装芯部，包括：

将多个电线圈定位在多个冷却板之间；

将多个导热环氧树脂层定位在多个电线圈和多个冷却板之间；

将多个垫片定位在多个电线圈和多个冷却板之间以确定在多个电线圈和多个冷却板之间的距离；

固化多个导热环氧树脂层；和

将芯部插入到壳体内部，

其中芯部配置成在被插入到壳体内之前被测试。

13.如权利要求12所述的方法，其中组装芯部的步骤还包括：

将多个卡普顿层定位在多个导热环氧树脂层和多个冷却板之间。

14.如权利要求13所述的方法，其中使用多个热硬化环氧树脂胶层将多个卡普顿层机械地连接至多个冷却板。

15.一种光刻设备，包括：

照射系统，用于提供辐射束；

支撑结构，用于支撑图案形成装置，所述图案形成装置用以在辐射束的横截面上将图案赋予辐射束；

衬底台，用于保持衬底；

投影系统，用于将图案化辐射束投影到衬底的目标部分上；和

电机，所述电机包括：

芯部，所述芯部包括：

多个冷却板；

多个电线圈，夹在所述多个冷却板之间；

多个导热环氧树脂层，位于所述多个电线圈和所述多个冷却板之间；和

多个垫片，设置在所述多个电线圈和所述多个冷却板之间以确定所述多个电线圈和所述多个冷却板之间的距离，

其中芯部配置成在与壳体组装之前进行测试；和

壳体，配置成包围芯部，所述壳体包括主体、多个馈通结构以及盖。

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