超精密磨床監(jiān)控系統(tǒng)的設計與開發(fā).pdf

1、大連理工大學碩士學位論文摘要硅片超精密磨床是半導體集成電路CIC)制造中的關鍵設備，主要應用在大直徑硅片制造和背面減薄加工中。在硅片超精密磨削加工中，為提高硅片的磨削加工精度，對磨削加工的過程進行動態(tài)監(jiān)控是硅片超精密磨削技術發(fā)展的趨勢之一。在硅片磨削過程中，磨削力是綜合反映工件材料性質和狀況、砂輪特性和磨損狀態(tài)、加工用量和工藝系統(tǒng)參數(shù)等因素的一個重要物理參量。通過在磨削加工過程中在線檢測磨削力，并根據(jù)檢測結果進行加工參數(shù)的自適應調整，是

2、實現(xiàn)可控制超精密磨削的有效技術途徑。為了保證硅片加工精度和厚度尺寸的一致性，還必須對硅片的厚度進行在線測量，并根據(jù)其檢測結果實時控制磨床進給運動。此外，硅片通過真空吸盤夾緊，真空吸盤的夾緊力不僅要保證硅片可靠夾緊，而且對硅片加工面形精度有影響。根據(jù)這些要求，自行設計和開發(fā)了了硅片超精密磨床監(jiān)控系統(tǒng)，主要實現(xiàn)磨削力在線監(jiān)測、真空吸盤的真空度實時監(jiān)測、硅片厚度在線測量以及機床運動和動作控制等功能。所設計的接觸式硅片厚度在線測量裝置使用兩個差

3、動變壓器式位移傳感器的測頭，利用臺階式測量原理，實時測量出硅片的厚度值。磨削力的測量使用石英壓電力傳感器，可以測量出磨削過程中三個方向的磨削力的大小，并通過實時與闡值的比較，監(jiān)控磨削過程。真空吸盤真空度的測量使用擴散硅壓力傳感器，實時測量出真空度的大小，保證硅片在加工過程中可靠夾緊。所研制的磨床監(jiān)控系統(tǒng)硬件構成以PC機為主機，數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)字輸入輸出卡作為過程輸入通道和過程輸出通道，實現(xiàn)測量信號的輸入與控制信號的輸出。本系統(tǒng)是實時監(jiān)控系

4、統(tǒng)，采用VisualC作為軟件開發(fā)語言，實現(xiàn)對硅片厚度、磨削力和真空壓力信號的采集、數(shù)據(jù)處理、實時監(jiān)測，超出闡值報警并采取保護措施通過輸出開關量控制電磁閥和繼電器的通斷來實現(xiàn)對磨床設備的動作控制:還可以通過對加工不同階段的硅片厚度值的檢測發(fā)出控制信號來調節(jié)砂輪進給速度。經(jīng)實驗測試，所研制的硅片厚度測量裝置可以較為精確的檢測硅片厚度，監(jiān)控系統(tǒng)能夠實現(xiàn)高速實時磨削力信號檢測，可以監(jiān)測并顯示真空度的大小。系統(tǒng)設計合理、性能可靠，實現(xiàn)了預期的設

5、計目標，為超精密磨床的研制和開發(fā)以及硅片超精密磨削工藝的研究提供了技術支持。關鍵詞:超精密磨床:硅片厚度:磨削力真空度:監(jiān)控系統(tǒng)一I獨創(chuàng)性說明作者鄭重聲明:本碩士學位論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含為獲得大連理工大學或其他單位的學位或證書所使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的貢獻均己在論文中做了明確的說明并表