长春专业单晶硅多线切割机是光电信息产业中制备产品基片的重要设备,切片的质量直接影响后续进程的质量和成品率。多线切割是通过极细(70μm)切割线的高速往复运动将工件一次同时切割为数百或上千薄片的一种新型切割技术,相较于传统的内圆和外圆切割,具有加工精度高、效率高和材料损耗少的优势,已成为切片加工的主流设备。张力控制技术是多线切割得以进行的关键技术,张力的波动程度和变化频率直接影响了切片质量。目前国内虽然有不少对多线切割机的研究,但是其中对于张力控制的研究较少,张力控制技术主要掌握在少数发达国家手中,所以从理论626969con澳门玄机际两方面考虑,对张力控制系统进行研究和应用很有必要。本文针对多线切割机的张力控制系统静态超调大、稳态误差大、加速度时张力波动大的问题,设计张力闭环控制系统,建立其数学模型,通过分析专业单晶硅多线切割机走线过程中的各张力干扰因素,提出一种基于模糊PID控制算法的张力闭环控制策略,并进行了 MATLAB仿真分析和上机试验,实现了高精度的张力控制。

进一步提高效率、降低成本是硅材料今后发展的趋势,也是产业化的要求。目前在半导体硅材料的加工领域引入了专业单晶硅多线切割机,它高效的生产能力,诸多的优势,决定了它的发展空间,但如何有效控制硅片应力,这是一个需要迫切解决的问题。从线切割机与内圆切割机相比较出发,着重研究线切割机在生产过程中的应力控制。针对线切割机的工作原理,在切片过程中硅片因机械作用造成的刀痕、损伤、破损会导致产生包括机械应力和热应力在内的应力,进而产生滑移位错,当机械应力和热应力在高温处理过程中的作用超过晶体滑移临界应力时,会产生硅片的破碎。对于翘曲度、弯曲度、总厚度误差、中心厚度误差等方面的质量控制,可以通过调整线张力、进给速度、冷却剂流量等一系列工艺措施来达到目的及要求,它大大降低了生产成本,提高了生产效率。实验证明,长春单晶硅多线切割机切出的硅片的厚度和质量都很好的满足了下一道工序的要求。

多线切割是目前先进的切片加工技术,其核心技术长期被瑞士,日本等国垄断。传统的长春专业单晶硅多线切割机一般采用砂浆切割工艺进行加工,但这种方法生产效率不高、能耗大,同时由于砂浆粘度高导致切屑分离困难,从而造成对环境的污染。为避免这些缺点,近年来出现了另外一种切割工艺----金刚线多线切割工艺。多轴同步控制是多线切割机设备需要攻克的关键问题。传统的多线切割机控制系统一般通过模拟量或者脉冲的方式控制,这种方式接线复杂,灵活性差,容易受到电磁干扰。而基于现场总线的伺服系统能很好地提高设备的灵活性、快速性和精确性。EtherCAT是目前国际上领先的工业实时以太网技术,本文在研究EtherCAT技术的基础上,设计了基于EtherCAT的金刚线多线切割机控制系统,主要开展了以下研究工作:针对本课题研究的专业单晶硅多线切割机,设计了基于EtherCAT的硬件系统方案,并对其硬件进行了配置。

目前，专业单晶硅多线切割机已经广泛应用于光学玻璃、石英晶体、半导体材料、特种陶瓷、蓝宝石、稀有金属及合金等硬脆及贵重材料的加工，与传统的内、外圆切片机相比，因其具有材料投入少、表面损伤小、运行成本低、加工效率高等优点。在近两三年，也逐步在磁性材料加工行业推行，如用于切割钕铁硼磁材。在对磁材进行切割的过程中，需要在工作台上放置缓冲物料板，以免损坏工作台，目前的多线切割设备主要是采用胶水将缓冲物料板粘接在工作台上或粘接在工作台上的基板上，这样比较麻烦，而且每次粘接的位置可能出现误差，影响磁材的切割。因此，亟需设计一种新型的单晶硅多线切割机供应商。

针对切割线张力控制线问题,探讨专业单晶硅多线切割机走线过程中影响线张力的各种因素,提出一种机电一体化的张力控制策略,该方法用转矩电动机代替张力锤施加张力,这种张力控制方法与传统的控制方法相比能极大地降低线张力波动的强度。理论分析626969con澳门玄机验结果都表明:该方法张力控制精度高、易于实现,而且断线故障率低、张力调整方便。机电一体化张力控制的实现为多线切割机走线系统的设计奠定了基础。 针对多电机速度同步系统控制问题,采用机理建模方法,建立了张力电机的运动学数学模型。全面分析了引起单晶硅多线切割机供应商走线系统稳定性各种不确定因素,指出多线切割机同步系统是一个非线性、时变、多输出的复杂系统。

长春专业单晶硅多线切割机是IC(集成电路)、IT(信息技术)、PV(光伏)等行业核心器件基片制造流程中的关键装备。多线切割是目前非常先进的切片加工技术,其原理是通过金属线的高速往复运动把磨料带入待切割材料加工区域进行研磨,将待切件同时切割为数百或数千片薄片的创新性切片工艺。但多线切割机制造技术难度大,其核心技术长期被瑞士、日本等国家的极少数公司所垄断,严重制约了我国半导体照明、光伏、集成电路制造等产业的发展。开发具有自主知识产权的多线切割技术及装备,已成为突破国外技术封锁和国内产业瓶颈的关键举措。