半導體電火花線切割加工特性及伺服控制策略研究.pdf

1、隨著科技領域?qū)Π雽w應用需求的提高，科研人員對半導體材料的加工提出了越來越高的要求。電火花加工技術(shù)因其沒有宏觀加工力的特點非常適合硬脆半導體材料的加工。經(jīng)過科研人員多年努力，對于半導體電火花加工的機理、特性和工藝等已經(jīng)有了一定的了解，形成了一套相對完整的理論體系和工藝參數(shù)庫，已經(jīng)能夠?qū)σ欢娮杪史秶鷥?nèi)的半導體進行加工，但目前半導體電火花加工中存在的最大技術(shù)難題之一就是加工中的自動伺服控制?，F(xiàn)有基于金屬電火花加工的伺服控制系統(tǒng)在進行半導體

2、材料加工時存在著很大的局限性，在加工中無法準確判斷空載、正常加工和短路狀態(tài)，導致無法對進給速度進行伺服控制。本文通過對半導體電火花線切割加工的電流、電壓特性的研究，提出了一種全新的基于電流脈沖概率檢測的半導體電火花線切割伺服控制策略，開發(fā)了專用伺服控制系統(tǒng)，并進行了相應的系統(tǒng)參數(shù)和工藝參數(shù)實驗研究，最終實現(xiàn)了半導體材料高效、精密和穩(wěn)定切割。具體工作如下:
　　(1)研究了半導體電火花線切割加工中的電流電壓特性，并據(jù)此分析了現(xiàn)有電火

3、花伺服系統(tǒng)在半導體電火花切割加工中失效的原因。分析了半導體電火花線切割加工中特有的爬坡式電流現(xiàn)象，對其產(chǎn)生的原因和影響進行了分析，研究了電參數(shù)對爬坡電流特性的影響;分析了電火花線切割加工中半導體材料表面小孔現(xiàn)象產(chǎn)生的機理，對其對加工中傳熱過程的影響進行了分析。
　　(2)根據(jù)空載、正常加工和短路狀態(tài)下電流電壓特性的差異，提出了兩種可行的伺服控制方法，即擊穿延時控制法和電流脈沖概率控制法。通過對兩種方法優(yōu)缺點的比較，確定了以電流脈沖

4、概率作為伺服控制的依據(jù)。
　　(3)研究了半導體電火花線切割加工中電流脈沖概率與進給速度間的關(guān)系，并以此作為伺服控制依據(jù)，開發(fā)了半導體電火花線切割加工專用伺服控制系統(tǒng)，對相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)進行了實驗研究和優(yōu)化，為系統(tǒng)參數(shù)的選擇提供了依據(jù)。
　　(4)研究了半導體電火花線切割加工中的微接觸式放電現(xiàn)象，對其產(chǎn)生的原因進行了分析和討論;對微接觸狀態(tài)下的切割效率進行了研究，對切割效率較正常加工大大提高的機理進行了分析。
　　(5)進