基于直線電機的半導體材料電火花線切割伺服控制研究.pdf

1、硅是最常用的半導體材料，經(jīng)切割加工之后的硅片廣泛應用于太陽能電池板和集成電路芯片領域。電火花線切割是利用高壓脈沖放電蝕除工件材料的一種非接觸加工方法，因此非常適合用于切割硬脆性的硅材料。然而，由于硅材料具有不同于金屬的特殊電學性質，因而導致傳統(tǒng)的基于加工狀態(tài)判別的電火花線切割伺服控制方法在對硅材料加工時失效。此外，通常的電火花線切割機床采用步進電機控制，控制精度低，且難以適應變厚度材料的加工。
　　本研究主要內容包括：⑴針對半導體

2、硅的電流電壓特性，研制了專門的電壓、電流實時檢測電路。分析了硅材料在電火花線切割加工過程中放電電流與電壓的變化規(guī)律，找出其內在特征，建立一段時間內全面反映間隙放電狀況的評價函數(shù)，為往復漸進運動控制提供反饋決策依據(jù)。⑵設計了多門檻電壓的放電電流與電壓脈沖檢測電路以及基于FPGA的運動控制器，組建了用于半導體材料電火花線切割加工的直線電機伺服控制系統(tǒng)。運動控制器實時地檢測和處理電壓、電流信號，控制電機的運動。⑶為避免電火花絲切割過程中發(fā)生彎

3、絲與斷絲現(xiàn)象，提出了“先進給再后退，然后再進給”的往復漸進式進給運動控制策略。在單步追蹤法基礎上推導了反向直線插補算法，并使用Verilog HDL語言進行了FPGA編程，通過Modelsim仿真對算法進行了驗證，實現(xiàn)了能夠嚴格按原軌跡回退的往復漸進式精密驅動。⑷通過半導體材料電火花線切割試驗，研究了電流門檻參考電壓、放電電流脈沖概率、電壓脈沖采樣個數(shù)與進給速度之間的關系。將模糊控制理論應用于伺服進給控制中，把電流均值偏差和其變化率作為