Устройство для резки полупроводниковых материалов

 

Изобретение относится к механической обработке твердых и хрупких неметаллических материалов, а именно для разделения 23 полупроводниковых материалов на пластины алмазными отрезными кругами с внутренней режущей кромкой, и может быть использовано в электронной технике Цель изобретения - повышение производительности и качества отрезаемых пластин и выхода годных путем автоматического управления процессом резки Устройство содержит станину 1 с приводом вращения отрезного круга 2 приводом поперечной подачи 5 и приводом шаговой подачи разрезаемого материала 9 узлы для сьема 13 транспортирования и кассетирования пластин датчик контроля деформации режущей кромки отрезного круга 27 датчик вибраций 25 измеритель геометрических параметров пластин 19 узел автоматической правки отрезаемого круга и блок программного управления 2 ил 22 27 t & Г 25 Ё 26 О ел VI GJ У О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 28 0 5/00

ГОСУДАРСТВЕНЧЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4711556/33 (22) 04.04.89 (46) 23.06.91. Бюль 23 (72) С.С.Ерошин, Л.А,Каширина, С.В.Петров, В,Л.Приходько, В.С.Сацукевич, В.В,Сердюк и М.И,Торба (53) 679.8,055 (088.8) (56) Запорожский В.П., Лапшиков Б.А.

Обработка полупроводниковых материалов. — M. Высшая школа. 1988, с,54 — 56.

Автоматизированный агрегат резки слитков на пластины УР С3-150-005. Техническое описание 3.104.020. TO. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к механической обработке твердых и хрупких неметаллических материалов, а именно для разделения

2т 21

„, А2„„1657386 А1 полупроводниковых материалов на пластины алмазными отрезными кругами с внутренней режущей кромкой, и может быть использовано в электронной технике. Цель изобретения — повышение производительности и качества отрезаемых пластин и выхода годных путем автоматического управления процессом резки. Устройство содержит станину 1 с приводом вращения отрезного круга 2, приводом поперечной подачи 5 и приводом шаговой подачи разрезаемого материала 9, узлы для съема 13 транспортирования и кассетирования пластин, датчик контроля деформации режущей кромки отрезного круга 27, датчик вибраций 25, измеритель геометрических параметров пластин 19, узел автоматической правки отрезаемого круга и блок программного управления. 2 ил.

22 27

2Ф g 25

165 . 186

Изобретение относится <, м:аническо, обработке твердых и хрупких неметаллич ских материалов и может быть, спользо B но в электронной технике.

Цель изобретения повышение !<ро. изводительности и качества Отреэвемыл пластин и выхода годных путем автомч<ического управления процессом резки.

На фиг.1 изображена кинематическая схема предлагаемого устройства; на фи(.2 структурная схема блока программнОГО у<равления.

Устройство содержит станину 1, «рив(д

2 вращения отрезного круга с отрезны<л барабаном 3, датчиком 4 скорости вращения, приводом 5 поперечной подачи (.

Измеритель 16 геоме(pl" ес< < . . f !1:Г метров пластин расположен между у,-,< ...

14 транспортирования и касс" » i,cB â€, пластин 15. Датчик 23 вибрзци<;, О<;." н на станине 1, а измеритель 26 (ил рРВ 3 «<Я расположен между приводОМ 2 в:;: ш отрезного круга и приводо л 5 и: р. подачи. Выходы датчика 25 В«<О,,-.«ий, . - " рителя 26 сил резания. да f «и<,э 2 деформации режущей кром« < трс;, . круга, датчиков измерения скорос1 ВО(<щ.: ния отрезного круга и скоро-.ги - <3(;<» н(«й подачи 8 и измерителя 18 ге <ме р 1 .:;i.:,t параметров пластин подключ» блока программного упр(«3«;: < а Bv:. привода 2 вращения 01pp, !« f(. ».,<В, " вода 5 поперечной подач,1. узла :; Вiа(ВО подачи разрезаемою ма, риала и Г;,.:.<Од»3

oc8Bolo и радиального пер«ме«<::;-««< Г.-B<3 <щего инструмента узла 21 ав<О,. < «

СтОИт Иэ бЛОКа 29 Эадаки, <..к,i«;:, бл.,v, 32 коррекции шагoBQA по,<3 и <ч < ля(Ора 33 скорости вращения !

33, регулятора 34 скорОС<и и!3!It .«-,;;, .,„ачи, двух логических зле<лентов ИЛ!135 и 36 бл(<ков Определения знака деформации режущей кромки Отрезно<о кр,га 37 и знака

<«e;

39 51, блоков О«ределения неплоскостно сти 52 и толщины 53, счетчика 54 пластин, тай<лера 55 и бло..а 56 вычисления произвоQV TÅË <, «OC I «

10 Выходы блокВ 29 задания режимов подvn

l .. 26 сил резания дат икам вибраций 25, неплоскос< нос < и 1 <, толщины 18 и (четчику 54 пластин. Вых(<ды ппр(<(овых устройств 40, 42 44, 45, 48 51 подключены соответственНО К ПЯ«ОМУ i<,t C-Зь<У СЕДЬМОМУ, ДЕСЯтСМУ, 2.< pl

2 .,:! BPртым входом блока 31 коррекции режимов Вход блока 38 определения на<«давя(.«ия неплоскостности соединен с датчиком 17 измерения неплоскостности, а

Выхо„< с деля,ым Входом блока 51 КорррК.>" ци";<(1ж< мОВ Вход блока 54 счетчика плаВя .В« . д;«

53,,<Оры:-::.оды кот(> It.

35 <.3<в 1!<,"<1неплос< oc1»ости 17 и тол<цины 18. з,t <.1oäû << (Ip(«,м ВХОдам порОГО Вы х устр(<й(TB ".5. 46 ll 17. Крома ТО<О. <3«,bog 54 с <Вт «" " (iëB<, 1;< подключен к перВОму Вхо. д, (<л.. 56 <3<.<чис««;<«<1«производительности, . 1 <О»й <.х<:д .Второ(О связ;.н с та<.<лером 55, а

<<ы ;.,-; с Оди«надцать<м Входом блока 3.

КО(3, . v,<.,ИИ р" КИ<ЛОВ, ВЫХГ3ды Г<орОГОВЫХ gcT рО.!.TB 4Г»

45,I."ä,. 32. с язанногo с узлом 9 шаговой пода О.-, .: л< Г<1 «c(к;! О элемента ИЛИ35свя<3«<. с < Л"<,.О„О<1 порогОВО(о устройства 43 и

t t . (tB< t ь<.i." . <О," блок(3 3 " oppñ . кции рсх:и мп .,! Вьt .Од,:О д<1нен с Г<е13вь<<л Bv Одом блок

;>О;<.,i; t(.cгО; О управления ВХОды логическо< О, 3л",";t .нта И«И 36 сОPдинP«;< с Выходами пОэО< О 3!,<х у<3(ро<1ств 39 и 41, B ыхпд с вторым В»ад.««блока 30 логического управления, Г1ри этом второй. третий четвертый, 5 Г<ятв<й и <3есТ< и ьь<ходы блока 31 коррекции

<3ежи<л<3в, датчиков скорости вращения 4 и скорп Г epащения 4 и скорости подачи 8 подк .ючены к Входам регуляторов Вращения

Отре < Ого кр. в 38, поперечной подачи 34 и узла 21 автома-ической правки.

1657386

35

45

Устройство работает следующим образом.

После установки слитка разрезаемого материала в слиткодержатель 12 или при замене отрезного круга в барабане 3 в блоке

28 программного управления устанавливают граничные значения технологического регламента и выходных параметров пла стин. Блок 29 задания режимов подает на первые входы пороговых устройств (ПУ) 39 — 51 электрические сигналы, "оответствующие предельным значениям, превышение которых требует коррекции режимов или прекращения цикла резки. В ПУ 39 и 41 устанавливают предельные значения деформации режущей кромки отрезного круга и усилий резания, возникающие при поломке инструмента или катастрофическом износе режущей кромки и .требующие аварийного прекращения цикла резки, В ПУ

43 устанавливают предельные значения вибраций, вызываемых резким ухудшением вибрационного состояния устройства иэ-за срыва пластин или загрязнения отрезно о барабана, требующих останова устройства после завершения цикла резки для очистки или бэлансироаки барабана. В ПУ 40, 42. 44 и 45 устанавливают максимально допустимые значения параметров процесса, превышение которых требует коррекции режимов или правки отрезного круга, Так, в ПУ 40 устанавливают значения максимально допустимой деформации режущей кромки отрезного круга, в ПУ 42 — максимально допустимое усилие резания, в ПУ 44 — максимально допустимую вибрацию и в ПУ 45максимально допустимую неплоскостность пластин. В ПУ 46 и 47 устанавливают максимально и минимально допустимые значения толщины пластины. В ПУ 48 и 49 устанавливают допустимые границы изменения скорости вращения отрезного круга, а в ПУ 50 и 51 — допустимые границы изменения скорости поперечной подачи при работе в автоматическом режиме коррекции параметров резки, После задания режимов блок 31 коррекции, управляя регулятором 33 скорости вращения, устанавливает скорость вращения отрезного круга в заданном диапазоне.

Блок 32 коррекции шага устанавливает необходимый шаг подачи в соответствии с заданной толщиной пластины, После этого слиток разрезаемого материала подается в зону обработки на шаг узлом 9 шаговой подачи через ходовой винт 10 и каретку 11 со слиткодержателем 12. Отрезной круг, закрепленный в барабане 3, разрезает слиток на пластины, осуществляя вращательное движение через привод 2 вращения и радиальное перемещение с помощью привода 5 поперечной подачи со скоростью, заданной блоком 31 коррекции и установленной регулятором 34 через привод регулятора 7 и дроссель 6. Во время резания датчиком 27 непрерывно контролируется деформация режущей кромки отрезного круга, измерителем 26 — сила резания и датчиком 25 — вибросмещение отрезного барабана. При превышении критических значений деформации режущей кромки или сил резания ПУ

39 или ПУ 41 подает сигнал нэ логический элемент ИЛИ 36, который вырабатывает сигнал аварийного останова в блок 30 логического управления. При этом цикл резки прерывается, привод вращения отрезного круга выключается. Резкое увеличение вибраций, выходящее за установленный предел, вызывает блокирование следующего цикла резки с помощью ПУ 43 и логического элемента ИЛИ 35.

Превышения максимально допустимых пределов деформации режущей кромки, сил резания или вибраций фиксируются ПУ 40, ПУ 42 и ПУ 44 и запоминаются вместе со знаком деформации режущей кромки (блок

37) в блоке 31 коррекции для дальнейшего анализа и расчетов режимов резания.

При завершении цикла резки пластина удерживается узлом 13 съема, а после отвода отрезного круга укладывается на транспортер 14 и подается в измеритель 16 геометрических параметров пластин. Здесь пластина попадает на позицию измерения, состоящую из трех расположенных по окружности опор 20, где ее положение фиксируется датчиком 19 и отмечается в счетчике

54, с помощью датчиков 17 и 18 измеряется толщина и неплоскостность пластины.

После измерений пластина транспортируется в узел 15 кассетирования, Иэмеренные геометрические параметры обрабатываются в блоках усреднения толщины 52 и неплоскостности 53. Информация о знаке неплоскостности, (блок 38) и выходе ее за допустимые пределы (ПУ 52) подается в блок 31 коррекции режимов для дальнейшего анализа. Среднее, в определенной выборке, значение толщины сравнивается в ПУ 45 и ПУ 46 с минимально и максимально допустимыми значениями толщины и в случае выхода за указанные пределы выдается сигнал в блок 32 коррекции шага, который и изменяет настройку привода 9 на требуемую толщину пластины.

После замера геометрических параметров пластин вычисляется в блоке 56 производительность процесса резки и данные об этом поступают в блок коррекции режимов, 1657386

Перед началом нового цикла резки в блоке 31 коррекции режимов выполняются анализ текущих значений параметров процесса: величины деформаций режущей кромки, силы резания и вибрации отрезного барабана, направления неплоскостности пластин, и анализ статистических характеристик: средняя в выборке неплоскостность, производительность, количество правок, количество циклов резки. При ухудшении качества пластин, снижение производительности или износе режущей кромки в результате анализа принимаются решения и выдаются соответствующие сигналы на приводы и системы устройства, например, уменьшение скорости поперечной подачи, увеличение скорости вращения отрезного круга, правка радиальная или осевая отрезного круга, или прекращение резки пластин для вмешательств операторов. Если значениям деформации режущей кромки, сил резания и неплоскостности не выходят эа установленные пределы, т.е. оцениваются как удовлетворительные режущие свойства отрезного круга, то скорость поперечной подачи увеличивается.

Возрастание вибраций отрезного барабана. зачастую вызванное разбалансировкой его отходами резки, требует снижения скорости вращения отрезного круга.

В измерителе геометрических параметров пластин в качестве датчиков толщины и неплоскостности применяются контактные датчики линейных перемещений с фотоэлектрическими преобразователями, а в качестве датчика счета пластин фотоэлектрический преобразователь, Измеритель сил резания расположен между гидроцилиндром привода поперечной подачи и коромыслом станка и представляет собой, например, динамометр с кольцевыми упругими элементами повышенной жесткости с полупроводниковыми тензопреобразователями. В качестве -датчика вибраций используется индукционный датчик виброскорости МВ-23. Узел автоматической правки имеет два числовых электропривода с диапазоном регулирования скоростей 0,01 — 30 мм/мин и дискретностью шага 1 мкм.

Блок программного управления реализуется на базе микро-38М.

Формула изобретения

Устройство для резки полугроводниковых материалов на гластины алмазным от10 резным кругом с внутренней режущей кромкой, содержащее станину с приводом вращения отрезного круга, приводом поперечной подачи и приводом шаговой подачи разрезаемого материла, узла для съема, 15 транспортирования и кассетирования пластин, датчик контроля деформации режущей кромки отрезного круга и блок программного управления, выходы которого связаны с приводом вращения отрезного

20 круга и приводом поперечной подачи, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, качества отреэаемых пластин и выхода годных путем автоматического управления процессом

25 резки, устройство снабжено расположенным между узлами транспортирования и кассетирования "lllBGTMH измерителем геометричеСких параметров пластин, установленными на станине датчиком вибрации, 30 измерителем сил резания, установленным между приводом вращения отрезного круга и приводом поперечной подачи, и узлом автоматической правки отрезного круга, который выполнен в виде двухкоординатного

35 управляемого привода с воэможностью поступательного перемещения правящего инструмента в плоскости отрезного круга и вдоль его оси, при этом выходы датчика контроля деформации режущей кромки отрез40 ного круга, измерителя геометрических параметров пластин, датчика вибраций и измерителя сил резания соединен с входами блока программного управления, а входы узла автоматической правки и узла

45 шаговой подачи разрезаемого материала соединены с выходами блока программного управления

1657386

Составитель Г.Афиногенова

Техред M. Моргентал Корректор М.Пожо

Редактор М,Янкович

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1683 Тираж 397 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москве, Ж-35, Раушская на6., 4/5