Устройство для резки полупроводниковых материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5)5 В 28 О 5/О ГОСУДАРСТВЕНЧЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ рина, С,В.ПетС,Сацукевич,пшиков Б.А, овых материа, с,54 - 56. агрегат резки 150-005 ТехниО.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗ ВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛ (57) Изобретение относится к обработке твердых и хрупки ских материалов, а именно д КИ ПОЛУПРООВмеханической х неметалличеля разделенияг 1 г ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Запорожский В,П., ЛаОбработка полупроводниклов. - М.: Высшая школа, 19Автоматизированныйслитков на пластины УР СЗческое описание 3,104.020.Т 50 1657386 А 1 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 Я параметров пластин 19, узел автоматической правки отрезаемого круга и блок программного управления 2 ил.г 7ФИзобретение относится к м:эническо,обработке твердых и хрупких немеГэлличских материалов и может быть, спользовэно в электронной технике,Цель изобретения повышение роизводительности и качества Отрезземылпластин и выхода годных путем эвтомз;ичеСКОГО УПРаВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОГф РЕЗки.На фиг.1 изображена кинематическэясхема предлагаемого устройства; на фиг,2структурная схема блока программного у- равления.Устройство содержит станину 1, привг д2 вращения отрезного круга с отрезныгл барабаном 3, датчиком 4 скорости вращения,приводом 5 поперечной подачи с;р 1 С:Рлным регулятором 6, приводом 7 регуля Орэи датчиком 8 скорости подачи, узел ". шаговой подачи разрезаемого материал с .Одовым Винтом 10 и кзрРткой1 соСЛИтКОдЕржатЕЛЕМ 12, УЗЕЛ 13 Для -.ТлЛЗпластин, узел 15 кэссегировэгиязел 14транспортирования, измерГлтев 16 ООерических параметров 16 глэстин с измерительными датчиками 17 и 18, дачиком 1:положения пластины на изм ритслной ,;эиции, опорами 20, узел 21 прзвки ре. Ого круга с приводом ОсевоО 22радиального 23 перемещен,; правящегоинструмента 24, датчик 25 вибраций измеритель 26 сил резания, дэпиг 27;", ндеформации режущей кромки округа и блок 28 про рэммноо у 1.Измеритель 16 геометр" еог. Г рлметров пластин расположен лежду ;м.14 транспортирования и кзсс. иргвлпластин 15.Дэтчик 23 вибрзци; ов. нна станине 1, а измеритель 26 слл рРзз 11 Ярасположен между приводом 2 Р.;: шОТРЕЗНОГО КРУГа И ГРИВОДОЛ . Г Р,поДачи, Выходы Датчика 25 вибрэий, 14-; дрителя 26 сил резания, Дэ Гчикэ 2ДЕфОРМаЦИИ РЕжУЩЕй КРОМки ТРС.;, .круга, датчиков измерения скорослвогщния отрезного круга и скоро;ги; пг;1. Нпйподачи 8 и измерителя 18 ге 1 мР р :;к.ПараМЕтрОВ ПЛаСтИН ПОДКЛОЧК ,г .:кблока программного упрэ 1 г:. э вх;.привода 2 вращения отреОс вз, ",вода 5 поперечной подачи. узла :; Озг воподачи разрезаемого мэ: риала и Г; :,1.1 д 1.осевого и радиального пер 1;хе 1 сся Г "зв - щего инструмента узла 21 зсгс 1 глзическ 11правки - к выходам блока Грс рэг.глн, ,управленияБлок 28 программного упьзвлени ГСтОИт Иэ бЛОКа 29 Эадаки, 1. с,м, бл,к,32 коррекции шаговой подЛи р.лягора 33 скорости вращения:1 рсз с к 1,",33, регулятора 34 скоросг 1 осп 1.1: ачи, двух логических элеглентов ИЛИ 35 и 36 блгков Определения знака деформации режущей кромки отрезного круга 37 и знака нР 1 лоскосРГ с 1 38, пороовых устройств 39 51, блоков Оределения неплоскостно сти 52 и толщины 53, счетчика 54 пластин, тзйглера 55 и блока 56 вычислегия произво- ДИТЕЛВНОСИ 10 Выходы блокз 29 задания режимов подключены к первым входэгл пороговых ус 1 роисгв 39 51, вторые входы которых подключены соответственно к датчику 27 дефорлЗ и рРжущей кромки, измерителю 15 26 сил рРзэния дэт икэм вибраций 25, неплоскосноси 1, толщины 18 и счетчику 54 пластин. Выходы пороГОвых устройств 40, 42 44,45,48 51 подключенысоответственно к п 1 оглу сОс.огу седьмому, десятсму, 2,1 ригдцзтому, четырнздцатому, второму иГр тему влодэгл блока 31 коррекции режигло 1 Вло,1 Глока 37 ОГ 1)еделения ээка деформзции ре+:ущей кромки связан с л.1 т иком 27 Д Ь,рглаций, э выход - с 2; ,: 1 Рртым входом блока 31 коррекциирежимов Вход блока 38 определения напрэвлеия неплоскостности соединен с датчиком 17 измерения неплоскостности, э выход с девя,ым входом блока 51 коррек.". цил Оглжлов Вход блока 54 счетчика плэс", свя,э с д;11ком 9 снеэ пластин. э вы, од Ооднен с пзрвьнли входами блоков уср",вс ия 1 еплоскостности 12 и тол щинь 53, г,оры.:;Оды котсрьх подключены к 35 1.11 ислл неплоскос-Рости 17 и т;,лцины 18,Э ВЫХОДЫ С Г 1 Р 1)М ВХОДЭМ ПО РОГОВЫ Х УСТ ройс.тв ".5 46 и 17 Кроме ГОГО, ляход 54 С.ТЧ" " ПЛЭ, ИН Г 1 дклОЧЕ 1 К 1 ЕРВОМУ ВХО.1,л, 56 1 вчгсл;1 ия производительности, .1 с. вхс:дксторогосвяз:н с та лерогл 55,э ь;.,", с одинэдцзтьм входом блока 3.Кос. к.,ИИ р жИМОВ, ВЫХОДЫ ПсрОГОВЫХ уСтро .тв 4 ГР 17 подклЮчЕньк пЕрвОму и Грегь: л. з л.,;э 1 блока 32 1 оррекции шаговой 45 под. 32. ссязэНОГО г, узлом 9 шаговой пода хО.-,: логиосло О злемен;з ИЛИ 35 свя .дгь с",. с,;, гл порогового устройства 43 и.Гуэ 1)гл ьы " , 1 О" блока 3"Оррскции рех:и гл л вы,од сз динРН с Гервыгл вг Одом блок ;10 3.,1 О-, .;сгсла управления Входы логическо ; Лл.,"л нтэ ИЛИ 36 СОРгине;1 с выхОДэ ми поэоО, х у.ГОО 1 ств 39 и 41, э выход - с вторым вхадол блока 30 логического управления. Гри этом второй, третий четвертый, 5 ГяГый гл пест й ьыходы блока 31 коррекциирежи;лов, датчиков скорости вращения 4 и скоро Г вращения 4 и скорости подачи 8 подключены к входам регуляторов вращения Отре,гого кр з 38, поперечной подачи 34 и узл 21 эвтоглэ-лческо 1 правки.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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, соответствующие 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 полом. ке 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 отрезного барабана, требующих останова устройства после завершения цикла резки для очистки или балансироаки 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 45- максимально 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 на 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 сьема, 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 этомпоступают в блок коррекции режимов,1657386 50 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. 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-ЭВМ.5 Формула изобретения Устройство для резки полугроводниковых материалов на пластины алмазным от 10 резным кругом с внутренней режущейкромкой, содержащее станину с приводомвращения отрезного круга, приводом поперечной подачи и приводом шаговой подачиразрезаемого материла, узла для съема,15 транспортирования и кассетирования пластин, датчик контроля деформации режущей кромки отрезного круга и блокпрограммного управления, выходы которого связаны с приводом вращения отрезного20 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 путемавтоматического управления процессом25 резки, устройство снабжено расположенным между узлами транспортирования икассетирования пластин измерителем геометричеСких параметров пластин, установленными на станине датчиком вибрации,30 измерителем сил резания, установленныммежду приводом вращения отрезного кругаи приводом поперечной подачи, и узлом автоматической правки отрезного круга, который выполнен в виде двухкоординатного35 управляемого привода с воэможностью поступательного перемещения правящего инструмента в плоскости отрезного круга ивдоль его оси, при этом выходы датчика контроля деформации режущей кромки отрез 40 ного круга, измерителя геометрическихпараметров пластин, датчика вибраций иизмерителя сил резания соединен с входами блока программного управления, а входы узла автоматической правки и узла45 шаговой подачи разрезаемого материаласоединены с выходами блока программногоуправления,1657386 тавитвль Г,Афиногеморед М, Моргентал рректор М.Пож Янкович Реда а, 10 роизводственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул,Г Заказ 1683 Тираж 391 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раущская на 64/5