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1、高精半导体芯片激光切割控制系统0引言半导体芯片切割控制精度要求非常高，目前国内基本上用的基本上都是进口设备。此为我公司为某半导体厂家开发的设备。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔朧。1、系统选型惯量、扭矩计算聞創沟燴鐺險爱氇谴净祸測樅。（1）惯量计算X轴负载惯量：Jx=Mx(P/2π)2=20.2（×0.005/23×.14）=0.12810×-4kgm2Y轴负载惯量：Jy=My(P/2π)2=2.9×（0.005/23×.14）2=0.018410×-4kgm2滚珠丝杠：J2=πρLBDB4/32=0.40510×-4kgm2
2、X轴电机负载惯量：JLX=Jx+J2=0.53310×-4kgm2Y轴电机负载惯量：JLY=Jy+J2=0.423410×-4kgm2400w电机惯量：Jm4=0.2610×-4kgm2750w电机惯量：Jm7=0.87×10-4kgm2（2）扭矩计算由于需要的行程速度是100mm/s到150mm/s，这次速度将以諍锩瀨濟溆塹籟婭骒東。X轴负载重量Mx：20.2kgY轴负载重量My：2.9kg滚轴丝杠螺距P：5mm额定转速：3000(min-1)摩擦系数：μ=0.2机械效率：η=0.9加速时间：t=0.01s负载速度
3、：VL=15m/min250mm/s=15m/min来计算。残骛楼电机转速：NL=VL/P=15/0.005=3000（min-1）=3000×2π/60=314rad加速度：a+=NL/t=3140rad/s2X轴负载转矩：TLX=μMgP/2πη=0.2×20.2×9.8×0.005/23×.14×0.9=0.035NmY轴负载转矩：TLY=μMgP/2πη=0.2×2.9×9.8×0.005/23×.14×0.9=0.00304NmX轴启动转矩：Tpx=(JLX+Jm7)●a++TLX=0.441+0.035=0
4、.476NmY轴启动转矩：Tpy=(JLY+Jm4)●a++TLY=0.215+0.00304=0.218NmX轴制动转矩：Tsx=(JLX+Jm7)●a+-TL=0.441-0.035=0.406NmY轴制动转矩：Tsy=(JLY+Jm4)●-a+TL=0.215-0.00304=0.212Nm通过以上的计算选用的是松下MHMD400w和MSMD750w的交流伺服电机，该型号输出惯量适合，运行更平稳。X轴用的是750w的伺服系统，额定扭矩为2.4Nm；而Y轴用400w的伺服系统，额定扭矩为1.3Nm；这两款的额定转速
5、都为3000rps；所选伺服的惯量及扭矩都能使载体平稳的运行。酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧荭钯。（3）盘式电机选型由于在盘式伺服上要放的是一个铝制的圆盘，圆盘规格(R=150mmM=1kg实心)：圆盘惯量J=1/2×M×（D/2）2=1/2×1×（150/2）2=0.0028125kgm2扭矩T=角加速度a×惯量J圆盘转π/2需要的时间是4s平均角速度V=π/2÷4=0.3925rad/s1/5则角加速度=角速度V/加速时间t=0.3925×0.01=39.25rad/s2则扭矩T=39.25×0.0028125=0.110
6、4Nm由于惯量要匹配，盘式伺服承受物体的惯量和盘式伺服自身的惯量的比例在1：10之内是最理想的，所以所选的盘式伺服ND110-50F自身的惯量是0.00034kgm2、额定扭矩是2.4Nm最大扭矩是7.2Nm、回转速度是5rps、分辨率是720XX0ppr。该盘式伺服的定位精度是±90s，重复定位精度是±18s，外加绝对值选项定位精度可达±15s、重复定位精度±1.8s。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒尔肤。360度=1296000s圆盘周长L=πR=3.14×150=471000um则角度1s=0.363um弧长謀荞抟箧飆鐸怼
7、类蒋薔點鉍杂。所以当定位精度为15s时圆盘的弧长精度可达到5.445um。1.1实现功能1、原点复归2、激光功率检测3、芯片切割1.2系统设计400W伺服电机Y轴伺服驱动A轴伺服驱动Limit传感器*4直线光栅人机界面运动控制PLC控制器器X轴伺服驱动750W伺服电机XYA盘式伺服电机手轮ONOFF机构运动部分由精密直线位移平台,交流伺服电机,盘式伺服电机,直线光栅,伺服驱动器及极限保护传感器组成.厦礴恳蹒骈時盡继價骚卺癩龔。如图1-1所示,精密直线位移平台,盘式伺服电机均以行程中心为中点对中安装.X轴配备750w交
8、流伺服电机及直线光栅,Y轴配备400w交流伺服电机,XY轴两侧各安装2个极限保护传感器(行程开关或光藕).茕桢广鳓鯡选块网羈泪镀齐鈞。1.3设备图片2/52控制过程芯片切割选择所要切割芯片的型号,以安全门关闭为触发信号,真空阀打开,工作台中心由(0,-90,0)处移动至(0,0,0)处,手动XY轴使监视器十字线对准芯片切割区域中心
