在對(duì)單晶硅等半導(dǎo)體材料進(jìn)行切割時(shí),傳統(tǒng)的線(xiàn)鋸切割工藝因其接觸式加工,經(jīng)常導(dǎo)致加工表面質(zhì)量差,硅片斷裂、崩碎等問(wèn)題。因此,考慮非接觸式放電加工。但由于半導(dǎo)體材料體電阻、導(dǎo)體與半導(dǎo)體接觸勢(shì)壘的影響,單晶硅材料的常規(guī)電火花加工放電間隙不易擊穿。因此研究人員通過(guò)調(diào)整放電間隙,可使放電狀態(tài)保持火花放電,避免電弧放電,從而形成微弧等離子切割。本文綜合分析微弧等離子切割加工放電間隙狀態(tài)檢測(cè)及其放電間隙控制問(wèn)題。對(duì)單晶硅材料微弧等離子切割放電間隙阻抗特性進(jìn)行研究,通過(guò)系統(tǒng)辨識(shí)與自適應(yīng)控制理論,設(shè)計(jì)基于LabVIEW的單晶硅微弧等離子切割放電間隙廣義預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)。并進(jìn)行了工藝參數(shù)實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明所研究的理論模型可應(yīng)用于單晶硅的微弧等離子切割間隙放電狀態(tài)的過(guò)程控制。具體工作如下:（1）根據(jù)氣體擊穿過(guò)程的伏安特性與放電形式,確定基于單晶硅的微弧等離子切割的放電應(yīng)保持在缺陷輝光放電與電弧放電之間。通過(guò)研究單晶硅等半導(dǎo)體材料微弧等離子切割放電間隙的阻抗特性,并進(jìn)行相關(guān)數(shù)值分析,提出基于放電間隙的微弧等離子體動(dòng)態(tài)電阻模型。同時(shí)建立該等離子動(dòng)態(tài)模型與放電間隙之間的函數(shù)擬合關(guān)系,便于后續(xù)對(duì)極間放電間隙的預(yù)估。（2）... 

【文章來(lái)源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

單脈沖放電各個(gè)階段示意圖

在電場(chǎng)作用的情況下，正負(fù)兩極間的電介質(zhì)發(fā)生電解，生成氧等離子，工件產(chǎn)生熱的積累。當(dāng)積累到一定程度時(shí)，便發(fā)生了熱電子發(fā)射，使單晶硅表面處于高活態(tài)，同時(shí)與氧等離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氧化硅，氧化硅沉積在單晶硅的表層，被電中的空泡射流沖走，重復(fù)進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)微弧放電切割。圖 1-2 所示為掃描電鏡放大時(shí)相同掃描范圍內(nèi)不同切割電參數(shù)的單晶硅微觀形貌圖。圖 1-2（c）圖 1-2（a）和d）是單晶硅切片表面能譜分析圖，由能譜分析可看到電火花加工表面主要元素是硅，主要物質(zhì)是硅和氧化硅，這就證明了微弧等離子切割過(guò)程中，不僅僅有硅材料的熔汽化，物質(zhì)熔化與汽化同時(shí)也會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氧化硅。（a）表面粗糙度 Ra=3.1026μm （b）表面粗糙度 Ra=4.1967μm

Wong等【22】也通過(guò)放電加工間隙電壓閾值來(lái)辨別放電狀態(tài)進(jìn)行了相關(guān)研究。Yan 等【23】提出如圖1-4 所示的基于間隙電壓波形特征，根據(jù)不同的電壓值及其持續(xù)時(shí)間來(lái)識(shí)別電火花加工中的脈沖放電狀態(tài)的方法。圖 1-4 脈沖識(shí)別信號(hào)的時(shí)序圖【23】Fig.1-4 Timing charts of the pulse discriminating signals【23】Liao 等【24】提出一種基于放電間隙電壓波形的微電火花加工放電脈沖類(lèi)型鑒別系統(tǒng)。Kao 等【25】對(duì)在微型孔電火花加工中，利用采樣周期為 0.5 納秒的高速數(shù)據(jù)采集裝置來(lái)監(jiān)測(cè)間隙電壓并進(jìn)行了研究。Kwon 等【26】在對(duì)電火花線(xiàn)切割過(guò)程中，也利用間隙電壓檢測(cè)對(duì)間隙放電狀態(tài)進(jìn)行了識(shí)別與分類(lèi)。Han 等【27】提出一種在基于晶體管恒定脈沖發(fā)生器的微電火花加工中，利用平均擊穿延遲時(shí)間來(lái)監(jiān)測(cè)間隙距離并進(jìn)行伺服進(jìn)給控制的方法。此外，Liao 等【28-30】利用擊穿延遲時(shí)間作為采樣數(shù)據(jù)對(duì)電火花線(xiàn)切割脈沖放電狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)并進(jìn)行相關(guān)分析研究。Yan 等【31】也在研究電火花線(xiàn)切割過(guò)程中的斷絲控制時(shí)用到了擊穿延遲時(shí)間進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)。近年來(lái)，小波變換也應(yīng)用到電火花加工放電狀態(tài)的檢測(cè)技術(shù)中，Yu 等【32】提出一種基于小波變換來(lái)辨別電火花加工脈沖放電狀態(tài)的方法，他們的研究表明將采集的間隙電壓和電流信號(hào)波形通過(guò)小波變換處理后所得的輸出結(jié)果能夠很容易的分辨出不同的脈沖放電狀態(tài)。Jiang 等【33】通過(guò)小波變換的方法處理相應(yīng)的放電波形來(lái)檢測(cè)電火花加工的放電狀態(tài)。在智能檢測(cè)方法上，Tarng 等【34】設(shè)計(jì)了一種運(yùn)用模糊集合理論的電火花脈沖識(shí)別器

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3519583