摘要:本文针对激光加工平台误差产生因素进行理论分析,并对激光加工双轴平台的综合误差进行数学模型建立。误差理论分析包括以下部分:几何误差分析和热影响误差分析。另外,本文结合MusenTeK的LA激光加工平台进行了误差测量,并进行相应的误差补偿试验。同时,本文分别利用仪器检测与加工产品检测的方法对补偿后的平台进行检测。结果证明:在采用新型补偿系统后,平台的定位误差由90微米提高至10微米,产品加工误差由100微米降低至25微米,且加工产品的CPK值由1.21提高至1.62。
1. 引言
在新一代的集成电路加工制造过程中,激光加工方法在产品切割方面有广泛的应用。相比于传统的加工方法(如水切割、铣削加工等),激光加工有无接触、无加工应力、不产生大量加工废料、系统体积小、加工效率高等优点。
在激光加工过程中,激光加工精度主要由两部分组成:平台运动精度和光学精度。本文仅针对前者进行分析。事实上,由于平台的制造和装配误差,在平台集成后,需要采用补偿方法提高平台的系统精度。补偿技术的应用可以一定程度上降低制造成本,并获得较为理想的加工精度。然而,在目前的补偿技术中,主要补偿的参数为单轴的位移误差(该部分误差主要由测量系统本身的误差和单轴系统运动误差二者综合造成。)该补偿方法忽略了其他重要的误差产生因素,如单轴的转动误差(如俯仰角度、偏摆角度、滚摆角度等产生的阿贝误差)、双轴之间的几何误差(如双轴的垂直度等)、热影响误差(如温度所产生的结构变形等)。
本文将以激光加工所用的三轴平台进行分析。在第2部分,对误差形成因素进行了综合分析。在第3部分,对误差补偿进行数学模型建立,通过坐标变换的计算方法,得到实际运动与理论运动的变换矩阵。在第4部分,对温度测量方案进行介绍。第5部分,分别采用仪器测量和加工产品的测量方法,进行平台补偿技术的结果对比。
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