【摘 要】
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划片机是半导体封装工艺的关键设备之一,主要用于LED芯片、IC芯片、砷化镓、硅、陶瓷等材料的切割分离。目前国内划片机市场主要由国外品牌占领,设备购买价格昂贵,交货期长,严重限制了我国半导体产业的发展。为了提高国产划片机市场占有率,促进国内半导体产业发展,本文对12英寸单轴划片机控制系统进行了研发,主要研究内容如下:（1）介绍了划片机的总体结构、工作原理与流程。完成了砂轮刀片磨损检测系统、视觉识别对
【基金项目】
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湖南省重点研发项目:智能高精高效划片机研发,项目号:2017WK2031
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划片机是半导体封装工艺的关键设备之一,主要用于LED芯片、IC芯片、砷化镓、硅、陶瓷等材料的切割分离。目前国内划片机市场主要由国外品牌占领,设备购买价格昂贵,交货期长,严重限制了我国半导体产业的发展。为了提高国产划片机市场占有率,促进国内半导体产业发展,本文对12英寸单轴划片机控制系统进行了研发,主要研究内容如下:（1）介绍了划片机的总体结构、工作原理与流程。完成了砂轮刀片磨损检测系统、视觉识别对准系统和运动控制系统的方案设计。（2）阐述了接触砂轮刀片磨损检测原理与流程。提出了基于开关量信号的接触砂轮刀片磨损检测方案。针对磨损检测方案完成了硬件电路设计与编程,并进行了砂轮刀片磨损检测实验。实验结果表明,采用基于开关量信号的砂轮刀片磨损检测方案时,检测误差小、稳定性好、精度高。然后,为提高检测效率,提出了非接触砂轮刀片磨损检测方案。为降低破损刀片对磨损检测性能的影响,设计了砂轮刀片破损检测方法。（3）为实现自动对准切割,进行了视觉识别对准系统的设计。选取图像处理工具为Cog IPOne Image Tool、模板匹配工具为Cog PMAlign Tool、模板匹配算法为Pat Max,实验结果表明,该算法稳定性好、精度高。然后介绍了在线模板制作与自动识别对准方法的设计。最后进行了自动对焦方法的设计,并对常用的清晰度评价函数进行了定量评估。针对粗对焦、精对焦过程分别选取Variance函数和Brenner函数作为最优评价函数。经测试,利用自动对焦能准确找到正焦位置,符合视觉识别对准系统对焦要求。（4）运动控制系统设计与切割测试实验。介绍了上位机软件的组成与功能,完成了运动控制器的设计,进行了主轴驱动系统的硬件电路设计与编程。在进行伺服系统设计时,使用陷波滤波器抑制伺服系统谐振,提高动态响应能力与平稳性;通过伺服系统控制方式设计保障运动轴定位精度。测试结果表明,伺服系统性能优良。通过绿碳化硅修刀板切割实验证明了控制系统的可行性。
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