摘要:本文針對(duì)激光加工平臺(tái)誤差產(chǎn)生因素進(jìn)行理論分析,并對(duì)激光加工雙軸平臺(tái)的綜合誤差進(jìn)行數(shù)學(xué)模型建立。誤差理論分析包括以下部分:幾何誤差分析和熱影響誤差分析。另外,本文結(jié)合MusenTeK的LA激光加工平臺(tái)進(jìn)行了誤差測(cè)量,并進(jìn)行相應(yīng)的誤差補(bǔ)償試驗(yàn)。同時(shí),本文分別利用儀器檢測(cè)與加工產(chǎn)品檢測(cè)的方法對(duì)補(bǔ)償后的平臺(tái)進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果證明:在采用新型補(bǔ)償系統(tǒng)后,平臺(tái)的定位誤差由90微米提高至10微米,產(chǎn)品加工誤差由100微米降低至25微米,且加工產(chǎn)品的CPK值由1.21提高至1.62。
1. 引言
在新一代的集成電路加工制造過(guò)程中,激光加工方法在產(chǎn)品切割方面有廣泛的應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)的加工方法(如水切割、銑削加工等),激光加工有無(wú)接觸、無(wú)加工應(yīng)力、不產(chǎn)生大量加工廢料、系統(tǒng)體積小、加工效率高等優(yōu)點(diǎn)。
在激光加工過(guò)程中,激光加工精度主要由兩部分組成:平臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度和光學(xué)精度。本文僅針對(duì)前者進(jìn)行分析。事實(shí)上,由于平臺(tái)的制造和裝配誤差,在平臺(tái)集成后,需要采用補(bǔ)償方法提高平臺(tái)的系統(tǒng)精度。補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用可以一定程度上降低制造成本,并獲得較為理想的加工精度。然而,在目前的補(bǔ)償技術(shù)中,主要補(bǔ)償?shù)膮?shù)為單軸的位移誤差(該部分誤差主要由測(cè)量系統(tǒng)本身的誤差和單軸系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)誤差二者綜合造成。)該補(bǔ)償方法忽略了其他重要的誤差產(chǎn)生因素,如單軸的轉(zhuǎn)動(dòng)誤差(如俯仰角度、偏擺角度、滾擺角度等產(chǎn)生的阿貝誤差)、雙軸之間的幾何誤差(如雙軸的垂直度等)、熱影響誤差(如溫度所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形等)。
本文將以激光加工所用的三軸平臺(tái)進(jìn)行分析。在第2部分,對(duì)誤差形成因素進(jìn)行了綜合分析。在第3部分,對(duì)誤差補(bǔ)償進(jìn)行數(shù)學(xué)模型建立,通過(guò)坐標(biāo)變換的計(jì)算方法,得到實(shí)際運(yùn)動(dòng)與理論運(yùn)動(dòng)的變換矩陣。在第4部分,對(duì)溫度測(cè)量方案進(jìn)行介紹。第5部分,分別采用儀器測(cè)量和加工產(chǎn)品的測(cè)量方法,進(jìn)行平臺(tái)補(bǔ)償技術(shù)的結(jié)果對(duì)比。
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