微磨料水射流技术及其应用

介绍了微磨料水射流技术及其在半导体制造工艺中的应用.在分析研究微磨料水射流技术国内外发展基础上,提出了微磨料水射流的产生方法及关键技术.对增压发生器的压力、喷嘴直径、微磨料粒子的精度、浆液磨料制备方法、浆液磨料的输送及质量流量的控制、工作平台的运动精度等关键技术进行了分析讨论.研究表明,为了产生射束直径100 μm以下的微磨料水射流,必须采用湿式磨料,同时完全避免空气进入.采用300 nm至8 μm氧化铝浆液磨料和Φ40-50 μm喷嘴,应用运载方法可以产生束径达Φ40-50 μm级的微细加工磨料水射流.在同样水压力下,其切割的能量密度是普通磨料水射流的4～5倍.微磨料水射流在半导体材料加工、微型电子机械系统制造以及光学器件生产上具有广阔应用前景.     

基于PMAC控制器的开放式数控系统研究

根据磨料水射流的切割特点和精密加工要求,开发了一种适用于磨料水射流机床的基于PMAC的开放式数控系统.通过分析磨料水射流数控系统的功能需求,研究分析了数控系统的软、硬件结构和基于PMAC控制器的数控系统实现机制.采用模块化的设计思想,设计开发数控系统软件,讨论了各软件模块的实现方法.实验室的调试运行表明,基于PMAC的开放式数控系统能较好地适应磨料水射流机床的特点,满足精密加工要求.     

基于PMAC控制器的开放式数控系统研究

根据磨料水射流的切割特点和精密加工要求,设计开发了一种适用于磨料水射流机床的基于PMAC的开放式数控系统.通过分析磨料水射流数控系统的功能需求,研究分析了数控系统的软、硬件结构和基于PMAC控制器的数控系统实现机制.采用模块化的设计思想,设计开发数控系统软件,讨论了各软件模块的实现方法.实验室的调试运行表明,基于PMAC的开放式数控系统能较好地适应磨料水射流机床的特点,满足精密加工要求.     

水射流导引激光在微细加工中的应用

研究应用水射流导引激光技术切割加工半导体材料工艺,并与传统切割工艺进行了比较.用φ25μm的水射流和波长为1064 nm的钇铝石榴石红外线激光源切割一个夺125μm的砷化镓晶片,典型的切割速度是40 mm/s,切口宽度23μm,切边无碎片和边角损坏.与锯片切割相比,其加工速度高达5倍.实验发现,水射流导引激光切割工件温度在160℃以下,晶圆加工表面基本无碎片、毛刺产生.通过对晶圆切片的3点弯曲进行试验发现,对于125μm厚的硅晶圆而言,在同等切痕宽度的情形下,微水射流导引激光切片断裂强度比锯片切片在正反两面都要高50%左右.结果表明,水射流导引激光切割技术可以大幅提高晶圆加工的效率、质量和可靠性.     

基于模糊PID的工业锅炉汽包水位控制系统的仿真研究

目前,汽包水位的控制大多采用常规PID控制方式,由于其控制参数是固定不变的,其控制效果往往难以满足要求.造成系统不稳定甚至失控.在对MATLAB软件及其工具箱进行介绍的基础上,通过SIMULINK对汽包水位的模糊PID控制系统进行仿真分析.研究表明,基于模糊控制策略锅炉汽包水位控制系统,过渡过程时间较短,超调量小,系统抗干扰能力强,能很好地克服蒸汽流量扰动对汽包水位的影响,从而改善了被控过程的动态、稳态性能,控制效果优于常规的PID控制.具有很好的应用前景.     

基于SIMULINK的聚能喷嘴动态特性仿真研究

以脉冲水炮用聚能喷嘴为研究对象,建立其发射特性的数学模型;应用MATLAB中的动态仿真工具软件包SIMULINK,对射流的出口速度与喷嘴内的静压力进行仿真研究。结果表明,对于指数型聚能喷嘴而言,随着喷嘴出口截面变化率的增加,脉冲射流速度亦明显增大;当喷嘴出口截面变化率为定值时,随着喷嘴长度增加,脉冲射流的速度快速增大,而脉冲的长度会大大减小。另外,在喷嘴内水柱的压力沿喷嘴出口方向显著增大,且喷嘴断面收缩越快或喷嘴越短,喷嘴内的压力上升就越快。因此,从减小喷嘴内压力,提高喷嘴强度角度出发,采用收缩较缓慢的长喷嘴为最佳。