[發(fā)明專利]硅片磨削力動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510460490.8
• 申請(qǐng)日: 2015-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN104985529A
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王軍;周尹梅;葉建南
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽工程大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B49/02
• 分類號(hào): B24B49/02
• 代理公司: 蕪湖安匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 馬榮

1.一種硅片磨削力動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，包括內(nèi)軸、砂輪、三維測(cè)力平臺(tái)和傳感系統(tǒng)信號(hào)處理器，所述被測(cè)硅片固定在三維測(cè)力平臺(tái)上，砂輪固定在內(nèi)軸上磨削被測(cè)硅片，三維測(cè)力平臺(tái)將加工過程中的磨削力發(fā)送給傳感系統(tǒng)信號(hào)處理器，所述三維測(cè)力平臺(tái)包括多個(gè)三維力傳感器，所述三維力傳感器包括圓環(huán)電容單元組和條狀電容單元組，所述條狀電容單元組設(shè)置在圓環(huán)電容單元組外基板的四角，圓環(huán)電容單元組包括兩對(duì)以上圓環(huán)電容單元對(duì)，所述圓環(huán)電容單元對(duì)包括兩個(gè)圓環(huán)電容單元，所述條狀電容單元組包括X方向差動(dòng)電容單元組和Y方向差動(dòng)電容單元組，X方向差動(dòng)電容單元組和Y方向差動(dòng)電容單元組均包括兩個(gè)以上相互形成差動(dòng)的電容單元模塊，所述電容單元模塊是由兩個(gè)以上的條狀電容單元組成的梳齒狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)圓環(huán)電容單元和條狀電容單元均包括上極板的驅(qū)動(dòng)電極和下極板的感應(yīng)電極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片磨削力動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述傳感系統(tǒng)信號(hào)處理器包括信號(hào)放大器、數(shù)據(jù)采集卡和工控機(jī)，所述三維力傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大器轉(zhuǎn)換和放大后生成模擬信號(hào),數(shù)據(jù)采集卡將放大器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并輸入工控機(jī)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅片磨削力動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述每個(gè)圓環(huán)電容單元的感應(yīng)電極和驅(qū)動(dòng)電極正對(duì)且形狀相同，所述每個(gè)條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極和感應(yīng)電極寬度相同，條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長度大于感應(yīng)電極長度，條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長度兩端分別預(yù)留左差位δ_左和右差位δ_右，b_0驅(qū)＝b_0感+δ_右+δ_左，其中b_0驅(qū)為條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長度，b_0感為條狀電容單元的感應(yīng)電極長度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅片磨削力動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述條狀電容單元的左差位δ_左＝右差位δ_右，且其中d₀為彈性介質(zhì)厚度，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量，τ_max為最大應(yīng)力值。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅片磨削力動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述兩組相互形成差動(dòng)的電容單元模塊的條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極和感應(yīng)電極沿寬度方向設(shè)有初始錯(cuò)位偏移，錯(cuò)位偏移大小相同、方向相反。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅片磨削力動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述圓環(huán)電容單元組包括n個(gè)同心圓環(huán)電容單元，其中其中，a_平為平行板的長度，r_圓為圓環(huán)電容單元圓環(huán)的寬度，a_δ圓為相鄰兩圓環(huán)電容單元之間的電極間距。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅片磨削力動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，X方向差動(dòng)電容單元組和Y方向差動(dòng)電容單元組均包括m個(gè)條狀電容單元，其中，a_平為平行板的長度，a_δ條為相鄰兩條狀電容單元之間的電極間距，a₀條狀電容單元的寬度。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅片磨削力動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述同心圓環(huán)電容單元的寬度r_圓和條狀電容單元的寬度a₀相等；條狀電容單元電極間距a_δ條和圓環(huán)電容單元電極間距a_δ圓相等，所述條狀電容單元的寬度其中，d₀為彈性介質(zhì)厚度，E為彈性介質(zhì)的楊氏模量，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅片磨削力動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述圓環(huán)電容單元組和條狀電容單元組的驅(qū)動(dòng)電極通過一個(gè)引出線與傳感系統(tǒng)信號(hào)處理器連接，所述圓環(huán)電容單元組的每個(gè)圓環(huán)電容單元的感應(yīng)電極單獨(dú)引線與傳感系統(tǒng)信號(hào)處理器連接，所述X方向差動(dòng)電容單元組和Y方向差動(dòng)電容單元組的電容單元模塊感應(yīng)電極分別通過一根引出線與傳感系統(tǒng)信號(hào)處理器連接。

10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅片磨削力動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述圓環(huán)電容單元、電容單元模塊與傳感系統(tǒng)信號(hào)處理器之間分別設(shè)有中間變換器，中間變換器用于設(shè)置電壓對(duì)電容或頻率對(duì)電容的傳輸系數(shù)。