一种晶圆激光雕刻机及其使用方法与流程

1.本发明涉及雕刻机技术领域，具体地说是一种晶圆激光雕刻机及其使用方法。


背景技术：

2.激光是本世纪的重大发明之一，具有巨大的技术潜力。激光被誉为“万能加工工具”，为材料加工业提供了一种经济效益十分显著而生产效率又相当高的生产技术。
3.随着激光技术的发展，激光雕刻成为一门崭新的工业加工技术。激光雕刻机是综合应用激光、电子、计算机等技术的机电一体化设备，因其具有加工速度快、图像清晰永久、无污染、无磨损等优点，被广泛应用于军工、机电、汽车、广告、美术、纪念品加工等众多领域，在市场上应用相当广泛，市场需求量很大。
4.激光雕刻机的原理是利用激光和材料的相互作用，激光束经过导光聚焦系统后射向被加工材料，将材料的指定范围除去，而在未被激光照射到的地方材料保持原样。目前，激光雕刻机多为单面雕刻，当需要双面雕刻时，多采用先雕刻一面，再雕刻另一面的方式，需要将雕刻好一面的板材传输出去，再重新翻面进板，进行二次雕刻，需要人工作业，导致人工成本高，加工效率低，且容易受人为因素影响，影响雕刻精度，降低成品质量。
5.如中国专利cn208483386u公开了一种全自动激光雕刻机，其结构包括盖板、配电箱、控制箱、外壳、脚轮、电机、放置台、导轨、横杆、雕刻器主体，所述配电箱侧方表面边沿设在外壳侧方表面边沿上方，所述外壳内侧顶部表面中央固定连接放置台外侧表面边沿，所述电机底部表面边沿通过螺栓紧固连接外壳内侧底部表面中央。
6.中国专利cn207577682u公共了一种激光雕刻机，包括一个底板、四个侧板、四个角码件、四个第一铝型材、四个第二铝型材、一个驱动组件以及一个激光雕刻头；安全激光雕刻机呈矩形状，底板以及侧板围成一内部中空结构，其中第一铝型材以及第二铝型材位于内部中空结构内；驱动组件设置于内部中空结构内，激光雕刻头设置于驱动组件上。
7.上述专利中的激光雕刻机在雕刻时无法实现机械自动双面雕刻，适用于单面雕刻机的传输需求，当需要双面雕刻时，需要人工翻板，加工效率低，人工成本高；且晶圆容易破碎，在雕刻过程中人工操作难以保证其平整性，降低加工精度。
8.因此，如何提供一种晶圆激光雕刻机及其使用方法，以实现对晶圆的双面雕刻效果，减少晶圆破碎情况的发生，操作简单，使用方便，降低人力成本，提高加工效率和产品质量，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

9.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种晶圆激光雕刻机及其使用方法，以实现对晶圆的双面雕刻效果，减少晶圆破碎情况的发生，操作简单，使用方便，降低人力成本，提高加工效率和产品质量。
10.为了达到上述目的，本技术提供如下技术方案。
11.一种晶圆激光雕刻机，包括机箱、激光装置、控制装置及外壳；所述机箱上方设置
有支撑架和支撑板；
12.所述控制装置设置在所述机箱内和外壳上，所述外壳设置在所述机箱的上方，所述激光装置设置在所述外壳的内部；
13.所述激光装置包括上下料装置、搬运翻转装置、识别装置、雕刻装置和第一传输装置；
14.所述上下料装置、识别装置、雕刻装置设置在所述支撑架上，所述搬运翻转装置设置在所述支撑板上；
15.所述第一传输装置设置在所述上下料装置、识别装置和雕刻装置的下方。
16.优选地，所述搬运翻转装置包括第二传输装置和翻转装置；
17.所述第二传输装置包括滑块、轨道、第一移动装置、第二移动装置和第三移动装置；
18.所述滑块上设置有第一平移板，所述第一移动装置上设置有第二平移板，所述第二移动装置位于所述第一平移板和第二平移板上；
19.所述第二移动装置上设置有第三平移板，所述第三移动装置设置在第三平移板上；
20.所述第三移动装置上设置有第四平移板。
21.优选地，所述翻转装置设置在所述第四平移板上，所述翻转装置包括旋转装置和拨叉，所述旋转装置包括旋转气缸和旋转接头，所述旋转接头和所述拨叉固定连接；所述拨叉上设置有流道。
22.优选地，所述上下料装置下方设置有支撑梁，所述上下料装置包括料盒和ng料盒。
23.优选地，所述识别装置包括固定架，所述固定架上连接有连接杆，所述连接杆上设置有固定块，所述固定块上接有相机，所述相机为ccd，所述相机外部设有罩子。
24.优选地，所述雕刻装置包括支架，所述支架上设置有支撑台，所述支撑台上设置有激光器。
25.优选地，所述第一传输装置上设置有驱动电机和滑动装置，所述滑动装置上设置有第五平移板，所述第五平移板上设置有支撑座，所述支撑座上设置有晶圆托盘，所述晶圆托盘和支撑梁底部之间设置有支撑杆。
26.优选地，所述机箱上设置有电源开关、风扇、排烟管及门锁；所述机箱下方设置有滑轮和固定脚座；所述外壳包括钢架，所述钢架内设置有门，所述门上设置有门锁，所述门上设置有显示屏、急停开关、指示灯、键盘和鼠标，所述外壳上方设置有报警灯。
27.一种晶圆激光雕刻机的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
28.s101、开启电源开关，晶圆放置入料盒中；
29.s102、搬运翻转装置从料盒中取出晶圆并开始传输；
30.s103、搬运翻转装置传输至识别装置；
31.s104、识别装置识别晶圆信息；
32.s105、搬运翻转装置退回翻转后放置在晶圆托盘上识别轮廓定位；
33.s106、识别完成后，通过第一传输装置传输至雕刻装置；
34.s107、雕刻装置激光雕刻二维码；
35.s108、激光雕刻完成后，搬运翻转装置取走晶圆送回料盒；
36.s109、重复步骤s101
‑
s108直至雕刻完毕。
37.优选地，所述s104和s105中识别装置识别晶圆信息失败，晶圆放置入ng料盒中待人工确认。
38.本发明所获得的有益技术效果：
39.1)本发明能够对雕刻板进行机械翻板作业，满足双面雕刻需求，克服了现有技术的不足，操作简单，使用方便，无需人工翻板，降低人力成本提高加工效率和成品质量；
40.2)本发明的拨叉和晶圆托盘均采用真空吸附对晶圆进行操作，不容易使晶圆破碎，有效地提高了生产的效率和产品的质量；
41.3)本发明通过自动化机械控制进行雕刻，采用ccd进行识别，保证了流程的运作和产品的精度，只有问题产品需人工确认，降低了人力成本，提高了加工效率和成品质量；
42.4)本发明通过各折射件的配合，雕刻范围大，提高雕刻边缘的清晰度；
43.5)本发明中通过x、y、z轴均架设了移动装置，实现了搬运翻转装置的灵活移动，应用范围更广。
44.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
45.根据下文结合附图对本技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述及其他目的、优点和特征。
附图说明
46.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
47.图1是本公开一种实施例激光雕刻机的结构示意图；
48.图2是本公开一种实施例激光雕刻机的内部结构示意图；
49.图3是本公开一种实施例激光雕刻机的搬运翻转装置结构示意图；
50.图4是本公开一种实施例激光雕刻机上下料装置的结构示意图；
51.图5是本公开一种实施例激光雕刻机识别装置的结构示意图；
52.图6是本公开一种实施例激光雕刻机传输装置的结构示意图；
53.图7是本公开一种实施例激光雕刻机雕刻装置的结构示意图；
54.图8是本公开一种实施例中翻转装置的结构示意图；
55.图9是本公开一种实施例中晶圆托盘的结构示意图。
56.在以上附图中：1、机箱；101、支撑架；102、支撑板；103、电源开关；104、风扇；105、排烟管；106、滑轮；107、固定脚座；2、激光装置；3、外壳；301、钢架；302、门；304、显示屏；305、急停开关；306、鼠标；307、指示灯；308、报警灯；4、上下料装置；401、支撑梁；402、料盒；403、ng料盒；5、搬运翻转装置；510、第二传输装置；511、滑块；512、轨道；513、第一移动装置；514、第二移动装置；515、第三移动装置；516、第一平移板；517、第二平移板；518、第三平
移板；519、第四平移板；520、翻转装置；521、拨叉；522、旋转气缸；523、旋转接头；531、第一驱动电机；6、识别装置；601、固定架；602、连接杆；7、雕刻装置；701、支架；702、支撑台；703、激光器；704、振镜；705、扩束镜；8、第一传输装置；801、驱动电机；802、滑动装置；803、第五平移板；804、支撑座；805、晶圆托盘；806、支撑杆；807、步进电机；808、中空旋转平台；809、旋转接头。
具体实施方式
57.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本技术的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本技术的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。
58.此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
59.本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
60.本文中术语“至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和b的至少一种，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
61.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。
62.实施例1
63.如附图1
‑
2所示，一种晶圆激光雕刻机，包括机箱1、激光装置2、控制装置及外壳3；所述机箱1上方设置有支撑架101和支撑板102；
64.所述控制装置设置在所述机箱1内和外壳3上，所述外壳3设置在所述机箱1的上方，所述激光装置2设置在所述外壳3的内部；
65.所述激光装置2包括上下料装置4、搬运翻转装置5、识别装置6、雕刻装置7和第一传输装置8；
66.所述上下料装置4、识别装置6、雕刻装置7设置在所述支撑架101上，所述搬运翻转装置5设置在所述支撑板102上；
67.所述第一传输装置8设置在所述上下料装置4、识别装置6和雕刻装置7的下方。
68.进一步的，所述机箱1上设置有电源开关103、风扇104、排烟管105及门锁；所述机箱1下方设置有滑轮106和固定脚座107；所述外壳3包括钢架301，所述钢架301内设置有门
302，所述门302上设置有门锁，所述门302上设置有显示屏304、急停开关305、指示灯307、键盘和鼠标306，所述外壳3上方设置有报警灯308；所述机箱1内下方设置有工控机、电源、激光器控制板、继电器及驱动器，所述机箱1外侧四角处均设置有固定脚座。
69.进一步的，所述外壳的门的材料包括金属及有机玻璃。
70.如附图3所示，所述搬运翻转装置5包括第二传输装置510和翻转装置520；
71.所述第二传输装置510包括滑块511、轨道512、第一移动装置513、第二移动装置514和第三移动装置515；所述滑块511与轨道512相匹配；
72.所述滑块511上设置有第一平移板516，所述第一移动装置513上设置有第二平移板517，所述第二移动装置514位于所述第一平移板516和第二平移板517上方，所述第二移动装置514与所述第一平移板516和第二平移板517固定连接；
73.所述第二移动装置514上设置有第三平移板518，所述第三平移板518下方与第二移动装置滑动连接；所述第三移动装置515设置在第三平移板518上，所述第三移动装置515与第三平移板518固定连接；
74.所述第三移动装置515上设置有第四平移板519，所述第四平移板519与第三移动装置515滑动连接。
75.所述第一移动装置513内部设置有丝杆和移动块，所述第一移动装置513一端连接有第一移动驱动电机531，以使得第一移动驱动电机531驱动第二平移板517滑行移动。
76.所述第二移动装置514内部设置有丝杆和移动块，所述第二移动装置514一端连接有第二移动驱动电机，以使得第二移动驱动电机驱动第三平移板518滑行移动。
77.所述第三移动装置515内部设置有丝杆和移动块，所述第三移动装置515一端连接有第三移动驱动电机，以使得第三移动驱动电机驱动第四平移板519滑行移动。
78.进一步的，所述翻转装置520固定连接在所述第四平移板519上，
79.如附图8所示，所述翻转装置520包括旋转装置和拨叉521，所述旋转装置包括旋转气缸522和旋转接头523，所述旋转接头523和所述拨叉521固定连接，所述拨叉521上设置有流道，所述拨叉与真空发生器连接。
80.如附图4所示，所述上下料装置4下方设置有支撑梁401，所述上下料装置4包括料盒402和ng料盒403。
81.如附图5所示，所述识别装置6包括固定架601，所述固定架601上连接有连接杆602，所述连接杆602上设置有固定块，所述固定块上接有相机，所述相机为ccd，所述相机外部设有罩子。
82.进一步的，所述雕刻装置7包括支架701，所述支架701上设置有支撑台702，所述支撑台702上设置有激光器703。
83.如附图6所示，所述第一传输装置8上设置有驱动电机801和滑动装置802，所述滑动装置802上设置有第五平移板803，所述第五平移板803上设置有支撑座804，所述支撑座上设置有晶圆托盘805，所述晶圆托盘805和支撑梁401底部之间设置有支撑杆806。
84.如附图9所示，所述晶圆托盘805包括步进电机807，中空旋转平台808、旋转接头809和吸附平台。
85.实施例2
86.本实施例是在上述实施例1的基础上进行的，主要介绍一种雕刻装置。
87.如附图7所示，所述雕刻装置7包括支架701，所述支架701上设置有支撑台702，所述支撑台702上设置有激光器703，所述支架701上依次设置有扩束镜705及振镜704，所述振镜704下方还设置有场镜，以此实现激光光路的传播。
88.所述场镜固定在所述振镜704下方，且通过场镜节圈固定在所述振镜704上，所述场镜内形成扩散的光圈，能够扩大雕刻范围，提高雕刻图案边缘的清晰度。
89.实施例3
90.本实施例是在上述实施例1的基础上进行的，主要介绍一种翻转装置和晶圆托盘。
91.一种翻转装置520包括旋转装置和拨叉521，所述旋转装置包括旋转气缸522和旋转接头523，所述旋转接头523和所述拨叉521固定连接。
92.进一步的，所述拨叉521包括法兰和吸盘，所述吸盘位于靠近旋转轴523的一端，所述法兰为于另一端。
93.进一步的，所述吸盘为多边形结构，所述吸盘内部开设有缺口。
94.一种晶圆托盘805包括电机、转轴和托盘，所述转轴上连接有吸盘，所述吸盘与托盘之间通过螺栓连接。
95.进一步的，所述吸盘上设置有连续均匀的小孔。
96.进一步的，所述翻转装置和晶圆托盘在使用过程中
97.实施例4
98.基于上述实施例1和2，一种晶圆激光雕刻机的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
99.s101、开启电源开关，晶圆放置入料盒402中；
100.s102、搬运翻转装置5从料盒402中取出晶圆并开始传输；
101.s103、搬运翻转装置5传输至识别装置6；
102.s104、识别装置6识别晶圆信息；
103.s105、搬运翻转装置5退回翻转后放置在晶圆托盘805上识别轮廓定位；
104.s106、识别完成后，通过第一传输装置8传输至雕刻装置7；
105.s107、雕刻装置7激光雕刻二维码；
106.s108、激光雕刻完成后，搬运翻转装置5取走晶圆送回料盒402；
107.s109、重复步骤s101
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s108直至雕刻完毕。
108.进一步的，所述s104和s105中识别装置6识别晶圆信息失败，晶圆放置入ng料盒403中待人工确认。
109.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，其并非因此限制本发明的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，通过常规的替代或者能够实现相同的功能在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和参数变更均落入本发明的保护范围内。