CN111001953B - 一种激光切割装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种激光切割装置，包括：激光器、转镜切割头模组、线性平台、底座和支撑件；所述支撑件固定设置于所述底座上；所述激光器与所述转镜切割头模组均固定设置于所述支撑件上；所述转镜切割头模组包括多面转镜、电机和光路修正组件，所述电机的输出轴与多面转镜的转动轴传动连接；所述所述线性平台可线性滑动地设置于所述底座上，所述线性平台上装载有料片，所述多面转镜用于将所述激光反射至所述料片上形成切割路线。本申请达到了既保证对晶圆料片切割的精度，又提高对晶圆料片的切割效率的技术效果，解决了如何既保证对晶圆料片切割的精度，又提高对晶圆料片的切割效率的技术问题。

Description

一种激光切割装置
技术领域
本申请涉及激光切割技术领域，尤其涉及一种激光切割装置。
背景技术
受智能手机、智能卡和堆叠封装等消费类应用驱动，近年来对晶圆的需求量日益增长。晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，晶圆切割是将晶圆上的每一颗晶粒加以切割分离，由于晶粒与晶粒之间距很小而且晶粒又相当脆弱，因此精度要求相当高，加上猛增的需求量，对切割的效率也有一定的要求。
现有的切割方式为采用刀轮切割的方式或采用激光振镜切割的方式；采用刀轮切割的方式，切割速度较慢，而且会对切割边缘造成一定的摩擦，切割的精度和效率都比较低下；采用激光振镜切割的方式进行切割，原理是将激光器的切割激光照射至振镜，由振镜将切割激光反射至晶圆料片上，并通过振镜的来回摆动，使切割激光在晶圆料片上行走，从而对晶圆料片进行切割，在精度上可以满足要求，但是振镜的摆动线速度一般来说最大约为6m/s，是影响切割效率的主要因素之一，因此，如何既保证对晶圆料片切割的精度，又提高对晶圆料片的切割效率是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种激光切割装置，解决如何既保证对晶圆料片切割的精度，又提高对晶圆料片的切割效率的技术问题。
有鉴于此，本申请提供一种激光切割装置，包括：激光器、转镜切割头模组、线性平台、底座和支撑件；
所述支撑件固定设置于所述底座上；
所述激光器与所述转镜切割头模组均固定设置于所述支撑件上；
所述转镜切割头模组包括多面转镜、电机和光路修正组件，所述电机的输出轴与多面转镜的转动轴传动连接；
所述激光器的激光头用于面向所述光路修正组件射出激光，所述光路修正组件用于将所述激光反射至所述多面转镜；
所述所述线性平台可线性滑动地设置于所述底座上，所述线性平台上装载有料片，所述多面转镜用于将所述激光反射至所述料片上形成切割路线。
进一步的，所述光路修正组件包括第一反射镜、X方向振镜和Y方向振镜；
所述激光器的激光头用于面向所述第一反射镜射出激光，所述第一反射镜用于将所述激光反射至所述X方向振镜上；
所述X方向振镜用于接收所述第一反射镜反射的所述激光，并将所述激光反射至所述Y方向振镜上；
所述Y方向振镜用于接收所述X方向振镜反射的所述激光，并将所述激光反射至所述多面转镜上。
进一步的，还包括检测模组；
所述检测模组包括检测光射出器和检测光接收器；
所述检测光射出器用于面向所述多面转镜射出检测光，并通过所述多面转镜将所述检测光反射至所述检测光接收器；
所述检测光接收器用于检测所述检测光的行走路径是否为直线。
进一步的，所述激光器为紫外飞秒激光器。
进一步的，所述线性平台上设置有料片定位装置。
进一步的，所述线性平台的底部设置有旋转驱动组件；
所述旋转驱动组件用于驱动所述线性平台沿所述线性平台的几何中心线旋转。
与现有技术相比，本申请实施例的优点在于：
本申请提供一种激光切割装置，包括：激光器、转镜切割头模组、线性平台、底座和支撑件；所述支撑件固定设置于所述底座上；所述激光器与所述转镜切割头模组均固定设置于所述支撑件上；所述转镜切割头模组包括多面转镜、电机和光路修正组件，所述电机的输出轴与多面转镜的转动轴传动连接；所述激光器的激光头用于面向所述光路修正组件射出激光，所述光路修正组件用于将所述激光反射至所述多面转镜；所述所述线性平台可线性滑动地设置于所述底座上，所述线性平台上装载有料片，所述多面转镜用于将所述激光反射至所述料片上形成切割路线。
本申请中提供的激光切割装置，采用多面转镜将激光器的激光反射至线性平台的料片上，多面转镜的每一面镜片的尺寸相同，且都可以反射激光，电机驱动多面转镜高速转动，其转动速度范围在25m/s～100m/s之间，远大于振镜的摆动速度，从而通过多面转镜的反射可快速对料片进行切割，极大地提高了切割效率，达到了既保证对晶圆料片切割的精度，又提高对晶圆料片的切割效率的技术效果，解决了如何既保证对晶圆料片切割的精度，又提高对晶圆料片的切割效率的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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申请的一些实施方式，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。
图1为本申请实施例所提供的激光切割装置的结构简图；
其中，附图标记为：激光器1、转镜切割头模组2、线性平台3、多面转镜4、光路修正组件5、第一反射镜6、X方向振镜7、Y方向振镜8、检测模组9、检测光射出器10、第二反射镜11、检测光接收器12、聚焦镜13。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
为了便于理解，请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的激光切割装置的结构简图；
本申请提供了一种激光切割装置，包括：激光器1、转镜切割头模组2、线性平台3、底座和支撑件；
支撑件固定设置于底座上；
激光器1与转镜切割头模组均固定设置于支撑件上；
转镜切割头模组2包括多面转镜4、电机、光路修正组件5和聚焦镜13，电机的输出轴与多面转镜4的转动轴传动连接；
激光器1的激光头用于面向光路修正组件5射出激光，光路修正组件5用于将激光反射至多面转镜4，多面转镜4用于将激光反射至聚焦镜13；
线性平台3可沿可线性滑动地设置于底座上，线性平台3上装载有料片，激光经过聚焦镜13射入至料片上形成切割路线。
需要说明的是，激光切割器将激光射入至光路修正组件5，由光路修正组件5根据料片加工的要求调整激光的方向，并将激光反射至多面转镜4上，多面转镜4的每一面镜片尺寸相同，且均可以反射光线，电机驱动控制多面转镜4高速旋转，从而激光经过多面转镜4的每一面镜片均可在料片上形成切割线，此时若是线性平台3不移动，则激光重复对一个部位进行切割，可用于对厚度较大的料片进行快速重复切割使料片彻底断裂，若是线性平台3沿切割线的方向滑动，则切割路径可沿一条直线不断延长，若是线性平台3沿垂直于切割线的方向滑动，则可形成多条平行的切割线，可实现高速、大范围、高精度地切割料片，若是需要料片上不同的位置对应的切割长度不同，则通过控制激光器1在相应的时刻关闭或开启实现。
本申请中提供的激光切割装置，采用多面转镜4将激光器1的激光反射至线性平台3的料片上，多面转镜4的每一面镜片的尺寸相同，且都可以反射激光，电机驱动多面转镜4高速转动，其转动速度范围在25m/s～100m/s之间，远大于振镜的摆动速度，从而通过多面转镜4的反射可快速对料片进行切割，极大地提高了切割效率，达到了既保证对晶圆料片切割的精度，又提高对晶圆料片的切割效率的技术效果，解决了如何既保证对晶圆料片切割的精度，又提高对晶圆料片的切割效率的技术问题。
作为进一步的改进，本申请实施例所提供的激光切割装置的光路修正组件5包括第一反射镜、X方向振镜7和Y方向振镜8；
激光器1的激光头用于面向第一反射镜射出激光，第一反射镜用于将激光反射至X方向振镜7上；
X方向振镜7用于接收第一反射镜反射的激光，并将激光反射至Y方向振镜8上；
Y方向振镜8用于接收X方向振镜7反射的激光，并将激光反射至多面转镜4上。
具体来说，Y方向振镜8和X方向振镜7均传动连接有振镜电机，通过振镜电机驱动Y方向振镜8和X方向振镜7的摆动，第一反射镜用于将激光反射至X方向振镜7上，X方向振镜7通过振镜电机调节的镜片角度，从而调整激光反射到料片时在X方向的偏移量，Y方向振镜8通过振镜电机调节的镜片角度，从而调整激光反射到料片时在Y方向的偏移量。
作为进一步的改进，本申请实施例所提供的激光切割装置还包括检测模组9；
检测模组9包括检测光射出器10和检测光接收器12；
所述检测光射出器10用于面向多面转镜4射出检测管，并通过多面转镜4将检测光经第二反射镜11反射至检测光接收器12；
检测光接收器12用于检测检测光的行走路径是否为直线，检测光接收器12与报警器电连接，所在检测光接收器12上激光行走的路径不为直线，则说明多面转镜4出现故障，报警器启动报警。
作为进一步的改进，本申请实施例所提供激光器1为紫外飞秒激光器1；相对于红外激光来说，紫外飞秒激光的光子能量密度高于红外激光，射入至料片时可使切割部位快速熔断，提高切割效率的同时有效防止表面熔珠；相对于紫外皮秒激光来说，紫外飞秒激光的脉宽比紫外皮秒激光的脉宽更窄，在切割料片时产生的热效应更小；由于料片上的激光切割路径在微观角度就是许多切割点连成一条切割线，激光每个频率在料片上打一个点，而多面转镜4驱使激光在料片上的切割速度远大于振镜切割，因此优选激光频率为2MHz以上的紫外飞秒激光器进行切割可以提高切割效率的同时使切割的质量得到保证。
作为进一步的改进，本申请实施例所提供的激光切割装置的线性平台3上设置有料片定位装置，优选为定位气缸，用于对料片进行定位。
作为进一步的改进，本申请实施例所提供的线性平台3的底部设置有旋转驱动组件；旋转驱动组件用于驱动线性平台3沿线性平台3的几何中心旋转，从而配合线性平台3的线性滑动，可任意控制激光在料片上的切割路径。
以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种激光切割装置，其特征在于，包括：激光器、转镜切割头模组、线性平台、检测模组、底座和支撑件；
所述支撑件固定设置于所述底座上；
所述激光器与所述转镜切割头模组均固定设置于所述支撑件上；
所述转镜切割头模组包括多面转镜、电机、光路修正组件和聚焦镜，所述电机的输出轴与多面转镜的转动轴传动连接；
所述激光器的激光头用于面向所述光路修正组件射出激光，所述光路修正组件用于将所述激光反射至所述多面转镜，所述多面转镜用于将所述激光反射至所述聚焦镜；
所述线性平台可线性滑动地设置于所述底座上，所述线性平台上装载有料片，所述激光经过所述聚焦镜射入至所述料片上形成切割路线；
所述检测模组包括检测光射出器和检测光接收器；
所述检测光射出器用于面向所述多面转镜射出检测光，并通过所述多面转镜将所述检测光反射至所述检测光接收器；
所述检测光接收器用于检测所述检测光的行走路径是否为直线。
2.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，所述光路修正组件包括第一反射镜、X方向振镜和Y方向振镜；
所述激光器的激光头用于面向所述第一反射镜射出激光，所述第一反射镜用于将所述激光反射至所述X方向振镜上；
所述X方向振镜用于接收所述第一反射镜反射的激光，并将所述激光反射至所述Y方向振镜上；
所述Y方向振镜用于接收所述X方向振镜反射的激光，并将所述激光反射至所述多面转镜上。
3.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，所述激光器为紫外飞秒激光器。
4.根据权利要求2所述的激光切割装置，其特征在于，所述X方向振镜与振镜电机传动连接。
5.根据权利要求2所述的激光切割装置，其特征在于，所述Y方向振镜与振镜电机传动连接。
6.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，所述线性平台上设置有料片定位装置。
7.根据权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，所述线性平台的底部设置有旋转驱动组件；
所述旋转驱动组件用于驱动所述线性平台沿所述线性平台的几何中心线旋转。
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