CN113828934A - 一种基板刻蚀沟槽装置 - Google Patents

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唐光明
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Abstract

本发明公开了一种基板刻蚀沟槽装置，属于功率半导体技术领域,包括料篮上料机构1、载盘抓取机构2、激光刻蚀机构3及载盘定位传送机构4，采用专用的料篮，一次可完成多块基板的上料，生产过程中无需人工上下料，提高了生产效率。载板通过专用的定位机构固定，可保证载盘在激光刻蚀的过程中的位置不发生偏移。载盘内可承载多块基板，一次可完成多块基板的图形刻蚀。基板的位置通过定位相机检测，定位精度高，保证图形刻蚀精确。传送机构可调节宽度，可适应不同尺寸的载盘，从而兼容不同尺寸的基板。

Description

一种基板刻蚀沟槽装置
技术领域
本发明属于功率半导体技术领域，特别是涉及一种基板刻蚀沟槽装置。
背景技术
IGBT,即功率半导体器件,在国防工业以及国民经济的各方面都有着广泛的应用，随着新能源行业、电动汽车等新兴行业的崛起，功率半导体的市场需求呈现井喷式增长。为提高功率半导体器件的质量及生产效率，迫切需要改变目前功率半导体企业的生产制造方式。
IGBT模块化封装形式中，最底部的铜基板用于承载陶瓷覆铜板及散热等，铜基板DBC焊接的质量直接决定了IGBT模块的质量和使用寿命。为保证焊接质量，部分模组的生产过程中需要在铜基板上刻蚀出沟槽，防止基板印刷过程中焊锡膏溢流，保证铜基板与覆铜板的紧密结合。
目前绝大部分模块制造企业采用人工操作的方式，将工件放置在工作台，然后开启激光开始刻蚀，完成后再将工件取下，继续进行下一工件的作业。这种方式效率低下且不安全，人员在操作过程中容易受到激光灼伤，安全隐患极大。
部分采用自动刻蚀的自动化设备，在实际使用过程中，因不能保证工件的准确放置，导致刻蚀图形偏移、歪斜等。
发明内容
本发明的目的在于给出了一种在基板上刻蚀沟槽的设备解决方案。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基板刻蚀沟槽装置,包括1料篮上料机构、2载盘抓取机构、3激光刻蚀机构及4载盘定位传送机构，待刻蚀的铜基板放置在专用的载盘内，一个载盘可放置多块铜基板，载盘放置在专用的料篮内。料篮从上料机构的传送轨道上料，料篮传送到位后，自动升到取料位置，抓取机构将载盘取出放到传送机构传送轨道上，传送到刻蚀位置并通过气缸固定。激光刻蚀机构上安装有定位相机，可检测载盘内基板位置，激光头根据相机确定的位置，按照设置的图形在基板上刻蚀出相应的沟槽图案。刻蚀完毕后，通过传送机构，传到下一站点。相机可检测刻蚀后图形是否准确。
所述料篮升降机构1的功能是带动料篮上下运动，把料篮以及其中的载盘和铜基板输送到适当的位置，包括安装板101, 上下直线模组102, 伺服电机103, 导轨104，驱动带105, 导向条106, 料篮平台107,同步带轮108,输送带109,驱动电机,安装板101上设置有上下直线模组102及导轨104，直线模组102由伺服电机103驱动。料篮平台107上设置有输送带109,驱动电机通过驱动带105和两侧的同步带轮108带动输送带109;
料篮平台107上两边还设置有导向条106;
料篮平台107上还设置有料篮感应器。
底部通过电机安装板安装有驱动电机，可驱动同步带带动料篮前进至指定位置
所述料篮升降机构工作过程:料篮100放置在输送带109上,驱动电机通过驱动带105和两侧的同步带轮108带动双驱输送带109，把料篮100送到料篮平台上107上合适的位置,料篮感应器确定料篮平台107到达合适位置后, 伺服电机103通过上下直线模组102带动料篮平台107沿导轨104上升至合适位置。
导向条106保证料篮100在料篮平台的方向。
所述载盘抽取机构2的功能是将承载铜基板的载盘从料篮内取出，放置在载盘定位传输机构4上，包括安装板201,导轨202，抓手固定板203,升降气缸204,载盘推块205,气动夹爪206,夹爪安装板207,直线模组208,肋板209,伺服电机210,直线模组208及导轨202设置在安装板201上，直线模组208由伺服电机210带动，升降气缸204、气动夹爪206、载盘推块205组成载盘抓手，所述载盘抓手通过夹爪固定板207固定在升降气缸204上, 所述升降气缸204通过抓手固定板203安装在与直线模组208配套的滑块上。
所述载盘抽取机构2的工作过程是: 料篮平台107到达上料位置后, 载盘抽取机构2的气动夹爪206和载盘推块205通过直线模组208和升降气缸204调整位置合适后, 气动夹爪206夹住料篮中的载盘,搬运到定位传输机构4上, 气动夹爪206松开载盘,将载盘放到载盘定位传输机构4上。
载盘推块205用于调整载盘位置,保证每个载盘的位置一致。
激光刻蚀机构3包括立柱301通过4根安装立柱安装在机架上，左右直线模组302，前后直线模组303，上下直线模组304，激光头305，定位相机306;上下直线模组安装在左右直线模组的滑动平台和左右导轨的滑块上，由上下伺服电机210驱动。所述激光头305通过左右直线模组302，前后直线模组303，上下直线模组304移动位置，激光头旁边安装有定位用相机306;
激光刻蚀机构3的工作过程:激光头305通过左右直线模组302，前后直线模组303，上下直线模组304调整到合适位置后，激光头305旁边的定位相机306检测载盘上的铜基板位置，然后激光头305根据定位相机306确定的位置，按照设计的图形在基板上刻蚀出相应的沟槽图案。
所述载盘定位传输机构4的功能是把载盘准确定位，待其中的陶瓷覆铜板刻蚀后送到下道工序，包括固定导轨401,传送皮带402,载盘403,滚珠丝杠404,丝杠螺母405,六方轴组件406,驱动电机407,张紧轮408,同步带409,载盘定位组件410,第一固定支承座411,滑动支承座导轨412,滑动支撑座413,滑动导轨414, 第二固定支承座415,传送导向条416,伺服电机417,载盘定位孔4031。
传送定位机构4分别通过各一对第一固定支撑座411、第二固定支撑座415、滑动支撑座413固定，其中第二固定支撑座415直接支撑固定导轨401,第一固定支撑座411和第二固定支撑座415通过滚珠丝杠404支撑滑动支撑座413,滑动支承座413内部设置有与滚珠丝杠404配合的丝杠螺母405,滑动导轨414支撑在两个滑动支撑座413上,滑动支撑座413下方设置有滑动支承座导轨412, 滑动支撑座413下面的导轨槽与滑动支承座导轨412配合。
伺服电机417通过滚珠丝杠404﹑丝杠螺母405﹑滑动支撑座413与滑动导轨414连接，调节固定导轨401和滑动导轨414上两条传送皮带的间距，可适应不同尺寸的载盘。
两根滚珠丝杠404之间通过张紧轮408和同步带409相连。
驱动电机407通过皮带轮与六方轴组件406连接, 六方轴组件406包括六方轴和六方轴套,六方轴与六方轴套之间滑动连接,六方轴组件406的一端与固定导轨401侧的传送皮带402相连,六方轴组件406的另一端通过轴套与滑动导轨414侧的传送皮带相连,便于调整滑动导轨414与固定导轨401之间的轴向距离,适应不同宽度的载盘。
定位机构410固定在载盘定位传送机构4两条皮带中间，包括固定板4100,载盘挡块4101,导向轴套4102, 导向轴4103,定位托盘4104,定位销4105，顶升气缸4106，缓冲装置4107,限位螺栓4108,底板4109,所述载盘挡块4101设置在载盘工作位置的前方,顶升气缸4106安装在固定板4100上，四根导向轴套4102贯穿固定板4100,相应的四根导向轴4103穿过导向轴套4102把定位装置410可上下滑动地设置在载盘工作位置下面,缓冲装置4107和限位螺栓4108设置在底板4109与固定板4100之间，顶升气缸4106活塞上连接有定位托盘4104，托盘上安装有定位销4105;
定位销4105带有锥度,便于与载盘上的定位孔配合确定载盘的位置。
定位机构410工作过程是:载盘到位后，载盘挡块4101挡住载盘,顶升气缸4106的活塞伸出，顶起定位机构,定位板4104触碰到载盘后,定位销4105通过锥度引导定位板微调载盘位置,实现托盘的定位, 缓冲装置4107缓冲定位机构的顶升过程，限位螺栓4108限制定位机构的顶升不至于过度。
本发明具有以下有益效果：
1.采用专用的料篮，一次可完成多块基板的上料，生产过程中无需人工上下料，提高了生产效率。
2.载板通过专用的定位机构固定，可保证载盘在激光刻蚀的过程中的位置不发生偏移。
3.载盘内可承载多块基板，一次可刻蚀完成多块基板的图形刻蚀。
4.基板的位置通过定位相机检测，定位精度高，保证图形刻蚀精确。
5.传送机构可调节宽度，可适应不同尺寸的载盘，从而兼容不同尺寸的基板。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的料篮升降机构1 的示意图;
图3是本发明的载盘抽取机构2的示意图；
图4是本发明的激光刻蚀机构3的示意图；
图5为本发明的载盘传输机构4的示意图；
图6是本发明的载盘传输机构4中的定位机构;
图中：1-料篮升降机构,2-载盘抽取机构,3-激光刻蚀机构,4-载盘定位传输机构;
101-安装板, 102-上下直线模组, 103-伺服电机, 104-导轨，105-驱动带, 106-导向条, 107-料篮平台, 108-同步带轮, 109-输送带;
201-安装板, 202-导轨，203-抓手固定板,204-升降气缸,205-载盘推块,206-气动夹爪,207-夹爪安装板,208-直线模组,209-肋板,210-伺服电机;
301-立柱，302-左右直线模组，303-前后直线模组，304-上下直线模组，305-激光头,306-定位相机；
401-固定导轨, 402-传送皮带, 403-载盘, 404-滚珠丝杠, 405-丝杠螺母,406-六方轴组件, 407-驱动电机, 408-张紧轮, 409-同步带, 410-载盘定位组件, 411-第一固定支承座, 412-滑动支承座导轨, 413-滑动支撑座, 414-滑动导轨,415-第二固定支承座, 416-传送导向条, 417-伺服电机, 4031-载盘定位孔;
4100-固定板,载盘挡块4101,导向轴套4102, 导向轴4103, 定位托盘4104,定位销4105，顶升气缸4106，缓冲装置4107,限位螺栓4108,底板4109,
本发明是一种基板沟槽刻蚀装置,包括料篮上料机构1、载盘抓取机构2、激光刻蚀机构3及载盘定位传送机构4。
料篮升降机构1的功能是带动料篮上下运动，把料篮以及其中的载盘和铜基板输送到适当的位置，包括安装板101, 上下直线模组102, 伺服电机103, 导轨104，驱动带105, 导向条106, 料篮平台107,同步带轮108,输送带109,驱动电机,安装板101上设置有上下直线模组102及导轨104，直线模组102由伺服电机103驱动。料篮平台107上设置有输送带109,驱动电机通过驱动带105和两侧的同步带轮108带动输送带109;
料篮平台107上两边还设置有导向条106;
料篮平台107上还设置有料篮感应器。
底部通过电机安装板安装有驱动电机，可驱动同步带带动料篮前进至指定位置
载盘抽取机构2的功能是将叠放的载盘以及其中的铜基板从料篮内抽取出来，放置在载盘定位传输机构4上，包括201安装板,202导轨，203抓手固定板,204升降气缸,205载盘推块,206气动夹爪,207夹爪安装板,208直线模组,209肋板,210伺服电机,直线模组208及导轨202设置在安装板201上，直线模组208由伺服电机210带动，升降气缸204、气动夹爪206、载盘推块205组成载盘抓手，所述载盘抓手通过夹爪固定板207固定在升降气缸204上,所述升降气缸204通过抓手固定板203安装在与直线模组208配套的滑块上。
激光刻蚀机构3包括立柱301,左右直线模组302，前后直线模组303，上下直线模组304，激光头305，定位相机306,激光刻蚀机构3通过4根安装立柱301安装在机架上，上下直线模组安装在左右直线模组的滑动平台和左右导轨的滑块上，由上下伺服电机驱动。所述激光头305通过左右直线模组302，前后直线模组303，上下直线模组304移动位置，激光头旁边安装有定位用相机306;
载盘定位传输机构4的功能是把载盘准确定位，待其中的陶瓷覆铜板刻蚀完成后传送到下道工序，包括固定导轨401,传送皮带402,载盘403,滚珠丝杠404,丝杠螺母405,六方轴组件406,驱动电机407,张紧轮408,同步带409,载盘定位组件410,第一固定支承座411,滑动支承座导轨412,滑动支撑座413,滑动导轨414, 第二固定支承座415,传送导向条416,伺服电机417,载盘定位孔4031。
载盘定位传输机构4分别通过各一对第一固定支撑座411、第二固定支支撑座415、滑动支撑座413固定，其中第二固定支撑座415直接支撑固定导轨401,第一固定支撑座411和第二固定支支撑座415通过滚珠丝杠404支撑滑动支撑座413,滑动支承座413内部设置有与滚珠丝杠404配合的丝杠螺母405,滑动导轨414支撑在两个滑动支撑座413上,滑动支撑座413下方设置有滑动支承座导轨412, 滑动支撑座413下面的导轨槽与滑动支承座导轨412配合。
伺服电机417通过滚珠丝杠404﹑丝杠螺母405﹑滑动支撑座413与滑动导轨414连接，调节固定导轨401和滑动导轨414上两条传送皮带的间距，可适应不同尺寸的载盘。
两根滚珠丝杠404之间通过张紧轮408和同步带409相连。
驱动电机407通过皮带轮与六方轴组件406连接,六方轴组件406的一端与固定导轨401侧的传送皮带402相连,六方轴组件406的另一端通过轴套与滑动导轨414侧的传送皮带相连, 六方轴组件406包括六方轴和六方轴套,六方轴与六方轴套之间滑动连接,便于调整滑动导轨414与固定导轨401之间的轴向距离,适应不同宽度的载盘。
定位机构410固定在载盘定位传送机构4两条皮带中间，包括固定板4100,载盘挡块4101,导向轴套4102, 导向轴4103, 定位托盘4104,定位销4105，顶升气缸4106，缓冲装置4107,限位螺栓4108,底板4109,所述载盘挡块4101设置在载盘工作位置的前方,顶升气缸4106安装在固定板4100上，四根导向轴套4102贯穿固定板4100,相应的四根导向轴4103穿过导向轴套410(2把定位装置410可上下滑动地设置在载盘工作位置下面,缓冲装置4107和限位螺栓4108设置在底板4109与固定板4100之间，顶升气缸4106活塞上连接有定位托盘4104，托盘上安装有定位销4105;
定位销4105带有锥度,便于与载盘上的定位孔配合确定载盘的位置。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种基板刻蚀沟槽装置,其特征是包括料篮上料机构(1)、载盘抓取机构(2)、激光刻蚀机构(3)及载盘定位传送机构(4);
所述料篮升降机构(1)包括第一安装板(101),第一上下直线模组(102), 第一伺服电机(103),第一导轨(104)，驱动带(105),导向条(106),料篮平台(107),同步带轮(108),输送带(109),第一安装板(101)上设置有第一上下直线模组(102)及第一导轨(104)，第一直线模组(102)由第一伺服电机(103)驱动,料篮平台(107)上设置有输送带(109),驱动电机通过驱动带(105)和两侧的同步带轮(108)带动输送带(109);
料篮平台(107)上还设置有料篮感应器;
底部通过电机安装板安装有驱动电机;
所述载盘抽取机构(2)包括第二安装板(201),第二导轨(202)，抓手固定板(203),第二升降气缸(204),载盘推块(205),气动夹爪(206),夹爪安装板(207),第二直线模组(208),肋板(209),第二伺服电机(210),第二直线模组(208)及第二导轨(202)设置在第二安装板(201)上，第二直线模组(208)由第二伺服电机(210)带动，第二升降气缸(204)、气动夹爪(206)、载盘推块(205)组成载盘抓手，所述载盘抓手通过夹爪固定板(207)固定在第二升降气缸(204)上,所述第二升降气缸(204)通过抓手固定板(203)安装在与第二直线模组(208)配套的滑块上;
激光刻蚀机构(3)包括立柱(301), 左右直线模组(302)，前后直线模组(303)，上下直线模组(304), 激光头(305), 定位相机(306); 激光刻蚀机构(3)通过四个根安装立柱安装在机架上，所述激光头(305)通过左右直线模组(302)，前后直线模组(303)，上下直线模组(304)移动位置，激光头旁边安装有定位用相机(306);
所述载盘定位传输机构(4)包括固定导轨(401),传送皮带(402),载盘(403),滚珠丝杠(404),丝杠螺母(405),六方轴组件(406),第四驱动电机(407),张紧轮(408),同步带(409),载盘定位组件(410),第一固定支承座(411),滑动支承座导轨(412),滑动支撑座(413),滑动导轨(414),第二固定支承座(415),传送导向条(416),第四伺服电机(417),载盘定位孔(4031);
传送定位机构(4)分别通过各一对第一固定支撑座(411)、第二固定支支撑座(415)、滑动支撑座(413)安装在机架上，其中第二固定支撑座(415)直接支撑固定导轨(401),第一固定支撑座(411)和第二固定支支撑座(415)通过滚珠丝杠(404)支撑滑动支撑座(413),滑动支承座(413)内部设置有与滚珠丝杠(404)配合的丝杠螺母(405),滑动导轨(414)支撑在两个滑动支撑座(413)上,滑动支撑座(413)下方设置有滑动支承座导轨(412), 滑动支撑座(413)下面的导轨槽与滑动支承座导轨(412)配合;
第四伺服电机(417)通过滚珠丝杠(404)﹑丝杠螺母(405)﹑滑动支撑座(413)与滑动导轨(414)连接，调节固定导轨(401)和滑动导轨(414)上两条传送皮带的间距，可适应不同尺寸的载盘;
第四驱动电机(407)通过皮带轮与六方轴组件(406)连接, 六方轴组件(406)包括六方轴和六方轴套,六方轴组件(406)的一端与固定导轨(401)侧的传送皮带(402)相连,六方轴组件(406)的另一端通过六方轴套与滑动导轨(414)侧的传送皮带相连,六方轴与六方轴套之间滑动连接,便于调整滑动导轨(414)与固定导轨(401)之间的轴向距离,适应不同宽度的载盘;
定位机构(410)固定在载盘定位传送机构(4)两条皮带中间，包括固定板(4100),载盘挡块(4101),导向轴套(4102),导向轴(4103),定位托盘(4104),定位销(4105)，第四顶升气缸(4106)，缓冲装置(4107),限位螺栓(4108),底板(4109),所述载盘挡块(4101)设置在载盘工作位置的前方,顶升气缸(4106)安装在固定板(4100)上，四根导向轴套(4102)贯穿固定板(4100),相应的四根导向轴(4103)穿过导向轴套(4102)把定位装置(410)可上下滑动地设置在载盘工作位置下面,缓冲装置(4107)和限位螺栓(4108)设置在底板(4109)与固定板(4100)之间，第四顶升气缸(4106)活塞上连接有定位托盘(4104)，托盘上安装有定位销(4105) 。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷覆铜板定位放置，其特征在于，所述料篮平台(107)上两边还设置有导向条(106)。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷覆铜板定位放置，其特征在于，两根所述滚珠丝杠(404)之间通过张紧轮(408)和同步带(409)相连。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷覆铜板定位放置，其特征在于，所述定位销(4105)带有锥度,便于与载盘上的定位孔配合确定载盘的位置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114559164A (zh) * 2022-02-10 2022-05-31 江苏龙恒新能源有限公司 一种太阳能电池背面激光开槽装置
CN116387218A (zh) * 2023-06-01 2023-07-04 苏州双远电子科技有限公司 一种光伏二极管用刻蚀装置

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