CN202607073U - 一种全自动半导体晶片激光加工装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种全自动半导体晶片激光加工装置，是由前支架、后支架、激光加工系统、多个旋转平台、自动传输系统、多个与旋转平台相对的自动取片/放片系统和两个晶片料盒升降系统组成；激光加工系统和多个旋转平台均设置于后支架上；自动传输系统、多个自动取片/放片系统和两个晶片料盒升降系统均设置于前支架上，且两个晶片料盒升降系统分别设置于自动传输系统的两端。本实用新型采用自动进料、自动出料系统和自动加工系统进行加工，人为操作相关部件的启停即可，安全且操作简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体晶片生产及制造领域，具体是一种全自动半导体晶片激光加工装置。
背景技术
近年来随着激光加工技术的推广和应用，激光加工处理设备在半导体晶片生产制造领域得到了广泛的应用。特别是在光伏电池领域，激光技术的应用大幅度提高了电池片的生产效率和质量，同时也在很大程度上降低了电池片的生产制造成本。然而目前半导体晶片，包括光伏电池片的激光加工设备多数还是采用人工上下料的半自动方式，具有如下缺点急需改进：
1. 一般平均需要两名操作工操作一台设备，造成人力资源的浪费、效率不高。
2. 人工操作容易出错，造成碎片率和次品率较高。
3. 人工操作容易对晶片产生污染，影响产品质量。
4. 人工操作无法实现激光加工设备与前后道工序之间的无缝联接。
实用新型内容
本实用新型涉及一种全自动半导体晶片激光加工装置，采用自动进料、自动出料系统和自动加工系统进行加工，人为操作相关部件的启停即可，安全且操作简单。
本实用新型的技术方案为：
一种全自动半导体晶片激光加工装置，是由前支架、后支架、激光加工系统、多个旋转平台、自动传输系统、多个与旋转平台相对的自动取片/放片系统和两个晶片料盒升降系统组成；所述的激光加工系统和多个旋转平台均设置于后支架上；所述的自动传输系统、多个自动取片/放片系统和两个晶片料盒升降系统均设置于前支架上，且两个晶片料盒升降系统分别设置于自动传输系统的两端；
所述的激光加工系统包括有二层台阶式的支撑平台、所述的激光器和多个与旋转平台相对的扫描振镜，所述的激光器和扫描振镜设置于支撑平台上台阶的上端面上；
所述的旋转平台设置于支撑平台下台阶上，旋转平台包括旋转吸盘和旋转驱动机构，旋转吸盘包括两个放置工位板和连接两个放置工位板的连接件，所述的连接件与旋转驱动机构连接，且每个放置工位板上均设置有凹槽；
所述的自动传输系统包括有一排与多个旋转平台相对的传输单元和设置于一排传输单元前端下部的基板，一排传输单元的工位高度低于所述的旋转吸盘的工位高度，且每个传输单元的上均设置有两个放置槽，基板上设置有多个卡设自动取片/放片系统的卡孔；
所述的自动取片/放片系统包括移动连接板、导向轴、升降电机、固定架、滑台和吸附叉架，所述的导向轴垂直连接于移动连接板上，导向轴的顶端支撑设置有固定架，固定架上设置有升降电机，固定架的顶部端面上设置有滑台，滑台上滑动设置有吸附叉架，吸附叉架的前端与每个传输单元的两个放置槽或旋转吸盘的凹槽配合；
所述的晶片料盒升降系统包括有升降架和设置于升降架上的晶片料盒。
所述的激光加工系统还包括有多个设置于支撑平台上台阶的上端面上与每个扫描振镜分别配合的分光及光束功率实时监测及调整系统，设置于支撑平台上台阶的上端面上与激光器发射面、分光及光束功率实时监测及调整系统接受面成45度角设置的反射镜和用于固定每个扫描振镜的扫描振镜固定支架。
所述的旋转驱动机构选用摆动气缸或旋转伺服马达；所述的旋转驱动机构上设置有旋转支架，所述的旋转吸盘设置于旋转支架上。
所述的自动传输系统的每个传输单元均是由传输支架、设置于传输支架上的带轮组和缠绕于带轮组上的传输带、和驱动带轮组运动的驱动电机组成；所述的每个传输单元上的两个放置槽的顶端两侧和底端均设置有惰轮。
所述的自动取片/放片系统的升降电机选用直线步进电机；所述的导向轴选用滚珠导向轴；所述的滑台选用气动滑台。
所述的晶片料盒升降系统的升降架是由梯形丝杠和设置于梯形丝杠上的自动升降台组成；所述的晶片料盒设置于自动升降台的顶部端面上。
本实用新型的优点：
本实用新型可以实用于多种不同工艺的晶片加工与制造，包括晶体硅光伏电池和薄膜光伏电池的精密加工与处理，如激光切割、激光刻线、激光烧结、激光打孔、激光制绒、激光划边等。全自动晶片激光加工装置无需操作工介入设备的运行，节省了人力资源，提高了生产效率；减少了人为造成的失误，提高了成品率；避免了操作工直接接触晶片可能对其造成的污染，提高了产品的质量。 同时全自动上下料机构还可以实现本工序与其上下道工序之间的无缝联接，可以省掉工序之间工件的人工转运步骤。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型激光加工系统的结构示意图。
图3是本实用新型旋转平台的结构示意图。
图4是本实用新型自动传输系统的结构示意图。
图5是本实用新型自动取片/放片系统的结构示意图。
图6是本实用新型晶片料盒升降系统的结构示意图。
具体实施方式
见图1，一种全自动半导体晶片激光加工装置，是由前支架1、后支架2、激光加工系统3、四个旋转平台4、自动传输系统5、四个与旋转平台4相对的自动取片/放片系统6和两个晶片料盒升降系统7组成；激光加工系统3和四个旋转平台4均设置于后支架2上；自动传输系统5、四个自动取片/放片系统6和两个晶片料盒升降系统7均设置于前支架1上，且两个晶片料盒升降系统7分别设置于自动传输系统5的两端；
见图2，激光加工系统3包括有二层台阶式的支撑平台31、激光器32、反射镜33、四个与旋转平台4相对的扫描振镜34和四个与每个扫描振镜34分别配合的分光及光束功率实时监测及调整系统35，反射镜33的反射面与激光器32发射面、分光及光束功率实时监测及调整系统35接受面成45度角设置，激光器32、反射镜33和分光及光束功率实时监测及调整系统35均设置于支撑平台31上台阶的上端面上，每个扫描振镜34通过扫描振镜固定支架36固定于支撑平台31上台阶的上端面上；分光及光束功率实时监测及调整系统35可以设置和控制激光加工和处理半导体晶片时的功率大小以确保加工和处理的质量，该系统还具有自动调焦的功能，以保证加工时光束的焦平面与晶片表面相对位置合理；激光加工系统中，每个扫描振镜代表一个独立的加工单元；如果某个扫描振镜不能正常工作，可以将它关闭，而其他的振镜还可以继续进行加工，设备还可以继续运行；同样，如果激光器的功率下降，可以减少分光的数量，保证剩余的光路有足够的功率继续进行激光加工和处理；
见图3，旋转平台4设置于支撑平台31下台阶上，旋转平台4包括摆动气缸41、与摆动气缸连接的旋转支架42和设置于旋转支架42上的旋转吸盘43，旋转吸盘43包括两个放置工位板和连接两个放置工位板的连接件，连接件与摆动气缸连接，且每个放置工位板上均设置有凹槽44；由于旋转吸盘43有两个工位，在一个工位进行激光扫描加工的同时，在另一个工位上可以同时进行取片和放片的工作，从而节省了非生产性的等待时间，大幅度提高了生产效率。
见图4，自动传输系统5包括有一排与多个旋转平台4相对的传输单元和设置于一排传输单元前端下部的基板51，基板上设置有多个卡设自动取片/放片系统的卡孔58，一排传输单元的工位高度低于旋转吸盘4的工位高度，每个传输单元均是由传输支架52、设置于传输支架52上的带轮组53和缠绕于带轮组53上的传输带54、和驱动带轮组53运动的驱动电机55组成，每个传输单元的上均设置有两个放置槽56，放置槽56的顶端两侧和底端均设置有惰轮57；如果需要将装置与上下道工序的设备相连，可以将料盒升降系统拿掉，将自动传输系统5与上下道工序的设备直接连在一起，实现与前后道工序的无缝连接；
见图5，自动取片/放片系统6包括移动连接板61、滚珠导向轴62、直线步进电机63、固定架64、气动滑台65和吸附叉架66，滚珠导向轴62垂直连接于移动连接板61上，滚珠导向轴62的顶端支撑设置有固定架64，固定架64上设置有直线步进电机63，固定架64的顶部端面上设置有气动滑台65，气动滑台65上滑动设置有吸附叉架66，吸附叉架66的前端与每个传输单元的两个放置槽56或旋转吸盘的凹槽44配合；
见图6，晶片料盒升降系统7包括有升降架和设置于升降架上的晶片料盒71，升降架是由梯形丝杠72和滑动设置于梯形丝杠上的自动升降台73组成；晶片料盒71设置于自动升降台73的顶部端面上。
本实用新型的加工方法，包括以下步骤：
（1）、将待加工半导体晶片放入一端晶片料盒升降系统的晶片料盒71内，每个自动取片/放片系统的吸附叉架66前端放置于每个传输单元的两个放置槽56内；
（2）、晶片料盒升降系统的升降架向下步进直到晶片料盒71内的最下面那张半导体晶片接触到自动传输系统5的工位，然后自动传输系统5启动将半导体晶片依次传输给每个传输单元直至所有的传输单元上均放置有半导体晶片时，自动传输系统5的停止运转；
（3）、自动取片/放片系统的吸附叉架66吸附半导体晶片后升起直至吸附叉架66的顶部端面与旋转吸盘43的顶部端面齐平，然后气动滑台65将吸附叉架66向旋转吸盘43方向移动且在半导体晶片快要接触到旋转吸盘43时吸附叉架66的吸附功能关闭，直至吸附叉架66的前端与旋转吸盘43一放置工位板的凹槽44配合连接将半导体晶片平稳放置于旋转吸盘43上，最后吸附叉架66关闭吸附功能，气动滑台65和升降架带动吸附叉架66退回到每个传输单元的两个放置槽56内，同时旋转吸盘43一百八十度转动将半导体晶片送到激光加工工位；
（4）、激光器32打开，激光光束经反射镜33反射至每个扫描振镜34上，开始对半导体晶片进行整幅扫描加工和处理；
（5）、加工处理完成后，旋转吸盘43旋转一百八十度将加工好的半导体晶片转到旋转吸盘的上下料工位，同时将一片待加工的晶片旋转至激光加工工位并开始加工，然后自动取片/放片系统的吸附叉架66伸到旋转吸盘放置工位板的凹槽44内然后向上移动将加工好的半导体晶片举起，同时吸附叉架66吸附固定住半导体晶片，自动取片/放片系统6在退回到自动传输系统5上方，然后向下移动直至吸附叉架66前端与每个传输单元的两个放置槽56卡合，最后自动传输系统5将半导体晶片依次输送至另一端的晶片料盒升降系统7的晶片料盒71内完成半导体晶片加工。
Claims (6)
1.一种全自动半导体晶片激光加工装置，包括激光器，其特征在于：所述的全自动半导体晶片激光加工装置是由前支架、后支架、激光加工系统、多个旋转平台、自动传输系统、多个与旋转平台相对的自动取片/放片系统和两个晶片料盒升降系统组成；所述的激光加工系统和多个旋转平台均设置于后支架上；所述的自动传输系统、多个自动取片/放片系统和两个晶片料盒升降系统均设置于前支架上，且两个晶片料盒升降系统分别设置于自动传输系统的两端；
所述的激光加工系统包括有二层台阶式的支撑平台、所述的激光器和多个与旋转平台相对的扫描振镜，所述的激光器和扫描振镜设置于支撑平台上台阶的上端面上；
所述的旋转平台设置于支撑平台下台阶上，旋转平台包括旋转吸盘和旋转驱动机构，旋转吸盘包括两个放置工位板和连接两个放置工位板的连接件，所述的连接件与旋转驱动机构连接，且每个放置工位板上均设置有凹槽；
所述的自动传输系统包括有一排与多个旋转平台相对的传输单元和设置于一排传输单元前端下部的基板，一排传输单元的工位高度低于所述的旋转吸盘的工位高度，且每个传输单元的上均设置有两个放置槽，基板上设置有多个卡设自动取片/放片系统的卡孔；
所述的自动取片/放片系统包括移动连接板、导向轴、升降电机、固定架、滑台和吸附叉架，所述的导向轴垂直连接于移动连接板上，导向轴的顶端支撑设置有固定架，固定架上设置有升降电机，固定架的顶部端面上设置有滑台，滑台上滑动设置有吸附叉架，吸附叉架的前端与每个传输单元的两个放置槽或旋转吸盘的凹槽配合；
所述的晶片料盒升降系统包括有升降架和设置于升降架上的晶片料盒。
2.根据权利要求1所述的一种全自动半导体晶片激光加工装置，其特征在于：所述的激光加工系统还包括有多个设置于支撑平台上台阶的上端面上与每个扫描振镜分别配合的分光及光束功率实时监测及调整系统，设置于支撑平台上台阶的上端面上与激光器发射面、分光及光束功率实时监测及调整系统接受面成45度角设置的反射镜和用于固定每个扫描振镜的扫描振镜固定支架。
3.根据权利要求1所述的一种全自动半导体晶片激光加工装置，其特征在于：所述的旋转驱动机构选用摆动气缸或旋转伺服马达；所述的旋转驱动机构上设置有旋转支架，所述的旋转吸盘设置于旋转支架上。
4.根据权利要求1所述的一种全自动半导体晶片激光加工装置，其特征在于：所述的自动传输系统的每个传输单元均是由传输支架、设置于传输支架上的带轮组和缠绕于带轮组上的传输带、和驱动带轮组运动的驱动电机组成；所述的每个传输单元上的两个放置槽的顶端两侧和底端均设置有惰轮。
5.根据权利要求1所述的一种全自动半导体晶片激光加工装置，其特征在于：所述的自动取片/放片系统的升降电机选用直线步进电机；所述的导向轴选用滚珠导向轴；所述的滑台选用气动滑台。
6.根据权利要求1所述的一种全自动半导体晶片激光加工装置，其特征在于：所述的晶片料盒升降系统的升降架是由梯形丝杠和设置于梯形丝杠上的自动升降台组成；所述的晶片料盒设置于自动升降台的顶部端面上。
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