CN208391273U - 一种多功能激光精密修调装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能激光精密修调装置包括，机架(1)、激光系统、运动系统、测量系统(23)、控制显示系统、监视系统以及照明系统，所述控制显示系统分别与所述激光系统、所述运动系统、所述测量系统、所述监视系统以及所述照明系统相连，用于控制各系统实现各自功能，所述各个系统均固定安置于所述机架(1)上，本实用新型的修调装置除调阻功能外，还增加了调电压，调电流，调频率、相位和占空比功能；采用二维码扫描枪，实现二维码采集和输出功能，可对每个工件的二维码进行采集，并一起保存到Excel文档中，增加了修调产品的可追溯性；采用的电阻测量卡具有快速测电阻功能，加快了电阻的测量速度，大大修高了批量生产的能力。

Description

一种多功能激光精密修调装置

技术领域

本实用新型涉及电路修调装置领域，具体涉及一种多功能激光精密修调装置，它集光学、机械、电控技术为一体，被广泛应用于电子加工工业中。

背景技术

激光修调装置又称激光调阻装置，是通过把一束聚焦的相干光在微装置的控制下定位到工件上，使工件待调部分的膜层气化切除，以达到规定参数或阻值的设备，在厚膜混合集成电路、电子元器件、汽车电器、传感器、军工科研、片式电阻等行业被广泛应用。

传统的修调装置具有以下缺点：

1)传统的激光调阻设备一般只具有测阻调阻的功能，对修调目标的电压、电流、频率、相位和占空比并没有监测，不能进行有针对性的修调，功能比较单一。

2)传统的激光调阻设备测量速度慢，修调精度和自动化程度较低，无法在修调过程中实现接近目标值时自动减速，自动关电降温，安全防护检测和自动开关光源等。这些工艺过程如果操作中由于操作人员的遗忘将造成错误修调结果和安全隐患。

3)传统的激光调阻设备只是显示修调结果作为数据参考，修调数据保存性差，无法将修调装置与修调器件进行一一对应，以便产品进行后期各种相关分析，从而形成追溯性，数据可查询性。

激光修调装置是激光技术在电子加工工业中的一种应用，它是集光学、机械、电控技术为一体的高科技产品，激光修调装置的不断应用和发展，对提高中国国内的调阻技术，打破国外技术的限制，保障我国高精度电子元器件的生产，促进光电子技术及信息技术的发展与应用都具有重大意义，同时也将为我国社会电子化、信息化建设做出贡献。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型公开了一种多功能激光精密修调装置，针对问题1)本实用新型具有多种功能如：调输出(电压微调)，调保护(电流微调)，调频率、调相位和调占空比，解决了传统修调装置功能单一的问题。针对问题2)本实用新型通过工业计算机程控具有自动减速功能、自动关电降温功能、安全防护检测功能和自动开关光源等功能。针对问题3)本实用新型具有二维码采集功能，每个设备具有唯一的二维码，本修调装置可对修调前后的数据进行保存，通过二维码进行采集方便后续分析。

具体的，本实用新型公开了一种多功能激光精密修调装置，包括，激光电源(2)、工业控制计算机(3)、显示器(4)、扫描振镜(14)、工件运动台(7)、接口电路(22)、测量系统(23)、双视成像系统(24)，其特征在于，所述工业控制计算机(3)通过所述接口电路(22)分别连接到所述激光电源(2)、测量系统(23)、扫描振镜(14)、工件运动台(7)，用于对上述部件进行控制；所述工件运动台(7)上由下至上依次具有升降台(8)、旋转台(9)、工件台(12)，所述工件台(12)用于放置工件；所述测量系统(23)用于测量；所述激光电源(2)与激光器(5)相连接，为激光器提供电源，所述激光器(5)发出的激光束依次经过扩束镜(6)、45°反射镜(10)、扫描振镜(14)、聚焦物镜(25)后作用于工件表面；所述双视成像系统(24)用于采集工件的图像。

优选的，所述修调装置还包括机架(1)，所述机架(1)包括左机架和右机架，其中，激光电源(2)、工业控制计算机(3)、显示器(4)、激光器(5)、扩束镜(6)、测量系统(23)设置于左机架上，扩束镜(6)安装于激光器(5)上，双视成像系统(24)、45°反射镜(10)、扫描振镜(14)、聚焦物镜(25)、工件台(12)、升降台(8)、旋转台(9)、工件运动台(7)、探针设置于右机架上。

更优选的，所述双视成像系统(24)包括大视场CCD(11)、全视场CCD(13)，其分别通过传输线缆与所述工业控制计算机(3)相连。

更优选的，所述测量系统包括，第一万用表(20)、第二万用表(21)、电阻测量卡、示波器、探卡(15)、探针架(16)和探针，其中第一万用表(20)、第二万用表(21)、电阻测量卡通过所述接口电路(22)与所述工业控制计算机(3)相连。

更优选的，所述探卡(15)固定于探针架(16)上，所述探卡(15)用于固定探针，所述探针用于与工件接触，所述电阻测量卡通过所述探卡(15)测量工件电阻。

更优选的，左机架上还包括，程控电源(17)、工件运动台驱动(18)、电机驱动电源(19)，上述部件分别通过所述接口电路(22)与所述工业控制计算机(3)相连。

优选的，所述工件运动台(7)采用平面电机的形式，可在水平X方向和水平Y方向运动。

优选的，所述修调装置还包括光源，所述光源采用程控控制。

本实用新型的优点为：

1)本实用新型的修调装置除调阻功能外，还增加了调电压，调电流，调频率、相位和占空比功能，解决了调阻功能单一的问题；

2)采用二维码扫描枪，实现二维码采集和输出功能，可对每个工件的二维码进行采集，并一起保存到Excel文档中，增加了修调产品的可追溯性；

3)采用的电阻测量卡具有快速测电阻功能，加快了电阻的测量速度，大大修高了批量生产的能力；

4)采用双视场成像系统，增加了操作的便捷性，可加快生产效率；

5)通过优化该装置中各部件的连接方式，优化了工艺过程，提高自动化程度，不仅在兼顾修调速度的同时提高修调精度，而且在安全防护，精确测量都提出了新的措施。

附图说明

通过阅读下文具体实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出具体实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为：本实用新型一种多功能激光精密修调装置的机械结构图。

图2为：本实用新型一种多功能激光精密修调装置的组成示意图。

图3为：本实用新型一种多功能激光精密修调装置的工作流程图。

图4为：本实用新型一种多功能激光精密修调装置的激光修调路径实例图。

图中：1.机架、2.激光电源、3.工业控制计算机、4.显示器、5.激光器、6.扩束镜、7.工件运动台、8.升降台、9.旋转台、10.45°反射镜、11.大视场CCD、12.工件台、13.全视场CCD、14.振镜、15.探卡、16.探针架、17.程控电源、18.工件运动台驱动、19.电机驱动电源、20.第一万用表、21.第二万用表。22.接口电路、23测量系统、24双视成像系统、25聚焦物镜、26.光源。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1、图2所示，本实用新型公开了一种多功能激光精密修调装置包括，机架(1)、激光系统、运动系统、测量系统(23)、控制显示系统、监视系统以及照明系统，所述控制显示系统分别与所述激光系统、所述运动系统、所述测量系统、所述监视系统以及所述照明系统相连，用于控制各系统实现各自功能，所述各个系统均固定安置于所述机架(1)上。

其中所述激光系统包括：激光电源(2)、激光器(5)、扩束镜(6)、45°反射镜(10)、扫描振镜(14)、聚焦物镜(25)，所述激光器(5)与所述激光电源(2)相连，所述激光电源(2)通过接口电路(22)与工业控制计算机相连，所述激光器经过扩束镜约束激光束直径，减小激光束的发散角后经过45°反射镜改变激光束方向，再经过扫描振镜反射控制反射角度使激光束移动，最后经过聚焦物镜聚焦后在工件表面进行修调。可选的，本实用新型采用激光器的波长为1064nm。

所述运动系统包括：工件运动台(7)、升降台(8)、旋转台(9)、工件台(12)、工件运动台驱动(18)和电装置驱动电源(19)，其中工件运动台(7)通过接口电路与所述工业控制计算机相连。所述工件台(12)位于所述旋转台(9)上方，所述旋转台(9)位于所述升降台(8)上方，所述升降台(8)位于所述工件运动台(7)上方；所述工件运动台(7)位于所有工作台的最下方，固定在机架上，整个工件运动系统采用平面电机的形式，使得工件可在水平X方向和水平Y方向运动，所述升降台(8)可通过垂直升降使得位于工件台(12)上的工件上表面始终位于激光工作平面；所述旋转台(9)通过带动工件台(12)转动使得激光路径与工件上的元器件保持平行，所述工件台(12)可以水平滑动，用于放置工件，并将工件送入工作区域内；

本实用新型装置测量系统可分为两个测量子系统：

第一测量子系统，其为中阻测量部分，包括探卡(15)、探针架(16)、电阻测量卡、探针，其中探卡(15)固定于探针支架(16)上，其中所述探卡(15)固定于探针架(16)上，所述探卡(15)用于固定探针，所述探针用于与工件接触，所述电阻测量卡通过所述探卡测量工件电阻。第一部分测量子系统工作时，探针支架可在垂直方向上下运动通过探针对工件表面压紧进行电阻的测量，其中电阻测量卡的功能与万用表的测量电阻的功能一样，但范围上只针对中阻200Ω～200K，测量速度可达到5000次/s，大大提高了测量速度(6位半万用表，NPLC设为1时电阻测量速度为60次/s。)

第二测量子系统，其为低阻、高阻、以及对电压、电流、频率、相位、占空比的测量部分，位于机架左侧，包括第一万用表(20)、第二万用表(21)，程控电源(17)和示波器，其中，所述程控电源(17)用于提供包括稳压、恒流、可移相、可变频大功率工频正弦信号，配合所述第一万用表(20)、第二万用表(21)和示波器，通过与工件上的引出点相连对工件的包括低阻、高阻、电压、电流、频率、相位、占空比进行测量。

所述监控系统采用了双视路场成像系统，包括：大视场CCD(11)、全视场CCD(13)，所述双视路场成像系统在远场、近场可随时切换，切换视场时间小于1秒，近场放大倍数80倍以上，可看清切口。监视器上具有十字叉丝，用来显示激光光斑位置，优选的，可在显示器成像中选择电阻修调位置，采用了调阻定位技术，可实现软件自动定位器件修调位置，操作简单便捷，增强了自动化操作。

所述照明系统通过工业控制计算机程控光源，使得光源在修调开始时自动关闭，修调完成后自动打开，防止工件因含有光耦器件对修调结果造成影响。

所述控制显示系统包括工业控制计算机和显示器。

本实用新型的修调装置可实现如下功能。

1.修调值接近目标值时自动减速(测量间距变短)，以更好的控制修调精度；

2.受温度影响的修调器件，修调过程中通过一定时间的断电降温手段，降低温度带来的影响；

3.修调过程安全防护功能，修调开始前自动检测观察窗的状态，关闭状态下开始自动修调，否则提醒用户关闭观察窗；

4.修调过程中自动关闭光源，避免光源对光敏器件如光耦造成的影响，修调完毕后自动打开光源，方便观察激光切口效果。

需要指出的是，图2中所有与工件台相连接的部件均表示作用于放置于工件台上的工件上。

本实用新型公开了一种多功能激光精密修调装置的工作方法，如图3所示，具体过程如下：

进入开始界面，设定激光参数(对激光镜组进行调整，确定工作平面)，设定程控电源参数(输出波形等)，移动工作台放入工件后送入修调区域，设定修调参数(包括修调目标值，修调方法，修调误差，减速精度，测量间距，修调起点，修调终点，切割深度，切割速度，最小值，最大值)，所有设置完成后，即可进入加工阶段进行加工。

其中部分参数含义如下：

修调方法：软件界面中以图片形式直观显示修调方法，有横向单行修调、横向同侧双行修调、横向异侧双行修调、竖向单列修调、竖向同侧双列修调、竖向异侧双列修调六种方式供用户进行选择。

修调误差：为修调目标值允许的精度范围，在修调过程中当目标测量值在修调目标值的精度范围内，即(目标值±修调误差)的范围内时停止修调。

减速精度：需要进入最小步长状态的修调值范围，在修调过程中当目标测量值在修调过程中达到减速精度的范围内，即(目标值±减速精度)的范围内时，则把修调设定步长改为最小值。

测量间距：修调时设定步长的初始值。

修调起点和修调终点：对修调时的切割的起点和终点进行设定。

切割深度：修调长度与修调起点到修调终点长度的百分比。

切割速度：激光修调的速度。

最小值和最大值：为启动修调的待调器件初始值的最大值和最小值。

可选的，加工过程为，加工开始时设备通过程控关闭照明，之后进入激光修调过程，对待测器件是否在预测范围和是否在误差范围进行判断，判断结束后激光修调过程，程控开启照明，取出器件，加工结束。

具体的，其中激光修调过程为：振镜摆到修调起点，打开程控电源，对待测器件的初始值进行测量，判断初始值是否在预测范围，如果待测器件初始值小于最小值或大于最大值表明不在预测范围，则退出修调，此步骤的目的是不对接线没有接好或者不符合要求的产品进行修调以节省时间、保护产品。如果在预测范围内，则开始以设定测量间距、切割速度、切割深度从修调起点进行修调，通过测量每个修调步长后的目标电压，判断目标的测量值是否达到减速精度，若目标测量值未达到减速精度，则判断目标此时的测量值是否达到误差范围，若未达到误差范围，则继续以设定步长进行修调，相反，若目标测量值已经达到减速精度，则系统将设定步长改为最小步长，并判断目标此时的测量值是否达到误差范围，若未达到误差范围，则以最小步长进行修调，若在一次步长修调后，目标的测量值达到误差范围，则退出激光修调过程，程控开启照明，取出器件，加工结束，整个流程结束。

需指出的是，当上述修调过程中，目标测量值在达到修调终点后仍未达到误差范围，则退出激光修调过程，程控开启照明，取出器件，此时需由技术人员判断是修调参数设置不当，还是工件本身问题(正常状态下目标的测量值在达到修调终点是即可达到误差范围)。

修调结束后将修调前后数据形成Excel列表进行保存，可通过二维码扫描枪将产品(工件)的二维码扫描进软件与所形成的Excel列表一一对应，并显示在器件信息中，保存的数据包括器件的二维码，修调后的目标值，修调误差。

实施例

图4为本实用新型一种多功能激光精密修调装置的激光修调路径实例图，其中1、3、5分别为横向单行单侧修调，横向并行同侧修调，横向并行异侧修调，2、4、6分别为，列向单行单侧修调，列向并行同侧修调，列向并行异侧修调。图中，黑色是电极，灰色是电阻，浅灰是PCB板未附着电阻部分，白色是激光的修调路径，表示通过激光作用于电阻，去除了电阻膜层。

以上，仅为本实用新型示例性的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种多功能激光精密修调装置，其特征在于，包括，

激光电源(2)、工业控制计算机(3)、显示器(4)、扫描振镜(14)、工件运动台(7)、接口电路(22)、测量系统(23)、双视成像系统(24)，其特征在于，所述工业控制计算机(3)通过所述接口电路(22)分别连接到所述激光电源(2)、测量系统(23)、扫描振镜(14)、工件运动台(7)，用于对上述部件进行控制；所述工件运动台(7)上由下至上依次具有升降台(8)、旋转台(9)、工件台(12)，所述工件台(12)用于放置工件；所述测量系统(23)用于测量；所述激光电源(2)与激光器(5)相连接，为激光器提供电源，所述激光器(5)发出的激光束依次经过扩束镜(6)、45°反射镜(10)、扫描振镜(14)、聚焦物镜(25)后作用于工件表面；所述双视成像系统(24)用于采集工件的图像。

2.根据权利要求1所述的修调装置，其特征在于，所述修调装置还包括机架(1)，所述机架(1)包括左机架和右机架，其中，激光电源(2)、工业控制计算机(3)、显示器(4)、激光器(5)、扩束镜(6)、测量系统(23)设置于左机架上，扩束镜(6)安装于激光器(5)上，双视成像系统(24)、45°反射镜(10)、扫描振镜(14)、聚焦物镜(25)、工件台(12)、升降台(8)、旋转台(9)、工件运动台(7)、探针设置于右机架上。

3.根据权利要求2所述的修调装置，其特征在于，所述双视成像系统(24)包括大视场CCD(11)、全视场CCD(13)，其分别通过传输线缆与所述工业控制计算机(3)相连。

4.根据权利要求2所述的修调装置，其特征在于，所述测量系统包括，第一万用表(20)、第二万用表(21)、电阻测量卡、示波器、探卡(15)、探针架(16)和探针，其中第一万用表(20)、第二万用表(21)、电阻测量卡通过所述接口电路(22)与所述工业控制计算机(3)相连。

5.根据权利要求4所述的修调装置，其特征在于，所述探卡(15)固定于探针架(16)上，所述探卡(15)用于固定探针，所述探针用于与工件接触，所述电阻测量卡通过所述探卡(15)测量工件电阻。

6.根据权利要求2所述的修调装置，其特征在于，左机架上还包括，程控电源(17)、工件运动台驱动(18)、电机驱动电源(19)，上述部件分别通过所述接口电路(22)与所述工业控制计算机(3)相连。

7.根据权利要求1所述的修调装置，其特征在于，所述工件运动台(7)采用平面电机的形式，可在水平X方向和水平Y方向运动。

8.根据权利要求1所述的修调装置，其特征在于，所述修调装置还包括光源，所述光源采用程控控制。