一种切割装置和切割设备的制作方法

1.本技术涉及切割技术领域，尤其涉及一种切割装置和切割设备。


背景技术：

2.随着科技的进步以及工业的发展，市场对芯片等精密材料加工提出了更高的要求，现有玻璃通孔(through glass via，tgv)的切割装置，是将晶圆进行切割后用于制造芯片，目前的晶圆切割装置在前期上料及定位阶段过程中，经常出现定位不准以及定位过程因晶圆滑动而出现划痕，影响后续加工和生产出的产品质量。
3.因此，急需一种可以做到精准定位且不损伤晶圆的玻璃通孔切割装置。


技术实现要素：

4.本技术实施例是一种切割装置和切割设备，以实现物料精准定位且不损伤物料的切割。
5.本技术实施例公开了一种切割装置，包括载料机构、第一定位机构、治具、搬运机构、第二定位机构以及激光切割机构，所述载料机构用于载放物料；所述第一定位机构用于自动将物料按预设角度定位；所述治具用于放置待切割物料，且所述治具可移动设置；所述搬运机构用于将物料从所述载料机构搬运至所述第一定位机构，将通过所述第一定位机构定位的物料搬运至所述治具上，将位于所述治具上加工完毕的物料搬运至所述载料机构；所述第二定位机构与所述治具连接，所述第二定位机构用于识别所述治具上的物料位置并反馈至所述治具，所述治具根据所述第二定位机构反馈的物料位置信息以调整位置使物料定位至预设位置；所述激光切割机构对应所述治具设置，用切割于所述治具上的物料。
6.可选的，所述切割装置还包括支撑架，所述载料机构、所述第一定位机构、所述治具、所述搬运机构、所述第二定位机构以及所述激光切割机构分别设置于所述支撑架上。
7.可选的，所述治具包括驱动件和切割台，所述切割台可转动设置于所述驱动件的驱动端，所述驱动件可分别沿第一方向和第二方向移动设置于所述支撑架上。
8.可选的，所述治具还包括第一驱动模组和第二驱动模组，所述第一驱动模组设置于所述支撑架上，所述第二驱动模组设置于所述第一驱动模组上，所述驱动件设置于所述第二驱动模组上，所述第一驱动模组可驱动所述第二驱动模组沿第一方向移动，所述第二驱动模组可驱动所述驱动件沿第二方向移动。
9.可选的，所述切割台包括基座、台板以及固定件，所述基座可转动设置于所述驱动件的驱动端，所述台板通过所述固定件固定于所述基座上，所述台板采用陶瓷材质制成。
10.可选的，所述搬运机构包括控制器以及与所述控制器控制连接的伸缩臂、扫描器和取件爪，所述控制器设置于所述支撑架上，所述伸缩臂可转动设置于所述控制器上，所述取件爪和所述扫描器分别设置于所述伸缩臂的自由端上，所述控制器通过所述扫描器识别所述载料机构上的载料信息，以控制所述伸缩臂和所述取件爪抓放物料。
11.可选的，所述取件爪上设有吸气口，所述取件爪通过所述吸气口吸附固定物料。
12.可选的，所述取件爪为陶瓷片状结构，所述取件爪可转动设置于所述伸缩臂上。
13.可选的，所述第一定位机构包括旋转台、边缘感应器以及控制机箱，所述旋转台可转动并沿第三方向和第四方向可移动设置于所述控制机箱上，所述边缘感应器固定设置于所述控制机箱上；所述旋转台用于放置物料，所述边缘感应器用于感应物料的边缘上的预设特征，所述旋转台承载物料移动至所述边缘感应器感应到物料边缘上的预设特征时即完成对应定位。
14.可选的，所述第二定位机构上设有图像采集件，通过所述图像采集件采集所述治具上的物料图片反馈至所述治具，所述治具根据该物料图片以调整位置使物料定位至预设角度状态。
15.可选的，所述激光切割机构包括分别设置于所述支撑架上的激光器、光路调节组件以及切割模组，所述光路调节组件分别与所述激光器和所述切割模组的入光端导光连接，所述切割模组的出光切割端与所述治具对应设置。
16.可选的，所述切割模组包括聚焦件和调节件，所述聚焦件可移动设置于所述调节件上，所述调节件设置于所述支撑架上，所述聚焦件的入光端与所述光路调节组件导光连接，所述聚焦件的出光端与所述治具对应设置，所述调节件可驱动所述聚焦件移动。
17.可选的，所述调节件包括直线电机和气缸，所述直线电机与所述气缸分别驱动连接所述聚焦件，且所述直线电机与所述气缸对所述聚焦件驱动方向相反。
18.本技术实施例还公开了一种切割设备，所述切割设备包括控制系统和如上任意所述的切割装置，所述控制系统与所述切割装置控制连接。
19.本技术实施例采用了第一定位机构来对加工前的物料进行初定位，然后通过第二定位机构与治具配合，通过调整治具而不直接移动物料的方式完成对物料的加工前最后定位，进而克服了现有切割装置将物料直接放置于治具上，然后在治具表面直接移动物料进行定位，导致物料表面被摩擦出现划伤的问题，达到了定位精准且对物料无损伤的效果，并且提高了切割精度以及切割后产品的质量。
附图说明
20.所包括的附图用来提供对本技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本技术的实施方式，并与文字描述一起来阐释本技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
21.图1是本技术实施例公开的一种切割装置的结构示意图；
22.图2是本技术实施例公开的治具的结构示意图；
23.图3是本技术实施例公开的搬运机构的结构示意图；
24.图4是本技术实施例公开的第一定位机构的结构示意图；
25.图5是本技术实施例公开的第二定位机构与切割模组的结构示意图；
26.图6是本技术实施例公开的切割设备的结构框图。
27.其中，10、切割装置；11、载料机构；12、第一定位机构；13、治具；14、搬运机构；15、第二定位机构；16、激光切割机构；17、料盒；18、载物台；19、支撑架；20、驱动件；21、切割台；22、第一驱动模组；23、第二驱动模组；24、基座；25、台板；26、固定件；27、控制器；28、伸缩
臂；29、扫描器；30、取件爪；31、吸气口；32、旋转台；33、边缘感应器；34、控制机箱；35、图像采集件；36、相机；37、光源；38、固定架；39、激光器；40、光路调节组件；41、切割模组；42、聚焦件；43、调节件；44、直线电机；45、气缸；46、切割设备；47、控制系统。
具体实施方式
28.需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本技术可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
29.在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
30.另外，“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系的术语，是基于附图所示的方位或相对位置关系描述的，仅是为了便于描述本技术的简化描述，而不是指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技术的限制。
31.此外，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，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
32.下面参考附图和可选的实施例对本技术作详细说明。
33.如图1所示，本技术实施例公开了一种切割装置10，包括载料机构11、第一定位机构12、治具13、搬运机构14、第二定位机构15以及激光切割机构16，所述载料机构11用于载放物料；所述第一定位机构12用于自动将物料按预设角度定位；所述治具13用于放置待切割物料，且所述治具13可移动设置；所述搬运机构14用于将物料从所述载料机构11搬运至所述第一定位机构12，将通过所述第一定位机构12定位的物料搬运至所述治具13上，将位于所述治具13上加工完毕的物料搬运至所述载料机构11；所述第二定位机构15与所述治具13连接，所述第二定位机构15用于识别所述治具13上的物料位置并反馈至所述治具13，所述治具13根据所述第二定位机构15反馈的物料位置信息以调整位置使物料定位至预设位置；所述激光切割机构16对应所述治具13设置，用切割于所述治具13上的物料。
34.本技术实施例采用了第一定位机构12来对加工前的物料进行初定位，然后通过第二定位机构15与治具13配合，通过调整治具13而不直接移动物料的方式完成对物料的加工前最后定位，进而克服了现有切割装置10将物料直接放置于治具13上，然后在治具13表面直接移动物料进行定位，导致物料表面被摩擦出现划伤的问题，达到了定位精准且对物料无损伤的效果，并且提高了切割精度以及切割后产品的质量。
35.在实际工作中，以晶圆作为物料为例，载料机构11可包括料盒17和载物台18，料盒17设置于载物台18上，可以通过卡接或是螺钉等固定，片状的晶圆分层放置于料盒17内；然后搬运机构14用于搬运晶圆，每次搬运一个晶圆，将料盒17内的晶圆搬运至第一定位机构12上，晶圆放置于第一定位机构12上后，第一定位机构12会自动将该晶圆进行初定位；搬运
机构14再将经初定位的晶圆搬运至治具13上，第二定位机构15会识别放置于治具13上的该晶圆的状态然后反馈给治具13，治具13会对应自我移动调整相对使该晶圆至预设位置；最后激光切割机构16会对已经定位至预设位置的晶圆进行激光切割；而经激光切割完毕后的晶圆，搬运机构14会将该晶圆搬运至料盒17的空位内，直至对应料盒17内的晶圆都被切割完毕并都放回该料盒，然后更换下一装载晶圆的料盒17。该过程中，晶圆始终没有产生相对滑动，因此可以避免产生划痕，且经过初定位与最终定位的双重定位，可以将晶圆更精确地置于加工位置。
36.其中，所述切割装置10还可包括支撑架19，所述载料机构11、所述第一定位机构12、所述治具13、所述搬运机构14、所述第二定位机构15以及所述激光切割机构16分别设置于所述支撑架19上。本技术实施例利用支撑架19可以方便确保各机构之间的相对位置与角度的设置，利于自动化配合工作。
37.如图2所示，可以理解的是，所述治具13包括驱动件20和切割台21，所述切割台21可转动设置于所述驱动件20的驱动端，所述驱动件20可分别沿第一方向和第二方向移动设置于所述支撑架19上。本技术实施例中第一方向记为x，第二方向记为y，第一方向和第二方向之间具有夹角，优选夹角为90
°
，驱动件20可分别沿第一方向和第二方向往返移动设置，且切割台21可转动设置于驱动件20的驱动端，这样在物料放置于切割台21上后需要进行定位时，可以通过转动以及第一方向和第二方向的往返移动来调节完成，具体转动可以实现物料角度的调节，而第一方向和第二方向的往返移动可以实现对物料位置的调节，本实施可以是调节驱动件20使其沿第一方向和第二方向分步移动，也可以同时移动。其中驱动件20可以是dd马达，这样操控精度高，以实现对物料精准定位。
38.如图1所示，其中，所述治具13还可包括第一驱动模组22和第二驱动模组23，所述第一驱动模组22设置于所述支撑架19上，所述第二驱动模组23设置于所述第一驱动模组22上，所述驱动件20设置于所述第二驱动模组23上，所述第一驱动模组22可驱动所述第二驱动模组23沿第一方向移动，所述第二驱动模组23可驱动所述驱动件20沿第二方向移动。
39.本技术实施例公开的驱动件20沿第一方向和第二方向是分别通过第一驱动模组22和第二驱动模组23来实现的，其中第一驱动模组22用于驱动第二驱动模组23和驱动件20沿第一方向同步移动，第二驱动模组23用于直接驱动驱动件20沿第二方向移动。
40.如图2所示，具体地，所述切割台21包括基座24、台板25以及固定件26，所述基座24可转动设置于所述驱动件20的驱动端，所述台板25通过所述固定件26固定于所述基座24上，所述台板25采用陶瓷材质制成。本技术实施例中的切割台21通过基座24与驱动件20连接，然后用于直接承载物料的台板25通过固定件26固定在基座24上，该台板25采用陶瓷材质制成，陶瓷工艺成熟且陶瓷件表面尺寸可以做到较高的精度，利于物料定位的精度控制。
41.如图3所示，进一步地，所述搬运机构14包括控制器27以及与所述控制器27控制连接的伸缩臂28、扫描器29和取件爪30，所述控制器27设置于所述支撑架19上，所述伸缩臂28可转动设置于所述控制器27上，所述取件爪30和所述扫描器29分别设置于所述伸缩臂28的自由端上，所述控制器27通过控制所述扫描器29识别所述载料机构11上的载料信息，从而控制所述伸缩臂28和所述取件爪30抓放物料。
42.控制器27通过控制扫描器29来读取料盒17上的晶圆放置位置以及空位位置，然后通过控制伸缩臂28将取件爪30伸入料盒17内的对应位置取出或放入晶圆，扫描器29可以提
供精确是识别作用，识别料盒17内的状态和对应待使用位置，从而可以避免取放料时的撞机问题。
43.其中，所述取件爪30可为陶瓷片状结构，所述取件爪30可转动设置于所述伸缩臂28上，所述取件爪30上设有吸气口31，所述取件爪30通过所述吸气口31吸附固定物料。陶瓷片状的取件爪30可以做到兼顾较薄和较高的刚性，可实现较小空间内取放晶圆，且不会变形弯曲，这样在搬运放置过程中，可有助于自动化控制，同时，在取件爪30的取件侧表面上设置吸气口31，当然其内部设有气孔(图中未示出)，当取件爪30取起晶圆时，控制器27会控制取件爪30启动真空吸附功能，将晶圆与取件爪30固定，防止搬运过程中晶圆掉落或者在放置过程中晶圆错位，当取件爪30吸附固定牢晶圆后，可以相对伸缩臂28做至少180
°
的翻转，这样可以方便后续放下晶圆。
44.如图4所示，还可以理解的是，所述第一定位机构12包括旋转台32、边缘感应器33以及控制机箱34，所述旋转台32可转动并沿第三方向和第四方向可移动设置于所述控制机箱34上，所述边缘感应器33设置于所述控制机箱34上；所述旋转台32用于放置物料，所述边缘感应器33用于感应物料的边缘上的预设特征，所述旋转台32承载物料移动至所述边缘感应器33感应到物料边缘上的预设特征时即完成对应定位。
45.本技术实施例中的第三方向记为h，第四方向记为f，转台用于放置待初定位的晶圆，当晶圆放置于转台上后，若是边缘感应器33没有感应到晶圆的边缘预设特征，该预设特征可以是一个缺口，那么转台就会携带晶圆沿第三方向和第四方向朝边缘感应器33移动，其中转台可以转动和移动同时进行，也可以先移动到边缘感应器33的感应范围后再转动，转台转动到边缘感应器33感应到晶圆的边缘预设特征后，转台即刻停止转动，完成晶圆的初定位。
46.如图5所示，进一步地，所述第二定位机构15上设有图像采集件35，通过所述图像采集件35采集所述治具13上的物料图片反馈至所述治具13，所述治具13根据该物料图片以调整位置使物料定位至预设位置状态。
47.具体所述图像采集件35可包括相机36、光源37以及固定架38，所述光源37和所述相机36分别设置于所述固定架38上，所述光源37靠近所述治具13的切割台21设置，所述相机36相对所述光源37远离所述治具13的切割台21设置，这样相机36通过光源37的照射配合可以采集到清晰的物料状态图片，然后反馈给所述治具13，然后所述治具13的第一驱动模组22、第二驱动模组23以及驱动件20根据该物料状态图片对应调节，使该物料到达预设位置，即待切割位，从而可以启动激光切割机构16进行切割。
48.需要说明的是，本技术实施例中的激光切割过程可以是通过控制治具13携带物料移动，也可以是控制激光切割机构16的切割头移动切割，或是分别控制治具13和激光切割机构16的切割头移动。
49.如图1和图5所示，更具体地，所述激光切割机构16包括分别设置于所述支撑架19上的激光器39、光路调节组件40以及切割模组41，所述光路调节组件40分别与所述激光器39和所述切割模组41的入光端导光连接，所述切割模组41的出光端与所述治具13对应设置。
50.如图5所示，其中，所述切割模组41包括聚焦件42和调节件43，所述聚焦件42可移动设置于所述调节件43上，所述调节件43设置于所述支撑架19上，所述聚焦件42的入光端
与所述光路调节组件40导光连接，所述聚焦件42的出光端与所述治具13对应设置，所述调节件43可驱动所述聚焦件42移动。
51.激光器39用于发射激光，光路调节组件40用于调节光路，使激光按所需的路径射出应用，而切割模组41即是用于将激光调焦用于切割，通过聚焦件42与调节件43配合调节出所需的激光焦点，然后用于切割。
52.进一步地，所述调节件43包括直线电机44和气缸45，所述直线电机44与所述气缸45分别驱动连接所述聚焦件42，且所述直线电机44与所述气缸45对所述聚焦件42驱动方向相反。直线电机44精度高，采用直线电机44调节聚焦件42得到焦点，通过气缸45配合作用从而达到电平衡，即特定气压和通电状态下的一个平衡状态，以保持焦点的稳定性，以便激光切割加工。
53.如图6所示，本技术实施例还公开了一种切割设备46，所述切割设备46包括控制系统47和如上任意所述的切割装置10，所述控制系统47与所述切割装置10控制连接。具体所述控制系统47与所述第一定位机构12、治具13、搬运机构14、第二定位机构15以及激光切割机构16分别控制连接，以协调控制每一动作的执行。
54.本技术实施例中的切割台21的台板25、载料机构11的料盒17以及第一定位机构12的旋转台32分别水平设置，以方便晶圆搬运与放置定位，其中第一方向和第二方向在同一水平面内，第三方向和第四方向在同一水平面内，而切割模组41的聚焦件42沿竖直方向设置，切割光束竖直射出，调节件43沿竖直方向调节聚焦件42移动。
55.以上内容是结合具体的可选实施方式对本技术所作的进一步详细说明，不能认定本技术的具体实施只局限于这些说明。对于本技术所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本技术的保护范围。