本实用新型涉及一种硅晶圆激光切割，确切地说是一种高精度硅晶圆激光切割装置。
背景技术：
目前在进行硅晶圆激光切割等加工作业中，当前所使用的激光切割设备虽然可以满足使用的需要，但在切割中，往往仅设置了一个激光切割头，且激光切割头在切割作业时，仅能根据切割成型在诸如主动导轨等结构驱动下满足水平及竖直方向相对单一的作业方向上进行切割作业的需要，从而造成当前的激光切割设备运行时结构调整灵活性差，难以有效满足多种不同切割工艺及复杂切割工艺加工作业的需要；另一方面当前的激光切割设备在进行切割运行中，均不同程度缺乏对切割作业面质量检测和对切割作业面环境清理的能力，从而导致当前激光切割时一方面无法根据硅晶圆表面结构、定位夹装偏差等导致切割作业面存在起伏或粗糙度较差等缺陷时，灵活调整激光切割设备与硅晶圆间的切割作业间距和激光切割作业功率；另一方面极易因激光切割作业时产生的烟气等污染物对激光切割设备及作业面造成污染，并对切割精度和激光切割设备运行稳定性情造成了极大的影响，从而导致当前在进行硅晶圆切割中，导致切割作业面切割质量稳定性相对较差，难以有效满足高效切割作业的需要。
针对这一现状，迫切需要开发一种硅晶圆激光切割设备，以满足实际使用的需要。
技术实现要素：
针对现有技术上存在的不足，本实用新型提供一种高精度硅晶圆激光切割装置，该新型结构简单，使用灵活方便，通用性好，一方面可根据切割工艺需要，灵活调整设备机构，从而满足多种不同类型切割作业的需要，极大的提高了切割作业的灵活性；另一方面在切割作业中，在满足激光切割作业的同时，有效实现对切割作业面进行精确监控，并根据待切割工件作业面变化同步调整激光切割设备与切割作业面间的位置及切割功率，从而有效的提高激光切割作业整体质量和效率，并同时提高激光切割作业面表面的质量。
为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：
一种高精度硅晶圆激光切割装置，包括承载机架、三维位移台、直线驱动导轨、承载台、激光切割头、辅助检测机构及驱动电路，承载机架为柱状框架结构，其外侧面设至少三条定位槽，定位槽环绕承载机架轴线均布，并与承载机架轴线平行分布，承载机架内设与承载机架同轴分布的导流腔，承载机架上端面与三维位移台下端面连接并同轴分布，直线驱动导轨数量与定位槽数量一致，且每条定位槽的侧壁均设至少一条直线驱动导轨，激光切割头至少两个，且各激光切割头分别嵌于一条定位槽内，并通过直线驱动导轨与定位槽滑动连接，激光切割头轴线与承载机架轴线呈0°—60°夹角，且激光切割头间以承载机架轴线对称分布，辅助检测机构至少一个，嵌于对称分布两个激光切割头之间位置的定位槽内，且辅助检测机构轴线与承载机架轴线相交并呈5°—60°夹角，激光切割头、辅助检测机构均通过承载台与直线驱动导轨滑动连接，驱动电路嵌于承载机架外表面，并分别与三维位移台、直线驱动导轨、激光切割头、辅助检测机构电气连接。
进一步的，所述的导流腔内设净化结构，所述净化结构包括负压风机、导流管、引流罩、空气质量传感器、净化罐及静电吸附网，所述引流罩为轴向截面呈等腰梯形的空心圆台结构，与承载机架下端面连接并与导流腔同轴分布，所述引流罩另通过导流管与净化罐连通，所述导流管和净化罐均嵌于导流腔内，其中所述导流管环绕导流腔轴线呈螺旋状分布，其下端面与引流罩连通，上端面与净化罐连通，所述净化罐为与导流腔同轴分布的柱状腔体结构，其上端面设一个进气口，下端面设一个排气口，进气口通过导流管与引流罩连通，排气口通过导流管与负压风机连通，所述负压风机位于承载机架外并与承载机架外表面连接，所述静电吸附网至少一个，嵌于净化瓶内并与净化瓶同轴分布，所述空气质量传感器共两个，分别嵌于引流罩内表面及净化瓶内表面，所述负压风机、空气质量传感器及静电吸附网均与驱动电路电气连接。
进一步的，所述的辅助检测机构轴线与承载机架轴线交点位于承载机架下方至少5毫米处，所述辅助检测机构包括ccd摄像头、激光测距装置、激光灯、承载座及转台机构，其中所述承载座通过承载台与直线驱动导轨滑动连接，所述承载座前端面通过转台机构分别与ccd摄像头、激光测距装置、激光灯铰接，且所述ccd摄像头、激光测距装置、激光灯环绕承载座轴线均布，且光轴呈0°—60°夹角，所述转台机构上设至少一个角度传感器，且所述角度传感器与驱动电路电气连接。
进一步的，所述的激光灯光斑为“一”字形及“十”字形中的任意一种。
进一步的，所述承载台包括定位底座、电动伸缩柱、承载座、转台机构、定位夹具、角度传感器、位移传感器、伸缩量传感器及倾角传感器，所述定位底座后端面与直线驱动导轨滑动连接，前端面与承载座间通过至少一条电动伸缩柱连接，所述电动伸缩柱两端分别与定位底座前端面及承载座后端面通过转台机构铰接，所述电动伸缩柱轴线与定位槽轴线呈0°—180°夹角，所述承载座位于定位底座前方，承载座前端面与定位槽轴线呈0°—90°夹角，且承载座前端面通过转台机构与定位夹具连接，所述角度传感器与转台机构连接，且每个转台机构上均设至少一个角度传感器，所述伸缩量传感器及倾角传感器均与电动伸缩柱外表面连接，所述位移传感器与定位底座连接，所述电动伸缩柱、转台机构、角度传感器、位移传感器、伸缩量传感器及倾角传感器均与驱动电路电气连接。
进一步的，所述的驱动电路为基于工业单片机及可编程控制器中任意一种为基础的电路系统。
本新型结构简单，使用灵活方便，通用性好，一方面可根据切割工艺需要，灵活调整设备机构，从而满足多种不同类型切割作业的需要，极大的提高了切割作业的灵活性；另一方面在切割作业中，在满足激光切割作业的同时，有效实现对切割作业面进行精确监控，并根据待切割工件作业面变化同步调整激光切割设备与切割作业面间的位置及切割功率，从而有效的提高激光切割作业整体质量和效率，并同时提高激光切割作业面表面的质量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型。
图1为本新型结构示意图；
图2为承载机架剖视结构示意图；
图3为承载台结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
如图1—3所示，一种高精度硅晶圆激光切割装置，包括承载机架1、三维位移台2、直线驱动导轨3、承载台4、激光切割头5、辅助检测机构6及驱动电路7，承载机架1为柱状框架结构，其外侧面设至少三条定位槽8，定位槽8环绕承载机架1轴线均布，并与承载机架1轴线平行分布，承载机架1内设与承载机架1同轴分布的导流腔9，承载机架1上端面与三维位移台2下端面连接并同轴分布，直线驱动导轨3数量与定位槽8数量一致，且每条定位槽8的侧壁均设至少一条直线驱动导轨3，激光切割头5至少两个，且各激光切割头5分别嵌于一条定位槽8内，并通过直线驱动导轨3与定位槽8滑动连接，激光切割头5轴线与承载机架1轴线呈0°—60°夹角，且激光切割头5间以承载机架1轴线对称分布，辅助检测机构6至少一个，嵌于对称分布两个激光切割头5之间位置的定位槽8内，且辅助检测机构6轴线与承载机架1轴线相交并呈5°—60°夹角，激光切割头5、辅助检测机构6均通过承载台4与直线驱动导轨3滑动连接，驱动电路7嵌于承载机架1外表面，并分别与三维位移台2、直线驱动导轨3、激光切割头5、辅助检测机构6电气连接。
重点说明的，所述的导流腔9内设净化结构，所述净化结构包括负压风机91、导流管92、引流罩93、空气质量传感器94、净化罐95及静电吸附网96，所述引流罩92为轴向截面呈等腰梯形的空心圆台结构，与承载机架1下端面连接并与导流腔9同轴分布，所述引流罩93另通过导流管92与净化罐95连通，所述导流管92和净化罐95均嵌于导流腔9内，其中所述导流管92环绕导流腔9轴线呈螺旋状分布，其下端面与引流罩92连通，上端面与净化罐95连通，所述净化罐95为与导流腔9同轴分布的柱状腔体结构，其上端面设一个进气口951，下端面设一个排气口952，进气口951通过导流管92与引流罩93连通，排气口952通过导流管92与负压风机91连通，所述负压风机91位于承载机架1外并与承载机架1外表面连接，所述静电吸附网96至少一个，嵌于净化瓶95内并与净化瓶95同轴分布，所述空气质量传感器94共两个，分别嵌于引流罩92内表面及净化瓶95内表面，所述负压风机91、空气质量传感器94及静电吸附网96均与驱动电路7电气连接。
同时，所述的辅助检测机构6轴线与承载机架1轴线交点位于承载机架1下方至少5毫米处，所述辅助检测机构6包括ccd摄像头61、激光测距装置62、激光灯63、承载座64及转台机构65，其中所述承载座64通过承载台4与直线驱动导轨3滑动连接，所述承载座64前端面通过转台机构65分别与ccd摄像头61、激光测距装置62、激光灯63铰接，且所述ccd摄像头61、激光测距装置62、激光灯63环绕承载座64轴线均布，且光轴呈0°—60°夹角，所述转台机构65上设至少一个角度传感器66，且所述角度传感器66与驱动电路7电气连接。
进一步优化的，所述的激光灯63光斑为“一”字形及“十”字形中的任意一种。
需要注意的，所述承载台4包括定位底座41、电动伸缩柱42、承载座64、转台机构65、定位夹具43、角度传感器66、位移传感器44、伸缩量传感器45及倾角传感器46，所述定位底座41后端面与直线驱动导轨3滑动连接，前端面与承载座64间通过至少一条电动伸缩柱42连接，所述电动伸缩柱42两端分别与定位底座41前端面及承载座64后端面通过转台机构65铰接，所述电动伸缩柱42轴线与定位槽8轴线呈0°—180°夹角，所述承载座64位于定位底座41前方，承载座64前端面与定位槽8轴线呈0°—90°夹角，且承载座64前端面通过转台机构65与定位夹具43连接，所述角度传感器66与转台机构65连接，且每个转台机构65上均设至少一个角度传感器66，所述伸缩量传感器45及倾角传感器46均与电动伸缩柱42外表面连接，所述位移传感器44与定位底座41连接，所述电动伸缩柱42、转台机构65、角度传感器66、位移传感器44、伸缩量传感器45及倾角传感器46均与驱动电路7电气连接。
本实施例中，所述的驱动电路7为基于工业单片机及可编程控制器中任意一种为基础的电路系统。
本新型在具体实施中，首先对构成本新型的承载机架、三维位移台、直线驱动导轨、承载台、激光切割头、辅助检测机构及驱动电路进行组装，然后将跟新型的通过三维位移台安装在激光切割设备的驱动机构上，同时将本新型驱动电路与激光切割设备的控制电路电气连接，将本新型的负压风机与外部废气收集净化系统连通，即可完成本新型装配。
本新型在进行切割作业时，一方面可通过三维位移台和激光切割设备的驱动导轨等驱动机构，对本新型新型的切割轨迹和路径进行调整；另一方面可通过承载台上的定位底座、电动伸缩柱、承载座、转台机构对激光切割头、辅助检测机构的工作位置进行进行二次调整，从而达到灵活调整本新型切割作业结构，满足不同切割工艺运行的需要。
同时，本新型在运行中，另可通过承载机架导流腔内的净化结构对切割作业产生的烟气等污染物进行收集净化，防止切割产生的烟雾等污染物对周边环境及切割作业面、激光切割头、辅助检测机构造成污染并引发设备故障情况发生，从而有效提高本新型运行的稳定性并降低运行维护成本。
其中在净化结构运行中，首先驱动负压风机运行，通过负压风机使净化罐及净化罐连通的导流管和引流罩内形成负压环境，然后在负压驱动下实现对激光切割头切割作业时周边散溢的烟气通过引流罩收集，并在收集有通过导流管输送至净化罐内，并通过净化罐内的静电吸附网对烟气中粉尘等污染物进行吸附固定，从而达到净化切割环境的目的，同时在烟气沿导流管流动时，可实现导流管内气流与激光切割头间进行热交换，辅助达到降低激光切割头运行温度，提高激光切割头运行稳定性的目的，且在净化作业中，另可通过空气质量传感器对切割作业后产生的废气质量进行检测。
除此之外，本新型在切割作业中，同时通过检测机构的ccd摄像头、激光测距装置、激光灯进行对切割面进行辅助检测，在检测中，一方面通过激光灯直接在切割作业位置处进行切割路线指引标记，同时通过激光测距装置对所标记的切割作业面路线工件表面与本新型下端面间间距进行同步检测；另一方面通过ccd摄像头对切割作业进行同步视频检测，从而达到根据切割作业面面实际切割效率及切割作业面数据，达到通过直线驱动导轨、承载台的定位底座、电动伸缩柱、承载座、转台机构对激光切割头实际工作位置进行调整，确保切割作业随工件表面同步调整，从而提高切割作业效率和质量。
本新型结构简单，使用灵活方便，通用性好，一方面可根据切割工艺需要，灵活调整设备机构，从而满足多种不同类型切割作业的需要，极大的提高了切割作业的灵活性；另一方面在切割作业中，在满足激光切割作业的同时，有效实现对切割作业面进行精确监控，并根据待切割工件作业面变化同步调整激光切割设备与切割作业面间的位置及切割功率，从而有效的提高激光切割作业整体质量和效率，并同时提高激光切割作业面表面的质量。
本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
1.一种高精度硅晶圆激光切割装置，其特征在于：所述的高精度硅晶圆激光切割装置包括承载机架、三维位移台、直线驱动导轨、承载台、激光切割头、辅助检测机构及驱动电路，所述承载机架为柱状框架结构，其外侧面设至少三条定位槽，所述定位槽环绕承载机架轴线均布，并与承载机架轴线平行分布，所述承载机架内设与承载机架同轴分布的导流腔，所述承载机架上端面与三维位移台下端面连接并同轴分布，所述直线驱动导轨数量与定位槽数量一致，且每条定位槽的侧壁均设至少一条直线驱动导轨，所述激光切割头至少两个，且各激光切割头分别嵌于一条定位槽内，并通过直线驱动导轨与定位槽滑动连接，所述激光切割头轴线与承载机架轴线呈0°—60°夹角，且激光切割头间以承载机架轴线对称分布，所述辅助检测机构至少一个，嵌于对称分布两个激光切割头之间位置的定位槽内，且所述辅助检测机构轴线与承载机架轴线相交并呈5°—60°夹角，所述激光切割头、辅助检测机构均通过承载台与直线驱动导轨滑动连接，所述驱动电路嵌于承载机架外表面，并分别与三维位移台、直线驱动导轨、激光切割头、辅助检测机构电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种高精度硅晶圆激光切割装置，其特征在于：所述的导流腔内设净化结构，所述净化机构包括负压风机、导流管、引流罩、空气质量传感器、净化罐及静电吸附网，所述引流罩为轴向截面呈等腰梯形的空心圆台结构，与承载机架下端面连接并与导流腔同轴分布，所述引流罩另通过导流管与净化罐连通，所述导流管和净化罐均嵌于导流腔内，其中所述导流管环绕导流腔轴线呈螺旋状分布，其下端面与引流罩连通，上端面与净化罐连通，所述净化罐为与导流腔同轴分布的柱状腔体结构，其上端面设一个进气口，下端面设一个排气口，进气口通过导流管与引流罩连通，排气口通过导流管与负压风机连通，所述负压风机位于承载机架外并与承载机架外表面连接，所述静电吸附网至少一个，嵌于净化瓶内并与净化瓶同轴分布，所述空气质量传感器共两个，分别嵌于引流罩内表面及净化瓶内表面，所述负压风机、空气质量传感器及静电吸附网均与驱动电路电气连接。
3.根据权利要求1所述的一种高精度硅晶圆激光切割装置，其特征在于：所述的辅助检测机构轴线与承载机架轴线交点位于承载机架下方至少5毫米处，所述辅助检测机构包括ccd摄像头、激光测距装置、激光灯、承载座及转台机构，其中所述承载座通过承载台与直线驱动导轨滑动连接，所述承载座前端面通过转台机构分别与ccd摄像头、激光测距装置、激光灯铰接，且所述ccd摄像头、激光测距装置、激光灯环绕承载座轴线均布，且光轴呈0°—60°夹角，所述转台机构上设至少一个角度传感器，且所述角度传感器与驱动电路电气连接。
4.根据权利要求3所述的一种高精度硅晶圆激光切割装置，其特征在于：所述的激光灯光斑为“一”字形及“十”字形中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种高精度硅晶圆激光切割装置，其特征在于：所述承载台包括定位底座、电动伸缩柱、承载座、转台机构、定位夹具、角度传感器、位移传感器、伸缩量传感器及倾角传感器，所述定位底座后端面与直线驱动导轨滑动连接，前端面与承载座间通过至少一条电动伸缩柱连接，所述电动伸缩柱两端分别与定位底座前端面及承载座后端面通过转台机构铰接，所述电动伸缩柱轴线与定位槽轴线呈0°—180°夹角，所述承载座位于定位底座前方，承载座前端面与定位槽轴线呈0°—90°夹角，且承载座前端面通过转台机构与定位夹具连接，所述角度传感器与转台机构连接，且每个转台机构上均设至少一个角度传感器，所述伸缩量传感器及倾角传感器均与电动伸缩柱外表面连接，所述位移传感器与定位底座连接，所述电动伸缩柱、转台机构、角度传感器、位移传感器、伸缩量传感器及倾角传感器均与驱动电路电气连接。
6.根据权利要求1所述的一种高精度硅晶圆激光切割装置，其特征在于：所述的驱动电路为基于工业单片机及可编程控制器中任意一种为基础的电路系统。
技术总结