Евразийский сервер публикаций

Евразийский патент № 040628

   Библиографические данные
(11)040628    (13) B1
(21)202100005

 A ]   B ]   C ]   D ]   E ]   F ]   G ]   H ] 

Текущий раздел:      


Документ опубликован 2022.07.07
Текущий бюллетень: 2022-07  
Все публикации: 040628  
Реестр евразийского патента: 040628  

(22)2020.11.27
(51) B23K 26/08 (2014.01)
G05B 19/18 (2006.01)
B23Q 15/06 (2006.01)
G01B 7/14(2006.01)
(43)A1 2022.05.31 Бюллетень № 05  тит.лист, описание 
(45)B1 2022.07.07 Бюллетень № 07  тит.лист, описание 
(96)2020/EA/0074 (BY) 2020.11.27
(71)ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ МАШИНОСТРОЕНИЯ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК БЕЛАРУСИ"; ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ПЛАНАР" (BY)
(72)Басинюк Владимир Леонидович, Еловой Олег Михайлович, Ковенский Алексей Евгеньевич, Цыркун Дмитрий Петрович, Чикун Юрий Николаевич, Школык Святослав Борисович (BY)
(73)ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ МАШИНОСТРОЕНИЯ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК БЕЛАРУСИ"; ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ПЛАНАР" (BY)
(54)УСТАНОВКА И СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ МИКРООБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ ЭЛЕКТРОНИКИ
   Формула 
(57) 1. Установка лазерной микрообработки материалов электроники, содержащая по меньшей мере один лазер (1) с фокусирующим объективом (2), размещенным в корпусе (3), станину (4), координатный стол (5), механизм программно-управляемого вертикального перемещения (6) с кареткой (7), на которой жестко закреплен корпус (3) фокусирующего объектива (2), блок обработки сигналов (8), состоящий из компьютера с платой (9), имеющей аналого-цифровой преобразователь (10), механизм управления (11) координатным столом (5), отличающаяся тем, что координатный стол (5) установлен на станине (4) с возможностью трехкоординатного линейного перемещения относительно станины (4), кругового поворота вокруг оси, перпендикулярной рабочей поверхности координатного стола (5), и с возможностью фиксации положения полупроводниковой пластины (12) в положении с заданными координатами, при этом установка дополнительно снабжена двумя блоками контроля, включая блок контроля (13) расстояния между кареткой (7) и поверхностью (14) обрабатываемой полупроводниковой пластины (12), установленным с возможностью контроля расстояния между кареткой (7) и поверхностью (14) обрабатываемой полупроводниковой пластины (12) и имеющий выход, связанный с входом аналого-цифрового преобразователя (10), и блок контроля (15) параметров колебаний исполнительного органа в направлении его рабочей подачи, а также двумя программно-управляемыми механизмами, включая первый механизм (16) адаптивной автоматизированной компенсации изменения расстояния между поверхностью (14) обрабатываемой полупроводниковой пластины (12) и кареткой (7), и второй механизм (17) адаптивного управления параметрами механических колебаний исполнительного органа в направлении его рабочей подачи, причем в плате (9) дополнительно установлены второй (18) аналого-цифровой преобразователь, вход которого связан с выходом дополнительного блока контроля (15) параметров колебаний исполнительного органа, и два цифроаналоговых преобразователя (19) и (20), выход первого (19) из которых связан со входом первого программно-управляемого механизма (16) адаптивной автоматизированной компенсации изменений расстояния между поверхностью (14) обрабатываемой полупроводниковой пластины (12) и кареткой (7), а выход второго цифроаналогового преобразователя (20) связан с входом второго программно-управляемого механизма (17) адаптивного управления параметрами механических колебаний исполнительного органа в направлении его рабочей подачи и блок (15) контроля параметров колебаний исполнительного органа в направлении его рабочей подачи жестко связан с исполнительным органом, а первый программно-управляемый механизм (16) адаптивной автоматизированной компенсации расстояния между поверхностью (14) обрабатываемой полупроводниковой пластины (12) и кареткой (7) размещен между механизмом программно-управляемого вертикального перемещения (6) и кареткой (7) и жестко связан с ними.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что фиксацию положения полупроводниковой пластины (12) на координатном столе (5) в положении с заданными координатами обеспечивают по меньшей мере одной глухой выборкой на рабочей поверхности координатного стола (5) для размещения в ней обрабатываемой полупроводниковой пластины (12), при этом глубина глухой выборки соответствует толщине полупроводниковой пластины (12), а ее контур соответствует контуру периферийной поверхности полупроводниковой пластины (12).
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок (13) контроля расстояния между кареткой (7) и поверхностью (14) обрабатываемой полупроводниковой пластины (12) при рабочей подаче состоит из полого корпуса (21), внутри которого установлена жестко связанная с ним направляющая втулка (22) с цилиндрическим внутренним отверстием (23), которое выходит на внешнюю и внутреннюю полого часть корпуса (21), при этом в цилиндрическом внутреннем отверстии установлен с возможностью осевого перемещения стержень (24), один из концов (25) которого выходит из полого корпуса (21) и снабжен установленным на торце и жестко связанным с ним конусообразным наконечником (26), например алмазной призмой, а второй конец (27) стержня (24) расположен в полости корпуса (21), выступает за пределы направляющей втулки (22) и снабжен шайбой (28), размещенной коаксиально его оси в средней выступающей за пределы направляющей втулки (22) части и жестко связанной со стержнем (24), причем блок (13) контроля расстояния между кареткой (7) и поверхностью (14) обрабатываемой полупроводниковой пластины (12) снабжен пружиной (29), установленной коаксиально оси стержня (24) между обращенными друг к другу поверхностями шайбы (28) и полого корпуса (21) с возможностью взаимодействия с ними, а также постоянным магнитом (30), установленным на торце второго конца (27) стержня (24) и жестко связанным с ним, и датчиком Холла (31), который расположен с зазором ответно постоянному магниту (30) внутри полого корпуса (21) и жестко связан с ним, при этом вход датчика Холла (31) связан с источником питания (32), а выход связан с аналого-цифровым преобразователем (10) платы (9).
4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что первый программно-управляемый механизм (16) адаптивной автоматизированной компенсации изменений расстояния между поверхностью (14) обрабатываемой полупроводниковой пластины (12) и кареткой (7) выполнен в виде по меньшей мере одного пье-зокерамического актюатора, например АП-Т 20/01, размещенного между механизмом вертикального перемещения (6) и кареткой (7) и жестко связанного с ними рабочими поверхностями.
5. Установка по пп.1 и 4, отличающаяся тем, что для увеличения диапазона перемещений адаптивной автоматизированной компенсации изменений расстояния между поверхностью (14) обрабатываемой полупроводниковой пластины (12) и кареткой (7) между механизмом программно-управляемого вертикального перемещения (6) и кареткой (7) размещают по меньшей мере два установленных последовательно, жестко связанных между собой и своими открытыми рабочими поверхностями с механизмом вертикального перемещения (6) и кареткой (7) пьезокерамических актюатора, например АП-Т 20/01.
6. Установка по пп.1 и 4, отличающаяся тем, что для увеличения усилий адаптивной автоматизированной компенсации изменений расстояния между поверхностью (14) обрабатываемой полупроводниковой пластины (12) и кареткой (7) между механизмом программно-управляемого вертикального перемещения (6) и кареткой (7) размещают по меньшей мере два установленных параллельно и жестко связанных своими открытыми рабочими поверхностями с механизмом программно-управляемого вертикального перемещения (6) и кареткой (7) пьезокерамических актюатора, например АП-Т 20/01.
7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что при использовании в качестве исполнительного органа каретки (7) каретку (7) устанавливают с возможностью горизонтального перемещения, а установку снабжают дополнительным механизмом (33) горизонтального перемещения каретки (7), при этом дополнительный механизм (33) горизонтального перемещения каретки (7) устанавливают с возможностью взаимодействия с кареткой (7) в горизонтальной плоскости.
8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что второй программно-управляемый механизм (17) адаптивного управления параметрами механических колебаний исполнительного органа в направлении его рабочей подачи выполнен в виде по меньшей мере одного пьезокерамического актюатора, например АП-Т 20/01, установленного либо между координатным столом (5) и механизмом (11) управления этим столом при использовании координатного стола (5) в качестве исполнительного органа, либо между кареткой (7) и дополнительным механизмом (33) горизонтального перемещения каретки (7) при использовании в качестве исполнительного органа каретки (7), при этом пьезокерамический актюатор жестко связан рабочими поверхностями, соответственно либо с координатным столом (5) и механизмом (11) управления координатным столом (5) при использовании координатного стола (5) в качестве исполнительного органа, либо между дополнительным механизмом (33) горизонтального перемещения каретки (7) и кареткой (7) при ее использовании в качестве исполнительного органа.
9. Установка по пп.1 и 7, отличающаяся тем, что для увеличения диапазона перемещений адаптивного управления параметрами механических колебаний исполнительного органа второй программно-управляемый механизм (17) выполнен в виде по меньшей мере двух последовательно и жестко связанных между собой пьезокерамических актюаторов, например АП-Т 20/01, при этом открытые рабочие поверхности пьезокерамических актюаторов жестко связаны с исполнительным органом и либо с механизмом (11) управления координатным столом (5) при использовании координатного стола (5) в качестве исполнительного органа либо с дополнительным механизмом (33) и кареткой (7) при ее использовании в качестве исполнительного органа.
10. Установка по пп.1 и 7, отличающаяся тем, что для увеличения усилий адаптивного управления параметрами механических колебаний исполнительного органа второй программно-управляемый механизм (17) выполнен в виде по меньшей мере двух параллельно установленных пьезокерамических актюаторов, например АП-Т 20/01, открытые рабочие поверхности которых жестко связаны с исполнительным органом и либо с механизмом (11) управления столом (5) при его использовании в качестве исполнительного органа, либо с дополнительным механизмом (33) и кареткой (7) при ее использовании в качестве исполнительного органа.
11. Способ лазерной микрообработки материалов электроники, в котором задают с учетом контура реза обрабатываемой поверхности (14) полупроводниковой пластины (12) и поддерживают с учетом расчетных точек его контура стабильное расположение фокусирующего объектива (2) лазера (1), скорость рабочей подачи и величину мощности лазера (1) на каждом участке контура реза, отличающийся тем, что предварительно на координатном столе (5) выполняют глухую выборку на рабочей поверхности, глубина которой соответствует толщине полупроводниковой пластины (12), а ее контур соответствует контуру периферийной поверхности обрабатываемой полупроводниковой пластины (12) и ее прямолинейному участку (34) или выборке (35), после чего вводят в память блока обработки сигналов (8) координаты выборки (35), затем фиксируют координаты кристаллов (36) на полупроводниковой пластине (12) и разделяющих их дорожек (37) относительно прямолинейного участка (34) или выборки (35) и вводят эти координаты в память блока обработки сигналов (8), и после утонения полупроводниковой пластины (12) и ее наклейки на полимерную пленку со стороны кристаллов (36) или обратной стороны полупроводниковую пластину (12) размещают в выборке координатного стола (5) полимерной пленкой к координатному столу (5), и после фиксации обрабатываемой полупроводниковой пластины (12) вакуумной присоской с учетом координат выборки на координатном столе (5) и координат разделяющих кристаллы (36) дорожек (37) в блоке обработки сигналов (8) формируют команды на перемещение координатного стола (5) и каретки (7) в положение, обеспечивающее параллельность разделяющих кристаллы (36) дорожек (37) рабочему ходу исполнительного органа и симметричность линии реза ширине обрабатываемой дорожки (37), устанавливают рабочее расстояние между кареткой (7) и поверхностью (14) обрабатываемой полупроводниковой пластины (12), после чего включают лазер (1) и подачу исполнительного органа и с использованием блока контроля (13) расстояния между кареткой (7) и поверхностью (14) обрабатываемой полупроводниковой пластины (12) перед взаимодействием лазерного луча с точкой контура реза на обрабатываемой поверхности (14) полупроводниковой пластины (12), находящейся впереди точки взаимодействия лазерного луча с обрабатываемой поверхностью на контуре реза в направлении рабочей подачи исполнительного органа, определяют расстояние между кареткой (7) и поверхностью (14) обрабатываемой полупроводниковой пластины (12), после чего полученные в аналоговом виде данные передают в аналого-цифровой преобразователь (10), где преобразуют в цифровой вид и передают в блок обработки сигналов (8), в котором определяют отклонение от заданного расстояния между обрабатываемой поверхностью (14) и кареткой (7) и в блоке (8) обработки сигналов формируют в цифровом виде команду на корректировку вертикального положения каретки (7) относительно обрабатываемой поверхности (12), после чего эту команду передают в первый цифроаналоговый преобразователь (19), в котором преобразуют в аналоговый вид и передают в первый программно-управляемый механизм (16) адаптивной автоматизированной компенсации расстояния между поверхностью (14) обрабатываемой полупроводниковой пластины (12) и кареткой (7), затем первым программно-управляемым механизмом (16) компенсируют полученное с использованием блока контроля (13) расстояния между кареткой (7) и поверхностью (14) обрабатываемой полупроводниковой пластины (12) отклонение расстояния перемещением каретки (7) в вертикальном направлении в момент попадания лазерного луча в точку контроля, обеспечив стабильное расположение фокусирующего объектива (2) лазера (1) относительно точек контура реза обрабатываемой поверхности (14) полупроводниковой пластины (12), одновременно с этим при движении исполнительного органа путем использования блока контроля (15) колебаний исполнительного органа регистрируют в аналоговом виде параметры механических колебаний исполнительного органа в направлении его рабочей подачи, после чего эти данные передают во второй аналого-цифровой преобразователь (18), где их преобразуют в цифровой вид и передают в блок обработки сигналов (8), в котором определяют частоту, амплитуду и фазу колебаний и формируют в цифровом виде команду на создание механических колебаний исполнительного органа в противофазе зарегистрированным блоком контроля (15) колебаниям, эту команду передают во второй цифроаналоговый преобразователь (20), в котором ее преобразуют в аналоговый вид и передают во второй программно-управляемый механизм (17) для адаптивного управления параметрами колебаний исполнительного органа, которым создают колебания исполнительного органа в направлении его движения в противофазе его механическим колебаниям, обеспечивая стабильность скорости рабочей подачи, что в совокупности с обеспечением стабильности расположения фокусирующего объектива (2) лазера (1) относительно точек контура реза обрабатываемой поверхности (14) полупроводниковой пластины (12) позволяет обеспечить стабильную величину мощности лазера (1) на каждом участке контура реза.
Zoom in