一种旋转型芯片卡具的使用方法与流程

本发明涉及一种功能芯片卡具的使用方法，简单的说，是一种用于激光光刻机和激光雕刻机工作中的一种旋转型芯片卡具的使用方法。

技术背景

目前芯片形状不一，但大都需要用到激光雕刻机，将设计图输入到电脑上，然后通过一系列的处理光刻到芯片基板上。然而，很多激光雕刻机设备上没有固定卡具，更没有专用的芯片固定卡具，这样就不能固定待加工的芯片基板。另外，在操作的过程中可能会不小心碰到芯片基板，这样就会造成光刻的位置发生改变，甚至导致光刻失败。再有，有的芯片不只光刻一次，需要多次光刻，而且每次光刻完成，都要要取下来查看加工的情况，但是如果没有专用卡具，就不能精确的还原到初始位置，会给精确加工带来困难。目前很多激光打标机设备上没有固定卡具，更没有固定芯片的卡具及其操作方法，在操作的过程中会给精确刻蚀带来困难。

因此，缺少芯片专用卡具及其操作方法，无法满足芯片多种光刻工艺的要求，这就需要一种既能固定芯片的专用卡具及其使用方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够旋转、能够伸缩高度、能够移动、能够倾斜固定芯片的多功能的卡具的使用方法，来满足芯片的多种加工工艺的需求。

本发明的技术方案是，一种旋转型芯片卡具的使用方法，所使用卡具按功能分为固定区、旋转区、伸缩区、移动区四个有重叠的部分。

所述固定区包含一个圆柱形平台的固定台，和固定台下面连接的一个圆形顶面、直径略大于固定台直径的圆台状支撑台。固定台的圆形表平面的圆心轴与支撑台的竖直中心轴重合，轴线上安装有固定台固定轴；固定台固定轴两端分别连接固定台和支撑台，将固定台与支撑台连接。固定台能够以固定台固定轴水平旋转。在固定台的上表平面的同一水平面或低于固定台上表平面的外圈，配合加工有一圈固定在支撑台上的环形刻度盘。在固定台的上表平面上，均匀分布安装有4个弹性装置。4个弹性装置的弹力臂从固定台上表平面的圆边指向圆心，弹性装置的顶端相互在固定台上表平面的圆心相会顶在一起，使整个弹性装置俯视呈十字状。4个弹性装置的弹力臂的顶端都安装有固定块。固定台无芯片放置时，弹性装置处于自由伸缩状态，由四个方向将固定块推至中心位置。放置芯片后，由于中心放置芯片，使得弹性装置压缩，芯片因为承受弹性装置的弹力，可以在中心位置固定。

所述旋转区由固定台、支撑台和其底端内部安装的万向球，及与万向球下部配合的伸缩柱组成。支撑台底部加工有万向球配合球腔，能够与万向球配合连接和滑动。万向球内部竖直球心轴上安装有万向球固定轴，万向球固定轴的下端插入伸缩柱内部的轴线上。万向球固定轴将万向球固定在伸缩柱的顶部凹面处。在支撑台下部的万向球配合球腔位置处，加工安装有万向球紧锁装置。发明通过旋转固定芯片的固定区来改变芯片加工角度：固定台实现平面二维旋转，万向球实现三维空间转动。方便操作人员实行精确加工。发明确保固定台固定在支撑台上，只能单独水平转动，确保固定台与支撑台一起联动。而万向球固定在伸缩柱上不能转动，正是确保固定台和支撑台一起联动有唯一的位置数值。如果万向球与支撑台都能独立转动，支撑台和固定台的位置是两者变化的结果，不好确定位置数值。

所述伸缩区由一个伸缩柱和固定连接伸缩柱的上滑动槽组成。伸缩柱是内外两个配合套在一起的圆柱，以旋转螺纹咬合配合而成，或是内外两个紧密配合套在一起的圆柱，由液压密闭配合而成，液压控制装置安装在伸缩柱中下部。伸缩柱的底端部分安装固定在上滑动槽的槽内。操作固定台需要上升时，则将内圆柱沿螺旋纹顺时针方向缓慢旋出；反之，固定台下降时则沿逆时针方向旋入，采用螺旋式上升或下降。或者，通过液压控制装置控制，采用液压升降。伸缩柱的底端部分安装固定在上滑动槽的槽内，上滑动槽与伸缩柱既能够起到伸缩作用，还起到支撑作用，保证装置的稳定性。

所述移动区分别由一个上滑动槽、一个支撑柱、一个下滑动槽、一个基座组成。上滑动槽内安装的伸缩柱能够沿着上滑动槽移动，上滑动槽中间底部与支撑柱的顶部牢固连接，支撑柱的底端部分安装固定在下滑动槽内，能够沿着下滑动槽移动。下滑动槽的水平方向与上滑动槽的水平方向相互垂直，固定安装在基座上；基座通过固定螺母固定在雕刻机上。在基座上加工安装有显示固定台水平位置、旋转角度、和倾斜角度的显示器装置。伸缩区的伸缩柱固定在上滑动槽内，通过移动伸缩柱来移动固定台。支撑柱安装固定在下滑动槽内，通过移动支撑柱来移动整个操作平台，而且上滑动槽和下滑动槽标有刻度，两条滑动槽的轨道形状、大小和刻度都相同，两条滑动槽的横向和纵向轨道方向，就如同x、y轴一样能够满足操作平台的固定台在二维空间的有效移动。其特征在于，使用方法包含以下步骤。

第一步，卡具固定。首先将卡具放到激光雕刻机的工作台上，调整卡具伸缩柱和支撑柱的位置分别在上滑动槽和下滑动槽的中间零刻度位置。然后调整基座位置，使固定台尽量对准的激光雕刻机的发射工作头，最后将基座通过固定螺母固定好。

第二步，放置芯片。将芯片放入固定台，根据芯片的大小伸缩调节弹性装置，使弹性装置的弹力臂顶端上的固定块将芯片固定在固定台的中心位置。

第三步，位置对零。打开卡具电源，旋转固定台将芯片的一个弹性装置与刻度盘的刻度盘刻度初始值对齐校零，固化固定台位置。松开万向球紧锁装置，观察水平仪或显示器的水平倾斜角数据，调整支撑台水平位置，使固定台上的水平仪或显示器的倾斜角数据显示水平倾斜度为零。最后通过万向球紧锁装置锁紧万向球，固化固定台水平位置。

第四步，位置聚焦。打开雕刻机电源，通过伸缩柱的水平移动，支撑柱的水平移动，以及伸缩柱在垂直方向移动，使激光雕刻机发射工作头的发光枪头初步与芯片对准。再次水平滑动伸缩柱和支撑柱，精确芯片开始雕刻的位置。升降伸缩柱使芯片上升到激光雕刻机聚焦雕刻的距离。再次察看显示器的水平倾斜角数据和，如无变动，记录芯片的三维位置数据，准备开始雕刻加工。如有变动，重复步骤三的操作。

第五步，加工雕刻。启动雕刻程序。如果加工过程中需要改变芯片加工水平角度，则旋转固定台来改变芯片加工角度，依据刻度盘刻度和显示器指示的水平旋转角度，固化固定台在刻度盘的指示值位置，继续精确加工芯片。当加工完成后再回复到刻度盘的刻度盘刻度初始零刻度值。芯片首次雕刻完成后，取出芯片检查是否完成雕刻。如需进一步雕刻加工，查看显示器的三维位置数据有无变化。如果位置没有变化，重复第二步操作后，直接到第五步继续加工操作。如果位置有变化，重复第二步以下的操作步骤。

第六步，倾斜加工。如果芯片需要倾斜加工，松开万向球紧锁装置，按工艺要求的倾斜要求，倾斜支撑台的倾斜方向和倾斜角度，依据显示器指示的数据，精确到位后，再通过万向球紧锁装置锁紧万向球，固化固定台的倾斜加工位置，继续重复第五步加工操作。最后，重复第三步操作，恢复到初始位置。

或者，使用发光万向球的卡具直接确定倾斜角度和方向：依据工艺要求的倾斜方向和倾斜角度，移动倾角定位器使其定位十字线的竖直线对齐所需要倾斜方向的经度标尺上的经度值，再将倾角定位器沿经度标尺经度值的经线，移动到倾斜所需的纬度线，使倾角定位器的定位十字线的横直线对齐所需倾斜到的纬度线。松开万向球紧锁装置，沿定位十字线竖直线指示的方向倾斜支撑台，观察万向球的中轴发光线与定位十字线的横向直线重合时，通过万向球紧锁装置锁紧万向球，固化固定台的倾斜加工位置。继续重复第五步加工操作。最后，重复第三步操作，恢复到初始位置。需要倾斜其它方向和角度，则再次重复上述步骤。

上述技术方案中，所述固定台的上表平面在4个弹性装置的位置以外，靠圆平面外侧嵌入安装有1-4个水平仪，水平仪的平面与固定台的圆形上表平面平齐。此设计便于随时掌握加工状态，并不影响固定加工的芯片。所述刻度盘的一圈上加工有刻度盘刻度，对应的固定台上表平面的圆边上加工有初始位置点的标记。这样好指示和知道芯片旋转的角度。

上述技术方案中，所述支撑台的圆台表面为透明材质，在透明材质上加工有一圈经度标尺；经度标尺之下加工有相互平行的纬度线。所述万向球在球体竖直轴的中间、过球心水平中轴平面的球体表面一圈，加工有中轴发光线，中轴发光线能够发出单色强光。所述支撑台透明材质的圆台表面安装有透明的薄片状的倾角定位器。倾角定位器与支撑台表面紧密配合，在其中心位置上加工有定位十字线。倾角定位器与有中轴发光线的万向球配套使用。发明用于接单的直读方式，来确定固定台的倾斜方位和倾斜角：当十字线的横线与纬度线平行重合时，能够读出倾斜角，此时十字线的竖线读出经度标尺的数值，就是倾斜方位。

上述技术方案中，所述弹性装置可以根据芯片的大小进行伸缩调节，满足不同型号芯片的加工。所述固定块表面有柔性保护层。不仅可以防滑，加强芯片固定的稳定性，而且表面柔软，在芯片固定时不会损伤芯片。

本发明具有下列有益效果：该卡具首先解决了芯片的固定问题。其次，该卡具拥有倾斜、旋转、伸缩、水平移动四个功能，帮助操作人员对芯片多方位多角度加工。且该装置具有显示移动位置、旋转角度的功能，方便操作人员随时取出芯片检查后，对其继续加工。

附图说明

图1为本发明的一种固定台与刻度盘不在同一水平面的主视结构示意图。

图2为本发明的一种固定台与刻度盘不在同一水平面的右视结构示意图。

图3为本发明的固定台的俯视结构示意图。

图4为本发明的固定台夹持固定芯片的俯视示意图。

图5为本发明的一种固定台与刻度盘在同一水平面的立体结构示意图。

图6为本发明的一种固定台与刻度盘在同一水平面带倾角工作的立体示意图。

图7为本发明的上、下滑动槽与基座部分的俯视示意图。

图8为本发明的一种固定台、伸缩区的局部结构示意图。

图9为本发明的一种旋转万向球的局部结构示意图。

图10为本发明的一种固定台、万向球的旋转固定轴结构示意图。

图11为本发明的一种能够发光万向球与配套倾角定位器的示意图。

图12为本发明的一种发光万向球与支撑台、倾角定位器配合使用的示意图。

图中：1.固定台；2.刻度盘；3.支撑台；4.伸缩柱；5.上滑动槽；6.支撑柱；7.下滑动槽；8.基座；9.弹性装置；10.固定块；11.芯片；12.刻度盘刻度；13.固定螺母；14.显示器；15.万向球；16.万向球紧锁装置；17.水平仪；18.万向球固定轴；19.固定台固定轴；20.中轴发光线；21.倾角定位器；22.定位十字线；23.纬度线；24.经度标尺。

具体实施例

参照图1至图12中的形状结构，本发明的技术方案是，一种旋转型芯片卡具的使用方法。使用的卡具按功能分为固定区、旋转区、伸缩区、移动区四个有重叠的部分。

所述固定区包含一个圆柱形平台的固定台1，和固定台1下面连接的一个圆形顶面、直径略大于固定台1直径的圆台状支撑台3。固定台1的圆形表平面的圆心轴与支撑台3的竖直中心轴重合，轴线上安装有固定台固定轴19；固定台固定轴19两端分别连接固定台1和支撑台3，将固定台1与支撑台3连接，固定台1能够以固定台固定轴19水平旋转。在固定台1的上表平面的同一水平面或低于固定台1上表平面的外圈，配合加工有一圈固定在支撑台3上的环形刻度盘2。在固定台1的上表平面上，均匀分布安装有4个弹性装置9。4个弹性装置9的弹力臂从固定台1上表平面的圆边指向圆心，弹性装置9的顶端相互在固定台1上表平面的圆心相会顶在一起，使整个弹性装置9俯视呈十字状。4个弹性装置9的弹力臂的顶端都安装有固定块10。固定台1无芯片11放置时，弹性装置9处于自由伸缩状态，由四个方向将固定块10推至中心位置，如图3；放置芯片11后，由于中心放置芯片11，使得弹性装置9压缩，芯片11因为承受弹性装置9的弹力，可以在中心位置固定，如图4。

所述旋转区由固定台1、支撑台3和其底端内部安装的万向球15，及与万向球15下部配合的伸缩柱4组成。支撑台3底部加工有万向球15配合球腔，能够与万向球15配合连接和滑动。万向球15内部竖直球心轴上安装有万向球固定轴18，万向球固定轴18的下端插入伸缩柱4内部的轴线上。万向球固定轴18将万向球固定15在伸缩柱4的顶部凹面处。在支撑台3下部的万向球15配合球腔的位置处，加工安装有万向球紧锁装置16。

所述伸缩区由一个伸缩柱4和固定连接伸缩柱4的上滑动槽5组成。伸缩柱4是内外两个配合套在一起的圆柱，以旋转螺纹咬合配合而成，或是内外两个紧密配合套在一起的圆柱，由液压密闭配合而成，液压控制装置安装在伸缩柱4中下部。伸缩柱4的底端部分安装固定在上滑动槽5的槽内。伸缩柱4的底端部分安装固定在上滑动槽5的槽内，上滑动槽5与伸缩柱4既能够起到伸缩作用，还起到支撑作用，保证装置的稳定性。

所述移动区分别由一个上滑动槽5、一个支撑柱6、一个下滑动槽7、一个基座8组成。上滑动槽5内安装的伸缩柱4能够沿着上滑动槽5移动，上滑动槽5中间底部与支撑柱6的顶部牢固连接，支撑柱6的底端部分安装固定在下滑动槽7内，能够沿着下滑动槽7移动。下滑动槽7按水平方向与上滑动槽5水平方向相互垂直，固定安装在基座8上。基座8通过固定螺母13固定在雕刻机上。在基座8上加工安装有显示固定台1水平位置、旋转角度、和倾斜角度的显示器14装置。伸缩区的伸缩柱4固定在上滑动槽5内，通过移动伸缩柱4来移动固定台1。支撑柱6安装固定在下滑动槽7内，通过移动支撑柱6来移动整个操作平台，而且上滑动槽5和下滑动槽7标有刻度，两条滑动槽的轨道形状、大小和刻度都相同，两条滑动槽的横向和纵向轨道方向，就如同x、y轴一样能够满足操作平台在二维空间的有效移动。其特征在于，使用方法包含以下步骤。

第一步，卡具固定。首先将卡具放到激光雕刻机的工作台上，调整卡具伸缩柱4和支撑柱6的位置分别在上滑动槽5和下滑动槽7的中间零刻度位置。然后调整基座8位置，使固定台1尽量对准的激光雕刻机的发射工作头，最后将基座8通过固定螺母13固定好。

第二步，放置芯片。将芯片11放入固定台1，根据芯片11的大小伸缩调节弹性装置9，使弹性装置9的弹力臂顶端上的固定块10将芯片11固定在固定台1的中心位置。

第三步，位置对零。打开卡具电源，旋转固定台1将芯片11的一个弹性装置9与刻度盘2的刻度盘刻度12初始值对齐校零，固化固定台1位置。松开万向球紧锁装置16，观察水平仪17或显示器14的水平倾斜角数据，调整支撑台3水平位置，使固定台1上的水平仪17或显示器14的倾斜角数据显示水平倾斜度为零。最后通过万向球紧锁装置16锁紧万向球15，固化固定台1水平位置。

第四步，位置聚焦。打开雕刻机电源，通过伸缩柱4的水平移动，支撑柱6的水平移动，以及伸缩柱4在垂直方向移动，使激光雕刻机发射工作头的发光枪头初步与芯片对准。再次水平滑动伸缩柱4和支撑柱6，精确芯片11开始雕刻的位置。升降伸缩柱4使芯片上升到激光雕刻机聚焦雕刻的距离。再次察看显示器14的水平倾斜角数据和，如无变动，记录芯片11的三维位置数据，准备开始雕刻加工。如有变动，重复步骤三的操作。

第五步，加工雕刻。启动雕刻程序；如果加工过程中需要改变芯片11加工水平角度，则旋转固定台1来改变芯片11加工角度，依据刻度盘刻度12和显示器14指示的水平旋转角度，固化固定台1在刻度盘2的指示值位置，继续精确加工芯片11。当加工完成后再回复到刻度盘2的刻度盘刻度12初始零刻度值。芯片11首次雕刻完成后，取出芯片检查是否完成雕刻。如需进一步雕刻加工，查看显示器14的三维位置数据有无变化。如果位置没有变化，重复第二步操作后，直接到第五步继续加工操作。如果位置有变化，重复第二步以下的操作步骤。

第六步，倾斜加工。如果芯片11需要倾斜加工，松开万向球紧锁装置16，按工艺要求的倾斜要求，倾斜支撑台3的倾斜方向和倾斜角度，依据显示器14指示的数据，精确到位后，再通过万向球紧锁装置16锁紧万向球15，固化固定台1的倾斜加工位置，继续重复第五步加工操作。最后，重复第三步操作，恢复到初始位置。

或者，使用发光万向球的卡具直接确定倾斜角度和方向：依据工艺要求的倾斜方向和倾斜角度，移动倾角定位器21使其定位十字线22的竖直线对齐所需要倾斜方向的经度标尺24上的经度值，再将倾角定位器21沿经度标尺24经度值的经线，移动到倾斜所需的纬度线23，使倾角定位器21的定位十字线22的横直线对齐所需倾斜到的纬度线23。松开万向球紧锁装置16，沿定位十字线22竖直线指示的方向倾斜支撑台3，观察万向球15的中轴发光线20与定位十字线22的横向直线重合时，通过万向球紧锁装置16锁紧万向球15，固化固定台1的倾斜加工位置，继续重复第五步加工操作。最后，重复第三步操作，恢复到初始位置。需要倾斜其它方向和角度，再次重复上述步骤。

上述技术方案进一步的，所述固定台1的上表平面在4个弹性装置9的位置以外，靠圆平面外侧嵌入安装有1-4个水平仪17，水平仪17的平面与固定台1的圆形上表平面平齐。所述刻度盘2的一圈上加工有刻度盘刻度12，对应的固定台1上表平面的圆边上加工有初始位置点的标记。

上述技术方案进一步的，所述，支撑台3的圆台表面为透明材质，在透明材质上加工有一圈经度标尺24；经度标尺24之下加工有相互平行的纬度线23；所述万向球15在球体竖直轴的中间、过球心水平中轴平面的球体表面一圈，加工有中轴发光线20，中轴发光线20能够发出单色强光。所述支撑台3透明材质的圆台表面安装有透明的薄片状的倾角定位器21，倾角定位器21与支撑台3表面紧密配合，在其中心位置上加工有定位十字线22。倾角定位器21与有中轴发光线20的万向球15配套使用。

上述技术方案进一步的，所述弹性装置9可以根据芯片11的大小进行伸缩调节，满足不同型号芯片11的加工。所述固定块10表面有柔性保护层，不仅可以防滑，加强芯片11固定的稳定性，而且表面柔软，在芯片11固定时不会损伤到芯片11。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。