【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及硬脆材料的激光加工，尤其涉及一種用于硬脆材料激光改質的溫度可控加工裝置。
技術介紹
1、激光改質加工廣泛應用于半導體材料的晶圓切割、激光剝離等領域，通常通過高瞬時功率的激光聚焦在材料內部，使激光焦點附近區域發生相變、分解等物理化學過程，從而在激光輻照結束后形成應力集中區域并誘導產生裂紋，實現材料分離，具有晶體材料損耗小、切口精度高、加工效率高等優勢，已逐漸成為碳化硅等高硬度脆性半導體材料加工的主流技術。
2、高硬度脆性材料的楊氏模量、斷裂韌性、熱導率等熱力學屬性隨溫度變化而改變，待加工板材在不同溫度下的斷裂行為存在差異。在激光改質加工過程中，激光能量可導致待加工材料局部或整體溫度逐漸升高，從而產生加工質量與一致性降低等不良影響。另外，激光一次性改質誘導的裂紋擴展范圍難以擴大，面對該問題，現有技術中常采用調整激光功率及重復掃描等手段以使裂縫擴展范圍擴大，但是調整激光功率及重復掃描會導致激光損傷范圍增大、加工效率降低等缺陷。
技術實現思路
1、為克服現有激光改質加工技術中存在待加工材料溫度升高導致其加工質量與一致性差，激光一次性改質誘導的裂紋擴展范圍難以擴大的技術缺陷，本專利技術提供了一種用于硬脆材料激光改質的溫度可控加工裝置。
2、本專利技術提供了一種用于硬脆材料激光改質的溫度可控加工裝置，包括激光光源、光路系統、激光加工頭、真空吸附載物臺、制冷裝置、和運動平臺；激光光源通過光路系統連接激光加工頭，真空吸附載物臺固定連接至制冷裝置上，制冷裝置安裝
3、將待加工板材表面清潔后，放置在真空吸附載物臺上，利用計算機控制溫度控制器，制冷裝置開始制冷，以使真空吸附載物臺的溫度達到目標溫度，真空吸附載物臺的溫度通過溫度傳感器檢測并反饋至溫度控制器，同時打開真空系統抽氣，檢查壓力，并檢查確認待加工板材緊密貼合在真空吸附載物臺上。
4、通過紅外測溫儀檢測待加工板材的溫度，制冷裝置繼續制冷隨即開始間接調節待加工板材的溫度逐漸趨近于設置溫度。觀察紅外測溫儀測量的待加工板材的實際溫度，當待加工板材的實際溫度與設置溫度接近且符合加工允許的溫差范圍時，通過運動控制器控制運動平臺按照預設的路徑運動，運動平臺同時攜帶其上的制冷裝置、真空吸附載物臺以及待加工板材同步運動，同時控制激光光源、光路系統、激光加工頭按照預設參數輸出激光，開始激光改質加工。在激光改質加工過程中，制冷裝置可在溫度控制器的控制下持續工作，以確保激光加工過程中待加工板材溫度保持相對恒定。
5、本專利技術提供的技術方案與現有技術相比具有如下有益效果：原理簡單，操作方便，制造成本低，通過本專利技術所述的溫度可控加工裝置能夠使待加工板材在進行激光改質加工過程中盡量保持恒溫，能使待加工板材達到更優的激光改質加工效果。本專利技術與產業中普遍采用的常規真空吸盤載物臺相比，能確保待加工板材長時間激光改質加工質量穩定、一致性高，并可通過調節待加工板材的溫度，精準調控材料的斷裂力學性能，實現高效、低損傷的激光誘導裂紋擴展，避免調整激光功率及重復掃描增大激光損傷范圍。同時，由于加工效果的提升，可降低對激光光源功率、運動平臺速度等指標的要求，從而降低硬脆材料激光改質加工設備的成本。
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1.一種用于硬脆材料激光改質的溫度可控加工裝置，其特征在于，包括激光光源(1)、光路系統(2)、激光加工頭(3)、真空吸附載物臺(5)、制冷裝置(6)、和運動平臺(7)；激光光源(1)通過光路系統(2)連接激光加工頭(3)，真空吸附載物臺(5)固定連接至制冷裝置(6)上，制冷裝置(6)安裝至運動平臺(7)的活動塊上，真空吸附載物臺(5)上設置有溫度傳感器，真空吸附載物臺(5)還連接有真空系統(11)，待加工板材(4)通過真空系統(11)吸附至真空吸附載物臺(5)上，制冷裝置(6)中設置有溫度控制器(10)，溫度傳感器與溫度控制器(10)電連接，溫度控制器(10)還電連接有用于監測待加工板材(4)溫度的紅外測溫儀(8)，運動平臺(7)上設置有運動控制器(9)，真空系統(11)、溫度控制器(10)和運動控制器(9)均電連接至用于上位控制的計算機(12)。
2.根據權利要求1所述的一種用于硬脆材料激光改質的溫度可控加工裝置，其特征在于，制冷裝置(6)采用連接制冷機的液冷板或連接散熱器的半導體制冷組件。
【技術特征摘要】
1.一種用于硬脆材料激光改質的溫度可控加工裝置，其特征在于，包括激光光源(1)、光路系統(2)、激光加工頭(3)、真空吸附載物臺(5)、制冷裝置(6)、和運動平臺(7)；激光光源(1)通過光路系統(2)連接激光加工頭(3)，真空吸附載物臺(5)固定連接至制冷裝置(6)上，制冷裝置(6)安裝至運動平臺(7)的活動塊上，真空吸附載物臺(5)上設置有溫度傳感器，真空吸附載物臺(5)還連接有真空系統(11)，待加工板材(4)通過真空系統(11)吸附至真空吸附載物臺...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡北辰，邢夏斌，馬海亮，張紅梅，張志耀，李曉燕，李偉，
申請(專利權)人：西北電子裝備技術研究所中國電子科技集團公司第二研究所，
類型：發明
國別省市：
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