一种针对氮化铝陶瓷基板自动化清洗装置及其方法

本发明属于对陶瓷材料清洁的装置，尤其涉及一种针对氮化铝陶瓷基板自动化清洗装置及其方法。

背景技术

0、
背景技术：

1、氮化铝(aln)陶瓷具备低热膨胀系数、高热导率、优良的电性能、卓越的机械性能等特点，是集成电路中理想的散热基板和封装材料。通常使用激光切割氮化铝陶瓷从而得到预设的图形，然而激光加工后的氮化铝陶瓷基板表面存在黑色杂质以及切边上生成的黑色熔融物质(黑边)。该杂质及黑边可通过物理的方法去除，例如使用刮刀或者砂纸磨掉，但易导致氮化铝陶瓷基板边缘产生缺口，表面不平整等问题。对此研发了多种化学清洗方法，去除表面杂质及黑边的同时，做到维持陶瓷基板的尺寸形貌及使用稳定性。清洗液中大都使用到高浓度的酸或碱溶液，并添加活化剂，促进剂等有机溶剂；清洗方法涉及到超声、加热、喷淋、烘干或吹干等多种清洗步骤。整个清洗流程中往往需要大量的人工操作，过程中存在的清洗功能分散，清洗效率低，生产安全等问题。因此，开发一种能够自动进行氮化铝陶瓷表面杂质及黑边清洗的装置和方法具有重要的意义。

2、现有技术存在缺点：

3、①现有的适用于氮化铝陶瓷基板黑边的清洗花篮，一方面存在清洗液无法与基板边缘充分接触的问题，导致清洗均匀性差，清洗效率低；另一方面在超声清洗时氮化铝陶瓷基板在卡槽中固定性差而产生晃动碰撞，容易导致氮化铝陶瓷基板边缘磕碰缺角。②清洗液加热、超声清洗、喷淋冲洗、烘干等功能分散，各清洗步骤时间不一，作业人员工作强度高；③清洗液往往使用强酸强碱，危险系数高，有一定的生产安全问题；④大部分的清洗装置存在清洗液的浪费，产生大量废液，危害环境。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺点，本发明提供一种针对氮化铝陶瓷基板自动化清洗装置及其方法，清洗装置是集浸泡、超声清洗、喷淋冲洗、加热等多功能于一体的自动化清洗装置，有效解决了激光切割氮化铝陶瓷基板表面杂质及黑边清洗过程中存在的清洗功能分散，清洗效率低，生产安全等问题。

2、为了解决现有技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种针对氮化铝陶瓷基板自动化清洗装置，由清洗装置本体构成，所述清洗装置本体包括：第一清洗机构、第二清洗机构、可移动清洗单元、烘干机构和电路单元；所述电路单元控制第一清洗机构、第二清洗机构、可拆卸清洗机构和烘干机构联动，其中：

4、所述第一清洗机构通过清洗液去除激光切割后氮化铝陶瓷基板上的杂质或黑边；

5、所述第二清洗机构通过喷淋方式对氮化铝陶瓷基板进行冲洗；

6、所述烘干机构通过加热方式对氮化铝陶瓷基板表面烘干备用；

7、所述可移动清洗机构根据清洗要求将氮化铝陶瓷基板送至指定位置；其中：

8、所述可移动清洗机构包括清洗花篮和抓取机构，所述抓取机构接收电路单元的指令，并进行360°旋转将所述清洗花篮送至指定位置。

9、进一步地，所述清洗花篮由第一清洗花篮、第二清洗花篮构成；所述第一清洗花篮通过端部为十字槽状的卡柱与所述第二清洗花篮连接；所述第二清洗花篮上设置有花篮手柄；所述第一清洗花篮与第二清洗花篮上分别等距分布有圆形凹槽，所述凹槽内部设置有定格，其底部为镂空状；所述定格根据氮化铝陶瓷基板尺寸而改变。

10、进一步地，所述第一清洗花篮和第二清洗花篮均由聚四氟乙烯材料制成。

11、进一步地，所述抓取机构包括旋转底座、第一机械臂、第二机械臂、抓夹，所述述旋转底座还连接有可以驱动第一机械臂、第二机械臂进行360°旋转的驱动机构；所述驱动机构由第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机构成；其中：所述旋转底座内设有第一伺服电机；所述第一伺服电机一端连接有设置在旋转底座上的第二伺服机构；所述第二伺服电机的另一端与所述第一机械手臂连接；所述第一机械手臂的另一端通过第三伺服机构与所述第二机械手臂连接；所述第二机械手臂的另一端通过第四伺服电机与所述抓夹连接。

12、进一步地，所述清洗机构由第一清洗槽、第二清洗槽、超声波震盒、加热块和排水单元构成；所述第一清洗槽、第二清洗槽内分别设置有超声波震盒、加热块；所述第一清洗槽、第二清洗槽内分别设置有排水单元。

13、进一步地，所述第二清洗机构由第三清洗槽、喷淋单元和排水单元构成，所述喷淋单元包括喷水孔、第一水泵、第一进水管、第二水泵和第二进水管；所述第三清洗槽的内壁四周均设置有喷水孔；所述喷水孔通过连接管分别与所述第一进水管、第二进水管连接；所述第一进水管、第二进水管分别连接第一水泵和第二水泵。

14、进一步地，所述烘干机构由烘干槽构成；所述烘干槽设有电加热棒。

15、进一步地，所述清洗装置本体外侧包裹壳体，壳体前侧设触控面板，触控面板通过电路单元对所述第一清洗机构、第二清洗机构、烘干机构和可移动清洗机构联动完成氮化铝陶瓷基板的清洗过程。

16、进一步地，所述清洗装置底部设置有万向轮。

17、为了解决现有技术问题，本发明采用如下技术方案：

18、一种针对氮化铝陶瓷基板的自动化清洗方法，包括如下步骤：

19、步骤一，操作者根据待清洗氮化铝陶瓷尺寸选择不同尺寸清洗花篮，然后将氮化铝陶瓷置于清洗花篮中，将第一清洗槽和第二清洗槽分别注入适量清洗液，第一清洗槽内放入酸性或碱性清洗液，第二清洗槽放入碱性清洗液或酒精有机溶剂，用于去除激光切割后氮化铝陶瓷基板的表面杂质或黑边；同时设定控制系统的程序，完成上料准备工作；

20、步骤二，抓取装置将清洗花篮送入第一清洗槽中，在第一清洗槽清洗时，对清洗液进行加热，在设定的时间点开启第一清洗槽的超声波震盒清洗；在第一清洗槽清洗完成后，抓取机构根据电路单元的程序通过抓取花篮手柄提起清洗花篮，同时抓取机构旋转90°将清洗花篮移动至第二清洗槽；

21、步骤三：氮化铝陶瓷在第二清洗槽清洗时，在设定的时间点开启第二清洗槽的超声波震盒清洗并加热；在第二清洗槽清洗完成后，抓取机构重复抓取工作，将清洗花篮从第二清洗槽移动至第三清洗槽；

22、步骤四：氮化铝陶瓷在第三清洗槽清洗时，喷淋单元启动，通过喷水孔将水均匀喷洒在氮化铝陶瓷表面，以去除残余黑边以及清洗液；在第三清洗槽清洗完成后，抓取机构重复抓取工作，将清洗花篮从第三清洗槽移动至烘干槽；

23、步骤五：烘干槽以加热方式，将氮化铝陶瓷表面的水分蒸发，使其干燥；

24、步骤六：电路单元对整个清洗过程进行自动化控制。

25、有益效果

26、1、本发明通过可拆装的清洗花篮以及清洗花篮内大小可定制的镂空凹槽，实现激光切割氮化铝陶瓷基板表面杂质及黑边的批量化清洗，提升清洗效率的同时使待清洗氮化铝陶瓷基板的尺寸受限小。特别是本发明的柔性化作业的特点，即可拆装的清洗花篮以及清洗花篮内大小可定制的镂空凹槽，实现不同大小、不同厚度的氮化铝陶瓷基板的批量清洗，且不会在夹取与固定过程中对氮化铝陶瓷基板造成损伤，也实现不同规格氮化铝陶瓷基板的自动化清洗作业，提高生产效率、降低劳动强度、保证产品质量一致性。

27、2、本发明利用旋转底座、抓夹和清洗功能机构配合完成激光切割后氮化铝陶瓷基板表面杂质及黑边的清洗，实现氮化铝陶瓷基板清洗的标准化作业，清洗花篮保证清洗过程对氮化铝陶瓷基板的有效防护，极大程度提高效率的同时，实现不同清洗液，不同清洗方法的变换组合应用，也可应用于具有相同清洗需求的其他材质基板，具有显著的经济效益、社会效益。

28、3、本发明提出的清洗自动化装置解决了传统人工清洗操作的诸多问题，能够提高现有激光切割后清洗设备的工作效率，实现激光切割氮化铝陶瓷基板清洗、超声、喷淋等流程的自动化作业。

29、4、本发明中氮化铝陶瓷基板的清洗方法可采用酸性/碱性溶液、有机溶剂和超纯水对氮化铝陶瓷基板进行大批量清洗。该方法能够有效的去除激光切割后附着于氮化铝陶瓷上的杂质及黑边，同时第一、第二、第三清洗槽、烘干槽能同时进行清洗烘干工作，实现清洗液的反复使用，减少废液处理工作，并进一步提升清洗效率。