CN103094174B - 一种操作简易的晶片夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种操作简易的晶片夹具，可以提高工作效率、节省人力成本、提高夹持工序的安全性。本发明包含有2个及以上的夹臂和夹头，夹臂之间相互连接形成连接端，夹臂另一端的自由端安装衔接有夹头，其中一个夹臂上安装一个以上夹头，夹臂中一些夹臂在夹取操作中其位置相对固定不变，为固定夹臂，另外的夹臂则相对于固定夹臂其位置在变动，为运动夹臂；运动夹臂带动夹头向固定夹臂移动，固定夹臂在夹具的夹取中起到定位作用。本发明操作简单容易，提高设备定位精度，简化设备控制系统的复杂程度，进而降低成本。

Description

一种操作简易的晶片夹具

技术领域

 本发明涉及一种半导体及微电子行业生产流程中夹持晶片使用的夹具，更具体地，特别涉及一种操作简易的晶片夹具，此夹具在工作时，只需施力于其中一个或两个夹臂就能夹取，其夹持操作简单容易，不易损伤晶片。

背景技术

随着新型半导体材料的研发和逐渐产业化，不断掀起新技术革命和新兴产业的发展。以氮化镓（GaN）为代表的第三代半导体材料，因其内、外量子效率高，具有高发光效率、高热导率、耐高温、抗辐射、耐酸碱、高强度和高硬度等特性，而在新型光显示、光存储、光照明、光探测器件等领域被广泛应用。 目前这些半导体行业的生产规模在不断扩大，其产量在不断增加。

然而半导体行业对生产环境以及生产用具均有非常高的要求。 夹具是在半导体行业生产中使用频繁且不可缺少的生产工具，随着半导体行业日益发展，夹具在生产中使用对产品所产生的影响以及怎样使夹具更适用于生产等，都引起用户的十分关注。目前半导体和电子行业夹持晶片的镊子操作复杂，不利于提高生产效率，而自动化设备中使用的传统夹具，由于每个夹臂的柔软系数、变形相近，所以定位困难，夹持时为防止滑落或碎片，对夹持驱动力控制要求高，所以其定位、控制系统复杂，设备成本高昂。

在半导体行业，来料检查、生产过程中的上下舟、成品检查、挑选、包装等众多环节中均需频繁夹取晶片。普通夹具需要同时施力于所有夹臂才能完成夹片操作，如果在夹持过程中会因施力不到位，就容易发生滑落或夹碎等损坏样品的现象，从而造成材料、人力、时间的浪费，会增加生产成本。若为解决这些问题而专门设计一套精确的控制、传感系统，则势必大幅提高成本。

发明内容

本发明的目地在于针对现有技术存在的不足，设计出一种操作简易的夹具来解决上述问题，提供一种能简易夹持晶片操作的夹具，使晶片夹取操作简单容易，安全可靠，可以提高工作效率、节省人力成本、提高夹持工序的安全性、简化控制系统的复杂程度、降低成本。

为达到上述目的，本发明采用以下方案：

一种操作简易的晶片夹具，包含有2个及以上的夹臂和夹头，所述2个及以上的夹臂之间相互连接形成连接端，夹臂之间互成夹角，夹臂另一端的自由端安装衔接有夹头，其中一个夹臂上安装一个以上夹头，所述2个及以上的夹臂中一些夹臂在夹取操作中其位置相对固定不变，为固定夹臂；另外的夹臂则相对于固定夹臂其位置在变动，该夹臂被驱动后运动，为运动夹臂；

运动夹臂带动夹头向固定夹臂移动，运动夹臂和固定夹臂的受力变形系数相差较大，运动夹臂具有较强弹性变形性能，固定夹臂为刚体，固定夹臂在夹具的夹取中起到定位作用；夹臂的弹性形变性能，通过选材、机械结构方式实现；

各夹臂间相互连接方式包括一体成型、碾压、螺丝结合、黏合、焊接、钳夹；

夹头与夹臂自由端的安装方式包括一体成型、碾压、螺丝连接、黏合、焊接、钳夹，各夹头之间互成角度。

在其中一些实施例中，所述固定夹臂用做相对定位，通过驱动运动夹臂来改变夹头之间的距离，运动夹臂具有较强弹性变形能力，相邻两夹臂之间中部连接有直臂。

在其中一些实施例中，，所述夹头的形状为扁平状、倒三角、尖峰状、鸭嘴状，夹头材质采用：不锈钢、碳钢、石墨、陶瓷、钛、钼、钨、铝合金、石英、玻璃、塑料。

在其中一些实施例中，所述夹臂的选材为：铁、不锈钢、碳钢、石墨、陶瓷、钛、钼、钨、铝合金、石英、玻璃、塑料材料；夹臂的机械结构是薄板、细丝、螺旋式结构。

在其中一些实施例中，所述固定夹臂与运动夹臂的不同弹性变形功能是两类夹臂选取不同弹性系数的材料；或所有夹臂选用相同材料，但运动夹臂使用较薄的片、细丝弹性结构；或固定夹臂与运动夹臂选取不同弹性系数的材料，并且运动夹臂使用较薄的片、细丝弹性结构。

在其中一些实施例中，所述夹具包含A夹臂、B夹臂、C夹臂，所述A夹臂、B夹臂为固定夹臂, 所述C夹臂为运动夹臂，所述A夹臂、B夹臂、C夹臂顶端相互连接，并互成夹角，固定夹臂的A夹臂、B夹臂中部与直臂的两端焊接，运动夹臂的C夹臂的末端位于A夹臂、B夹臂末端连线的中垂线上，所述C夹臂具有一定弹性变形功能，A夹臂、B夹臂硬度较大，所述夹具还包括三个形状、大小相同的A夹头、B夹头、C夹头，A夹头、B夹头、C夹头分别与A夹臂、B夹臂、C夹臂底端连接；在操作时，先使A夹头、B夹头与晶片边缘接触，C夹头处于晶片边缘外侧，然后对C夹臂施加作用力，则它带动C夹头朝A夹头、B夹头的方向聚拢，当C夹头接触晶片边缘后，仍需要维持对C夹臂的施加力，以确保三个夹头能够将晶片夹起，而不掉落。

在其中一些实施例中，所述夹具包含A夹臂、B夹臂、C夹臂，所述A夹臂、B夹臂、C夹臂顶端相互连接，并互成夹角，A夹臂、B夹臂为运动夹臂，A夹臂、B夹臂中部与直臂的两端焊接成一体，所述B夹臂具有一定弹性变形功能，A夹臂的硬度较大，C夹臂的末端位于A夹臂、B夹臂末端连线的中垂线上，C夹臂为固定夹臂，所述夹具还包括三个形状、大小相同的A夹头、B夹头、C夹头，A夹头、B夹头、C夹头分别竖直放置并分别与A夹臂、B夹臂、C夹臂末端连接；上述第二种实施方式与第一种实施方式不同之处在于，，在夹具工作时，是驱动A夹臂使其靠拢C夹臂，从而带动A夹头朝B夹头、C夹头的方向聚拢，完成夹持晶片的操作。

本发明操作简单容易，提高设备定位精度，简化设备控制系统的复杂程度。本发明设计的夹具操作简单容易，是通过不同夹臂具备不同属性来实现的。其中部分夹臂材质较硬，刚性强度较大受力不易变形，在夹持时其位置相对固定不动，而另一些夹臂，具有较大范围的弹性变形性能，在夹持时是可以移动。工作时，先通过固定夹臂定位后，只需要对运动夹臂施加驱动力，既可以实现夹取操作，所以操作简单容易。本发明夹具，因其驱动力可变范围较大，所以有两个好处：一是适当的驱动力可确保晶片不滑落，也不会夹碎，提高安全性；二是驱动力可变范围范围较大，可降低对控制系统的精度要求，进而降低成本。

附图说明

图1所示本发明实施例一中的夹具夹持晶片的示意图。

图2所示本发明实施例二中的夹具夹持晶片的示意图。

附图标记说明如下：

A夹臂1、B夹臂2、C夹臂3、A夹头4、B夹头5、C夹头6、直臂7、晶片8。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目地、功能，解析本发明的优点与精神，藉由以下通过实施例对本发明做进一步的阐述。

本发明实施例的效果图参见附图1、附图2，本发明设计的夹具通过驱动夹臂减小夹头之间的距离而卡住被夹样品来完成夹取操作，由于夹臂属性的不同，在操作过程中仅需作用其中数条臂以达到本发明操作简单的目的。本发明的夹具，主要由夹头和夹臂两个部件组成。

夹头在保证夹取功能的前提下，形状可以为扁平状、倒三角、尖峰状、鸭嘴状等。上述夹头具有耐高温的特点，其材质可采用：不锈钢、碳钢、石墨、陶瓷、钛、钼、钨、铝合金、石英、玻璃、塑料以及其他耐高温的复合型材料。

夹具有数个夹臂和夹头，其中一个夹臂上可以安装多个夹头，夹臂数量可以少于夹头数量。所述夹臂中有的夹臂在夹取操作中其位置相对固定不变，简称固定夹臂，有的夹臂则相对于固定夹臂其位置在变动，简称运动夹臂，它相对于固定夹臂而言具有较强弹性变形性能。所述的两类夹臂的不同弹性变形功能的实现有三种方式：一是两类夹臂选取不同弹性系数的材料；二是所有夹臂选用相同材料，但运动夹臂使用较薄的片、细丝或者其他弹性结构；三是以上两种方式混用。

在本发明夹具中，则选固定夹臂做相对定位，通过驱动运动夹臂来改变夹头间距，实现夹取功能，因为运动夹臂具有较强弹性变形功能，其夹持力有较大的自动调节范围，故而有效避免因为驱动力过大而导致的被夹持晶片损坏，同时降低了操控系统的复杂程度。夹臂材料可以根据使用情况以及使用环境情况选择：铁、不锈钢、碳素、陶瓷、钛、钼、钨、铝合金、塑料、石英、玻璃、塑料以及其他复合型材料。

本发明夹具，各夹臂间相互连接方式包括一体成型、碾压、螺丝结合、黏合、焊接、钳夹以及其他连接方式。本发明夹具各夹臂之间的夹角，在满足夹取功能的前提下，可任意选择。本发明夹具，夹头与夹臂可以根据需求选择任意安装角度，夹头与夹臂末端的安装方式包括一体成型、碾压、螺丝连接、黏合、焊接、钳夹以及其他安装方式。数个夹头之间可以成任意角度。

实施例一：

本实施例一所采用的夹具结构如附图1所示，夹具包含A夹臂1、B夹臂2、C夹臂3，A夹臂1、B夹臂2为固定夹臂, 所述C夹臂3为运动夹臂，所述A夹臂1、B夹臂2、C夹臂3顶端相互连接，并互成夹角，固定夹臂的A夹臂1、B夹臂2中部与直臂7的两端焊接，运动夹臂的C夹臂3的末端位于A夹臂1、B夹臂2末端连线的中垂线上，C夹臂3具有一定弹性变形功能，A夹臂1、B夹臂2硬度较大，不易受力变形。夹具还包括三个形状、大小相同的A夹头4、B夹头5、C夹头6，A夹头4、B夹头5、C夹头6分别与A夹臂1、B夹臂2、C夹臂3底端连接。

本实施例所设计的夹具，在操作时，先使固定夹臂的A夹头4、B夹头5与晶片8边缘接触，C夹头6处于晶片8边缘外侧，然后对运动夹臂的C夹臂3施加作用力，则它带动C夹头6朝A夹头4、B夹头5的方向聚拢，当C夹头6接触晶片8边缘后，仍需要维持对C夹臂3的施加力，以确保三个夹头能够将晶片8夹起，而不掉落。

实施例二：

本实施例二所采用的夹具如附图2所示，夹具包含A夹臂1、B夹臂2、C夹臂3，所述A夹臂1、B夹臂2、C夹臂3顶端相互连接，并互成夹角，A夹臂1、B夹臂2中部与直臂7的两端焊接成一体，B夹臂2具有一定弹性变形功能，A夹臂1的硬度较大，不易受力变形，C夹臂3的末端位于A夹臂1、B夹臂2末端连线的中垂线上。夹具还包括三个形状、大小相同的A夹头4、B夹头5、C夹头6，A夹头4、B夹头5、C夹头6分别竖直放置并分别与A夹臂1、B夹臂2、C夹臂3末端连接。

上述第二种实施方式与第一种实施方式不同之处在于，A夹臂1、B夹臂2为运动夹臂，C夹臂3为固定夹臂，在夹具工作时，是驱动运动夹臂的A夹臂1、B夹臂2使其靠拢C夹臂3，从而带动A夹头4、B夹头5朝C夹头6的方向聚拢，完成夹持晶片8的操作。

具体实施中，夹具包含有2个及以上的夹臂和夹头，其中一个夹臂上可以安装多个夹头，夹臂数量可以少于夹头数量。所述夹臂中有的夹臂在夹取操作中其位置相对固定不变，工作时部分夹臂相对固定，简称固定夹臂，有的夹臂则相对于固定夹臂其位置在变动，部分夹臂被驱动后运动，简称运动夹臂，运动夹臂带动夹头向固定夹臂移动，它相对于固定夹臂而言具有较强弹性变形性能。所述的两类夹臂的不同弹性变形功能的实现有三种方式：一是两类夹臂选取不同弹性系数的材料；二是所有夹臂选用相同材料，但运动夹臂使用较薄的片、细丝或者其他弹性结构；三是以上两种方式混用。

运动夹臂和固定夹臂的受力变形系数相差较大，可以认为固定夹臂为刚体，在夹具的夹取中起到定位作用；夹臂的弹性形变性能，可以通过选材、机械结构等方式实现。夹臂的选材，可以根据使用情况以及使用环境情况选择：铁、不锈钢、碳钢、石墨、陶瓷、钛、钼、钨、铝合金、石英、玻璃、塑料等材料；夹臂的机械结构，可以是薄板、细丝、螺旋式等结构。

则选固定夹臂做相对定位，通过驱动运动夹臂来改变夹头间距，实现夹取功能，因为运动夹臂具有较强弹性变形功能，其夹持力有较大的自动调节范围，故而有效避免因为驱动力过大而导致的被夹持晶片损坏，同时降低了操控系统的复杂程度。

夹头与夹臂末端的安装方式包括一体成型、碾压、螺丝连接、黏合、焊接、钳夹以及其他安装方式。数个夹头之间可以成任意角度。各夹臂间相互连接方式包括一体成型、碾压、螺丝结合、黏合、焊接、钳夹以及其他连接方式。夹臂数量，可以是2个、3个、……n个 ( n为大于0的自然数 )；夹头可以是2个、3个、……n个 ( n为大于0的自然数 )； 单个夹臂上的夹头数量可以是1个、2个、3个、……n个 ( n为大于0的自然数 )。

夹头在保证夹取功能的前提下，形状可以为扁平状、倒三角、尖峰状、鸭嘴状等。上述夹头具有耐高温的特点，其材质可采用：不锈钢、碳钢、石墨、陶瓷、钛、钼、钨、铝合金、石英、玻璃、塑料以及其他耐高温的复合型材料。

过驱动夹臂减小夹头之间的距离而卡住被夹样品来完成夹取操作，由于夹臂属性的不同，在操作过程中仅需作用其中数条臂以达到本发明操作简单的目的。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的技术，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种操作简易的晶片夹具，其特征在于，包含有：2个及以上的夹臂和夹头，所述2个及以上的夹臂之间相互连接形成连接端，夹臂之间互成夹角，夹臂另一端的自由端安装衔接有夹头，其中一个夹臂上安装一个以上夹头，所述2个及以上的夹臂中一些夹臂在夹取操作中其位置相对固定不变，为固定夹臂；另外的夹臂则相对于固定夹臂其位置在变动，该夹臂被驱动后运动，为运动夹臂；

所述运动夹臂带动夹头向固定夹臂移动，所述运动夹臂和固定夹臂的受力变形系数相差较大，所述运动夹臂具有较强弹性变形性能，所述固定夹臂为刚体，所述固定夹臂在夹具的夹取中起到定位作用；夹臂的弹性形变性能，通过选材、机械结构方式实现；

各夹臂间相互连接方式包括一体成型、碾压、螺丝结合、黏合、焊接、钳夹；

夹头与夹臂自由端的安装方式包括一体成型、碾压、螺丝连接、黏合、焊接、钳夹，各夹头之间互成角度。

2.根据权利要求1所述的一种操作简易的晶片夹具，其特征在于，所述固定夹臂用做相对定位，通过驱动运动夹臂来改变夹头之间的距离，所述运动夹臂具有较强弹性变形能力，相邻两运动夹臂或固定夹臂之间中部连接有直臂。

3.根据权利要求1所述的一种操作简易的晶片夹具，其特征在于，所述夹头的形状为扁平状、倒三角、尖峰状或鸭嘴状，夹头材质采用：不锈钢、碳钢、石墨、陶瓷、钛、钼、钨、铝合金、石英、玻璃或塑料。

4.根据权利要求1所述的一种操作简易的晶片夹具，其特征在于，所述夹臂的选材为：铁、不锈钢、碳钢、石墨、陶瓷、钛、钼、钨、铝合金、石英、玻璃或塑料材料；夹臂的机械结构是薄板、细丝或螺旋式结构。

5.根据权利要求1所述的一种操作简易的晶片夹具，其特征在于，所述固定夹臂与运动夹臂的不同弹性变形功能是两类夹臂选取不同弹性系数的材料；

或所有夹臂选用相同材料，但运动夹臂使用较薄的片、细丝弹性结构；

或固定夹臂与运动夹臂选取不同弹性系数的材料，并且运动夹臂使用较薄的片、细丝弹性结构。

6.根据权利要求1所述的一种操作简易的晶片夹具，其特征在于，所述夹具包含A夹臂(1)、B夹臂(2)、C夹臂(3)，所述A夹臂(1)、B夹臂(2)为固定夹臂,所述C夹臂(3)为运动夹臂，所述A夹臂(1)、B夹臂(2)、C夹臂(3)顶端相互连接，并互成夹角，固定夹臂的A夹臂(1)、B夹臂(2)中部与直臂(7)的两端焊接，运动夹臂的C夹臂(3)的末端位于A夹臂(1)、B夹臂(2)末端连线的中垂线上，所述C夹臂(3)具有一定弹性变形功能，A夹臂(1)、B夹臂(2)硬度较大，所述夹具还包括三个形状、大小相同的A夹头(4)、B夹头(5)、C夹头(6)，A夹头(4)、B夹头(5)、C夹头(6)分别与A夹臂(1)、B夹臂(2)、C夹臂(3)底端连接。

7.根据权利要求1所述的一种操作简易的晶片夹具，其特征在于，所述夹具包含A夹臂(1)、B夹臂(2)、C夹臂(3)，所述A夹臂(1)、B夹臂(2)、C夹臂(3)顶端相互连接，并互成夹角，A夹臂(1)、B夹臂(2)为运动夹臂，A夹臂(1)、B夹臂(2)中部与直臂(7)的两端焊接成一体，所述A夹臂(1)和所述B夹臂(2)具有一定弹性变形功能，所述C夹臂(3)的硬度较大，C夹臂(3)的末端位于A夹臂(1)、B夹臂(2)末端连线的中垂线上，C夹臂(3)为固定夹臂，所述夹具还包括三个形状、大小相同的A夹头(4)、B夹头(5)、C夹头(6)，A夹头(4)、B夹头(5)、C夹头(6)分别竖直放置并分别与A夹臂(1)、B夹臂(2)、C夹臂(3)末端连接。