CN110911319A - 一种晶圆用自动安装设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶圆用自动安装设备，其结构包括晶圆搬运装置、晶圆集收安装盘、活动柱、操作台、底座、回转升降装置，本发明具有的效果：晶圆搬运装置和回转升降装置传动连接，晶圆搬运装置和回转升降装置之间相互配合，横杆内部设有从动轨道和限位轨道，主动轮与从动轨道和限位轨道相配合，活塞杆外壁上均匀分布有齿槽，齿轮和齿槽相啮合，能够使吸盘快速准确的在操作台上进行多轴运动，提高晶圆从扩晶环中取下的速度，同时能够自动准确高效的对晶圆进行搬运，从而提高晶圆的自动化安装效率，降低晶圆的生产成本。

Description

一种晶圆用自动安装设备
技术领域
本发明涉及晶圆安装领域，尤其是涉及到一种晶圆用自动安装设备。
背景技术
晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，晶圆一般都是储存在扩晶环上，利用扩晶环的包围软基材质能够对晶圆起到保护作用，对晶圆搬运过程中，需要人工采用吸盘的方式将晶圆从扩晶环上取下，将晶圆叠放在相应的位置，通过人工采用吸盘的方式从扩晶环中取下晶圆的速度慢，并且还存在晶圆被划伤的风险，每次通过人工找准晶圆的对叠位置时，都会浪费大量的工作时间，大大降低晶圆的搬运安装效率，因此需要研制一种晶圆用自动安装设备，以此来解决通过人工采用吸盘的方式从扩晶环中取下晶圆的速度慢，并且还存在晶圆被划伤的风险，每次通过人工找准晶圆的对叠位置时，都会浪费大量的工作时间，大大降低晶圆的搬运安装效率的问题。
本发明内容
针对现有技术的不足，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种晶圆用自动安装设备，其结构包括晶圆搬运装置、晶圆集收安装盘、活动柱、操作台、底座、回转升降装置,所述的操作台底部设有底座，所述的底座和操作台连接，所述的操作台顶部的中心位置设有晶圆搬运装置，所述的晶圆搬运装置下方设有回转升降装置，所述的回转升降装置和晶圆搬运装置传动连接，所述的晶圆搬运装置两侧设有活动柱，所述的活动柱垂直安装在操作台上，所述的活动柱顶部设有晶圆集收安装盘，所述的晶圆集收安装盘和活动柱连接。
作为本技术方案的进一步优化，所述的晶圆搬运装置由晶圆抓取机构、支座、气泵、支柱、支柱限位座、气管组成，所述的支柱限位座顶部中心位置设有支柱，所述的支柱和支柱限位座采用滑动配合，所述的支柱限位座上方设有支座，所述的支座和支柱顶端连接，所述的支座底部设有气泵，所述的支座前端设有气管，所述的气管和气泵连接，所述的支座顶部设有晶圆抓取机构。
作为本技术方案的进一步优化，所述的晶圆抓取机构由限位座、转轴、活动臂、伸缩管、接头、吸盘组成，所述的活动臂后端设有限位座，所述的限位座安装在支座顶面，所述的限位座中心位置设有转轴，所述的活动臂前端设有吸盘，所述的吸盘顶部的中心位置设有接头，所述的吸盘通过接头安装在活动臂上，所述的活动臂下方设有伸缩管，所述的接头通过伸缩管和气管连接。
作为本技术方案的进一步优化，所述的活动臂由限位后座、主动轮、从动轨道、限位滑轨、横杆、限位轨道组成，所述的横杆后端设有限位后座，所述的限位后座和横杆活动连接，所述的横杆内部由左至右设有从动轨道和限位轨道，所述的从动轨道和限位轨道与横杆采用过盈配合，所述的横杆中心位置设有主动轮，所述的主动轮设于限位座的中心位置并且与转轴连接，所述的主动轮与从动轨道和限位轨道相配合，所述的横杆顶部设有限位滑轨，所述的限位滑轨和横杆为一体化结构，所述的限位座和限位滑轨采用滑动配合。
作为本技术方案的进一步优化，所述的吸盘由盘体、吸嘴、胶环、貉绒环组成，所述的盘体底部设有吸嘴，所述的吸嘴内圈上设有胶环，所述的胶环和吸嘴采用过盈配合，所述的吸嘴外圈上设有貉绒环，所述的貉绒环和吸嘴采用过盈配合。
作为本技术方案的进一步优化，所述的回转升降装置由活塞杆、齿槽、齿轮、液压缸、活塞组成，所述的液压缸内部设有活塞，所述的活塞和液压缸采用滑动配合，所述的液压缸中心位置设有活塞杆，所述的活塞杆底端通过轴承座与活塞连接，所述的活塞杆外壁上均匀分布有齿槽，所述的活塞杆和支柱连接，所述的活塞杆两侧设有齿轮，所述的齿轮和齿槽相啮合。
有益效果
本发明一种晶圆用自动安装设备，设计合理，功能性强，具有以下有益效果：
本发明晶圆搬运装置和回转升降装置传动连接，晶圆搬运装置和回转升降装置之间相互配合，能够使吸盘快速准确的在操作台上进行多轴运动，提高晶圆从扩晶环中取下的速度，同时能够自动准确高效的对晶圆进行搬运，从而提高晶圆的自动化安装效率，降低晶圆的生产成本；
本发明横杆呈型结构并且通过限位座水平安装在支座上，横杆通过限位滑轨和限位座滑动连接，通过限位座工字型的结构，能够使横杆稳定的进行前后水平的移动，因为主动轮设于限位座中心位置并且与转轴连接，主动轮在转动中能够与从动轨道产生较大的摩擦力，主动轮在转动中利用限位轨道进行限位，提高主动轮转动中稳定性，所以转轴通过伺服电机产生的驱动转矩带动主动轮转动时，横杆会根据主动轮转动的方向带动吸盘进行向前或向后的直线运动；
本发明活塞杆和支柱连接，活塞杆通过轴承与设于液压缸内部的活塞连接，液压缸能够将液压能转变为活塞杆的机械能，使支柱做直线往复运动，带动吸盘进行向上或向下的直线运动，因为活塞杆外壁上设有呈纵向水平的齿槽，并且齿槽和活塞杆两侧设有的齿轮相啮合，齿轮在伺服电机的带动下进行回转运动，使活塞杆做回转运动，同步带动吸盘顺时针或逆时针旋转，因为齿轮的轮齿呈水平状态与纵向水平的齿槽接触，所以活塞杆在上升或下降时，齿槽能够始终与轮齿保持接触；
本发明吸嘴内圈上设有胶环，外圈上设有貉绒环，吸嘴通过气泵向外部抽气产生吸力，吸嘴与晶圆表面接触时，胶环能够提高吸嘴和晶圆的密闭性，提高晶圆固定在吸嘴上的程度，貉绒环能够避免吸嘴在与晶圆接触的一瞬间划伤晶圆表面，提高晶圆在输送搬运中的完整性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一种晶圆用自动安装设备的前视结构示意图；
图2为本发明晶圆搬运装置的侧视结构示意图；
图3为本发明晶圆抓取机构的侧视结构示意图；
图4为本发明活动臂的俯视结构示意图；
图5为本发明吸盘的底部结构示意图；
图6为本发明回转升降装置的前视结构示意图。
图中：晶圆搬运装置-1、晶圆抓取机构-11、限位座-11a、转轴-11b、活动臂-11c、限位后座-11c1、主动轮-11c2、从动轨道-11c3、限位滑轨-11c4、横杆-11c5、限位轨道-11c6、伸缩管-11d、接头-11e、吸盘-11f、盘体-11f1、吸嘴-11f2、胶环-11f3、貉绒环-11f4、支座-12、气泵-13、支柱-14、支柱限位座-15、气管-16、晶圆集收安装盘-2、活动柱-3、操作台-4、底座-5、回转升降装置-6、活塞杆-61、齿槽-62、齿轮-63、液压缸-64、活塞-65。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式以及附图说明，进一步阐述本发明的优选实施方案。
实施例
请参阅图1-6，本发明提供一种晶圆用自动安装设备的具体实施方式：
请参阅图1，一种晶圆用自动安装设备，其结构包括晶圆搬运装置1、晶圆集收安装盘2、活动柱3、操作台4、底座5、回转升降装置6,所述的操作台4底部设有底座5，所述的底座5和操作台4连接，所述的操作台4顶部的中心位置设有晶圆搬运装置1，所述的晶圆搬运装置1下方设有回转升降装置6，所述的回转升降装置6和晶圆搬运装置1传动连接，所述的晶圆搬运装置1两侧设有活动柱3，所述的活动柱3垂直安装在操作台4上，所述的活动柱3顶部设有晶圆集收安装盘2，所述的晶圆集收安装盘2和活动柱3连接。
请参阅图2，所述的晶圆搬运装置1由晶圆抓取机构11、支座12、气泵13、支柱14、支柱限位座15、气管16组成，所述的支柱限位座15顶部中心位置设有支柱14，所述的支柱14和支柱限位座15采用滑动配合，所述的支柱限位座15上方设有支座12，所述的支座12和支柱14顶端连接，所述的支座12底部平行等距设有两个气泵13，所述的支座12前端设有气管16，所述的气管16和气泵13连接，所述的支座12顶部设有晶圆抓取机构11。
请参阅图3，所述的晶圆抓取机构11由限位座11a、转轴11b、活动臂11c、伸缩管11d、接头11e、吸盘11f组成，所述的活动臂11c后端设有限位座11a，所述的限位座11a安装在支座12顶面，所述的限位座11a中心位置设有转轴11b，所述的转轴11b通过伺服电机产生驱动转矩，所述的活动臂11c前端设有吸盘11f，所述的吸盘11f顶部的中心位置设有接头11e，所述的吸盘11f通过接头11e安装在活动臂11c上，所述的活动臂11c下方设有伸缩管11d，所述的接头11e通过伸缩管11d和气管16连接。
请参阅图4，所述的活动臂11c由限位后座11c1、主动轮11c2、从动轨道11c3、限位滑轨11c4、横杆11c5、限位轨道11c6组成，所述的横杆11c5呈U型结构并且后端设有限位后座11c1，所述的限位后座11c1和横杆11c5活动连接，所述的横杆11c5内部由左至右设有从动轨道11c3和限位轨道11c6，所述的从动轨道11c3和限位轨道11c6与横杆11c5采用过盈配合，所述的横杆11c5中心位置设有主动轮11c2，所述的主动轮11c2设于限位座11a的中心位置并且与转轴11b连接，所述的主动轮11c2与从动轨道11c3和限位轨道11c6相配合，所述的横杆11c5顶部平行等距设有两条限位滑轨11c4，所述的限位滑轨11c4和横杆11c5为一体化结构，所述的限位座11a和限位滑轨11c4采用滑动配合。
请参阅图5，所述的吸盘11f由盘体11f1、吸嘴11f2、胶环11f3、貉绒环11f4组成，所述的盘体11f1底部均匀等距设有五个吸嘴11f2，所述的吸嘴11f2呈圆形结构并且内圈上设有胶环11f3，所述的胶环11f3和吸嘴11f2采用过盈配合，所述的吸嘴11f2外圈上设有貉绒环11f4，所述的貉绒环11f4和吸嘴11f2采用过盈配合。
请参阅图6，所述的回转升降装置6由活塞杆61、齿槽62、齿轮63、液压缸64、活塞65组成，所述的液压缸64内部设有活塞65，所述的活塞65和液压缸64采用滑动配合，所述的液压缸64中心位置设有活塞杆61，所述的活塞杆61底端通过轴承座与活塞65连接，所述的活塞杆61外壁上均匀分布有齿槽62，所述的活塞杆61和支柱14连接，所述的齿槽62呈纵向水平状与活塞杆61为一体化结构，所述的活塞杆61两侧设有齿轮63，所述的齿轮63和齿槽62相啮合，对向的两个齿轮63通过轴杆结合轴承座的方式安装在操作台4内，且两根轴杆之间利用链条连接，链条通过伺服电机产生的驱动转矩带动轴杆转动，齿轮63在轴杆的带动下进行转动。
其具体实现原理如下：
本发明所有电气设备均通过PLC控制系统进行自动化运作，横杆11c5呈U型结构并且通过限位座11a水平安装在支座12上，横杆11c5通过限位滑轨11c4和限位座11a滑动连接，通过限位座11a工字型的结构，能够使横杆11c5稳定的进行前后水平的移动，因为主动轮11c2设于限位座11a中心位置并且与转轴11b连接，主动轮11c2在转动中能够与从动轨道11c3产生较大的摩擦力，主动轮11c2在转动中利用限位轨道11c6进行限位，提高主动轮11c2转动中稳定性，所以转轴11b通过伺服电机产生的驱动转矩带动主动轮11c2转动时，横杆11c5会根据主动轮11c2转动的方向带动吸盘11f进行向前或向后的直线运动；活塞杆61和支柱14连接，活塞杆61通过轴承与设于液压缸64内部的活塞65连接，液压缸64能够将液压能转变为活塞杆61的机械能，使支柱14做直线往复运动，带动吸盘11f进行向上或向下的直线运动，因为活塞杆61外壁上设有呈纵向水平的齿槽62，并且齿槽62和活塞杆61两侧设有的齿轮63相啮合，齿轮63在伺服电机的带动下进行回转运动，使活塞杆61做回转运动，同步带动吸盘11f顺时针或逆时针旋转，因为齿轮63的轮齿呈水平状态与纵向水平的齿槽62接触，所以活塞杆61在上升或下降时，齿槽62能够始终与轮齿保持接触；吸嘴11f2内圈上设有胶环11f3，外圈上设有貉绒环11f4，吸嘴11f2通过气泵13向外部抽气产生吸力，吸嘴11f2与晶圆表面接触时，胶环11f3能够提高吸嘴11f2和晶圆的密闭性，提高晶圆固定在吸嘴11f2上的程度，貉绒环11f4能够避免吸嘴11f2在与晶圆接触的一瞬间划伤晶圆表面，提高晶圆在输送搬运中的完整性，以此来解决通过人工采用吸盘的方式从扩晶环中取下晶圆的速度慢，并且还存在晶圆被划伤的风险，每次通过人工找准晶圆的对叠位置时，都会浪费大量的工作时间，大大降低晶圆的搬运安装效率的问题。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神或基本特征的前提下，不仅能够以其他的具体形式实现本发明，还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围，因此本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定，而不是上述说明限定。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种晶圆用自动安装设备，其结构包括晶圆搬运装置（1）、晶圆集收安装盘（2）、活动柱（3）、操作台（4）、底座（5）、回转升降装置（6），其特征在于：
所述的操作台（4）底部设有底座（5），所述的操作台（4）顶部设有晶圆搬运装置（1），所述的晶圆搬运装置（1）下方设有回转升降装置（6），所述的晶圆搬运装置（1）两侧设有活动柱（3），所述的活动柱（3）顶部设有晶圆集收安装盘（2）。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆用自动安装设备，其特征在于：所述的晶圆搬运装置（1）由晶圆抓取机构（11）、支座（12）、气泵（13）、支柱（14）、支柱限位座（15）、气管（16）组成，所述的支柱限位座（15）顶部设有支柱（14），所述的支柱限位座（15）上方设有支座（12），所述的支座（12）底部设有气泵（13），所述的支座（12）前端设有气管（16），所述的支座（12）顶部设有晶圆抓取机构（11）。
3.根据权利要求2所述的一种晶圆用自动安装设备，其特征在于：所述的晶圆抓取机构（11）由限位座（11a）、转轴（11b）、活动臂（11c）、伸缩管（11d）、接头（11e）、吸盘（11f）组成，所述的活动臂（11c）后端设有限位座（11a），所述的限位座（11a）中心位置设有转轴（11b），所述的活动臂（11c）前端设有吸盘（11f），所述的吸盘（11f）顶部设有接头（11e），所述的活动臂（11c）下方设有伸缩管（11d）。
4.根据权利要求3所述的一种晶圆用自动安装设备，其特征在于：所述的活动臂（11c）由限位后座（11c1）、主动轮（11c2）、从动轨道（11c3）、限位滑轨（11c4）、横杆（11c5）、限位轨道（11c6）组成，所述的横杆（11c5）后端设有限位后座（11c1），所述的横杆（11c5）内部设有从动轨道（11c3）和限位轨道（11c6），所述的横杆（11c5）中心位置设有主动轮（11c2），所述的横杆（11c5）顶部设有限位滑轨（11c4）。
5.根据权利要求3所述的一种晶圆用自动安装设备，其特征在于：所述的吸盘（11f）由盘体（11f1）、吸嘴（11f2）、胶环（11f3）、貉绒环（11f4）组成，所述的盘体（11f1）底部设有吸嘴（11f2），所述的吸嘴（11f2）内圈上设有胶环（11f3），所述的吸嘴（11f2）外圈上设有貉绒环（11f4）。
6.根据权利要求1所述的一种晶圆用自动安装设备，其特征在于：所述的回转升降装置（6）由活塞杆（61）、齿槽（62）、齿轮（63）、液压缸（64）、活塞（65）组成，所述的液压缸（64）内部设有活塞（65），所述的液压缸（64）中心位置设有活塞杆（61），所述的活塞杆（61）外壁上设有齿槽（62），所述的活塞杆（61）两侧设有齿轮（63）。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113003185A (zh) * 2021-02-23 2021-06-22 胡慧红 一种晶圆光刻显影用的平贴设备

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