CN114104614B - 一种端面处理设备的半自动化集成进样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种端面处理设备的半自动化集成进样装置，涉及激光芯片加工设备领域，包括钢体桌、机械手臂、晶舟盒、放置夹具平台、晶舟盒拖和履带控制系统，机械手臂固定安装在钢体桌顶部一侧，本发明使用晶圆片盒，代替了原来只有单个晶圆片的传递，方便批量化作业，提高了效率；利用真空吸嘴吸取晶圆片并用机械手臂传递取代人为镊子传递，提高稳定性；放置夹具长平台及其履带传动装置，取代人为镊子传递，方便批量化作业；晶舟盒拖的自动升降使上样更简单和精准化；利用圆形卡托卡住晶舟盒后，用机械手臂移动取代人为镊子传递，提高稳定性；集成于一体的进样装置，可移动，方便不同设备的进样，适合批量化作业，提高效率。

Description

一种端面处理设备的半自动化集成进样装置

技术领域

本发明涉及激光芯片加工设备领域，特别涉及一种端面处理设备的半自动化集成进样装置。

背景技术

半导体激光芯片领域是激光产业的核心领域，高功率半导体激光器芯片除了作为半导体激光器直接使用外，还可以作为光纤激光器及部分固体激光器的泵浦光源，是各种激光装备的核心部件。目前，激光工业在全球发展迅猛，现已广泛运用于工业生产、通讯、医疗类容、军事等行业，而激光芯片是激光产业的核心部件，掌握该技术相当于占据整个激光产业链制高点，具有重要的战略意义。

高功率半导体激光芯片从外延到最终定型需要经过器件设计、外延生长、晶圆加工、芯片制备及腔面处理等多道工艺流程，任何一道工序出现问题都可能给产品性能和良率造成很大影响。其中，影响最大的当属端面，因为在高功率半导体激光器的生产和使用中，其核心部件芯片腔面的污染、氧化、材料缺陷都会严重制约半导体激光器的寿命和使用稳定性。为了减小端面的影响，需要采用端面处理装置对产品进行特殊处理，目前相关的端面处理设备已经较为成熟，是一种在超高真空状态下对激光芯片进行处理的设备，能够有效保护端面的完整性和洁净度，是高功率激光芯片生产制造中必不可少的工业流程，该工艺的好坏和稳定性对于整个产线的产出具有重大影响。

目前，端面处理设备的进样操作是将装有晶圆片的晶舟盒放入进样室进行端面处理工艺流程，需要进行工艺流程的晶圆片非常脆、轻、薄，将其放置在夹具和在晶舟盒的移动过程中如受到大的压力和碰撞，晶圆片就会碎，从而不能正常进行端面处理工艺流程。但目前的进样操作完全是人为用镊子夹晶圆片和晶舟盒进样，每个操作人员的动作都不一致，因此风险系数极大，严重影响了芯片的产出，如通过拥有机械手臂、吸嘴、放置夹具能前后移动的平台、自由升降的晶舟盒,放置晶圆片盒及其卡槽等集成于一体的半自动化钢体桌，将手动操作全部改为机械化操作可以有效的降低进样风险，并简化整个进样流程，提高进样流程稳定性，适合批量化作业。

发明内容

本发明的目的在于提供一种端面处理设备的半自动化集成进样装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种端面处理设备的半自动化集成进样装置，包括钢体桌、机械手臂、晶舟盒、放置夹具平台、晶舟盒拖和履带控制系统，所述机械手臂固定安装在所述钢体桌顶部一侧，所述钢体桌顶部开设有晶圆片盒卡槽，所述晶舟盒拖固定的穿设在所述钢体桌内，所述晶舟盒固定安装在所述晶舟盒拖顶部，所述钢体桌内固定穿设有履带控制系统，所述履带控制系统顶部固定安装有放置夹具平台，所述放置夹具平台顶部固定安装有夹具，所述放置夹具平台位于所述晶舟盒一侧，所述钢体桌一侧通过电源线设置有电源插头。

优选的，所述钢体桌底部四个边角处焊接有支撑腿，所述支撑腿底部焊接有滚轮。

优选的，所述机械手臂一侧固定安装有真空吸嘴，所述钢体桌底部固定安装有真空泵，所述真空泵通过软质管道与所述真空吸嘴连通。

优选的，所述真空吸嘴包括吸附盘、固定杆、固定管和连通管，所述固定管穿设于所述固定杆内。

优选的，所述吸附盘安装在所述固定管上，所述固定管通过所述连通管与所述真空泵连通。

优选的，所述机械手臂靠近所述真空吸嘴的一端开设有安装槽，所述安装槽内焊接有安装板，所述安装板上焊接有圆形卡托。

优选的，所述放置夹具平台包括驱动电机和传送履带，所述驱动电机的输出轴上安装有传动齿，所述传送履带安装在两个所述传动齿之间。

本发明的技术效果和优点：

1.本发明将所有晶圆片集成放置到一个平板盒上，适合用机械化手臂批量化作业。

2.本发明利用机械手臂前端的真空吸嘴完成吸取、放置晶圆片和移动，完成将晶圆片放置到晶舟盒的流程，减少人为操作引起的损失。

3.本发明将放置夹具的平台设置成履带形式，平台上方可以批量的放置夹具，通过控制履带的移动可以进行夹具的前后移动操作，再将晶舟盒上升到上样的固定位置时，可调节履带前进，将夹具上样至晶舟盒中，上后再调节履带后退，将夹具退回到原始位置，方便后续将晶圆片上样至夹具的操作，直至将整个晶舟盒上满完成该流程。该机械化动作代替了人为用镊子夹住夹具上样的操作，极大地降低了风险，适合批量化作业。

4.本发明利用机械手臂前端的圆形卡托将晶舟盒托起，然后通过精细化调节机械手臂位置直到对准端面处理设备进样室窗口，深入至进样室放置晶舟盒到固定位置，完成进样流程，减小用镊子夹住晶舟盒进样带来的风险。

5.本发明可以自由移动完成不同端面处理设备的进样操作。

6.本发明将所有动作流程集成到一起，减少不必要步骤，适合批量化作业，提高进样效率，保持端面处理工艺产出的稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明中真空吸嘴部分的局部放大图。

图4为本发明中真空吸嘴的剖视图。

图5为本发明中放置夹具平台的剖视图。

图中：1、机械手臂；2、真空吸嘴；3、圆形卡托；4、晶圆片盒卡槽；5、晶舟盒；6、放置夹具平台；7、真空泵；8、晶舟盒拖；9、履带控制系统；10、钢体桌；11、安装槽；12、安装板；13、固定杆；14、固定管；15、连通管；16、驱动电机；17、传送履带；18、支撑腿；19、滚轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-5所示的一种端面处理设备的半自动化集成进样装置，包括钢体桌10、机械手臂1、晶舟盒5、放置夹具平台6、晶舟盒拖8和履带控制系统9。

具体参阅图1和图2所示，机械手臂1固定安装在钢体桌10顶部一侧，钢体桌10顶部开设有晶圆片盒卡槽4，晶舟盒拖8固定的穿设在钢体桌10内，晶舟盒5固定安装在晶舟盒拖8顶部，钢体桌10内固定穿设有履带控制系统9，履带控制系统9顶部固定安装有放置夹具平台6，放置夹具平台6顶部固定安装有夹具，放置夹具平台6位于晶舟盒5一侧，钢体桌10一侧通过电源线设置有电源插头，钢体桌10底部四个边角处焊接有支撑腿18，支撑腿18底部焊接有滚轮19。

具体如图3所示，机械手臂1一侧固定安装有真空吸嘴2，钢体桌10底部固定安装有真空泵7，真空泵7通过软质管道与真空吸嘴2连通。

具体如图4所示，真空吸嘴2包括吸附盘、固定杆13、固定管14和连通管15，固定管14穿设于固定杆13内，吸附盘安装在固定管14上，固定管14通过连通管15与真空泵7连通。

具体如图3所示，机械手臂1靠近真空吸嘴2的一端开设有安装槽11，安装槽11内焊接有安装板12，安装板12上焊接有圆形卡托3。

具体如图5所示，放置夹具平台6包括驱动电机16和传送履带17，驱动电机16的输出轴上安装有传动齿，传送履带17安装在两个传动齿之间。

本发明工作原理：在使用本发明时，首先订做一张表面抛光的不锈钢钢体桌10，桌表面抛光便于清洁，防止污染。下方配有真空泵7，用于使真空吸嘴2产生吸力，履带控制系统9用于控制夹具的前进后退，该钢体桌10配四个滚轮19，使其能自由移动，方便完成不同端面处理设备的进样流程。

在钢体桌10的表面右侧安装一个可以三轴自由移动的机械手臂1，它前端带有真空吸嘴2和圆形卡托部件3，需要完成将晶圆片上样至夹具流程的时候，将带真空吸嘴2调至于机械手臂1手臂垂直，用于晶圆片的吸取和放置，该机械手臂1可在竖直高度上下移动，给足吸取晶圆片后安全的高度移动空间，可在晶圆片盒和放置夹具平台6间水平移动和前后移动，方面精准的在固定位置吸取晶圆片,放置到放置夹具平台6上的固定位置的夹具上，完成晶圆片放置到夹具上的流程；要完成将晶舟盒5进样至端面处理设备进样室流程时，将带圆形卡托3部件调至与机械手臂1手臂一条线，用于卡住晶舟盒5上方的圆孔托起晶舟盒5，再精确调节机械手臂1的位置，将晶舟盒5送至端面处理设备进样室。

在钢体桌10靠上方位置挖一个卡槽，即晶圆片盒卡槽4，大小刚好可以卡住放置晶圆片夹具盒，该夹具盒也是带有整齐排列、大小一致小凹槽的平板，每个小凹槽都可以放置晶圆片，且放置晶圆片位置一定，使真空吸嘴2吸取晶圆片的位置一定，可以排除受压力损伤导致芯片产品不合格的影响。

在钢体桌10表面与晶圆片盒卡槽4相对应的下方区域做一个可以在竖直方向上升下降的平台，即晶舟盒拖8，平台上有一个槽大小与晶舟盒5尺寸一致，便于固定晶舟盒5，防止人为事故意外倒塌。该平台上升下降位置只有8个固定高度，分别与晶舟盒5中每层的高度一致。在放置晶舟盒5平台相邻的位置有一长条的平台用于整齐排列的放置夹具平台6，该平台配有传送履带17，在平台与晶舟盒5中任一高度对其时，通过履带控制系统9控制放置夹具平台6上夹具的前进后退，将夹具推进至晶舟盒5中，上完后再通过控制前进后退将后面紧跟的夹具退回到原始位置，等待下一轮上样操作。

整个将晶圆片上样至夹具然后到晶舟盒5过程如下，首先将真空吸嘴2调节至与机械手臂1垂直状态，并调节移动至放至晶圆片平板的第一个卡槽处，下降至接近晶圆片表面，打开真空吸嘴2开关，将晶圆片吸起，上升至安全高度。在此同时，调节放置晶舟盒5的升降平台的一层高度与放置夹具平台6高度相同，放置夹具平台6与晶舟盒5紧挨排列。移动机械手臂1至放置夹具平台6上夹具盒的第一个空夹具处，下降至接近夹具表面然后松开，将晶圆片安全放置于夹具中，然后升高机械手臂1移动至初始位置，并关掉真空吸嘴2开关，接着，通过放置夹具平台6中的履带控制系统9控制该放置晶圆片的夹具前进，如晶圆片在夹具中的位置不正，利用履带控制系统9轻轻抖动使其矫正，然后向左推动装有晶圆片的夹具夹具进入晶舟盒5第一层中，完成第一个夹具进晶舟盒5操作。

接着依次将带吸嘴的机械手臂1经过升高，移动至第2个晶圆片卡槽处，吸取晶圆片，上升移动至第2个空夹具位置处，下降并放置好晶圆片于夹具上，重复上述操作完成第2个夹具上样至晶舟盒5的流程，接着再次重复上面的操作，完成后续晶圆片的上样，直至装满整个晶舟盒5，完成晶圆片上样至晶舟盒5流程。

将晶舟盒5进样至端面处理设备进样室的步骤如下，将圆形卡托部件调节至与机械手臂1一条线状态，至提高至晶舟盒5处，精确调节其高度和左右方向的位置使其能穿过晶舟盒5最上面的隔层，然后深入进隔层至圆形卡托与晶舟盒5上的圆孔正好相对应，升高机械手臂1使圆形卡托3进晶舟盒5的圆孔，继续稳定上升至合适高度。

待端面处理设备进样室处于开启状态，大范围调节机械手臂1使其对准端面处理设备进样室的窗口，调整好左右位置和高度，打开机械手臂1前端的照明装置，水平移动机械手臂1使其深入至进样室中放置晶舟盒5位置的正上方，缓缓下降机械手臂1直至晶舟盒5正好水平至于正确位置，接着继续下降机械手臂1使前端圆形卡托3与晶舟盒5的圆孔脱离到悬空的位置，退出机械手臂1，完成进样流程。

整个流程利用机械化手臂的上升下降和移动代替了人为用镊子夹住晶圆片至夹具、镊子夹住夹具进晶舟盒5和用镊子夹住晶舟盒5进端面处理设备进样室的过程，极大的降低了人为因素带来的损失提高了进样的质量，稳定了整条生产线的产出。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种端面处理设备的半自动化集成进样装置，包括钢体桌（10）、机械手臂（1）、晶舟盒（5）、放置夹具平台（6）、晶舟盒拖（8）和履带控制系统（9），其特征在于：所述机械手臂（1）固定安装在所述钢体桌（10）顶部一侧，所述钢体桌（10）顶部开设有晶圆片盒卡槽（4），钢体桌（10）表面与晶圆片盒卡槽（4）相对应的下方区域设置有可以在竖直方向上升下降的晶舟盒拖（8），晶舟盒拖（8）的上升下降位置设置有8个固定高度，分别与晶舟盒（5）中每层的高度一致，所述晶舟盒（5）固定安装在所述晶舟盒拖（8）顶部，所述钢体桌（10）内固定穿设有履带控制系统（9），所述履带控制系统（9）顶部固定安装有放置夹具平台（6），所述放置夹具平台（6）顶部固定安装有夹具，所述放置夹具平台（6）位于所述晶舟盒（5）一侧，所述钢体桌（10）一侧通过电源线设置有电源插头；所述机械手臂（1）一侧固定安装有真空吸嘴（2），所述钢体桌（10）底部固定安装有真空泵（7），所述真空泵（7）通过软质管道与所述真空吸嘴（2）连通，所述机械手臂（1）靠近所述真空吸嘴（2）的一端开设有安装槽（11），所述安装槽（11）内焊接有安装板（12），所述安装板（12）上焊接有圆形卡托（3），该机械手臂（1）可在竖直高度上下移动，给足吸取晶圆片后安全的高度移动空间，可在晶圆片盒和放置夹具平台（6）间水平移动和前后移动，方面精准的在固定位置吸取晶圆片，放置到放置夹具平台（6）上的固定位置的夹具上，将放置夹具的平台设置成履带形式，平台上方可以批量放置夹具，通过控制履带的移动可以进行夹具的前后移动操作，再将晶舟盒上升到上样的固定位置时，调节履带前进，将夹具上样至晶舟盒中，上样后再调节履带后退，将夹具退回到原始位置，方便后续将晶圆片上样至夹具的操作，直至将整个晶舟盒上满样，将晶舟盒（5）进样至端面处理设备进样室的步骤如下，将圆形卡托部件调节至与机械手臂（1）一条线状态，至提高至晶舟盒（5）处，精确调节其高度和左右方向的位置使其能穿过晶舟盒（5）最上面的隔层，然后深入进隔层至圆形卡托与晶舟盒（5）上的圆孔正好相对应，升高机械手臂（1）使圆形卡托（3）进晶舟盒（5）的圆孔，继续稳定上升至合适高度。

2.根据权利要求1所述的一种端面处理设备的半自动化集成进样装置，其特征在于：所述钢体桌（10）底部四个边角处焊接有支撑腿（18），所述支撑腿（18）底部焊接有滚轮（19）。

3.根据权利要求1所述的一种端面处理设备的半自动化集成进样装置，其特征在于：所述真空吸嘴（2）包括吸附盘、固定杆（13）、固定管（14）和连通管（15），所述固定管（14）穿设于所述固定杆（13）内。

4.根据权利要求3所述的一种端面处理设备的半自动化集成进样装置，其特征在于：所述吸附盘安装在所述固定管（14）上，所述固定管（14）通过所述连通管（15）与所述真空泵（7）连通。

5.根据权利要求1所述的一种端面处理设备的半自动化集成进样装置，其特征在于：所述放置夹具平台（6）包括驱动电机（16）和传送履带（17），所述驱动电机（16）的输出轴上安装有传动齿，所述传送履带（17）安装在两个所述传动齿之间。