CN114279961B - 硅晶板故障检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种硅晶板故障检测装置，涉及硅钢板检测技术的领域，其包括工业相机、照明光源和工作台，工作台上设有台座，台座上开设有气槽，台座上固定有用于将气槽槽口遮住的盖板，盖板上开设有若干与气槽连通的通孔，台座侧壁连接有进气管和抽气管，进气管和抽气管上均连接阀门，工作台上设有用于移动硅晶板的机械手，机械手终端安装有真空吸盘，工业相机架设在盖板上方，照明光源位于工业相机下方。本申请具有实现硅钢板检测自动化、提高检测精度的效果。

Description

硅晶板故障检测装置

技术领域

本申请涉及硅钢板检测技术的领域，尤其是涉及一种硅晶板故障检测装置。

背景技术

在半导体行业中，硅晶板在加工过程中需要对其进行外观检测，观察硅晶板是否存在崩边、裂纹、划伤等表面缺陷以及包裹、多型等内部缺陷。

常用检测方法是将强光灯固定在支架上，检测人员夹住晶片边缘，使强光灯光柱投射在晶片表面，目视检查是否有表面及内部缺陷，然后控制晶片转动，逐渐检查整个表面及内部，自动化程度较低。

发明内容

为了改善硅钢板检测自动化程度低的问题，本申请提供一种硅晶板故障检测装置。

本申请提供的一种硅晶板故障检测装置采用如下的技术方案：

一种硅晶板故障检测装置，包括工业相机、照明光源和工作台，所述工作台上设有台座，所述台座上开设有气槽，所述台座上固定有用于将气槽槽口遮住的盖板，所述盖板上开设有若干与气槽连通的通孔，所述台座侧壁连接有进气管和抽气管，所述进气管和抽气管上均连接阀门，所述工作台上设有用于移动硅晶板的机械手，所述机械手终端安装有真空吸盘，所述工业相机架设在盖板上方，所述照明光源位于工业相机下方。

通过采用上述技术方案，操作者将硅晶板叠放在工作台上，机械手带动真空吸盘吸住硅晶板并将其移动至盖板上，硅晶板超过自身长度二分之一的部分位于盖板外侧，将抽气管接通抽真空设备，使得硅晶板吸附在盖板上，随后机械手带动真空吸盘移开，照明光源对硅晶板露出部分照射，与该照明光源对应的工业相机进行拍照，该部分硅晶板拍照结束后，抽气管断开，进气管向气槽内吹气，机械手将硅晶板调转位置使另一端超过自身长度二分之一部分位于盖板外侧，再次进行拍照，通过将拍照图像与标准图像进行对比来判断硅钢片是否合格，实现了检测的自动化，同时两次拍照将硅晶板与盖板重叠部分显示出，减少了盲点盲区的存在，提高了硅晶板检测精度，此外硅晶板以平放的方式搭在盖板上，降低了外力损伤的可能性，利于保持硅晶板表面质量。

可选的，所述工作台上设有皮带输送机，所述工作台上设有用于将硅晶板转移到皮带输送机上的移料组件。

通过采用上述技术方案，移料组件将检测好的硅晶板移动至皮带输送机上，再通过皮带输送机传送至下一道工序，提高了硅晶板检测的自动化程度。

可选的，所述移料组件包括滑轨和滑座，所述滑轨设有两个且分布在皮带输送机的两侧，所述滑座滑动连接在两个滑轨上，所述滑座顶端通过铰接轴铰接有托板，所述托板通过拉簧与滑座连接，所述铰接轴穿出滑座外并竖直连接有拨杆，所述工作台上设有支架，所述支架顶端设有与拨杆下端对应的顶杆，所述工作台上设有伺服电缸，且伺服电缸的驱动杆与滑座相连，当所述拉簧处于自然状态时，所述托板水平分布。

通过采用上述技术方案，伺服电缸推动滑座靠近台座，当硅晶板拍照结束后进气管向气槽内吹气，硅晶板在自身重力以及气流作用力下滑落至托板上，伺服电缸驱动滑座回移，拨杆与顶杆相抵，带动托板向下转动，从而使得硅晶板滑落至皮带输送机上。

可选的，所述支架上设有第一气缸，所述第一气缸的活塞杆朝上，且顶杆固定在第一气缸活塞杆端部。

通过采用上述技术方案，当硅晶板检测不合格时，第一气缸驱动顶杆上移，使得拨杆上端与顶杆相抵，从而使得托板向后转动将硅晶板倒出，实现了对硅晶板的分选。

可选的，所述顶杆朝向拨杆的一端嵌设有钢珠，所述拨杆侧壁开设有与钢珠相配合的导槽。

通过采用上述技术方案，钢珠利于减小顶杆与拨杆间的摩擦阻力，导槽与钢柱的配合则限制了拨杆与顶杆间错位。

可选的，所述工作台上设有卸料架，所述卸料架上滑动连接支撑座，且支撑座移动方向与滑座移动方向相垂直，所述支撑座上设有皮带机，所述支撑座侧壁设有齿条，所述工作台上转动连接有相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，第二齿轮与齿条相啮合，所述第一齿轮上绕设有齿带，所述齿带的一端连接有拉块，另一端连接有第一推板，所述拉块侧壁固定有光杆，所述工作台上设有供光杆穿过的限位块，所述限位块与拉块间连接有第一弹簧，所述工作台上设有与滑座移动方向相平行的导柱，所述导柱穿过第一推板，所述滑座侧壁设有与第一推板对应的第二推板，所述工作台上转动连接有两个导轮，所述齿带绕过两个导轮，且齿带位于两个导轮间的部分与齿条平行。

通过采用上述技术方案，当滑座后移时，第二推板与第一推板相抵，拉动齿带移动，齿带带动第一齿轮转动，第一齿轮带动第二齿轮转动，第二齿轮驱动齿条移动，从而使得支撑座带动皮带机移动至托板下方，若硅晶板不合格，托板向后转动使硅晶板滑落至皮带机上，由皮带机传送出去，方便了对硅晶板的集中处理。

可选的，所述皮带机的壳体上铰接有落料板，所述支撑座上铰接有第二气缸，所述第二气缸的活塞杆端部与落料板铰接。

通过采用上述技术方案，当需要向皮带机上输送硅钢板时，第二气缸驱动落料板线上转动至倾斜状态，使得硅钢板沿落料板滑动至皮带机上，起到了对硅钢板的导向作用，当不需要向皮带机上输送硅钢板时，第二气缸驱动落料板向下转动，节省落料板的占用空间。

可选的，所述台座与工作台间连接有若干第二弹簧，所述台座底面固定有定位柱，所述工作台上设有供定位柱插入的导套。

通过采用上述技术方案，当机械手将硅晶板放到盖板上时，第二弹簧起到了缓冲减震的作用，减小了两者间的硬性接触而导致硅钢板表面损伤的可能，定位柱与导套的导向作用则增加了台座移动的稳定性。

可选的，所述通孔内螺纹连接有密封环，所述密封环内插接有密封塞，所述密封塞与密封环为紧配合。

通过采用上述技术方案，当硅晶板尺寸无法全部覆盖盖板时，操作者可将部分通孔封闭来维持对硅晶板的吸附作用，灵活性高；当需要调节气流量时，操作者可将密封塞取出，通过改变孔径来调节气流流量。

可选的，所述盖板上设有橡胶密封垫，所述橡胶密封垫上开设有与通孔一一对应的气孔。

通过采用上述技术方案，密封垫利于增加其与硅晶板间的密封性，增加对硅晶板的吸附力。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过两次拍照将硅晶板与盖板重叠部分显示出，减少了盲点盲区的存在，提高了硅晶板检测精度，同时硅晶板以平放的方式搭在盖板上，降低了外力损伤的可能性，利于保持硅晶板表面质量；

2.通过滑座与皮带机的联动，实现了对硅晶板的分选；当硅晶板尺寸无法全部覆盖盖板时，操作者可将部分通孔封闭来维持对硅晶板的吸附作用，灵活性高。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图。

图2是本申请实施例用于体现气槽和通孔的结构示意图。

图3是图2中A处放大图。

图4是本申请实施例用于体现进气管和抽气管的结构示意图。

图5是本申请实施例用于体现移料组件的结构示意图。

图6是图5中B处放大图。

图7是本申请实施例用于体现拨杆和导槽的结构示意图。

图8是本申请实施例用于体现齿带分布的示意图。

图9是图8中C处放大图。

附图标记说明：1、工作台；11、工业相机；12、照明光源；13、台座；131、气槽；14、盖板；141、通孔；15、进气管；16、抽气管；17、阀门；18、机械手；181、真空吸盘；2、皮带输送机；3、移料组件；31、滑轨；32、滑座；33、铰接轴；34、托板；341、拉簧；35、拨杆；351、导槽；36、支架；361、第一气缸；37、顶杆；371、钢珠；38、伺服电缸；4、卸料架；41、支撑座；42、皮带机；43、齿条；44、第一齿轮；45、第二齿轮；46、齿带；47、拉块；48、第一推板；5、光杆；51、限位块；52、第一弹簧；53、导柱；54、第二推板；55、导轮；56、落料板；57、第二气缸；6、第二弹簧；61、定位柱；62、导套；63、密封环；631、密封塞；64、橡胶密封垫；641、气孔。

具体实施方式

以下结合附图1-9对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种硅晶板故障检测装置。如图1和图2，硅晶板故障检测装置包括工业相机11、照明光源12和工作台1，工作台1上固定有第二弹簧6和导套62，第二弹簧6设有若干个并沿导套62轴线周向分布，各个第二弹簧6远离工作台1的一端共同连接有台座13，台座13底面垂直设有定位柱61，定位柱61插接在导套62内。

如图2、图3和图4，台座13上开设有气槽131，台座13侧壁连接有与气槽131连通的进气管15和抽气管16，进气管15和抽气管16上均连接有阀门17，进气管15与气泵相连，抽气管16与真空泵相连；台座13上连接有用于将气槽131槽口遮住的盖板14，盖板14上开设有若干与气槽131连通的通孔141，若干通孔141沿矩阵排列，部分通孔141内螺纹连接有密封环63，密封环63内插接有密封塞631，密封塞631与密封环63为紧配合，实现了对通孔141的封闭。

如图3，盖板14上设有橡胶密封垫64，橡胶密封垫64上开设有与通孔141一一对应的气孔641，硅晶板放置在橡胶密封垫64上。

如图1，工作台1在台座13的一侧设有机械手18，机械手18终端安装有真空吸盘181，工作台1上垂直设有立架，立架顶端高于橡胶密封垫64，工业相机11安装在立架顶端，且对应台座13的一侧，照明光源12设置在工作台1上并与工业相机11正对。

如图4，工作台1上设有皮带输送机2以及用于将硅晶板转移到皮带输送机2上的移料组件3，皮带输送机2与照明光源12正对。

如图5和图6，移料组件3包括两个平行固定在工作台1上的滑轨31，两个滑轨31上滑动连接有滑座32，滑座32移动方向与台座13正对，滑座32顶端通过铰接轴33铰接有托板34，铰接轴33设有两个且分布在托板34沿滑座32移动方向的两侧，托板34底面在靠近铰接轴33位置设有第二弹簧6，第二弹簧6远离托板34的一端与滑座32相连，当第二弹簧6处于自然状态时，托板34呈水平分布，且托板34低于橡胶密封垫64；工作台1上安装有伺服电缸38，伺服电缸38位于两个滑轨31之间且伺服电缸38的驱动杆与滑座32相连。

如图6和图7，两个铰接轴33均穿出滑座32外，且穿出的一端均竖直固定有拨杆35，拨杆35朝向皮带输送机2的一侧开设有沿其高度方向分布的导槽351，工作台1上设有与两个拨杆35一一对应的支架36，两个支架36上设有第一气缸361，第一气缸361的活塞杆朝上并固定有水平的顶杆37，顶杆37朝向拨杆35的一端嵌设有与导槽351相对应的钢珠371，钢珠371可自由滚动；初始位置时，顶杆37与拨杆35的下端部分对应，即钢珠371位于铰接轴33和拨杆35下端端点之间。

如图6，工作台1在滑轨31的一侧设有卸料架4，卸料架4上滑动连接有支撑座41，且支撑座41移动方向与滑座32移动方向相垂直，支撑座41上安装有皮带机42，皮带机42的壳体上铰接有落料板56，落料板56端部朝下且落料板56的转动轴线与滑轨31相垂直，支撑座41上铰接有第二气缸57，第二气缸57的活塞杆端部与落料板56沿长度方向的一端铰接。

如图6、图8和图9，支撑座41侧壁固定有与滑轨31相垂直的齿条43，工作台1在平行于齿条43的一侧转动连接有相互啮合的第一齿轮44和第二齿轮45，第二齿轮45位于第一齿轮44和齿条43之间并与齿条43相啮合，工作台1转动连接有两个导轮55，两个导轮55与卸料架4长度方向的两端分别对应，第一齿轮44上绕设有与其相啮合的齿带46，齿带46一端从远离滑轨31一侧的导轮55绕过并连接有拉块47，另一端从靠近滑轨31一端的导轮55绕过并连接有第一推板48，同时齿带46位于两个导轮55间的部分与齿条43平行。拉块47背离齿带46的一侧固定有光杆5，且光杆5与滑轨31相平行，工作台1上设有供光杆5穿过的限位块51，光杆5上套设有第一弹簧52，第一弹簧52的两端分别与限位块51和拉块47连接，工作台1上设有导柱53，导柱53位于滑轨31和卸料架4之间，且导柱53与滑轨31相平行，第一推板48穿设在导柱53上，滑座32侧壁设有与第一推板48对应的第二推板54。

本申请实施例实施原理为：操作者将待检测的硅晶板叠放在工作台1上，机械手18带动真空吸盘181吸附硅晶板并平放在橡胶密封垫64上，同时使硅晶板超过自身长度的二分之一部分位于橡胶密封垫64外侧，该部分硅晶板与下方的照明光源12正对，抽气管16的阀门17打开，对气槽131内部抽真空，使得硅晶板吸附在橡胶密封垫64上，随后机械手18带动真空吸盘181离开硅晶板。

照明光源12照射硅晶板，工业相机11对硅晶板进行拍照，拍照结束后机械手18带动真空吸盘181吸住硅钢板，抽气管16的阀门17关闭，进气管15阀门17打开，机械手18调转硅钢板位置并移动硅钢板，使得硅钢板反方向伸出超过自身长度的二分之一部分，抽气管16的阀门17打开，进气管15的阀门17关闭，硅钢板被吸附固定在橡胶密封垫64上，机械手18驱动真空吸盘181与硅钢板分离，照明光源12照射硅晶板，工业相机11对硅晶板进行拍照，工业相机11将拍摄的图像上传到处理中心，图像处理软件将拍摄的图像与标准图像进行比对，自动检测硅晶板是否存在崩边、裂纹、划伤等表面缺陷以及包裹、多型等内部缺陷，从而自动判定硅晶板是否合格。硅钢板的两次拍照将其与橡胶密封垫64重叠部分露出，减小了盲点、盲区的存在，提高了检测精度。

第二次拍照结束后，伺服电缸38驱动滑座32移动靠近台座13，使得托板34位于硅晶板伸出橡胶密封垫64部分的下方，抽气管16阀门17关闭，进气管15阀门17打开，通孔141向外吹出气流，硅钢板在自重重力以及气流的推动下滑落至托板34上。伺服电缸38驱动滑座32回移靠近皮带输送机2，当滑座32带动第二推板54与第一推板48抵接，并推动第一推板48沿导柱53移动，第一推板48拉动齿带46移动，齿带46带动第一齿轮44转动，第一齿轮44带动第二齿轮45转动，第二齿轮45驱动齿条43移动，齿条43带动支撑座41前进。

随着滑座32继续移动，拨杆35下端与顶杆37抵接，拨杆35在顶杆37的推动下通过铰接轴33带动托板34向前、向下转动，使得硅钢板下滑至皮带输送机2上，由皮带输送机2将硅钢板传送至下一道工序，此时皮带机42位于滑座32背离皮带输送机2的一侧，第一弹簧52在齿带46的拉动下被拉伸，从而产生弹性形变。

若硅钢板检测不合格，滑座32回移时第一气缸361驱动顶杆37上升，使得拨杆35上端与顶杆37相抵，拨杆35带动托板34向后、向下转动，同时第二气缸57驱动落料板56向上转动至倾斜状态，使得落料板56位于托板34倾斜向下一端的下方，硅钢板从托板34滑落至落料板56上，再由落料板56滑动至皮带机42上，皮带机42将硅钢板传送出去，之后第二气缸57驱动落料板56回转。当伺服电缸38驱动滑座32朝向台座13移动时，齿带46在第一弹簧52的弹性拉力下回移，从而驱动第一齿轮44反转，驱使支撑座41回移复位，给滑座32让开前进路线。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种硅晶板故障检测装置，其特征在于：包括工业相机(11)、照明光源(12)和工作台(1)，所述工作台(1)上设有台座(13)，所述台座(13)上开设有气槽(131)，所述台座(13)上固定有用于将气槽(131)槽口遮住的盖板(14)，所述盖板(14)上开设有若干与气槽(131)连通的通孔(141)，所述台座(13)侧壁连接有进气管(15)和抽气管(16)，所述进气管(15)和抽气管(16)上均连接阀门(17)，所述工作台(1)上设有用于移动硅晶板的机械手(18)，所述机械手(18)终端安装有真空吸盘(181)，所述工业相机(11)架设在盖板(14)上方，所述照明光源(12)位于工业相机(11)下方，所述工作台(1)上设有皮带输送机(2)，所述工作台(1)上设有用于将硅晶板转移到皮带输送机(2)上的移料组件(3)，所述移料组件(3)包括滑轨(31)和滑座(32)，所述滑轨(31)设有两个且分布在皮带输送机(2)的两侧，所述滑座(32)滑动连接在两个滑轨(31)上，所述滑座(32)顶端通过铰接轴(33)铰接有托板(34)，所述托板(34)通过拉簧(341)与滑座(32)连接，所述铰接轴(33)穿出滑座(32)外并竖直连接有拨杆(35)，所述工作台(1)上设有支架(36)，所述支架(36)顶端设有与拨杆(35)下端对应的顶杆(37)，所述工作台(1)上设有伺服电缸(38)，且伺服电缸(38)的驱动杆与滑座(32)相连，当所述拉簧(341)处于自然状态时，所述托板(34)水平分布。

2.根据权利要求1所述的硅晶板故障检测装置，其特征在于：所述支架(36)上设有第一气缸(361)，所述第一气缸(361)的活塞杆朝上，且顶杆(37)固定在第一气缸(361)活塞杆端部。

3.根据权利要求2所述的硅晶板故障检测装置，其特征在于：所述顶杆(37)朝向拨杆(35)的一端嵌设有钢珠(371)，所述拨杆(35)侧壁开设有与钢珠(371)相配合的导槽(351)。

4.根据权利要求1所述的硅晶板故障检测装置，其特征在于：所述工作台(1)上设有卸料架(4)，所述卸料架(4)上滑动连接支撑座(41)，且支撑座(41)移动方向与滑座(32)移动方向相垂直，所述支撑座(41)上设有皮带机(42)，所述支撑座(41)侧壁设有齿条(43)，所述工作台(1)上转动连接有相互啮合的第一齿轮(44)和第二齿轮(45)，第二齿轮(45)与齿条(43)相啮合，所述第一齿轮(44)上绕设有齿带(46)，所述齿带(46)的一端连接有拉块(47)，另一端连接有第一推板(48)，所述拉块(47)侧壁固定有光杆(5)，所述工作台(1)上设有供光杆(5)穿过的限位块(51)，所述限位块(51)与拉块(47)间连接有第一弹簧(52)，所述工作台(1)上设有与滑座(32)移动方向相平行的导柱(53)，所述导柱(53)穿过第一推板(48)，所述滑座(32)侧壁设有与第一推板(48)对应的第二推板(54)，所述工作台(1)上转动连接有两个导轮(55)，所述齿带(46)绕过两个导轮(55)，且齿带(46)位于两个导轮(55)间的部分与齿条(43)平行。

5.根据权利要求4所述的硅晶板故障检测装置，其特征在于：所述皮带机(42)的壳体上铰接有落料板(56)，所述支撑座(41)上铰接有第二气缸(57)，所述第二气缸(57)的活塞杆端部与落料板(56)铰接。

6.根据权利要求1所述的硅晶板故障检测装置，其特征在于：所述台座(13)与工作台(1)间连接有若干第二弹簧(6)，所述台座(13)底面固定有定位柱(61)，所述工作台(1)上设有供定位柱(61)插入的导套(62)。

7.根据权利要求1所述的硅晶板故障检测装置，其特征在于：所述通孔(141)内螺纹连接有密封环(63)，所述密封环(63)内插接有密封塞(631)，所述密封塞(631)与密封环(63)为紧配合。

8.根据权利要求1所述的硅晶板故障检测装置，其特征在于：所述盖板(14)上设有橡胶密封垫(64)，所述橡胶密封垫(64)上开设有与通孔(141)一一对应的气孔(641)。