CN115533741A - 一种用于半导体晶圆划片机的自动上下料装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于半导体晶圆划片机的自动上下料装置，其包括型材机架，型材机架顶部设有上料底板，还包括设于上料底板上方的机械手臂机构、夹料机构、推料机构、圆环料盒机构和设于上料底板下方的升降机构，推料机构的下方设有与圆环料盒机构连通的料盘输送滑槽，升降机构带动圆环料盒机构升降将所述圆环料盒机构内的工件料盘升降至与料盘输送滑槽处于同一水平位置，机械手臂机构夹取圆环料盒结构内的工件料盘沿料盘输送滑槽输送给夹料机构，夹料机构通过推料机构的推送将工件料盘输送到待切割工作台进行切割工序。本发明自动化程度高，可以高效率、高精度实现自动上下料，且结构简单、体积小，节约安装空间，具备成本低和实用性强的优点。

Description

一种用于半导体晶圆划片机的自动上下料装置

技术领域

本发明涉及划片机技术领域，具体说是一种用于半导体晶圆划片机的自动上下料装置。

背景技术

随着高新技术领域的不断发展，二极管晶圆、硅晶圆等各种半导体集成电路晶圆的需求也越来越大，这使得半导体等集成电路行业得以飞速发展。在半导体晶圆的生产制造过程中常常需要用到精密切割划片设备。

传统砂轮式晶圆划片设备大多数采用人工上下料，导致人工成本高，工人安全系数低，且存在加工精度低下；加工效率低下；自动化程度低等不足。在追求高效率和高精度的生产加工中，传统划片设备已经无法满足所需的需求，因此急需开发新型的自动上下料的划片设备。

为解决上述技术问题，现有技术中已生产多种用于划片机的自动上下料装置，能够高精度；高效率；自动稳定地完成工件上料和下料。然而该设备结构较为复杂，价格昂贵，实用性低，不适用于行业内的大规模推广。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种自动化程度高，可以高效率、高精度实现自动上下料，且结构简单、实用性强的的用于半导体晶圆划片机的自动上下料装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于半导体晶圆划片机的自动上下料装置，包括型材机架，所述型材机架顶部设有上料底板，还包括设于上料底板上方的机械手臂机构、夹料机构、推料机构、圆环料盒机构和设于上料底板下方的升降机构，所述机械手臂机构和推料机构均与上料底板固定相连，所述夹料机构与推料机构相连且设于推料机构面朝机械手臂机构的一侧，所述圆环料盒机构设于推料机构另一侧，所述升降机构穿过上料底板与圆环料盒机构相连，所述推料机构的下方设有与圆环料盒机构连通的料盘输送滑槽，所述升降机构带动圆环料盒机构升降将所述圆环料盒机构内的工件料盘升降至与料盘输送滑槽处于同一水平位置，所述机械手臂机构夹取圆环料盒结构内的工件料盘沿料盘输送滑槽输送给夹料机构，所述夹料机构通过推料机构的推送将夹持的工件料盘输送到待切割工作台进行切割工序。

作为优选，所述机械手机构包括固定于上料底板顶部的机械手第一安装座，所述机械手第一安装座一侧设有机械手保护板，所述机械手保护板与机械手第一安装座间形成水平方向的第一滑槽，还包括机械手走线拖链、L型安装架和第一电机，所述L型安装架通过第一电机驱动沿第一滑槽水平滑动，所述机械手走线拖链一端固定于机械手第一安装座的另一侧，所述机械手走线拖链另一端固定连接于L型安装架水平方向的一端，所述L型安装架垂直方向的一端设有气爪支架，所述气爪支架上设有抓取气缸，所述抓取气缸面朝夹料机构的一侧设有气爪。

作为优选，所述推料机构包括推料支架、推料走线拖链、上推料气缸、下推料气缸、第一滑动组件和第二滑动组件，所述推料支架固定连接于上料底板顶部，所述下推料气缸和第一滑动组件均固定设于推料支架上，所述上推料气缸与第二滑动组件相连，所述第二滑动组件滑动连接于第一滑动组件上，所述推料走线拖链一端通过L型连接块与第二滑动组件相连，所述推料走线拖链另一端通过拖链安装板固定于料盘输送滑槽两侧的任一托架上，所述下推料气缸的下推料气缸推杆伸缩带动第二滑动组件在第一滑动组件上进行滑动，所述上推料气缸的上推料气缸推杆伸缩带动推料走线拖链在第二滑动组件上滑动进行推料。

作为优选，所述第一滑动组件包括第一推料安装板、第一导轨和滑动连接于第一导轨的第一滑块，所述第一导轨固定设于第一推料安装板一侧，所述第一推料安装板与推料支架固定相连，所述第二滑动组件包括第二安装板、第二导轨和滑动连接于第二导轨的第二滑块，所述第二导轨固定连接于第二安装板一侧，所述第二安装板另一侧与第一滑块固定相连，所述推料走线拖链一端通过L型连接块与第二滑块固定相连，所述下推料气缸推杆与第二推料安装板相连，所述上推料气缸固定设于第二推料安装板顶部。

作为优选，所述夹料机构包括上下气缸、旋转组件和抬料组件，所述上下气缸固定于L型连接块远离推料走线拖链的一端，同时上下气缸与上推料气缸推杆相连，所述旋转组件包括旋转气缸安装座、旋转气缸和设于旋转气缸下方的转盘，所述抬料组件包括抬料夹爪安装板和沿抬料夹爪安装板圆周周设的数个抬料夹爪，所述旋转气缸安装座固定设于抬料夹爪安装板上，且所述旋转气缸安装座顶部通过直线光轴与上下气缸活动相连，所述旋转气缸安装座底部固定连接有旋转气缸，所述旋转气缸通过旋转轴与转盘相连，同时所述转盘上沿圆周均设有数个与抬料夹爪一一对应的弧形滑槽，每一所述弧形滑槽均同向沿转盘外周向圆心呈弧形斜向设置，每一所述抬料夹爪均通过连杆连接于对应弧形滑槽，每一所述抬料夹爪均与连杆一端固定相连，所述连杆水平贯穿抬料夹爪安装板侧面且与抬料夹爪安装板活动相连，所述连杆另一端与卡合弧形滑槽的凸轮相连。

作为优选，所述抬料夹爪一侧设有传感器，所述传感器通过传感支架连接于抬料夹爪安装板。

作为优选，所述圆环料盒机构包括盒框，所述盒框内部两侧对称设有若干个分隔挡板，用于存放工件料盘，所述盒框顶部设有料盒上板，所述料盒上板上设有拉手，所述盒框底部设有料盒底板，所述盒框内靠近料盒上板的一端设有盖板，所述盒框内远离推料机构的一侧设有卡合分隔挡板的挡片。

作为优选，所述升降机构包括设于上料底板上方且与圆环料盒机构底部相连的固定座安装板、设于上料底板下方的第二电机安装板和设于第二电机安装板上的第二电机，所述第二电机输出端连接有丝杆，所述丝杆远离第二电机的一端穿过上料底板连接于固定座安装板底部中心，所述第二电机安装板顶部设有直线轴承，所述直线轴承内套接有与固定座安装板底部相连的导向柱。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明整体自动化程度高，可以高效率、高精度实现自动上下料，且每一机构结构简单且连接紧凑，简化了整体装置结构的同时节约了安装空间和成本，实用性强；

2、本发明中的推料机构通过设置两组依次运行的滑动组件带动推料走线拖链推料，可以在缩短导轨设置长度的同时达到同等推料输送行程的效果；

3、本发明中的夹料机构通过上下气缸可以带动整个机构上下升降同时通过旋转气缸带动转盘旋转，从而带动连杆随卡合转盘滑槽的凸轮来回滑动，因此带动抬料夹爪夹紧或松开工件料盘实现夹料。

附图说明

图1是本发明立体结构示意图；

图2是本发明中机械手臂机构立体结构示意图；

图3是本发明中推料机构立体结构示意图；

图4是本发明中推料机构滑动组件连接示意图；

图5是本发明中夹料机构立体结构示意图；

图6是图5仰视图示意图；

图7是本发明中圆环料盒机构立体结构示意图；

图8是本发明中升降机构立体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合图1-8详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

一种用于半导体晶圆划片机的自动上下料装置，其包括型材机架1，型材机架顶部设有上料底板2，还包括设于上料底板上方的机械手臂机构3、夹料机构5、推料机构4、圆环料盒机构8和设于上料底板下方的升降机构9，机械手臂机构和推料机构均与上料底板固定相连，夹料机构与推料机构相连且设于推料机构面朝机械手臂机构的一侧，所述圆环料盒机构设于推料机构另一侧，升降机构穿过上料底板与圆环料盒机构相连，推料机构的下方设有与圆环料盒机构连通的料盘输送滑槽，升降机构带动圆环料盒机构升降将圆环料盒机构内的工件料盘6升降至与料盘输送滑槽处于同一水平位置，该工件料盘上存放有待切割的工件，机械手臂机构夹取圆环料盒结构内的工件料盘沿料盘输送滑槽输送给夹料机构，夹料机构通过推料机构的推送将夹持的工件料盘输送到待切割工作台7进行切割工序。

机械手机构包括固定于上料底板顶部的机械手第一安装座301，机械手第一安装座一侧设有机械手保护板302，机械手保护板与机械手第一安装座间形成水平方向的第一滑槽303，还包括机械手走线拖链304、L型安装架305和第一电机309，L型安装架通过第一电机驱动沿第一滑槽水平滑动，机械手走线拖链一端固定于机械手第一安装座的另一侧，机械手走线拖链另一端固定连接于L型安装架水平方向的一端，L型安装架垂直方向的一端设有气爪支架306，气爪支架上设有抓取气缸307，抓取气缸面朝夹料机构的一侧设有气爪308，该抓取气缸进行升降运动带动气爪张开或夹紧，从而松开或夹紧工件料盘，再通过第一电机驱动机械手走线拖链沿第一滑槽滑动，将夹住的工件料盘在圆环料盒机构和夹料机构之间进行来回输送。

推料机构包括推料支架401、推料走线拖链402、上推料气缸403、下推料气缸404、第一滑动组件和第二滑动组件，推料支架固定连接于上料底板顶部，下推料气缸和第一滑动组件均固定设于推料支架上，上推料气缸与第二滑动组件相连，同时上推料气缸上设有气缸保护套，第二滑动组件滑动连接于第一滑动组件上，且第一滑动组件和第二滑动组件均沿水平方向设置，推料走线拖链一端通过L型连接块10与第二滑动组件相连，推料走线拖链另一端通过拖链安装板406固定于料盘输送滑槽两侧的任一托架405上，下推料气缸的下推料气缸推杆407伸缩带动第二滑动组件在第一滑动组件上进行滑动，上推料气缸的上推料气缸推杆408伸缩带动推料走线拖链在第二滑动组件上滑动进行推料。

具体地，第一滑动组件包括第一推料安装板409、第一导轨410和滑动连接于第一导轨的第一滑块411，第一导轨固定设于第一推料安装板一侧，第一推料安装板与推料支架固定相连，第二滑动组件包括第二安装板412、第二导轨413和滑动连接于第二导轨的第二滑块414，第二导轨固定连接于第二安装板一侧，第二安装板另一侧与第一滑块固定相连，推料走线拖链一端通过L型连接块与第二滑块固定相连，下推料气缸推杆与第二推料安装板相连，上推料气缸固定设于第二推料安装板顶部，其中第一导轨和第二导轨均为上银导轨。

夹料机构包括上下气缸501、旋转组件和抬料组件，上下气缸固定于L型连接块远离推料走线拖链的一端，同时上下气缸与上推料气缸推杆相连，旋转组件包括旋转气缸安装座503、旋转气缸504和设于旋转气缸下方的转盘505，抬料组件包括抬料夹爪安装板506和沿抬料夹爪安装板圆周周设的数个抬料夹爪507，抬料夹爪一侧设有传感器510，传感器通过传感支架511连接于抬料夹爪安装板，旋转气缸安装座固定设于抬料夹爪安装板上，且旋转气缸安装座顶部通过直线光轴502与上下气缸活动相连，旋转气缸安装座底部固定连接有旋转气缸，旋转气缸通过旋转轴与转盘相连，同时所述转盘上沿圆周均设有数个与抬料夹爪一一对应的弧形滑槽508，每一所述弧形滑槽均同向沿转盘外周向圆心呈弧形斜向设置，每一抬料夹爪均通过连杆509连接于对应弧形滑槽，每一抬料夹爪均与连杆一端固定相连，连杆水平贯穿抬料夹爪安装板侧面且与抬料夹爪安装板活动相连，连杆另一端与卡合弧形滑槽的凸轮相连，其中上下气缸、旋转气缸和传感器均与控制器电性相连，上下气缸可以带动整个装置上下升降同时通过旋转气缸带动转盘旋转，从而带动连杆随卡合转盘滑槽的凸轮来回滑动，因此带动抬料夹爪夹紧或松开工件料盘，同时通过随凸轮在滑槽的运动而进行水平活动的连杆可以调节抬料夹爪与抬料夹爪安装板间连杆的长度，从而实现抬料夹爪夹取不同规格大小的工件料盘，且通过传感器可以及时感应抬料夹爪是否夹到工件料盘，若未夹到工件料盘可以及时发出报警信息，从而避免操作失误，提高安全性。

具体地，弧形滑槽由左下向右上斜向设置，如图5和图6所示，旋转气缸带动转盘顺时针旋转，连杆随凸轮沿弧形滑槽滑向转盘圆心并带动抬料夹爪夹紧，旋转气缸带动转盘逆时针旋转，连杆随凸轮沿弧形滑槽滑向转盘外周并带动抬料夹爪松开。

具体地，弧形滑槽由右下向左上斜向设置，旋转气缸带动转盘逆时针旋转，连杆随凸轮沿弧形滑槽滑向转盘圆心并带动抬料夹爪夹紧，旋转气缸带动转盘顺时针旋转，所述连杆随凸轮沿弧形滑槽滑向转盘外周并带动抬料夹爪松开。

圆环料盒机构包括盒框801，盒框内部两侧对称设有若干个分隔挡板802，用于存放工件料盘，盒框顶部设有料盒上板803，料盒上板上设有拉手804，通过拉手便于搬运圆环料盒机构，盒框底部设有料盒底板805，盒框内靠近料盒上板的一端设有盖板806，盒框内远离推料机构的一侧设有卡合分隔挡板的挡片807，该挡片可以防止工件料盘滑向盒框外部，使工件料盘进一步稳定存放与分隔挡板上。

升降机构包括设于上料底板上方且与圆环料盒机构底部相连的固定座安装板901、设于上料底板下方的第二电机安装板902和设于第二电机安装板上的第二电机903，第二电机输出端连接有丝杆904，所述丝杆远离第二电机的一端穿过上料底板连接于固定座安装板底部中心，第二电机安装板顶部设有直线轴承905，直线轴承内套接有与固定座安装板底部相连的导向柱906，工作时，第二电机驱动丝杆运动，同时通过运动于直线轴承内的导向柱进行导向，可以带动圆环料盒机构稳定地上升或下降。

工作原理：工作时，升降机构带动圆环料盒机构升降将圆环料盒机构内的工件料盘升降至与料盘输送滑槽处于同一水平位置，该工件料盘上存放有待切割的工件，接着第一电机驱动机械手走线拖链沿第一滑槽朝圆环料盒机构方向滑动，从而带动气爪滑到工件料盘位置，抓取气缸运动带动气爪夹紧工件料盘，再通过机械手走线拖链的返回运动将工件料盘沿托架滑动输送到夹料机构下方，夹料机构中的上下气缸推动直线光轴向下运动，从而带动旋转组件和抬料组件下降到工件料盘的位置，再通过旋转气缸带动转盘旋转，从而连杆随凸轮沿弧形滑槽滑向转盘圆心并带动抬料夹爪夹紧工件料盘，之后上下气缸再带动旋转组件和抬料组件上升到一定位置，推料机构中下推料气缸的下推料气缸推杆拉伸，带动第二滑动组件随第一滑块在第一导轨上运行，从而带动夹料机构进行第一次进程的输送，再通过上下气缸分别与上推料气缸推杆和推料走线拖链的连接，从而通过上下气缸的运动带动推料走线拖链随第二滑块在第二导轨上的运行朝待切割工作台方向运动，实现夹料机构第二次进程的输送，直到将夹料机构推送到待切割工作台上方，上下气缸再次带动旋转组件和抬料组件下降至工件料盘存放于待切割工作台位置，旋转气缸带动转盘反向旋转，从而连杆随凸轮沿弧形滑槽滑向转盘外周并带动抬料夹爪松开工件料盘，最后上下气缸带动旋转组件和抬料组件上升后再随推料机构返回原位置，如此不断循环实现多次高效地自动上下料。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种用于半导体晶圆划片机的自动上下料装置，其特征在于：包括型材机架(1)，所述型材机架顶部设有上料底板(2)，还包括设于上料底板上方的机械手臂机构(3)、夹料机构(5)、推料机构(4)、圆环料盒机构(8)和设于上料底板下方的升降机构(9)，所述机械手臂机构和推料机构均与上料底板固定相连，所述夹料机构与推料机构相连且设于推料机构面朝机械手臂机构的一侧，所述圆环料盒机构设于推料机构另一侧，所述升降机构穿过上料底板与圆环料盒机构相连，所述推料机构的下方设有与圆环料盒机构连通的料盘输送滑槽，所述升降机构带动圆环料盒机构升降将所述圆环料盒机构内的工件料盘(6)升降至与料盘输送滑槽处于同一水平位置，所述机械手臂机构夹取圆环料盒结构内的工件料盘沿料盘输送滑槽输送给夹料机构，所述夹料机构通过推料机构的推送将夹持的工件料盘输送到待切割工作台(7)进行切割工序。

2.根据权利要求1所述用于半导体晶圆划片机的自动上下料装置，其特征在于：所述机械手机构包括固定于上料底板顶部的机械手第一安装座(301)，所述机械手第一安装座一侧设有机械手保护板(302)，所述机械手保护板与机械手第一安装座间形成水平方向的第一滑槽(303)，还包括机械手走线拖链(304)、L型安装架(305)和第一电机(309)，所述L型安装架通过第一电机驱动沿第一滑槽水平滑动，所述机械手走线拖链一端固定于机械手第一安装座的另一侧，所述机械手走线拖链另一端固定连接于L型安装架水平方向的一端，所述L型安装架垂直方向的一端设有气爪支架(306)，所述气爪支架上设有抓取气缸(307)，所述抓取气缸面朝夹料机构的一侧设有气爪(308)。

3.根据权利要求1所述用于半导体晶圆划片机的自动上下料装置，其特征在于：所述推料机构包括推料支架(401)、推料走线拖链(402)、上推料气缸(403)、下推料气缸(404)、第一滑动组件和第二滑动组件，所述推料支架固定连接于上料底板顶部，所述下推料气缸和第一滑动组件均固定设于推料支架上，所述上推料气缸与第二滑动组件相连，所述第二滑动组件滑动连接于第一滑动组件上，所述推料走线拖链一端通过L型连接块(10)与第二滑动组件相连，所述推料走线拖链另一端通过拖链安装板(406)固定于料盘输送滑槽两侧的任一托架(405)上，所述下推料气缸的下推料气缸推杆(407)伸缩带动第二滑动组件在第一滑动组件上进行滑动，所述上推料气缸的上推料气缸推杆(408)伸缩带动推料走线拖链在第二滑动组件上滑动进行推料。

4.根据权利要求3所述用于半导体晶圆划片机的自动上下料装置，其特征在于：所述第一滑动组件包括第一推料安装板(409)、第一导轨(410)和滑动连接于第一导轨的第一滑块(411)，所述第一导轨固定设于第一推料安装板一侧，所述第一推料安装板与推料支架固定相连，所述第二滑动组件包括第二安装板(412)、第二导轨(413)和滑动连接于第二导轨的第二滑块(414)，所述第二导轨固定连接于第二安装板一侧，所述第二安装板另一侧与第一滑块固定相连，所述推料走线拖链一端通过L型连接块与第二滑块固定相连，所述下推料气缸推杆与第二推料安装板相连，所述上推料气缸固定设于第二推料安装板顶部。

5.根据权利要求3所述用于半导体晶圆划片机的自动上下料装置，其特征在于：所述夹料机构包括上下气缸(501)、旋转组件和抬料组件，所述上下气缸固定于L型连接块远离推料走线拖链的一端，同时上下气缸与上推料气缸推杆相连，所述旋转组件包括旋转气缸安装座(503)、旋转气缸(504)和设于旋转气缸下方的转盘(505)，所述抬料组件包括抬料夹爪安装板(506)和沿抬料夹爪安装板圆周周设的数个抬料夹爪(507)，所述旋转气缸安装座固定设于抬料夹爪安装板上，且所述旋转气缸安装座顶部通过直线光轴(502)与上下气缸活动相连，所述旋转气缸安装座底部固定连接有旋转气缸，所述旋转气缸通过旋转轴与转盘相连，同时所述转盘上沿圆周均设有数个与抬料夹爪一一对应的弧形滑槽(508)，每一所述弧形滑槽均同向沿转盘外周向圆心呈弧形斜向设置，每一所述抬料夹爪均通过连杆(509)连接于对应弧形滑槽，每一所述抬料夹爪均与连杆一端固定相连，所述连杆水平贯穿抬料夹爪安装板侧面且与抬料夹爪安装板活动相连，所述连杆另一端与卡合弧形滑槽的凸轮相连。

6.根据权利要求5所述用于半导体晶圆划片机的自动上下料装置，其特征在于：所述抬料夹爪一侧设有传感器(510)，所述传感器通过传感支架(511)连接于抬料夹爪安装板。

7.根据权利要求1所述用于半导体晶圆划片机的自动上下料装置，其特征在于：所述圆环料盒机构包括盒框(801)，所述盒框内部两侧对称设有若干个分隔挡板(802)，用于存放工件料盘，所述盒框顶部设有料盒上板(803)，所述料盒上板上设有拉手(804)，所述盒框底部设有料盒底板(805)，所述盒框内靠近料盒上板的一端设有盖板(806)，所述盒框内远离推料机构的一侧设有卡合分隔挡板的挡片(807)。

8.根据权利要求1所述用于半导体晶圆划片机的自动上下料装置，其特征在于：所述升降机构包括设于上料底板上方且与圆环料盒机构底部相连的固定座安装板(901)、设于上料底板下方的第二电机安装板(902)和设于第二电机安装板上的第二电机(903)，所述第二电机输出端连接有丝杆(904)，所述丝杆远离第二电机的一端穿过上料底板连接于固定座安装板底部中心，所述第二电机安装板顶部设有直线轴承(905)，所述直线轴承内套接有与固定座安装板底部相连的导向柱(906)。

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