CN116417391A - 一种全自动晶圆上料机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于上料设备技术领域，特别提供了一种全自动晶圆上料机，包括机架、料盒升降模块、料片载放模块、夹爪机构、推料机构、增压模块和供电模块；其中，料片载放模块包括安装板、水平位移机构、连接架、送料轨道、横梁、挡料机构、第二直线轴承和顶升气缸；两个所述送料轨道分别为第一轨道和第二轨道，第一轨道位于靠近夹爪机构的一侧，第二轨道位于靠近料盒升降模块的一侧，第一轨道和第二轨道的表面均开设有崩环定位槽和夹爪运动补偿槽。本全自动晶圆上料机的料片载放模块为双轨道托送式机构，整体结构更加简单，占用空间小，且料片载放模块的送料轨道与水平位移机构之间刚性连接，送料过程更平稳。

Description

一种全自动晶圆上料机
技术领域
本发明属于上料设备技术领域，特别提供了一种全自动晶圆上料机。
背景技术
划片机是一种高精尖的工业加工设备，广泛应用于半导体晶圆的生产制造过程中。以往目前市面上也出现了自动化上料设备，但大多应用于9寸划片机上，6寸划片机的上料方式还是以人工上料为主；
如申请号为202211249706.2的专利公开的《一种用于半导体晶圆划片机的自动上下料装置》，料片载放模块为多点装夹后再起吊的方式实现上料，这种装夹机构不仅体积较大，占用大量上部空间，且需要四爪同步，而四气缸同步过程中容易出现误差，导致装夹稳定性下降；
若装夹时料片位置有偏斜或放置角度有偏转，还可能发生夹爪过夹损伤料片或夹爪夹空没有夹到料片的情况；
考虑到划片机在结构优化的过程中，必然会进一步提高内部空间利用率，为提高划片机加工精度，其工作面的上方可能需要加装信号采集模块，这时全自动晶圆上料机较大的装夹机构会反向限制划片机结构优化。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种全自动晶圆上料机，包括机架、料盒升降模块、料片载放模块、夹爪机构、推料机构、增压模块和供电模块，料盒升降模块、料片载放模块、夹爪机构、推料机构、增压模块和供电模块均装配于机架内，料盒升降模块、料片载放模块和夹爪机构直线分布，且料片载放模块位于料盒升降模块和夹爪机构之间，料盒升降模块上放置有料盒，料盒内装载有崩环，推料机构位于料片载放模块上方；
夹爪机构能够沿X轴位移，夹取并抽出料盒内的崩环；
料片载放模块包括安装板、水平位移机构、连接架、送料轨道、横梁、挡料机构、第二直线轴承和顶升气缸，水平位移机构装配于安装板上，连接架装配于水平位移机构的活动端上，两个送料轨道分别装配于连接架的两端。
进一步地，两个所述送料轨道分别为第一轨道和第二轨道，第一轨道位于靠近夹爪机构的一侧，第二轨道位于靠近料盒升降模块的一侧，第一轨道和第二轨道的表面均开设有崩环定位槽和夹爪运动补偿槽，第二轨道的侧壁上开设有宽度不小于崩环宽度的进料缺口。
进一步地，两个所述送料轨道的上方架设有横梁，横梁的中部通过条形板件装配有挡料机构，挡料机构的输出端装配有挡块，挡块的外形呈锥形。
进一步地，所述安装板的底部装配有多个第二直线轴承和顶升气缸，第二直线轴承的活动端与安装板固定连接，第二直线轴承的固定端与机架固定连接，顶升气缸的固定端固定安装于机架上，顶升气缸的活动端固定安装于安装板的底部，顶升气缸能够带动安装板及相连组件升降。
进一步地，所述料盒升降模块和料片载放模块之间设置有检测平台，检测平台通过第三直线轴承装配于机架上。
进一步地，所述机架的前侧内腔为料盒升降模块装配腔，机架后侧内腔的下半部分为控制组件装配腔，机架后侧内腔的上半部分为送料组件装配腔，料盒升降模块设置于料盒升降模块装配腔内，料片载放模块、夹爪机构和推料机构设置于送料组件装配腔，增压模块和供电模块设置于控制组件装配腔，机架的前侧倾斜装配有控制面板；
所述机架的外部装配有舱门和箱壁，其中，料盒升降模块装配腔、控制组件装配腔和送料组件装配腔处至少各设置有一个舱门，位于料片载放模块所在位置Y轴负方向处的箱壁上开设有送料口。
进一步地，所述料盒升降模块包括升降板、料盒托板、底板、驱动组件和第一直线轴承，料盒托板固定安装于升降板上，升降板的底部安装有驱动组件和多个第一直线轴承，第一直线轴承的下端固定安装有底板。
进一步地，所述料盒托板上表面的四角均固定安装有L形的限位块。
进一步地，所述机架的底部装配有支撑机构。
使用本发明的有益效果是：
本全自动晶圆上料机的料片载放模块为双轨道托送式机构，对划片机内部占用空间小，在划片机结构优化的过程中，无需再考虑全自动晶圆上料机工作流程，预留夹爪机构运行空间；
崩环在轨道内放置前已进行角度检测，且崩环在送料轨道内被推料机构推动的过程中，崩环的放置角度也会在与送料轨道内壁接触时还会被轻微调整，提升上料精度，最大限度避免崩环因运行误差损坏；
料片载放模块的送料轨道与水平位移机构之间刚性连接，送料过程更平稳；
本全自动晶圆上料机的自动化程度高，能够高效、高精度实现自动上下料，性能优于目前市面上常见的全自动晶圆上料机，能够完美代替人工上料，且自身结构简单、体积小，既能节约安装空间，也能降低用户的设备采购成本。
附图说明
图1为本发明右视的轴测图；
图2为本发明左视的轴测图；
图3为本发明的内部结构示意图；
图4为本发明料盒升降模块的结构示意图；
图5为本发明料盒升降模块的爆炸图；
图6为本发明料片载放模块的结构示意图；
图7为本发明料片载放模块的爆炸图；
图8为本发明的连接架及送料轨道的结构示意图；
图9为本发明的连接架及送料轨道另一侧的结构示意图；
图10为料片刚放置到送料轨道上时的示意图；
图11为料片被推制送料轨道末端且挡块落下时的示意图。
附图标记包括：1-机架；101-控制面板；102-料盒升降模块装配腔；103-控制组件装配腔；104-送料组件装配腔；105-舱门；106-箱壁；107-送料口；2-料盒升降模块；201-升降板；202-料盒托板；203-底板；204-升降动力机构；205-到位传感器；206-限位块；207-第一直线轴承；3-料片载放模块；301-安装板；302-水平位移机构；303-连接架；3031-推手运动补偿槽；304-送料轨道；3041-第一轨道；3042-第二轨道；3043-崩环定位槽；3044-进料缺口；3045-夹爪运动补偿槽；305-横梁；306-挡料机构；3061-挡块；307-第二直线轴承；308-第三直线轴承；309-检测平台；310-顶升气缸；4-夹爪机构；5-推料机构；6-增压模块；7-供电模块；8-支撑机构；a-料盒；b-崩环。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。
参照图1-图9，一种全自动晶圆上料机，包括机架1、料盒升降模块2、料片载放模块3、夹爪机构4、推料机构5、增压模块6和供电模块7，料盒升降模块2、料片载放模块3、夹爪机构4、推料机构5、增压模块6和供电模块7均装配于机架1内，料盒升降模块2、料片载放模块3和夹爪机构4直线分布，且料片载放模块3位于料盒升降模块2和夹爪机构4之间，料盒升降模块2上放置有料盒a，料盒a内装载有崩环b，推料机构5位于料片载放模块3上方；
夹爪机构4能够沿X轴位移，夹取并抽出料盒a内的崩环b。
如图3中所示，以加工设备位于本全自动晶圆上料机的Y轴负方向一侧的设备部署方案为例，
料盒升降模块2能够带动料盒a沿Z轴方向位移；
夹爪机构4能够沿X轴方向位移，将料盒a内的崩环b取出，并放置到料片载放模块3上；
料片载放模块3能够带动崩环b沿Y轴方向伸展，将崩环b送至位于Y轴负方向的划片机内；
料片载放模块3包括安装板301、水平位移机构302、连接架303、送料轨道304、横梁305、挡料机构306、第二直线轴承307和顶升气缸310，水平位移机构302装配于安装板301上，连接架303装配于水平位移机构302的活动端上，两个送料轨道304分别装配于连接架303的两端；
优选地，送料轨道304为条状结构。
两个送料轨道304的上方架设有横梁305，横梁305的中部通过条形板件装配有挡料机构306，挡料机构306的输出端装配有挡块3061，挡块3061的外形呈锥形；
安装板301的底部装配有多个第二直线轴承307和顶升气缸310，第二直线轴承307的活动端与安装板301固定连接，第二直线轴承307的固定端与机架1固定连接，顶升气缸310的固定端固定安装于机架1上，顶升气缸310的活动端固定安装于安装板301的底部，顶升气缸310能够带动安装板301及相连组件升降。
两个送料轨道304分别为第一轨道3041和第二轨道3042，第一轨道3041位于靠近夹爪机构4的一侧，第二轨道3042位于靠近料盒升降模块2的一侧，第一轨道3041和第二轨道3042的表面均开设有崩环定位槽3043和夹爪运动补偿槽3045，第二轨道3042的侧壁上开设有宽度不小于崩环b宽度的进料缺口3044。
工作人员在进行设备装配时，需保证料片载放模块3的位置略高于下游加工设备工作平面的高度。
本设备运行时，工作人员需要将满载崩环b的料盒a放置于料盒升降模块2上，并确保料盒a处于开放状态，此时料盒升降模块2处于最大顶升高度；
料盒升降模块2带动料盒a向Z轴负方向位移，直至料盒a内最下方的崩环b与夹爪机构4位于同一高度；
夹爪机构4沿X轴方向位移伸至料盒a内，夹住崩环b后，再沿X轴负方向位移将崩环b抽出，在崩环b移动至料片载放模块3上方时将其放下（崩环b与料片载放模块3处于图10中所示的状态），夹爪架构4复位；
推料机构5下降至料片载放模块3高度后，沿Z轴负方向位移，将崩环b推至送料轨道304的末端（崩环b与料片载放模块3处于图11中所示的状态），送料轨道304沿Y轴负方向伸出，将崩环b送至位于旁边的下游加工设备的工作面处，顶升气缸310带动料片载放模块3沿Z轴负方向位移，将崩环b留在加工设备的工作面上（第一轨道3041和第二轨道3042的间距大于加工设备工作台的直径），料片载放模块3再沿Y轴正方向位移直至复位，完成一次上料循环。
料盒升降模块2和料片载放模块3之间设置有检测平台309，检测平台309通过第三直线轴承308装配于机架1上；
夹爪机构4夹取崩环b向料片载放模块3移动过程中，在检测平台309处停留，识别崩环b是否有歪斜情况。
优选地，第一轨道3041和第二轨道3042均通过螺栓装配于连接架303上，装配孔均为条形孔，便于调整第一轨道3041和第二轨道3042的间距；
崩环定位槽3043位于内侧，崩环b放置到第一轨道3041和第二轨道3042之间时，崩环b的两端分别嵌入相连的崩环定位槽3043内，配合挡料机构306实现对崩环b位置的限制。
机架1的前侧内腔为料盒升降模块装配腔102，机架1后侧内腔的下半部分为控制组件装配腔103，机架1后侧内腔的上半部分为送料组件装配腔104，料盒升降模块2设置于料盒升降模块装配腔102内，料片载放模块3、夹爪机构4和推料机构5设置于送料组件装配腔104处，增压模块6和供电模块7设置于控制组件装配腔103处，机架1的前侧倾斜装配有控制面板101；
机架1的外部装配有舱门105和箱壁106，其中，料盒升降模块装配腔102、控制组件装配腔103和送料组件装配腔104处至少各设置有一个舱门105，位于料片载放模块3所在位置Y轴负方向处的箱壁106上开设有送料口107。
料盒升降模块2包括升降板201、料盒托板202、底板203、驱动组件和第一直线轴承207，料盒托板202固定安装于升降板201上，升降板201的底部安装有驱动组件和多个第一直线轴承207，第一直线轴承207的下端固定安装有底板203；
当驱动组件运行时，升降板201、料盒托板202、底板203和驱动组件沿着第一直线轴承207一起升降；
优选地，驱动组件为升降动力机构204和丝杠机构205，底板203上固定安装有升降动力机构204，升降动力机构204的输出端与丝杠机构205的螺柱部分固定连接，丝杠机构205的螺套部分固定安装于机架1上。
料盒托板202上表面的四角均固定安装有L形的限位块206。
机架1的底部装配有支撑机构8。
具体的，支撑机构8包括升降支柱和万向轮。
优选地，如图6-图11所示的，崩环运动路径上可能发生碰撞的棱角处均为倒角或圆角，当崩环摆放角度或运动路径有轻微偏差时，崩环不会与各部件之间发生硬性碰撞，且在崩环接触到倒角或圆角时，其角度会在倒角或圆角的导向作用下微调矫正。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种全自动晶圆上料机，其特征在于：包括机架、料盒升降模块、料片载放模块、夹爪机构、推料机构、增压模块和供电模块，料盒升降模块、料片载放模块、夹爪机构、推料机构、增压模块和供电模块均装配于机架内，料盒升降模块、料片载放模块和夹爪机构直线分布，且料片载放模块位于料盒升降模块和夹爪机构之间，料盒升降模块上放置有料盒，料盒内装载有崩环，推料机构位于料片载放模块上方；
夹爪机构能够沿X轴位移，夹取并抽出料盒内的崩环；
料片载放模块包括安装板、水平位移机构、连接架、送料轨道、横梁、挡料机构、第二直线轴承和顶升气缸，水平位移机构装配于安装板上，连接架装配于水平位移机构的活动端上，两个送料轨道分别装配于连接架的两端。
2.根据权利要求1中所述的一种全自动晶圆上料机，其特征在于：两个所述送料轨道分别为第一轨道和第二轨道，第一轨道位于靠近夹爪机构的一侧，第二轨道位于靠近料盒升降模块的一侧，第一轨道和第二轨道的表面均开设有崩环定位槽和夹爪运动补偿槽，第二轨道的侧壁上开设有宽度不小于崩环宽度的进料缺口。
3.根据权利要求1中所述的一种全自动晶圆上料机，其特征在于：两个所述送料轨道的上方架设有横梁，横梁的中部通过条形板件装配有挡料机构，挡料机构的输出端装配有挡块，挡块的外形呈锥形。
4.根据权利要求1中所述的一种全自动晶圆上料机，其特征在于：所述安装板的底部装配有多个第二直线轴承和顶升气缸，第二直线轴承的活动端与安装板固定连接，第二直线轴承的固定端与机架固定连接，顶升气缸的固定端固定安装于机架上，顶升气缸的活动端固定安装于安装板的底部，顶升气缸能够带动安装板及相连组件升降。
5.根据权利要求1中所述的一种全自动晶圆上料机，其特征在于：所述料盒升降模块和料片载放模块之间设置有检测平台，检测平台通过第三直线轴承装配于机架上。
6.根据权利要求1中所述的一种全自动晶圆上料机，其特征在于：所述机架的前侧内腔为料盒升降模块装配腔，机架后侧内腔的下半部分为控制组件装配腔，机架后侧内腔的上半部分为送料组件装配腔，料盒升降模块设置于料盒升降模块装配腔内，料片载放模块、夹爪机构和推料机构设置于送料组件装配腔，增压模块和供电模块设置于控制组件装配腔，机架的前侧倾斜装配有控制面板；
所述机架的外部装配有舱门和箱壁，其中，料盒升降模块装配腔、控制组件装配腔和送料组件装配腔处至少各设置有一个舱门，位于料片载放模块所在位置Y轴负方向处的箱壁上开设有送料口。
7.根据权利要求1中所述的一种全自动晶圆上料机，其特征在于：所述料盒升降模块包括升降板、料盒托板、底板、驱动组件和第一直线轴承，料盒托板固定安装于升降板上，升降板的底部安装有驱动组件和多个第一直线轴承，第一直线轴承的下端固定安装有底板。
8.根据权利要求7中所述的一种全自动晶圆上料机，其特征在于：所述料盒托板上表面的四角均固定安装有L形的限位块。
9.根据权利要求1中所述的一种全自动晶圆上料机，其特征在于：所述机架的底部装配有支撑机构。
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