CN116435244B - 一种晶圆加工用气动阀联动监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及晶圆加工的吸附技术领域，具体为一种晶圆加工用气动阀联动监测装置，半圆环气流道中设置有轻质球，轻质球的圆弧外壁上下两端贯穿设置有密封弧槽，密封弧槽与密封弧条贴合插接，轻质球竖直贯穿设置有竖直流道，有益效果为：通过在真空吸盘与气动阀之间设置联动块，从而利用联动块中的轻质球达到联动控制的目的，轻质球在半圆环气流道中转动，当负压吸附时，半圆环气流道首先形成负压，使得轻质球运动至上连接流道处，形成连通，当气动阀故障或信号传输干扰时，造成压力不足，从而形成的负压无法使得轻质球运动至端部，使得真空吸盘与晶圆之间无吸附力，从而使得机械臂的运动不会对晶圆造成损伤。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆加工的吸附技术领域，具体为一种晶圆加工用气动阀联动监测装置。
背景技术
晶圆是通过高纯度的硅制备的硅棒切割形成的薄片，晶圆的加工过程中，需要采用气动装置和机械臂的配合实现对晶圆进行真空吸附加工。
现有专利中CN201921972043.0的伯努利机械手在真空卡盘上放取晶圆的系统，该系统包括伯努利机械手、真空卡盘和气路，所述气路包括第一管路和第二管路，其中：所述第一管路的一端与真空连接，另一端与真空卡盘连接，所述第一管路上设置有第一气动阀；所述第二管路的一端与氮气连接，另一端与真空卡盘连接，所述第二管路上设置有第二气动阀；所述第一管路上设置有第一旁支管路，所述第一旁支管路的一端与大气连接，另一端连接在第一气动阀和真空卡盘之间的第一管路上，所述第一旁支管路上设置有第三气动阀。本发明放取晶圆位置准确，减小了晶圆的翘度，降低了晶圆的碎片率。
上述专利通过对气动阀进行控制，从而达到稳定吸附的目的，但在实际控制过程中，缺少对气动阀性能的监测装置，当气动阀故障、损毁或信号传输干扰过程中，造成气动阀并未实际完全打开，从而使得真空吸盘压力不足，从而无法固定吸附晶圆，而操作过程无法观测，机械臂正常驱动，从而造成晶圆的掉落、损毁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆加工用气动阀联动监测装置，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：
一种晶圆加工用气动阀联动监测装置，所述联动监测装置包括：
固定控制箱，所述固定控制箱连接有智能控制的机械臂，机械臂的端部设置有固定板，固定控制箱中设置有气泵，所述固定板的下端设置有气动伸缩杆竖直连接的真空吸盘，真空吸盘、气动伸缩杆分别通过第二气动阀和第一气动阀连通气泵；
所述第二气动阀与真空吸盘之间通过折叠气管连接，折叠气管与第二气动阀之间设置有联动块，所述联动块中设置有半圆环状的半圆环气流道，所述半圆环气流道的两端端部分别设置有向上延伸的上连接流道和向下延伸的下连接流道，所述上连接流道连通第二气动阀，所述下连接流道连通折叠气管，半圆环气流道的上下圆弧内壁上设置有密封弧条，上端的密封弧条贯穿下连接流道并延伸至上连接流道的外侧，下端的密封弧条贯穿上连接流道并延伸至下连接流道的外侧，半圆环气流道中设置有轻质球，所述轻质球的圆弧外壁上下两端贯穿设置有密封弧槽，密封弧槽与密封弧条贴合插接，轻质球竖直贯穿设置有竖直流道，所述竖直流道的上下端口位于密封弧槽中，轻质球的后侧圆弧外壁设置有与竖直流道垂直连通的横向流道。
优选的，所述半圆环气流道的圆弧内壁上设置有一对半圆环状的侧槽，轻质球的外壁设置有圆环状的侧块，侧块滑动插接在侧槽中。
优选的，所述真空吸盘的下端固定设置有橡胶垫片，所述橡胶垫片上贯穿设置有圆周阵列分布的多组吸附孔，吸附孔连通真空吸盘的负压内腔，橡胶垫片通过吸附孔固定吸附晶圆工件。
优选的，所述第二气动阀和第一气动阀分别固定安装在固定板的两侧，固定板上设置有传递第二气动阀工作前置信号的行程信号器，固定板的下端设置有控制行程信号器触发的联动箱。
优选的，所述联动箱中设置有缠绕有吊带，所述吊带的下端贯穿联动箱并固定连接在真空吸盘的上端外壁，联动箱中设置有铰座，铰座位于吊带的上端，铰座上转动安装有转板，所述转板的下端贴合在吊带的缠绕段上端外壁，固定板中设置有控制行程信号器的电路，电路中设置有弹性开关组件，转板的上端压合在弹性开关组件上并控制行程信号器电路的连通。
优选的，所述联动箱中轴承转动安装有转轴，所述转轴上固定套接有缠绕套管，所述吊带的一端缠绕在缠绕套管上。
优选的，所述转轴的一端延伸至联动箱的外侧，且转轴的外侧端部固定套接有齿轮，所述真空吸盘的上端竖直设置有齿板，所述齿板与齿轮啮合连接。
优选的，所述转板的上端设置有顶球，所述弹性开关组件的下端设置有顶块，顶块的下端设置有与顶球转动配合的半球形空心槽。
优选的，所述弹性开关组件包括T形滑杆和第一弹簧，所述固定板中设置有升降内腔，所述T形滑杆滑动插接在升降内腔中，T形滑杆的下端延伸至联动箱中并连接有顶块，T形滑杆的上端延伸至升降内腔中，且T形滑杆的上端端部设置有横板，所述第一弹簧竖直安装在升降内腔中，第一弹簧压合在横板与升降内腔的上端内壁之间，T形滑杆的中间段固定套接有连接端子，所述行程信号器的控制电路设置有开关断口，断口的两端分别设置有连接片，T形滑杆的竖直杆竖直滑动插接在相邻一对连接片之间，通过T形滑杆的竖直滑动使得连接端子与连接片电性连接。
优选的，左右分布的一对所述连接片均通过伸缩线缆连接行程信号器，连接片与升降内腔的两侧内壁之间压合有第二弹簧，连接片的上端和连接端子的上下两端均设置有倒角。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在真空吸盘与气动阀之间设置联动块，从而利用联动块中的轻质球达到联动控制的目的，轻质球在半圆环气流道中转动，当负压吸附时，半圆环气流道首先形成负压，使得轻质球运动至上连接流道处，形成连通，当气动阀故障或信号传输干扰时，造成压力不足，从而形成的负压无法使得轻质球运动至端部，使得真空吸盘与晶圆之间无吸附力，从而使得机械臂的运动不会对晶圆造成损伤，进而通过晶圆的吸附情况准确监控气动阀的工作情况。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本图1中A处结构放大图；
图3为图1中B处结构放大图；
图4为本发明的轻质球立体结构示意图；
图5为本发明的联动块立体结构示意图；
图6为本发明的立体结构示意图；
图7为本发明的联动箱结构示意图；
图8为本发明的吊带缠绕结构示意图；
图9为本发明的联动箱传动结构示意图。
图中：1、固定控制箱；2、机械臂；3、固定板；4、气泵；5、行程信号器；6、第一气动阀；7、第二气动阀；8、联动箱；9、真空吸盘；10、橡胶垫片；11、晶圆工件；12、气动伸缩杆；13、折叠气管；14、转轴；15、齿板；16、铰座；17、转板；18、吊带；19、缠绕套管；20、T形滑杆；21、顶块；22、顶球；23、升降内腔；24、第一弹簧；25、连接端子；26、伸缩线缆；27、连接片；28、第二弹簧；29、联动块；30、半圆环气流道；31、密封弧条；32、上连接流道；33、轻质球；34、侧槽；35、下连接流道；36、竖直流道；37、密封弧槽；38、侧块；39、横向流道；40、齿轮。
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。
请参阅图1至图9，本发明提供一种技术方案：
实施例1：
一种晶圆加工用气动阀联动监测装置，联动监测装置包括固定控制箱1，固定控制箱1连接有智能控制的机械臂2，机械臂2的端部设置有固定板3，固定控制箱1中设置有气泵4，固定板3的下端设置有气动伸缩杆12竖直连接的真空吸盘9，真空吸盘9、气动伸缩杆12分别通过第二气动阀7和第一气动阀6连通气泵4。
通过气泵4控制气动伸缩杆12延伸使得真空吸盘9靠近晶圆工件11，进而通过真空吸盘9达到吸附晶圆工件11的目的。
第二气动阀7与真空吸盘9之间通过折叠气管13连接，折叠气管13与第二气动阀7之间设置有联动块29，联动块29中设置有半圆环状的半圆环气流道30，半圆环气流道30的两端端部分别设置有向上延伸的上连接流道32和向下延伸的下连接流道35，上连接流道32连通第二气动阀7，下连接流道35连通折叠气管13，半圆环气流道30的上下圆弧内壁上设置有密封弧条31，上端的密封弧条31贯穿下连接流道35并延伸至上连接流道32的外侧，下端的密封弧条31贯穿上连接流道32并延伸至下连接流道35的外侧，半圆环气流道30中设置有轻质球33，轻质球33的圆弧外壁上下两端贯穿设置有密封弧槽37，密封弧槽37与密封弧条31贴合插接，轻质球33竖直贯穿设置有竖直流道36，竖直流道36的上下端口位于密封弧槽37中，轻质球33的后侧圆弧外壁设置有与竖直流道36垂直连通的横向流道39。
负压吸附时，第二气动阀7排气，在半圆环气流道30中形成负压，使得轻质球33运动至上连接流道32，在运动过程中，通过密封弧槽37与密封弧条31的配合，限定轻质球33的角度，避免偏移，当运动至上连接流道32时，下端的密封弧条31密封竖直流道36的下端端口，此时竖直流道36上端端口连接第二气动阀7，竖直流道36通过横向流道39连通真空吸盘9，达到固定吸附的目的；
正压解除时，第二气动阀7进气，在半圆环气流道30中形成正压，使得轻质球33在正压气流的推进下运动至下连接流道35，在运动过程中，通过密封弧槽37与密封弧条31的配合，限定轻质球33的角度，避免偏移，当运动至下连接流道35时，上端的密封弧条31密封竖直流道36的上端端口，此时竖直流道36下端端口连接折叠气管13，竖直流道36通过横向流道39连通第二气动阀7，达到解除吸附的目的。
实施例2：
在实施例1的基础上，半圆环气流道30的圆弧内壁上设置有一对半圆环状的侧槽34，轻质球33的外壁设置有圆环状的侧块38，侧块38滑动插接在侧槽34中。
利用侧块38与侧槽34的配合，达到进一步限定轻质球33结构位置的目的，防止偏移。
真空吸盘9的下端固定设置有橡胶垫片10，橡胶垫片10上贯穿设置有圆周阵列分布的多组吸附孔，吸附孔连通真空吸盘9的负压内腔，橡胶垫片10通过吸附孔固定吸附晶圆工件11。
实施例3：
在实施例2的基础上，第二气动阀7和第一气动阀6分别固定安装在固定板3的两侧，固定板3上设置有传递第二气动阀7工作前置信号的行程信号器5，固定板3的下端设置有控制行程信号器5触发的联动箱8。
通过设置行程信号器5，从而通过前置信号实现对第二气动阀7开合进行控制，只有当气动伸缩杆12延伸时，才能实现对晶圆工件11的吸附进行操作，防止在机械臂2运动过程中止造成掉落。
实施例4：
在实施例3的基础上，联动箱8中设置有缠绕有吊带18，吊带18的下端贯穿联动箱8并固定连接在真空吸盘9的上端外壁，联动箱8中设置有铰座16，铰座16位于吊带18的上端，铰座16上转动安装有转板17，转板17的下端贴合在吊带18的缠绕段上端外壁，固定板3中设置有控制行程信号器5的电路，电路中设置有弹性开关组件，转板17的上端压合在弹性开关组件上并控制行程信号器5电路的连通，联动箱8中轴承转动安装有转轴14，转轴14上固定套接有缠绕套管19，吊带18的一端缠绕在缠绕套管19上
通过设置吊带18，当气动伸缩杆12收缩时，吊带18缠绕在转轴14上，随着缠绕，其缠绕的外径增大，进而挤压转板17，使得转板17压合在弹性开关组件上，使得弹性开关组件控制行程信号器5断开，当气动伸缩杆12延伸时，吊带18延伸，且缠绕的外径厚度减小，弹性开关组件的复位弹力下，转板17逐渐转动下降，使得弹性开关组件控制行程信号器5电路连通，行程信号器5发生前置信号，从而第二气动阀7开始工作。
实施例5：
在实施例4的基础上，转轴14的一端延伸至联动箱8的外侧，且转轴14的外侧端部固定套接有齿轮40，真空吸盘9的上端竖直设置有齿板15，齿板15与齿轮40啮合连接，转板17的上端设置有顶球22，弹性开关组件的下端设置有顶块21，顶块21的下端设置有与顶球22转动配合的半球形空心槽。
通过设置齿轮40和齿板15的配合，从而在气动伸缩杆12收缩时，齿板15通过啮合传动使得齿轮40转动，齿轮40带动转轴14缠绕吊带18，实现吊带18的收纳，同步实现转板17上升，弹性开关组件再次被压缩。
实施例6：
在实施例5的基础上，弹性开关组件包括T形滑杆20和第一弹簧24，固定板3中设置有升降内腔23，T形滑杆20滑动插接在升降内腔23中，T形滑杆20的下端延伸至联动箱8中并连接有顶块21，T形滑杆20的上端延伸至升降内腔23中，且T形滑杆20的上端端部设置有横板，第一弹簧24竖直安装在升降内腔23中，第一弹簧24压合在横板与升降内腔23的上端内壁之间，T形滑杆20的中间段固定套接有连接端子25，行程信号器5的控制电路设置有开关断口，断口的两端分别设置有连接片27，T形滑杆20的竖直杆竖直滑动插接在相邻一对连接片27之间，通过T形滑杆20的竖直滑动使得连接端子25与连接片27电性连接。
通过设置T形滑杆20与第一弹簧24的配合，实现T形滑杆20的弹性安装，进而在气动伸缩杆12收缩时，转板17上升，第一弹簧24被挤压，连接端子25上升，并与连接片27分离，使得控制行程信号器5的电路断开，当气动伸缩杆12延伸时，吊带18伸长，转板17下降，在第一弹簧24的复位弹力下，T形滑杆20下降，使得连接端子25与连接片27接触，电路连通，行程信号器5发送前置信号，此时第二气动阀7才能进行工作。
实施例7：
在实施例6的基础上，左右分布的一对连接片27均通过伸缩线缆26连接行程信号器5，连接片27与升降内腔23的两侧内壁之间压合有第二弹簧28，连接片27的上端和连接端子25的上下两端均设置有倒角。
通过设置第二弹簧28实现连接片27的弹性安装，使得连接片27与连接端子25之间保持弹性挤压贴合，保证电路连接的稳定性，通过设置倒角，实现平滑的挤压接触。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种晶圆加工用气动阀联动监测装置，其特征在于：所述联动监测装置包括：
固定控制箱(1)，所述固定控制箱(1)连接有智能控制的机械臂(2)，机械臂(2)的端部设置有固定板(3)，固定控制箱(1)中设置有气泵(4)，所述固定板(3)的下端设置有气动伸缩杆(12)竖直连接的真空吸盘(9)，真空吸盘(9)、气动伸缩杆(12)分别通过第二气动阀(7)和第一气动阀(6)连通气泵(4)；
所述第二气动阀(7)与真空吸盘(9)之间通过折叠气管(13)连接，折叠气管(13)与第二气动阀(7)之间设置有联动块(29)，所述联动块(29)中设置有半圆环状的半圆环气流道(30)，所述半圆环气流道(30)的两端端部分别设置有向上延伸的上连接流道(32)和向下延伸的下连接流道(35)，所述上连接流道(32)连通第二气动阀(7)，所述下连接流道(35)连通折叠气管(13)，半圆环气流道(30)的上下圆弧内壁上设置有密封弧条(31)，上端的密封弧条(31)贯穿下连接流道(35)并延伸至上连接流道(32)的外侧，下端的密封弧条(31)贯穿上连接流道(32)并延伸至下连接流道(35)的外侧，半圆环气流道(30)中设置有轻质球(33)，所述轻质球(33)的圆弧外壁上下两端均贯穿设置有密封弧槽(37)，密封弧槽(37)与密封弧条(31)贴合插接，轻质球(33)竖直贯穿设置有竖直流道(36)，所述竖直流道(36)的上下端口位于密封弧槽(37)中，轻质球(33)的后侧圆弧外壁设置有与竖直流道(36)垂直连通的横向流道(39)。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆加工用气动阀联动监测装置，其特征在于：所述半圆环气流道(30)的圆弧内壁上设置有一对半圆环状的侧槽(34)，轻质球(33)的外壁设置有圆环状的侧块(38)，侧块(38)滑动插接在侧槽(34)中。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆加工用气动阀联动监测装置，其特征在于：所述真空吸盘(9)的下端固定设置有橡胶垫片(10)，所述橡胶垫片(10)上贯穿设置有圆周阵列分布的多组吸附孔，吸附孔连通真空吸盘(9)的负压内腔，橡胶垫片(10)通过吸附孔固定吸附晶圆工件(11)。
4.根据权利要求1所述的一种晶圆加工用气动阀联动监测装置，其特征在于：所述第二气动阀(7)和第一气动阀(6)分别固定安装在固定板(3)的两侧，固定板(3)上设置有传递第二气动阀(7)工作前置信号的行程信号器(5)，固定板(3)的下端设置有控制行程信号器(5)触发的联动箱(8)。
5.根据权利要求4所述的一种晶圆加工用气动阀联动监测装置，其特征在于：所述联动箱(8)中设置有缠绕有吊带(18)，所述吊带(18)的下端贯穿联动箱(8)并固定连接在真空吸盘(9)的上端外壁，联动箱(8)中设置有铰座(16)，铰座(16)位于吊带(18)的上端，铰座(16)上转动安装有转板(17)，所述转板(17)的下端贴合在吊带(18)的缠绕段上端外壁，固定板(3)中设置有控制行程信号器(5)的电路，电路中设置有弹性开关组件，转板(17)的上端压合在弹性开关组件上并控制行程信号器(5)电路的连通。
6.根据权利要求5所述的一种晶圆加工用气动阀联动监测装置，其特征在于：所述联动箱(8)中轴承转动安装有转轴(14)，所述转轴(14)上固定套接有缠绕套管(19)，所述吊带(18)的一端缠绕在缠绕套管(19)上。
7.根据权利要求6所述的一种晶圆加工用气动阀联动监测装置，其特征在于：所述转轴(14)的一端延伸至联动箱(8)的外侧，且转轴(14)的外侧端部固定套接有齿轮(40)，所述真空吸盘(9)的上端竖直设置有齿板(15)，所述齿板(15)与齿轮(40)啮合连接。
8.根据权利要求7所述的一种晶圆加工用气动阀联动监测装置，其特征在于：所述转板(17)的上端设置有顶球(22)，所述弹性开关组件的下端设置有顶块(21)，顶块(21)的下端设置有与顶球(22)转动配合的半球形空心槽。
9.根据权利要求8所述的一种晶圆加工用气动阀联动监测装置，其特征在于：所述弹性开关组件包括T形滑杆(20)和第一弹簧(24)，所述固定板(3)中设置有升降内腔(23)，所述T形滑杆(20)滑动插接在升降内腔(23)中，T形滑杆(20)的下端延伸至联动箱(8)中并连接有顶块(21)，T形滑杆(20)的上端延伸至升降内腔(23)中，且T形滑杆(20)的上端端部设置有横板，所述第一弹簧(24)竖直安装在升降内腔(23)中，第一弹簧(24)压合在横板与升降内腔(23)的上端内壁之间，T形滑杆(20)的中间段固定套接有连接端子(25)，所述行程信号器(5)的控制电路设置有开关断口，断口的两端分别设置有连接片(27)，T形滑杆(20)的竖直杆竖直滑动插接在相邻一对连接片(27)之间，通过T形滑杆(20)的竖直滑动使得连接端子(25)与连接片(27)电性连接。
10.根据权利要求9所述的一种晶圆加工用气动阀联动监测装置，其特征在于：左右分布的一对所述连接片(27)均通过伸缩线缆(26)连接行程信号器(5)，连接片(27)与升降内腔(23)的两侧内壁之间压合有第二弹簧(28)，连接片(27)的上端和连接端子(25)的上下两端均设置有倒角。
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