CN210294090U - 一种碳化硅片的检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种碳化硅片的检测装置，包括滑动安装于机架上的升降座，该升降座由升降动力装置驱动，该升降座上设置有安装板，该安装板上设置有若干各个等间距且平行设置的片材PCB板，位于片材PCB板的外侧设置有花篮PCB板，相邻的片材PCB板之间间隙方便碳化硅片的插入，该片材PCB板和花篮PCB板的结构相同，片材PCB板和花篮PCB板上均设置有相连的反射式光电传感器、单元机和稳压器。另外本实用新型还公开了使用该检测装置的方法，通过升降动作使片材插入到间隙中，然后利用反射式光电传感器接收到的反射光线来判断是否有片材以及片材的类型，解决了旧设备不能识别碳化硅片的缺点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种碳化硅的检测装置，属于半导体技术领域。
背景技术
在半导体行业中，圆片都要装在花篮中在不同的工艺过程中进行搬运，而圆片需要高洁净度的环境，所以需要对花篮中的圆片位置及摆放方向进行机械自动检测。一般在各种半导体工艺设备中对于花篮中的圆片都采用激光对射式或者全反射角式的检测方式。随着半导体材料的发展，诞生了SiC(碳化硅)为衬底的圆片，此类圆片最主要的物理特性就是呈现“半透明”的状态。这种新型的透明片对于老的设备机台来说在圆片检测上就是一个主要问题，老式设备中由于制作年代较早，往往只能检测普通的锗硅材料的不透明的圆片，而对应这种新材料片的工艺过程往往只能依靠工人手工检测并输入设备参数，这对工作的效率和可靠度造成不小的影响。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种碳化硅片的检测装置，该检测装置通过升降动作使片材插入到间隙中，然后利用反射式光电传感器接收到的反射光线来判断是否有片材以及片材的类型，解决了旧设备不能识别碳化硅片的缺点。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种碳化硅片的检测装置，包括滑动安装于机架上的升降座，该升降座由升降动力装置驱动，该升降座上设置有安装板，该安装板上设置有若干各个等间距且平行设置的片材PCB板，位于片材PCB板的外侧设置有花篮PCB板，相邻的片材PCB板之间间隙方便碳化硅片的插入，该片材PCB板和花篮PCB板的结构相同，片材PCB板和花篮PCB板上均设置有相连的反射式光电传感器、单元机和稳压器，所述单片机包括数字电源引脚、模拟电源引脚、电压输出引脚、启动指令输入引脚、重启引脚、电压反馈引脚、信号输出引脚和阈值参考检测引脚，所述数字电源引脚和模拟电源引脚均通过稳压器与供电电源连接，所述电压输出引脚与反射式光电传感器的发光二极管的正极连接，反射式光电传感器的接收管的集电极与电压反馈引脚连接，该接收管的发射极和发光二极管的负极接地；所述接收管的集电极还通过上拉电阻与数字电源引脚相连，所述启动指令输入引脚与外界设备相连用来接收外界检测启动指令，所述片材PCB板上的单片机的重启引脚通过线与逻辑方式与花篮PCB板上的单片机的信号输出引脚相连，所述模拟电源引脚连接与可变电阻连接，该阈值参考检测引脚与可变电阻的调节端连接。
作为一种优选方案，所述片材PCB板和花篮PCB板上均设置有LED指示灯，该LED指示灯与单片机的指示灯输出引脚相连。
作为一种优选方案，所述升降座包括至少两根导杆，该机架上设置有与导杆适配的导套，所述导杆插入所述导套内，所述导杆之间设置有连接杆，该连接杆和底座之间设置有所述升降动力装置。
作为一种优选方案，所述升降动力装置为气缸，该气缸竖直设置。
作为一种优选方案，所述反射式光电传感器设置于片材PCB板和花篮PCB板的上部。
作为一种优选方案，所述反射式光电传感器与相对的片材PCB板之间的间距为H，所述碳化硅片的插入位置为H/2处。
采用了上述技术方案后，本实用新型的效果是：由于该检测装置采用了若干个片材PCB板和一个花篮PCB板形成了多个间隙，通过升降动力装置驱动升降座上升使片材插入到间隙中，然后反射式光电传感器的发光二极管发出的光线会被片材阻挡并反射，通过检测单片机的电压反馈引脚的电压变化来判断被反射的光线强度，最终判断是否有片材以及该片材为不透明片还是透明片，从而实现了碳化硅片的检测，该检测装置可以用于老式设备的改造中，从而提高降低了成本。
又由于所述片材PCB板和花篮PCB板上均设置有LED指示灯，该LED指示灯与单片机的指示灯输出引脚相连，因此可以通过LED指示灯显示检测结果。
又由于所述反射式光电传感器设置于片材PCB板和花篮PCB板的上部，而所述反射式光电传感器与相对的片材PCB板之间的间距为H，所述碳化硅片的插入位置为H/2处，这样片材反射光线的接收更合理，也更好控制。
另外本实用新型还公开了一种碳化硅片的检测方法，该检测方法使用了上述的检测装置，其包括以下步骤：
S1、工作环境中且无片材的前提下进行信号采集，单片机的电压输出引脚的输出电压从0升至VDD，反射式光电传感器的发光二极管发出的光线经过片材PCB和花篮PCB板的反射后被接收管接收，监测电压反馈引脚的电压，通过调整电压输出引脚的输出电压使监测电压反馈引脚的电压
同时调节可变电阻使阈值参考检测引脚的电压V阈值＝0.1VDD
S2、检测装置上升使待检测的片材插入到相邻PCB板之间的间隙中并检测此时电压反馈引脚的电压；
S21、若电压反馈引脚的电压V1降低，且|V1-V0|＞V阈值，则判定片材为不透明片，启动指令输入引脚收到启动检测指令同步信号，单片机的信号输出引脚输出高电平；
S22、若电压反馈引脚的电压V1升高，且|V1-V0|＞V阈值，则判定片材为透明片，启动指令输入引脚收到启动检测指令同步信号，单片机的信号输出引脚输出高电平；
S23、若电压反馈引脚的电压V1未发生变化或者V1发生变化但|V1-V0|＜V阈值，则判定该间隙中没有片材，单片机的信号输出引脚输出低电平。
优选的，该检测方法还包括复位步骤：当第一次单片机供电时进行复位或在花篮PCB板上的单片机的电压输出引脚的输出低电平时，所有的片材PCB板上的单片机复位；
若有花篮时，而花篮PCB板在上升过程中，反射式光电传感器的发光二极管发出的光线被花篮的边缘反射后由接收管接收，此时花篮PCB板上的单片机的电压反馈引脚的电压V′1降低，且|V′1-V0|＞V阈值，则花篮PCB板上单片机的信号输出引脚输出高电平；
若无花篮时，PCB板在上升过程中反射式光电传感器的发光二极管发出的光线未被反射，此时花篮PCB板上的单片机的电压反馈引脚的电压V′1无变化，或V′1发生变化但|V′1-V0|＜V阈值，则花篮PCB板上单片机的信号输出引脚输出低电平。
优选的，所述检测方法还包括亮灯提示，单片机在步骤S21和S22中分别点亮不同颜色的指示灯，而在步骤S23中，指示灯均熄灭。
其中该检测方法使用了上述的检测装置，片材对发光二极管的反射量不同进而使接收管的电阻发生变化，进而电压反馈引脚上电压变化不同，并且电压变化量与阈值电压进行比对，从而可以减少外界光线变化造成的，提高检测结果的准确性。
由于该检测方法还包括复位步骤，这样，该复位步骤由花篮PCB板上的电压输出控制，当花篮PCB板上的反射式光电传感器的接收管接收到花篮侧板反射的光线，这样电压反馈引脚的电压V′1降低，且|V′1-V0|＞V阈值，则花篮PCB板上单片机的信号输出引脚输出高电平，这样其他的片材PCB板才进行检测工作，若未检测到花篮侧板反射的光线，则花篮PCB板上单片机的信号输出引脚输出低电平，片材PCB板始终复位而不工作，这样避免一些误触发或者人为的异常信号。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型实施例的检测装置未检测时的结构示意图；
图2是本实用新型实施例的检测装置检测时的结构示意图；
图3是本实用新型实施例的检测装置的结构示意图；
图4是片材PCB板上器件的示意图；
图5是PCB板的线路图；
附图中：1.花篮；2.片材；3.安装板；4.片材PCB板；5.花篮PCB板；6.机架；7.气缸；8.导杆；9.导套；10.升降座；11.反射式光电传感器；111.接收管；112.发光二极管；113.集电极；114.发射极；12.单片机；121.数字电源引脚；122.信号输出引脚；123.电压输出引脚；124.电压反馈引脚；125.阈值参考检测引脚；126.模拟电源引脚；127.启动指令输入引脚；128.重启引脚；129.红色灯指示引脚；1210.绿色灯指示引脚；13.稳压器；14.LED指示灯；141.红色指示灯；142.绿色指示灯；15.上拉电阻；16.可变电阻。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
如图1至图5所示，一种碳化硅片的检测装置，包括滑动安装于机架6上的升降座10，该升降座10由升降动力装置驱动，该升降座10上设置有安装板3，该安装板3上设置有若干各个等间距且平行设置的片材PCB板4，位于片材PCB板4的外侧设置有花篮PCB板5，相邻的片材PCB板4之间间隙方便碳化硅片的插入，该片材PCB板4和花篮PCB板5的结构相同，片材PCB板4和花篮PCB板5上均设置有相连的反射式光电传感器11、单元机和稳压器13，所述单片机12包括数字电源引脚121、模拟电源引脚126、电压输出引脚123、启动指令输入引脚127、重启引脚128、电压反馈引脚124、信号输出引脚122和阈值参考检测引脚125，所述数字电源引脚121和模拟电源引脚126均通过稳压器13与供电电源连接，5V的电源经过稳压器13后分别稳压至3.3V给数字电源引脚121和模拟电源引脚126，而本实施例中，如图5所示，图5中的VDD和VDDA均为3.3V。
所述电压输出引脚123与反射式光电传感器11的发光二极管112的正极连接，反射式光电传感器11的接收管111的集电极113与电压反馈引脚124连接，该接收管111的发射极114和发光二极管112的负极接地；所述接收管111的集电极113还通过上拉电阻15与数字电源引脚121相连，所述启动指令输入引脚127与外界设备相连用来接收外界检测启动指令，所述片材PCB板4上的单片机12的重启引脚128通过线与逻辑方式与花篮PCB板5上的单片机12的信号输出引脚122相连，所述模拟电源引脚126连接与可变电阻16连接，该阈值参考检测引脚125与可变电阻16的调节端连接。
所述片材PCB板4和花篮PCB板5上均设置有LED指示灯14，该LED指示灯14与单片机12的指示灯输出引脚相连。而本实施例中，LED指示灯14包括红色指示灯141和绿色指示灯142，指示灯输出引脚包括绿色灯指示引脚1210和红色灯指示引脚129，对应的，红色指示灯141连接红色灯指示引脚129，而绿色指示灯142连接绿色灯指示引脚1210。
所述升降座10包括至少两根导杆8，该机架6上设置有与导杆8适配的导套9，所述导杆8插入所述导套9内，所述导杆8之间设置有连接杆，该连接杆和底座之间设置有所述升降动力装置。所述升降动力装置为气缸7，该气缸竖直设置。
而本实施例中，所述反射式光电传感器11设置于片材PCB板4和花篮PCB板5的上部。优选的，所述反射式光电传感器11与相对的片材PCB板4之间的间距为H，所述碳化硅片的插入位置为H/2处。
另外，本实施例中还公开了一种碳化硅片的检测方法，该检测方法使用了上述的检测装置，其包括以下步骤：
S1、工作环境中且无片材2的前提下进行信号采集，单片机12的电压输出引脚123(PIN10-PIN13)的输出电压从0升至VDD，反射式光电传感器11的发光二极管112发出的光线经过片材2PCB和花篮PCB板5的反射后被接收管111接收，监测电压反馈引脚124的电压，通过调整电压输出引脚123的输出电压使监测电压反馈引脚124的电压
同时调节可变电阻16使阈值参考检测引脚125的电压V阈值＝0.1VDD；此步骤确保发光而激光到下一个片材2PCB的背面没有异物或者圆片，此步骤的目的为检测环境的信号采集，其结果作为一个检测的基准参数值保留。
S2、检测装置上升使待检测的片材2插入到相邻PCB板之间的间隙中并检测此时电压反馈引脚124的电压；
S21、若电压反馈引脚124的电压V1降低，且|V1-V0|＞V阈值，则判定片材2为不透明片，启动指令输入引脚127收到启动检测指令同步信号，单片机12的信号输出引脚122输出高电平；其具体的原理是：不透明圆片插入间隙中，由于绝大部分发射的光线会被反射，造成接收管111的电流增加，单片机12的电压反馈引脚124(PIN14)被拉低接近于0V，此时判定为不透明片，同时红色灯指示引脚129(PIN3)置低，红色指示灯141亮，同时信号被暂存；当收到启动检测指令同步信号，即单片机12的启动指令输入引脚127(PIN6/PIN7)均由高变低时，单片机12的信号输出引脚122(PIN17/PIN18)同时输出高电平，完成一次检测；
S22、若电压反馈引脚124的电压V1升高，且|V1-V0|＞V阈值，则判定片材2为透明片，启动指令输入引脚127收到启动检测指令同步信号，单片机12的信号输出引脚122输出高电平；其原理是：当有透明圆片插入间隙内时，由于光线在空气和圆片交界面发生了折射和反射现象，并且发生折射的能量远大于反射的能量，导致接收管111的接收的光线反而变弱，此时电压反馈引脚124(PIN14)的电压被拉高，同时电压拉高的变化量大于V阈值，这样就判断为半透明的碳化硅片，同时绿色灯指示引脚1210(PIN2)置低，绿色指示灯142亮，同时信号被暂存。当收到启动检测指令同步信号，即单片机12的启动指令输入引脚127(PIN6/PIN7)均由高变低时，单片机12的信号输出引脚122(PIN17/PIN18)同时输出高电平，完成一次检测；
S23、若电压反馈引脚124的电压V1未发生变化或者V1发生变化但|V1-V0|＜V阈值，则判定该间隙中没有片材2，单片机12的信号输出引脚122输出低电平，而此时绿色指示灯142和红色指示灯141均不亮。
优选的，该检测方法还包括复位步骤：当第一次单片机12供电时进行复位或在花篮PCB板5上的单片机12的电压输出引脚123的输出低电平时，所有的片材PCB板4上的单片机12复位；
若有花篮1时，而花篮PCB板5在上升过程中，反射式光电传感器11的发光二极管112发出的光线被花篮1的边缘反射后由接收管111接收，此时花篮PCB板5上的单片机12的电压反馈引脚124的电压V′1降低，且|V′1-V0|＞V阈值，则花篮PCB板5上单片机12的信号输出引脚122输出高电平；
若无花篮1时，PCB板在上升过程中反射式光电传感器11的发光二极管112发出的光线未被反射，此时花篮PCB板5上的单片机12的电压反馈引脚124的电压V′1无变化，或V′1发生变化但|V′1-V0|＜V阈值，则花篮PCB板5上单片机12的信号输出引脚122输出低电平。而在检测装置升降的过程中，花篮PCB板5上的反射式光电传感器11是会优先检测到花篮1的侧板，这样，在花篮PCB板5检测到花篮1后片材PCB板4才进行检测，这样减少了误操作和误检测。
以上所述实施例仅是对本实用新型的优选实施方式的描述，不作为对本实用新型范围的限定，在不脱离本实用新型设计精神的基础上，对本实用新型技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种碳化硅片的检测装置，其特征在于：包括滑动安装于机架上的升降座，该升降座由升降动力装置驱动，该升降座上设置有安装板，该安装板上设置有若干各个等间距且平行设置的片材PCB板，位于片材PCB板的外侧设置有花篮PCB板，相邻的片材PCB板之间间隙方便碳化硅片的插入，该片材PCB板和花篮PCB板的结构相同，片材PCB板和花篮PCB板上均设置有相连的反射式光电传感器、单片机和稳压器，所述单片机包括数字电源引脚、模拟电源引脚、电压输出引脚、启动指令输入引脚、重启引脚、电压反馈引脚、信号输出引脚和阈值参考检测引脚，所述数字电源引脚和模拟电源引脚均通过稳压器与供电电源连接，所述电压输出引脚与反射式光电传感器的发光二极管的正极连接，反射式光电传感器的接收管的集电极与电压反馈引脚连接，该接收管的发射极和发光二极管的负极接地；所述接收管的集电极还通过上拉电阻与数字电源引脚相连，所述启动指令输入引脚与外界设备相连用来接收外界检测启动指令，所述片材PCB板上的单片机的重启引脚通过线与逻辑方式与花篮PCB板上的单片机的信号输出引脚相连，所述模拟电源引脚连接与可变电阻连接，该阈值参考检测引脚与可变电阻的调节端连接。
2.如权利要求1所述的一种碳化硅片的检测装置，其特征在于：所述片材PCB板和花篮PCB板上均设置有LED指示灯，该LED指示灯与单片机的指示灯输出引脚相连。
3.如权利要求2所述的一种碳化硅片的检测装置，其特征在于：所述升降座包括至少两根导杆，该机架上设置有与导杆适配的导套，所述导杆插入所述导套内，所述导杆之间设置有连接杆，该连接杆和底座之间设置有所述升降动力装置。
4.如权利要求3所述的一种碳化硅片的检测装置，其特征在于：所述升降动力装置为气缸，该气缸竖直设置。
5.如权利要求4所述的一种碳化硅片的检测装置，其特征在于：所述反射式光电传感器设置于片材PCB板和花篮PCB板的上部。
6.如权利要求5所述的一种碳化硅片的检测装置，其特征在于：所述反射式光电传感器与相对的片材PCB板之间的间距为H，所述碳化硅片的插入位置为H/2处。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20200410 Effective date of abandoning: 20240517 |
|
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