CN220752513U - 一种基板定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基板定位装置，包括支撑机构、相机机构和执行机构，相机机构和执行机构固定在支撑上板上；相机机构包括安装结构和相机，安装结构包括安装竖梁、与安装竖梁垂直固定的安装横梁、以及用于安装相机的第一安装架；安装结构还包括第一导轨，相机通过第一导轨活动安装在第一安装架上；执行机构包括转台、两组定位结构和固定连接在支撑上板上的第二安装架，第二安装架的背侧固定有第二导轨，每组定位结构包括执行连接板、与执行连接板垂直固定的支架、以及与支架固定连接的托板和定位板，转台设置在两组定位结构之间，且固定连接在支撑上板上。本实用新型的基板定位装置能为高效率地实现纳米压印自动化生产奠定基础。

Description

一种基板定位装置

技术领域

本实用新型属于微纳加工的技术领域，具体涉及一种基板定位装置。

背景技术

纳米压印技术是一种以纳米尺度级别的模板为基础的纳米结构制造技术，具体来说，是将通过电子束光刻、X射线光刻或极紫外光刻等技术刻写的模板结构，通过机械接触的方式，转移至基板上，转移的介质通常是一层很薄的压印胶，经加热后冷却或辐照等方法使压印胶固化，然后采用等离子刻蚀等工艺完成转移结构的复制。相对于传统的光刻技术，纳米压印技术结构尺度不受光波波长的限制，分辨率高；相对于电子束光刻、X射线光刻或极紫外光刻等技术，纳米压印技术的设备成本低、生产效率高。纳米压印技术已广泛应用在生物医学、高密度存储、光子晶体、太阳能电池、高精度印刷电路板及其它半导体器件的制作等。

纳米压印技术多采用人工搬运物料的方式，将基板与带纳米结构的模板叠放在工作台上，然后对基板及模板施加压力载荷完成纳米结构的转移。随着纳米压印技术的逐步成熟，纳米压印的产业化需求逐步明显，纳米压印自动化生产的需求也逐步提高，这就需要对基板及带纳米结构的模板进行定位，实现基板及模板的自动化上料。CN201310682870.7提出了一种利用视觉及多向驱动机构进行对准的技术，由于调节结构复杂，累积误差大，精度及效率难以保证。CN201010300052.2提出了一种利用压电陶瓷驱动器推动二自由度平台来实现压印过程中的基板与模板的定位，由于调节机构复杂，应用在自动化生产线中效率偏低。

实用新型内容

现有纳米压印技术一般采用人工的方式将已贴合好的基板及模板放置在压印台，完成压印后取出，基板或模板自动化上料定位方面的应用研究空缺。已经开展的基板及模板对准的应用研究集中在压印过程中基板及模板的对准，或者压印过程中多重压印的对准，结构较复杂，效率较低。

为实现解决上述问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种基板定位装置，包括支撑机构、相机机构和执行机构，相机机构和执行机构设置在支撑机构上；其中，

支撑机构包括支撑底板、支撑上板以及固定在支撑底板和支撑上板之间的支撑竖梁，相机机构和执行机构固定在支撑上板上；

相机机构包括安装结构和相机，安装结构包括安装竖梁、与安装竖梁垂直固定的安装横梁、以及用于安装相机的第一安装架；安装竖梁固定连接在支撑上板的一侧，安装横梁固定在安装竖梁的顶部，第一安装架固定在安装横梁的中部，安装结构还包括第一导轨，相机通过第一导轨活动安装在第一安装架上；

执行机构包括转台、两组定位结构和固定连接在支撑上板上的第二安装架，第二安装架的背侧固定有第二导轨，每组定位结构包括连接板、与连接板垂直固定的支架、以及与支架固定连接的托板和定位板，转台设置在两组定位结构之间，且固定连接在支撑上板上。

在本实用新型的一个实施例中，装置还包括光源单元，光源单元布置在支撑机构的支撑上板上，与支撑机构的支撑上板固定连接。

在本实用新型的一个实施例中，第一导轨有两个，分别沿竖直方向固定在第一安装架的两侧，第一导轨包括固定块和活动块，第一导轨通过固定块固定在第一安装架上，相机固定连接在相机连接板上，且通过相机连接板与第一导轨的活动块固定连接，相机沿第一导轨的竖直方向运动。

在本实用新型的一个实施例中，相机机构还包括调节螺杆，调节螺杆布置在第一安装架上，调节螺杆包括固定块和活动块，调节螺杆的固定块与第一安装架固定连接，调节螺杆的活动块与相机连接板转动连接，调节螺杆拉动相机连接板和相机沿导轨竖直方向运动。

在本实用新型的一个实施例中，第二导轨有两个，分别沿水平方向布置在第二安装架背侧的上下，每个第二导轨包括固定块和活动块，第二导轨的固定块与第二安装架固定连接，第二导轨的活动块与定位结构的连接板固定连接。

在本实用新型的一个实施例中，执行机构还包括水平电机和皮带，水平电机布置在第二安装架上，与第二安装架固定连接，皮带布置在连接板上，且与连接板固定连接，皮带通过水平电机驱动，带动连接板沿第二导轨的水平方向运动。

在本实用新型的一个实施例中，执行机构还包括至少一个传感器，传感器布置在第二安装架，与第二安装架固定连接。

在本实用新型的一个实施例中，转台的上表面具有气槽及连接外部真空气源的气孔，且转台的上表面与定位结构的托板的上表面位于同一平面上，两组定位结构的定位板的相对面具有的圆弧结构。

在本实用新型的一个实施例中，执行机构还包括转台电机，转台电机布置在支撑上板上，与支撑上板固定连接，转台还包括活动块，转台电机与转台的活动块连接，且驱动转台的活动块做转动运动。

在本实用新型的一个实施例中，其特征在于，支撑机构包括一个支撑底板、四个支撑竖梁和一个支撑上板，支撑竖梁矩阵布置在支撑底板和支撑上板之间；相机机构包括两个安装竖梁和两个安装横梁，两个安装横梁分别布置在两个安装竖梁的中部及顶部，第一安装架布置在顶部的安装横梁上。

与现有技术相比，本实用新型提出的一种纳米压印基板定位装置，通过带切边特征或刻线特征或刻圆特征的基板、电机驱动的可张开或闭合的弧形定位板、根据相机处理结果驱动的可吸附转台等特征，实现纳米压印自动化生产所需的基板上料定位，结构简单，定位效率高，并能兼容多种尺寸规格的产品。

附图说明

图1为基板定位装置的结构示意图。

图2为用于基板定位装置的基板结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。本实用新型的说明书和权利要求书以及附图中的术语“第一”“第二”“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样描述的对象在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含。本实用新型所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前、后、内、外、侧面等，仅是参考附图的方向。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。此外，本实用新型在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其它工艺的应用和/或其它材料的使用。

本实用新型的基板定位装置1，如图1所示，包括支撑机构10、相机机构20和执行机构30，相机机构20和执行机构30设置在支撑机构10上。其中，

支撑机构10包括支撑底板11、支撑上板12以及固定在支撑底板11和支撑上板12之间的支撑竖梁13，相机机构20和执行机构30固定在支撑上板12上。在一个实施例中，支撑竖梁13可以为一个或多个，优选地，支撑机构10包括四个支撑竖梁13、一个支撑底板11和一个支撑上板12。四个支撑竖梁13布置在支撑底板11的四个角，支撑竖梁13的一端与支撑底板11固定连接，另一端与支撑上板12固定连接。

相机机构20至少包括安装结构和相机27，安装结构包括安装竖梁21、与安装竖梁21垂直固定的安装横梁22、以及用于安装相机27的第一安装架23。安装竖梁21固定连接在支撑上板12的一侧，安装横梁22固定在安装竖梁21的顶部，第一安装架23固定在安装横梁22的中部。安装竖梁21和安装横梁22可以是一个，也可以是多个。相机机构20还包括光源单元24，光源单元24布置在支撑机构10的支撑上板12上，与支撑机构10的支撑上板12固定连接。

在一个实施例中，相机机构20的包括两个安装竖梁21和两个安装横梁22。其中，两个安装竖梁21均布置在支撑机构10的支撑上板12一侧，且两个安装竖梁21固定在支撑上板12的相邻两个角上。两个安装横梁22布置在两个安装竖梁21之间，并相互垂直固定连接。其中一个安装横梁22布置在安装竖梁21的中部，两端分别与两个安装竖梁21固定连接，另一个及安装横梁22布置在安装竖梁21顶部，两端分别与两个安装竖梁21的顶端固定连接。第一安装架23固定在布置在顶部的安装横梁22上，与相机机构20的顶部安装横梁22固定连接。

进一步地，安装结构还包括第一导轨25，相机27通过第一导轨25活动安装在第一安装架23上。

进一步地，第一导轨25有两个，分别沿竖直方向固定在第一安装架23的两侧，每个第一导轨25均包括固定块和活动块，第一导轨25通过固定块固定在第一安装架23上。第一导轨25的活动块上布置有相机连接板26，相机机构20的相机27就固定连接在相机连接板26上，且相机27通过相机连接板26与第一导轨25的活动块固定连接，从而使相机27可以沿第一导轨25的竖直方向运动。

进一步地，相机机构20还包括调节螺杆28，调节螺杆28布置在第一安装架23上，调节螺杆28包括也固定块和活动块，调节螺杆28的固定块与第一安装架23固定连接，调节螺杆28的活动块与相机连接板26转动连接，调节螺杆28拉动相机连接板26，进而使相机27可以沿导轨竖直方向运动。

进一步地，调节螺杆28可以是手动驱动，也可以是电机驱动。

执行机构30包括转台31、两组定位结构和固定连接在支撑上板12上的第二安装架32，第二安装架32的背侧固定有一个或多个第二导轨33，每组定位结构包括执行连接板34、与执行连接板34垂直固定的支架35、以及与支架35固定连接的托板36和定位板37，转台31设置在两组定位结构之间，且固定连接在支撑上板12上。

优选地，两个支架35布置在执行连接板34上，两个定位板37分部布置在每个对应的支架35上，两个托板36也布置在每个对应的支架35上。

进一步地，转台31的上表面具有气槽及连接外部真空气源的气孔，且转台31的上表面与定位结构的托板36的上表面位于同一平面上，两组定位结构的定位板37的相对面具有的圆弧结构。执行机构30还包括转台电机382，转台电机382布置在支撑上板12上，与支撑上板12固定连接，转台31还包括活动块，转台电机382与转台31的活动块连接，且转台电机382可以驱动转台31的活动块做转动运动，进而带动转台31做转动运动。

进一步地，执行机构30有两个第二导轨33，两个第二导轨33分别沿水平方向布置在第二安装架32的背侧的上下部位，每个第二导轨33均包括固定块和活动块，第二导轨33的固定块与第二安装架32固定连接，第二导轨33的活动块与定位结构的执行连接板34固定连接。优选地，执行机构30有两个执行连接板34，每个执行连接板34与一个第二导轨33的活动块固定连接，两个执行连接板34可以做相互靠近或远离运动。

进一步地，执行机构30还包括水平电机381和皮带383，水平电机381布置在第二安装架32上，与第二安装架32固定连接，皮带383布置在执行连接板34上，且与执行连接板34固定连接，皮带383通过水平电机381的驱动，带动执行连接板34沿第二导轨33的水平方向运动。

进一步地，执行机构30也可以使用气缸，驱动执行连接板34沿第二导轨33的水平方向运动。

进一步地，执行机构30还包括至少一个传感器39，传感器39布置在第二安装架32，并且与第二安装架32固定连接。优选地，有三个传感器39固定连接在第二安装架32上

进一步地，基板定位装置1还包括基板搬运单元，基板搬运单元可以为机械手、机器人等。

与现有技术相比，本实用新型通过具有与基板相同或接近的弧形边缘定位板37对基板进行中心定位，结构简单，定位精度及定位效率高，可兼容各种不同尺寸规格的基板。通过电机带动的可吸附转台31及相机27对基板进行方向定位，定位精度及定位效率高，可兼容各种不同尺寸规格的基板。。

用于本实用新型的基板，如图2所示，具有特征区域2，该特征区域2可以是切边、或者刻线、或者刻圆。进一步地，基板上可以有多个特征区域2，如基板的切边不限于一边，也可以是多边，同样地，基板的刻线或刻圆，不限于一个，也可以是多个。

本实用新型的基板定位装置1的工作状态流程是：

步骤S1，根据基板的尺寸，可以是100mm、150mm、200mm等，调节相机机构20的调节螺杆28及相机27，直到相机27的视野区域与基板的特征区域2相同或接近。

步骤S2，通过基板搬运单元将基板从前工序搬运至执行机构30的托板36上方，并将基板放置在执行机构30的托板36上。

步骤S3，执行机构30的水平电机381驱动执行机构30的支架35、定位板37、托板36沿执行机构30的第二导轨33做水平闭合运动，直到执行机构30的定位板37与基板的侧面接触，由于执行机构30的定位板37具有与基板相同或接近的圆弧特征，此时基板的中心将达到设定的位置，且基板的中心与执行机构30的转台31的中心竖直重合。

步骤S4，执行机构30的转台31的上表面的气槽接通外部的真空气源，执行机构30的转台31吸附住位于执行机构30的托板36上的基板。

步骤S5，执行机构30的水平电机381驱动执行机构30的支架35、定位板37、托板36沿执行机构30的导轨做水平张开运动，直到执行机构30的托板36与基板完全分离。

步骤S6，相机机构20的相机27对基板的特征区域2进行拍照处理。

步骤S7，执行机构30的转台电机382根据相机机构20的处理结果，驱动转台31做转动运动，直到基板的切边或刻线或刻圆达到设定的位置。

步骤S8，执行机构30的转台31的上表面的气槽断开外部的真空气源，通过基板搬运单元将基板从执行机构30的转台31上搬运至后工序。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基板定位装置，包括支撑机构、相机机构和执行机构，其特征在于，所述相机机构和执行机构设置在所述支撑机构上；其中，

所述支撑机构包括支撑底板、支撑上板以及固定在所述支撑底板和支撑上板之间的支撑竖梁，相机机构和执行机构固定在支撑上板上；

所述相机机构包括安装结构和相机，所述安装结构包括安装竖梁、与所述安装竖梁垂直固定的安装横梁、以及用于安装相机的第一安装架；所述安装竖梁固定连接在所述支撑上板的一侧，所述安装横梁固定在所述安装竖梁的顶部，所述第一安装架固定在所述安装横梁的中部，所述安装结构还包括第一导轨，所述相机通过第一导轨活动安装在第一安装架上；

所述执行机构包括转台、两组定位结构和固定连接在所述支撑上板上的第二安装架，所述第二安装架的背侧固定有第二导轨，每组所述定位结构包括执行连接板、与执行连接板垂直固定的支架、以及与支架固定连接的托板和定位板，所述转台设置在两组所述定位结构之间，且固定连接在所述支撑上板上。

2.根据权利要求1所述的基板定位装置，其特征在于，所述装置还包括光源单元，所述光源单元布置在支撑机构的支撑上板上，与支撑机构的支撑上板固定连接。

3.根据权利要求2所述的基板定位装置，其特征在于，所述第一导轨有两个，分别沿竖直方向固定在第一安装架的两侧，所述第一导轨包括固定块和活动块，所述第一导轨通过固定块固定在第一安装架上，所述相机固定连接在相机连接板上，且通过相机连接板与所述第一导轨的活动块固定连接，所述相机沿第一导轨的竖直方向运动。

4.根据权利要求3所述的基板定位装置，其特征在于，所述相机机构还包括调节螺杆，所述调节螺杆布置在第一安装架上，所述调节螺杆包括固定块和活动块，所述调节螺杆的固定块与第一安装架固定连接，所述调节螺杆的活动块与相机连接板转动连接，所述调节螺杆拉动所述相机连接板和相机沿导轨竖直方向运动。

5.根据权利要求2所述的基板定位装置，其特征在于，所述第二导轨有两个，分别沿水平方向布置在所述第二安装架背侧的上下，每个所述第二导轨包括固定块和活动块，所述第二导轨的固定块与第二安装架固定连接，所述第二导轨的活动块与所述定位结构的执行连接板固定连接。

6.根据权利要求5所述的基板定位装置，其特征在于，所述执行机构还包括水平电机和皮带，所述水平电机布置在第二安装架上，与第二安装架固定连接，所述皮带布置在执行连接板上，且与执行连接板固定连接，所述皮带通过水平电机驱动，带动所述执行连接板沿所述第二导轨的水平方向运动。

7.根据权利要求6所述的基板定位装置，其特征在于，所述执行机构还包括至少一个传感器，所述传感器布置在第二安装架，与所述第二安装架固定连接。

8.根据权利要求7所述的基板定位装置，其特征在于，所述转台的上表面具有气槽及连接外部真空气源的气孔，且所述转台的上表面与定位结构的托板的上表面位于同一平面上，两组定位结构的定位板的相对面具有的圆弧结构。

9.根据权利要求8所述的基板定位装置，其特征在于，所述执行机构还包括转台电机，所述转台电机布置在支撑上板上，与所述支撑上板固定连接，所述转台还包括活动块，所述转台电机与所述转台的活动块连接，且驱动所述转台的活动块做转动运动。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的基板定位装置，其特征在于，所述支撑机构包括一个支撑底板、四个支撑竖梁和一个支撑上板，支撑竖梁矩阵布置在支撑底板和支撑上板之间；所述相机机构包括两个安装竖梁和两个安装横梁，两个所述安装横梁分别布置在两个安装竖梁的中部及顶部，所述第一安装架布置在顶部的安装横梁上。