CN220934026U - 一种装配式半导体芯片盘片装卸载系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种装配式半导体芯片盘片装卸载系统，包括盘片支撑机构、晶圆盘片缓冲机构、产品盘片缓冲装置、盘片机械手和储盘装置；盘片机械手包括第一夹爪、第二夹爪，升降机构包括第一机械手气缸组件、第二机械手气缸组件、第一夹爪、第二夹爪；第一夹爪和第二夹爪均为气动夹持爪组件，气动夹爪组件包括夹持支座、第一支撑夹板、第二支撑夹板、气压电磁阀和导向轴套件；储盘装置包括储盘底座和储盘盒，储盘底座上端通过第三位置调节机构连接有储盘顶板、储盘基座，储料基座上通过第一基座插接块与储盘盒连接。该系统通过新型结构的气动机械手，提高了抓取盘片的效率和准确度，并设置有装配式的组装系统，提高了整体的安装效率。

Description

一种装配式半导体芯片盘片装卸载系统

技术领域

本实用新型涉及LED加工设备领域，具体涉及一种装配式半导体芯片盘片装卸载系统。

背景技术

半导体芯片盘片(包括晶圆盘片和产品盘片)的装卸载设备，是半导体芯片生产线常用的生产设备，本公司在设计半导体加工设备时，采用的是芯片盘上拉、装卸载结构旋转的方式，目前的加工结构不能满足该方式的加工。申请号202220429554.3的实用新型专利中公开了一种新型料片装卸载装置，该料片装卸装置中，其通过原料膜片、膜片定位机构、夹紧机构和装载支座的连接结构方式，进行半导体芯片的储存装载，虽然能够稳定的支撑夹住整个盘片，但是当该盘片进行竖向安装或整个装卸载装置进行旋转时，稳定性不好，并且整个结构过于复杂笨重。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种装配式半导体芯片盘片装卸载系统，该系统通过新型结构的气动机械手，提高了抓取盘片的效率和准确度，并设置有装配式的组装系统，提高了整体的安装效率。

本实用新型为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：

一种装配式半导体芯片盘片装卸载系统，包括盘片支撑机构、晶圆盘片缓冲机构、产品盘片缓冲装置、盘片机械手和储盘装置；

盘片支撑机构包括盘片撑台和电控系统组件，电控系统组件包括系统撑台和设置在系统撑台内的撑架内垫板、系统控制箱，系统控制箱设置在撑架内垫板上；

盘片撑台包括上垫板和下大理石板，下大理石板适配连接在系统撑台上端，上垫板通过第一撑台固定组件连接在大理石板上，上垫板的上端设置有机械手撑架；

机械手撑架包括两个倒U形的滑移支杆，两个滑移支杆上设置有横向滑移机构，横向滑移机构连有纵向滑移机构，纵向滑移机构通过机械手插接座连有升降机构，机械手插接座的下端连接有机械手辅撑框架，升降机构下端连接盘片机械手；

盘片机械手包括第一夹爪、第二夹爪，升降机构包括第一机械手气缸组件和第二机械手气缸组件，第一机械手气缸组件穿过机械手插接座后连接第一夹爪，第二机械手气缸组件穿过机械手插接座后连接第二夹爪；

第一夹爪和第二夹爪均为气动夹持爪组件，所述气动夹持爪组件包括夹持支座、第一支撑夹板、第二支撑夹板、气压电磁阀和导向轴套件，夹持支座的下端连有夹持凸块，第一支撑夹板和第二支撑夹板通过导向轴套件连接在夹持凸块的下端，气压电磁阀连接在第一支撑夹板和第二支撑夹板之间；

所述储盘装置包括储盘底座和储盘盒，储盘底座上端连接第三位置调节机构，第三位置调节机构上端连接有储盘顶板，储盘顶板的上端设置有多个储盘基座，储料基座上设置有第一基座插接块，储盘盒通过第一基座插接块连接在储盘基座上后通过螺丝固定。

优选的，所述晶圆盘片缓冲机构包括晶圆底座和设置在晶圆底座上端的晶圆盘片装卸载装置，晶圆底座连接在上垫板的上端；

晶圆盘片装卸载装置包括晶圆盘片承载机构、晶圆盘片分选固定机构和晶圆盘片夹取机构，圆盘片承载机构设置在晶圆盘片分选固定机构的前侧，晶圆盘片夹取机构包括第一夹取支撑机构和滑动连接在第一夹取支撑机构上的第一滑动夹板组件，第一夹取支撑机构位于晶圆盘片承载机构、晶圆盘片分选固定机构的一侧；

所述晶圆盘片承载机构通过第一旋转调节机构连接在晶圆底座的前部上端，晶圆盘片分选固定机构通过第一位置调节机构连接在晶圆底座的后部上端。

优选的，所述产品盘片缓冲装置包括产品底座、设置在产品底座上端的第二位置调节机构、设置在第二位置调节机构上的产品顶座，产品顶座上设置有第二旋转调节机构，第二旋转调节机构上设置有产品圆片承载机构。

优选的，所述储盘盒包括储盘底板和连接在储盘底板上端的重力传感垫板、储盘支撑外框，重力传感垫板设置在储盘支撑外框内侧的储盘底板上，重力传感垫板上方的储盘支撑外框内设置有盘体分隔内板，盘体分隔内板中开设有盘体安放凹槽。

优选的，所述盘体安放凹槽中放置有盘片骨架，盘片骨架包括圆形盘撑架和连接在圆形盘撑架末端的盘片夹取块，盘片夹取块上开设用于第一支撑夹板和第二支撑夹板进行夹持的夹取槽空。

优选的，所述第一机械手气缸组件和第二机械手气缸组件均为升降导向组件，所述升降导向组件包括升降气缸件和导向杆筒件，升降气缸件包括第一气缸筒和连接在第一气缸筒内的第一气缸杆，导向杆筒件包括第一导向筒和连接在第一导向筒内的第一导向杆，第一气缸杆的下端和第一导向杆下端均与夹持支座连接；第一气缸筒和第一导向筒相互平行设置，并且第一气缸筒和第一导向筒均穿过机械手插接座。

优选的，所述机械手辅撑框架包括辅撑左支板和辅撑右支板，辅撑左支板和辅撑右支板均呈倒L形板状，辅撑左支板和辅撑右支板均通过第一结构加强连接板与机械手插接座连接；

所述辅撑左支板和辅撑右支板的内侧均设置有辅助定位块，辅助定位块上插接有盘片辅助组件；

盘片辅助组件包括两个辅助撑架和连接在辅助撑架内的复制凹槽，辅撑左支板、辅撑右支板上均设置两个盘片辅助组件。

优选的，所述第一支撑夹板和第二支撑夹板均为异形支板；

异形支板包括长方形支板体、连接在长方形支板体下端的三角形支板体、连接在三角形支板体下端的弧形夹持板体，弧形夹持板体的端部插接在三角形板体的下部内后通过螺丝固定，弧形夹持板体上连接有阻塞传感器；

长方形支板体和三角形支板体为一体成型的金属板，三角形支板体的上端的厚度大于长方形支板体的厚度；弧形夹持板体为金属板，弧形夹持板体的外端套接有夹持橡胶套。

本实用新型的有益效果是：

上述系统中，机械手的空间移动采用交流伺服电机驱动，同步带轮传动，沿直线导轨水平运动。机械手上夹爪上设计有凸指(异形支板的弧形板部结构)，机械手上的夹爪抓取盘片时，凸指卡入盘片的凹槽里，确保抓取操作可靠。本实用新型中的机械手进行抓取盘片时，夹爪的记性夹取或释放盘片时操作采用了气动系统结构(气压电磁阀和导向轴套件)，气压电磁阀为微型的驱动气缸(选择高精度的微型气缸，微型气缸上设置有伸缩距离的传感器)，控制抓爪抓取或释放。机械手的弧形端部上安装有阻塞传感器，当抓爪渗入进盘片抓取位置时，阻塞传感器接受到位置信号，控制机械手抓取盘片。上述装配式半导体芯片盘片装卸载系统中，设置有新型装配式结构的盘片支撑机构，整体上可更方便装配和拆卸。晶圆盘片缓冲机构、产品盘片缓冲装置可分别安装加工，安装完成后固定在盘片支撑机构上，便于整体结构的装配，提高了整个设备的加工效率。

附图说明

图1是装配式半导体芯片盘片装卸载系统整体结构示意图。

图2是储盘装置结构示意图。

图3是气动夹持爪组件结构示意图。

图4是气动夹持爪组件中的异形支板结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明：

实施例1，结合图1至图4，对本实施例进行详细说明。

一种装配式半导体芯片盘片装卸载系统，包括盘片支撑机构1、晶圆盘片缓冲机构2、产品盘片缓冲装置3、盘片机械手4和储盘装置5。

盘片支撑机构1包括盘片撑台11和电控系统组件12，电控系统组件12包括系统撑台121和设置在系统撑台121内的撑架内垫板122、系统控制箱123，系统控制箱123设置在撑架内垫板122上；

盘片撑台11包括上垫板111和下大理石板112，下大理石板112适配连接在系统撑台121上端，上垫板111通过第一撑台固定组件连接在大理石板上，第一撑台固定组件一般为螺钉件，螺钉件适配有垫片，所述上垫板111的上端设置有机械手撑架6；

机械手撑架6包括两个倒U形的滑移支杆61，两个滑移支杆61上设置有横向滑移机构62，横向滑移机构62的上端连有纵向滑移机构63，纵向滑移机构63通过机械手插接座64连有升降机构65，机械手插接座64的下端连接有机械手辅撑框架66，升降机构65下端连接盘片机械手4。

盘片机械手4包括第一夹爪、第二夹爪，升降机构65包括第一机械手气缸组件651和第二机械手气缸组件652，第一机械手气缸组件651穿过机械手插接座64后连接第一夹爪，第二机械手气缸组件652穿过机械手插接座64后连接第二夹爪。

第一夹爪和第二夹爪均为气动夹持爪组件8，所述气动夹持爪组件8包括夹持支座81、第一支撑夹板82、第二支撑夹板83、气压电磁阀84和导向轴套件85，夹持支座81的下端连有夹持凸块86，第一支撑夹板82和第二支撑夹板83通过导向轴套件85连接在夹持凸块的下端，气压电磁阀84连接在第一支撑夹板82和第二支撑夹板83之间。

所述储盘装置5包括储盘底座51和储盘盒52，储盘底座51上端连接第三位置调节机构53，第三位置调节机构53包括多个平行排列的第三纵向调节杆和多个平行排列的第三横向调节杆，第三纵向调节杆位于第三横向调节杆上端，第三纵向调节杆和第三横向调节杆上均设置有多个第三调节孔，第三纵向调节杆通过第三调节孔内的沉孔螺钉与第三横向调节杆连接。

第三位置调节机构53上端连接有储盘顶板54，储盘顶板的上端设置有多个储盘基座55，储料基座55上设置有第一基座插接块56，储盘盒52通过第一基座插接块56连接在储盘基座55上后通过侧端的螺丝进行压紧固定。

晶圆盘片缓冲机构2包括晶圆底座21和设置在晶圆底座21上端的晶圆盘片装卸载装置，晶圆底座21连接在上垫板111的上端；

晶圆盘片装卸载装置包括晶圆盘片承载机构22、晶圆盘片分选固定机构23和晶圆盘片夹取机构24，圆盘片承载机构22设置在晶圆盘片分选固定机构23的前侧，晶圆盘片夹取机构24包括第一夹取支撑机构241和滑动连接在第一夹取支撑机构241上的第一滑动夹板组件242，第一夹取支撑机构241位于晶圆盘片承载机构22、晶圆盘片分选固定机构23的一侧。

所述晶圆盘片承载机构22通过第一旋转调节机构25连接在晶圆底座21的前部上端，晶圆盘片分选固定机构23通过第一位置调节机构连接在晶圆底座21的后部上端。

产品盘片缓冲装置3包括产品底座31、设置在产品底座31上端的第二位置调节机构32、设置在第二位置调节机构32上的产品顶座33，产品顶座33上设置有第二旋转调节机构34，第二旋转调节机构34上设置有产品圆片承载机构35。

储盘盒52包括储盘底板521和连接在储盘底板521上端的重力传感垫板522、储盘支撑外框523，重力传感垫板522设置在储盘支撑外框523内侧的储盘底板52上，重力传感垫板522上方的储盘支撑外框523内设置有盘体分隔内板524，盘体分隔内板524中开设有盘体安放凹槽525。

盘体安放凹槽525中放置有盘片骨架57，盘片骨架57包括圆形盘撑架和连接在圆形盘撑架末端的盘片夹取块，盘片夹取块上开设用于第一支撑夹板82和第二支撑夹板83进行夹持的夹取槽空。

第一机械手气缸组件651和第二机械手气缸组件652均为升降导向组件，所述升降导向组件包括升降气缸件和导向杆筒件，升降气缸件包括第一气缸筒和连接在第一气缸筒内的第一气缸杆，导向杆筒件包括第一导向筒和连接在第一导向筒内的第一导向杆，第一气缸杆的下端和第一导向杆下端均与夹持支座81连接；第一气缸筒和第一导向筒相互平行设置，并且第一气缸筒和第一导向筒均穿过机械手插接座64。

机械手辅撑框架66包括辅撑左支板661和辅撑右支板662，辅撑左支板661和辅撑右支板662均呈倒L形板状，辅撑左支板661和辅撑右支板662均通过第一结构加强连接板与机械手插接座64连接。

所述辅撑左支板661和辅撑右支板662的内侧均设置有辅助定位块663，辅助定位块上插接有盘片辅助组件7；

盘片辅助组件7包括两个辅助撑架和连接在辅助撑架内的复制凹槽，辅撑左支板、辅撑右支板上均设置两个盘片辅助组件。

第一支撑夹板82和第二支撑夹板83均为异形支板；

异形支板包括长方形支板体821、连接在长方形支板体821下端的三角形支板体822、连接在三角形支板体822下端的弧形夹持板体823，弧形夹持板体823的端部插接在三角形板体822的下部内后通过螺丝固定，弧形夹持板体823上连接有阻塞传感器；

长方形支板体821和三角形支板体822为一体成型的金属板，三角形支板体822的上端的厚度大于长方形支板体821的厚度；弧形夹持板体823为金属板，弧形夹持板体的外端套接有夹持橡胶套。

实施例2，在上述实施例公开的基础上，本实施例进一步公开如下：

上述装配式半导体芯片盘片装卸载系统的装配式半导体芯片盘片的使用具体包括如下：

确定盘片支撑机构、晶圆盘片缓冲机构、产品盘片缓冲装置、盘片机械手和储盘装置的结构尺寸，分别加工装卸载系统中各个部件，固定储盘底座，并将储盘盒插接在储盘底座上。

安装盘片支撑机构、晶圆盘片缓冲机构、产品盘片缓冲装置，在机械手插接座上开设多个用于插接座定位孔后，通过插接座定位孔进行升降机构的定位安装。

调整横向滑移机构、纵向滑移机构、升降机构的结构位置，保证顺畅度，通过系统控制箱对移动的滑移机构和升降机构通电后，夹住盘片后插接到储盘盒内，若位置有误差，拔出储盘盒后进行型号的更换或固定螺丝的调整，保证储盘盒能与升降机构的相对位置精准对接。

确定系统中的其余加工结构和电气系统，整个设备分选进行工作，通过横向滑移机构、纵向滑移机构、升降机构的控制，盘片机械手进行空间内相对位置的移动；夹取时，盘片机械手中的第一夹爪可对储盘装置中的盘片进行夹取，此时第二夹爪可分别对晶圆盘片缓冲机构或产品盘片缓冲装置中的盘片进行夹取。

盘片机械手将装有晶圆的盘片夹取至晶圆盘片缓冲机构上，将普通空盘片夹取至产品盘片缓冲装置上，通过装卸载系统进行分选后，晶圆盘片缓冲机构上的合格的晶圆被分选至普通空盘片上从而形成合格产品盘片，装有晶圆的盘片上剩余有不合格的晶圆产品后，变成废品盘片。

分选完成后，晶圆盘片缓冲机构将废品盘片进行移动，此时盘片机械手的其中一个夹爪夹起装有晶圆的盘片并移动至废品盘片将要竖起的位置上方并等待。废品盘片在晶圆盘片缓冲机构的作用下竖起，盘片机械手的另一个夹爪将废品盘片夹起，其中一个夹爪将装有晶圆的盘片放置在空置的晶圆盘片缓冲机构中，晶圆盘片缓冲机构中复位；然后废品盘片被放置在储盘盒内，并进行位置传感标记，标记的信号会被装卸载系统接收。

产品盘片缓冲装置将合格产品盘片移动至指定位置并将合格产品盘片竖起，盘片机械手移动至储盘装置另一侧，并使用其中一个夹爪夹起一个普通空盘片

盘片机械手移动至合格产品盘片上方，通过另一个夹爪夹起合格产品盘片，其中一个夹爪将需要替换的普通空盘片放置在产品盘片缓冲装置上，产品盘片缓冲装置复位，晶片分选工作继续。另一个夹爪将合格产品盘片放置在储盘盒内，并进行位置传感标记，标记的信号会被装卸载系统接收；

重复操作，直至所有储盘盒内的盘片位置被标记完成，直接拔出储盘盒进行新的物料的更换。

实施例3，在上述实施例公开的基础上，本实施例进一步公开如下：

上述系统中，机械手的空间移动采用交流伺服电机驱动，同步带轮传动，沿直线导轨水平运动。机械手上夹爪上设计有凸指(异形支板的弧形板部结构)，机械手上的夹爪抓取盘片时，凸指卡入盘片的凹槽里，确保抓取操作可靠。本实用新型中的机械手进行抓取盘片时，夹爪的记性夹取或释放盘片时操作采用了气动系统结构(气压电磁阀84和导向轴套件85)，气压电磁阀为微型的驱动气缸(选择高精度的微型气缸，微型气缸上设置有伸缩距离的传感器)，控制抓爪抓取或释放。机械手的弧形端部上安装有阻塞传感器，当抓爪渗入进盘片抓取位置时，阻塞传感器接受到位置信号，控制机械手抓取盘片。上述装配式半导体芯片盘片装卸载系统中，设置有新型装配式结构的盘片支撑机构，整体上可更方便装配和拆卸。晶圆盘片缓冲机构、产品盘片缓冲装置可分别安装加工，安装完成后固定在盘片支撑机构上，便于整体结构的装配，提高了整个设备的加工效率。

本实用新型中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种装配式半导体芯片盘片装卸载系统，其特征在于，包括盘片支撑机构、晶圆盘片缓冲机构、产品盘片缓冲装置、盘片机械手和储盘装置；

盘片支撑机构包括盘片撑台和电控系统组件，电控系统组件包括系统撑台和设置在系统撑台内的撑架内垫板、系统控制箱，系统控制箱设置在撑架内垫板上；

盘片撑台包括上垫板和下大理石板，下大理石板适配连接在系统撑台上端，上垫板通过第一撑台固定组件连接在大理石板上，上垫板的上端设置有机械手撑架；

机械手撑架包括两个倒U形的滑移支杆，两个滑移支杆上设置有横向滑移机构，横向滑移机构连有纵向滑移机构，纵向滑移机构通过机械手插接座连有升降机构，机械手插接座的下端连接有机械手辅撑框架，升降机构下端连接盘片机械手；

盘片机械手包括第一夹爪、第二夹爪，升降机构包括第一机械手气缸组件和第二机械手气缸组件，第一机械手气缸组件穿过机械手插接座后连接第一夹爪，第二机械手气缸组件穿过机械手插接座后连接第二夹爪；

第一夹爪和第二夹爪均为气动夹持爪组件，所述气动夹持爪组件包括夹持支座、第一支撑夹板、第二支撑夹板、气压电磁阀和导向轴套件，夹持支座的下端连有夹持凸块，第一支撑夹板和第二支撑夹板通过导向轴套件连接在夹持凸块的下端，气压电磁阀连接在第一支撑夹板和第二支撑夹板之间；

所述储盘装置包括储盘底座和储盘盒，储盘底座上端连接第三位置调节机构，第三位置调节机构上端连接有储盘顶板，储盘顶板的上端设置有多个储盘基座，储料基座上设置有第一基座插接块，储盘盒通过第一基座插接块连接在储盘基座上后通过螺丝固定。

2.根据权利要求1所述的一种装配式半导体芯片盘片装卸载系统，其特征在于，所述晶圆盘片缓冲机构包括晶圆底座和设置在晶圆底座上端的晶圆盘片装卸载装置，晶圆底座连接在上垫板的上端；

晶圆盘片装卸载装置包括晶圆盘片承载机构、晶圆盘片分选固定机构和晶圆盘片夹取机构，圆盘片承载机构设置在晶圆盘片分选固定机构的前侧，晶圆盘片夹取机构包括第一夹取支撑机构和滑动连接在第一夹取支撑机构上的第一滑动夹板组件，第一夹取支撑机构位于晶圆盘片承载机构、晶圆盘片分选固定机构的一侧；

所述晶圆盘片承载机构通过第一旋转调节机构连接在晶圆底座的前部上端，晶圆盘片分选固定机构通过第一位置调节机构连接在晶圆底座的后部上端。

3.根据权利要求1所述的一种装配式半导体芯片盘片装卸载系统，其特征在于，所述产品盘片缓冲装置包括产品底座、设置在产品底座上端的第二位置调节机构、设置在第二位置调节机构上的产品顶座，产品顶座上设置有第二旋转调节机构，第二旋转调节机构上设置有产品圆片承载机构。

4.根据权利要求1所述的一种装配式半导体芯片盘片装卸载系统，其特征在于，所述储盘盒包括储盘底板和连接在储盘底板上端的重力传感垫板、储盘支撑外框，重力传感垫板设置在储盘支撑外框内侧的储盘底板上，重力传感垫板上方的储盘支撑外框内设置有盘体分隔内板，盘体分隔内板中开设有盘体安放凹槽。

5.根据权利要求4所述的一种装配式半导体芯片盘片装卸载系统，其特征在于，所述盘体安放凹槽中放置有盘片骨架，盘片骨架包括圆形盘撑架和连接在圆形盘撑架末端的盘片夹取块，盘片夹取块上开设用于第一支撑夹板和第二支撑夹板进行夹持的夹取槽空。

6.根据权利要求1所述的一种装配式半导体芯片盘片装卸载系统，其特征在于，所述第一机械手气缸组件和第二机械手气缸组件均为升降导向组件，所述升降导向组件包括升降气缸件和导向杆筒件，升降气缸件包括第一气缸筒和连接在第一气缸筒内的第一气缸杆，导向杆筒件包括第一导向筒和连接在第一导向筒内的第一导向杆，第一气缸杆的下端和第一导向杆下端均与夹持支座连接；第一气缸筒和第一导向筒相互平行设置，并且第一气缸筒和第一导向筒均穿过机械手插接座。

7.根据权利要求1所述的一种装配式半导体芯片盘片装卸载系统，其特征在于，所述机械手辅撑框架包括辅撑左支板和辅撑右支板，辅撑左支板和辅撑右支板均呈倒L形板状，辅撑左支板和辅撑右支板均通过第一结构加强连接板与机械手插接座连接；

所述辅撑左支板和辅撑右支板的内侧均设置有辅助定位块，辅助定位块上插接有盘片辅助组件；

盘片辅助组件包括两个辅助撑架和连接在辅助撑架内的复制凹槽，辅撑左支板、辅撑右支板上均设置两个盘片辅助组件。

8.根据权利要求7所述的一种装配式半导体芯片盘片装卸载系统，其特征在于，所述第一支撑夹板和第二支撑夹板均为异形支板；

异形支板包括长方形支板体、连接在长方形支板体下端的三角形支板体、连接在三角形支板体下端的弧形夹持板体，弧形夹持板体的端部插接在三角形板体的下部内后通过螺丝固定，弧形夹持板体上连接有阻塞传感器；

长方形支板体和三角形支板体为一体成型的金属板，三角形支板体的上端的厚度大于长方形支板体的厚度；弧形夹持板体为金属板，弧形夹持板体的外端套接有夹持橡胶套。