TW201922438A - 晶片定位及裝載系統 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及晶片生產技術領域，特別是涉及一種晶片定位及裝載系統，其包括取料機構、視覺定位系統、送料機構以及包括多個子對位平台的對位平台系統，取料機構包括X向取料機械手和YZ向輸送單元，在X向取料機械手上設置有多個間隔設置用於吸取晶片的第一真空吸盤，多個第一真空吸盤的分佈與多個子對位平台一一對應；視覺定位系統架設在對位平台系統上方，用於獲取晶片位置；每個子對位平台根據所獲取的晶片位置進行調整，使其與預先設定的基準位置重合；送料機構用於將多個子對位平台上調整後的多個晶片輸送到目的位置。該晶片定位及裝載系統能夠同時對多片晶片進行操作，減少設備重複動作做佔用的時間，因而提高了工作效率，並且降低了成本。

Description

晶片定位及裝載系統
交叉引用
本申請引用於2017年11月16日提交的專利名稱為“晶片定位及裝載系統”的第2017111381104號中國專利申請，其藉由引用被全部併入本申請。
本發明涉及半導體生產技術領域，特別是涉及一種晶片定位及裝載系統。
在目前的太陽能電池和半導體晶片生產過程中，晶片的裝載多是藉由一個機械手來完成全部過程。機械手先從晶片盒內取出晶片，放在對位平台上拍照定位，調整晶片的中心位置之後，機械手再吸取晶片放入濕法設備或指定容器內。由於依靠一個機械手完成晶片的抓取、放置、轉移等動作，因而導致整個步驟的節拍時間長，生產效率低，不能滿足大批量生產的需求；而如要使用多個機械手和對位平台，則成本較高。
（一）要解決的技術問題
本發明的目的是提供一種晶片定位及裝載系統，旨在至少解決習知技術或相關技術中存在的技術問題之一。
（二）技術手段
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種晶片定位及裝載系統，其特徵在於，包括取料機構、視覺定位系統、送料機構以及包括多個子對位平台的對位平台系統，其中：
所述取料機構包括X向取料機械手和YZ向輸送單元，在所述X向取料機械手上設置有多個間隔設置用於吸取晶片的第一真空吸盤，多個所述第一真空吸盤的分佈與多個所述子對位平台一一對應，所述YZ向輸送單元與所述X向取料機械手連接，用於將多個所述第一真空吸盤所吸取的晶片同時輸送到各自對應的所述子對位平台上；
所述視覺定位系統架設在所述對位平台系統上方，用於獲取每個所述子對位平台上的晶片的位置；
每個所述子對位平台根據所述視覺定位系統所獲取的所述每個晶片的位置對所述晶片進行調整，使其與預先設定的基準位置重合；以及
所述送料機構用於將多個所述子對位平台上調整後的多個所述晶片輸送到目的位置。
較佳地，所述YZ向輸送單元包括導軌，所述導軌包括Y向段以及分別與Y向段的兩端連接的Z向段，兩個所述Z向段均位於所述Y向段的下方，所述X向取料機械手的一端與所述導軌滑動連接。
較佳地，所述YZ向輸送單元還包括用於驅動所述X向取料機械手在所述導軌內滑動的驅動裝置。
較佳地，所述YZ向輸送單元包括導軌，所述導軌包括Y向導軌和Z向導軌，較佳地Z向導軌與Y向導軌滑動連接，所述X向取料機械手的一端與所述Z向導軌滑動連接。
較佳地，所述YZ向輸送單元還包括用於驅動所述X向取料機械手在所述Z向導軌滑動的第一驅動裝置，以及用於驅動所述Z向導軌在所述Y向導軌滑動的第二驅動裝置。
較佳地，多個所述子對位平台呈一字排列。
較佳地，還包括架設在所述對位平台系統上方的X向滑軌，所述視覺定位系統與所述X向滑軌滑動連接。
較佳地，多個所述子對位平台呈MXN陣列，其中M≥2，N≥2。
較佳地，還包括架設在所述對位平台系統上方的X向滑軌，所述視覺定位系統與所述X向滑軌滑動連接；所述X向滑軌的下端設置有Y向滑軌，所述X向滑軌與所述Y向滑軌滑動連接。
較佳地，所述子對位平台為UVW對位平台。
較佳地，所述送料機構包括X向送料機械手和設置在所述對位平台系統上方的Y向送料導軌，在所述X向送料機械手上設置有多個第二真空吸盤，多個所述第二真空吸盤的分佈與多個所述子對位平台一一對應，所述X向取料機械手與所述Y向導軌滑動連接，所述對位平台系統能夠沿Z向升降。
較佳地，所述送料機構還包括X向送料機械手和設置在所述對位平台系統上方的送料導軌，所述送料導軌包括Y向段以及與所述Y向段連接的Z向段，所述Z向段位於所述Y向段的下方並與所述對位平台系統相對應，所述Z向段將所述Y向段分成位於前部的第一部分和位於後部的第二部分，所述X向取料機械手的一端與所述送料導軌滑動連接。
較佳地，還包括警報裝置，所述警報裝置包括檢測單元和警報單元，所述檢測單元用於檢測所述第一真空吸盤是否連續A次吸取同一晶片失敗，其中，A＞2，當檢測到連續吸取失敗時，發送指令給所述警報單元，所述警報單元發出警報。
較佳地，所述第一真空吸盤採用橡膠或塑膠製成；或者，所述第一真空吸盤採用金屬製成，在所述真空吸盤的表面塗覆有可撓性材料層。
（三）有益效果
根據本發明所提供的晶片定位及裝載系統能夠同時對多片晶片進行操作，減少設備重複動作做佔用的時間，因而提高了工作效率，並且降低了成本。
進一步地，本發明所提供的晶片定位及裝載系統藉由採用可移動的視覺定位系統逐個拍攝多片晶片的位置來獲取每片晶片的位置，而不是採用多個相機去一對一地拍攝晶片位置，因而進一步降低了成本。
下面結合圖式和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關係為基於圖式所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。在本發明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。
在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以藉由中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於所屬技術領域具有通常知識者而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
實施例1
第1圖示出了根據本發明的一種晶片定位及裝載系統的一個較佳實施例。如圖所示，該晶片定位及裝載系統包括取料機構2、視覺定位系統3、送料機構5以及包含多個子對位平台的對位平台系統4。其中，取料機構2包括X向取料機械手和YZ向輸送單元，在X向取料機械手上設置有多個間隔設置用於吸取晶片1的第一真空吸盤，以便藉由X向取料機械手同時抓取多片晶片1。具體地，第一真空吸盤藉由排氣管與真空設備連接，第一真空吸盤吸面向下設置在X向取料機械手的底端。多個第一真空吸盤的分佈與多個所述子對位平台一一對應。YZ向輸送單元與X向取料機械手連接，用於將多個第一真空吸盤所吸取的晶片1同時輸送到各自對應的子對位平台上。視覺定位系統3架設在對位平台系統4上方，用於獲取每個子對位平台上的晶片1的位置（較佳中心位置）；每個子對位平台根據視覺定位系統3所獲取的每個晶片1的位置對其進行調整，使其與預先設定的基準位置重合。送料機構5用於將多個子對位平台上調整後的多片晶片1輸送到目的位置，例如濕法欄具或指定容器中。
根據本發明所提供的晶片定位及裝載系統藉由採用X向取料機械手上的多個間隔設置的第一真空吸盤，以使得能夠同時抓取多片晶片1，並藉由YZ向輸送單元將多片晶片1同時輸送到各自對應的子對位平台上，然後藉由視覺定位系統3獲取放置在多個子對位平台上的每片晶片1的位置；並藉由每個子對位平台根據視覺定位系統3所獲取的每片晶片1的位置分別進行調整；最後由送料機構5將多個子對位平台上調整後的多片晶片1輸送到目的位置。根據本發明所提供的晶片定位及裝載系統能夠同時對多片晶片1進行操作，減少設備重複動作所佔用的時間，因而提高了工作效率，並且降低了成本。
具體地，在該實施例，YZ向輸送單元包括導軌，該導軌包括Y向導軌和Z向導軌，其中Z向導軌與Y向導軌滑動連接，X向取料機械手的一端與Z向導軌滑動連接。較佳地，該YZ向輸送單元還包括用於驅動X向取料機械手在Z向導軌滑動的第一驅動裝置，以及用於驅動Z向導軌在Y向導軌上滑動的第二驅動裝置。當YZ向輸送單元工作時，首先X向取料機械手沿Z向導軌滑動上行到所需位置後停止，然後Z向導軌沿Y向導軌水平滑動，從而帶動與Z向導軌連接的X向取料機械手沿Y向導軌水平滑動到所需位置（該位置，X向取料機械手的多個第一真空吸盤與對位平台系統4中的多個子對位平台一一對應）後停止，然後，X向取料機械手沿Z向導軌滑動下行，從而將晶片1放置在對位平台系統4上。此時，X向取料機械手上的多個第一真空吸盤將所吸取的晶片1釋放到各自對應的子對位平台上，然後原路返回，以便抓取下一批晶片1。
需要說明的是，所屬技術領域具有通常知識者應當理解，在本發明的其它一些實施例中，YZ向輸送單元也可以採用其它的結構，只要能夠使得X向取料機械手能夠移動到與對位平台系統4相對應的位置即可（即，能夠將X向取料機械手的多個第一真空吸盤與對位平台系統4中的多個子對位平台一一對應）。例如，該YZ向輸送單元包括導軌，該導軌包括Y向段以及兩個分別與Y向段的兩端連接的Z向段，兩個Z向段均位於Y向段的下方（即，該導軌呈倒立的“U”形），X向取料機械手的一端與導軌滑動連接。較佳地，YZ向輸送單元還包括用於驅動X向取料機械手在導軌內滑動的驅動裝置，以便在驅動裝置的驅動下驅動X向取料機械手在導軌內滑動，具體地，首先沿導軌的Z向段上行，然後再沿Y向段水平移動，最後沿另一Z向段下行，以將第一真空吸盤所吸取的晶片1輸送到對位平台系統4上。
需要說明的是，雖然在該實施例中示出了對位平台系統4中的子對位平台的數量為4個，且這4個子對位平台呈一字形，然而，所屬技術領域具有通常知識者應當理解，在本發明的其它一些實施例中，對位平台系統4中的子對位平台的數量也可以是其它數值，例如2個，5個或8個等。
在該實施例中，該晶片定位及裝載系統還包括架設在所述對位平台系統4上方的X向滑軌和1個視覺定位系統3，該視覺定位系統3與所述X向支架滑動連接，以藉由移動該視覺定位系統3依次獲取多個子對位平台上的晶片1的位置。使用時，該視覺定位系統3在獲取完一片晶片1的位置後，移到下一片晶片1的位置，以便對另一片晶片1進行檢測，當視覺定位系統3對一片晶片1拍攝完成後，與該晶片1對應的子對位平台就可以根視覺定位系統3所獲取的該晶片1的位置對晶片1進行調整，從而進一步提高工作效率，且降低了製造成本。
需要說明的是，所屬技術領域具有通常知識者應當理解，在本發明的某些實施例中，也可以使用多個固定的視覺定位系統3，每個視覺定位系統3與一個子對位平台對應，從而一對一地拍攝。
較佳子對位平台採用UVW對位平台。進一步地，每個子對位平台的零點是以濕法欄具或指定容器等目的位置來獲取基準位置。當晶片1的中心位置與子對位平台的設定值重合時，相當於也與濕法欄具或指定容器的中心位置重合，從而保證晶片1在濕法欄具或指定容器內的放置精度。
送料機構5包括X向送料機械手和設置在對位平台系統4上方的Y向導軌，在X向送料機械手上設置有多個第二真空吸盤，X向取料機械手與Y向導軌滑動連接，對位平台系統4能夠沿Z向升降，具體地，對位平台系統4被裝在由頂升氣缸控制的底板上，以使得對位平台系統4可以沿Z軸升降。當視覺定位系統3獲取晶片1的中心位置後，子對位平台根據預先設定的基準位置進行調整，使晶片1的中心位置與設定位置重合。當X向送料機械手移動到對位平台系統4上方時，多個第二真空吸盤與對位平台系統4中的多個子對位平台一一對應，以便同時抓取多個子對位平台上的晶片1，並將晶片1輸送到目的位置。
需要說明的是，所屬技術領域具有通常知識者應當理解，在本發明的其他一些實施例中，也可以採用對位平台系統4在z向保持不變，而送料機構5下壓以便使得第二真空吸盤吸取對位平台系統4上的晶片1。具體地，送料機構5還包括X向送料機械手和設置在對位平台系統4上方的送料導軌，該送料導軌包括Y向段以及與Y向段連接的Z向段，Z向段位於Y向段的下方，所述Z向段將Y向段分成位於前部的第一部分和位於後部的第二部分，X向送料機械手的一端與送料導軌滑動連接，當每個所述子對位平台根據所述視覺定位系統3所獲取的所述每個晶片1的位置對所述晶片1進行調整後，送料機構5的X向送料機械手沿送料導軌的Y向段的第一部分水平移動到Z向段時，多個第二真空吸盤的位置與多個子對位平台的上的晶片1的位置相對應，當X向送料機械手沿Z向段下行，並吸取對位平台系統4上的晶片1，然後再沿Z向段上行，並沿Y向段的第二部分將晶片1輸送到濕法欄具或指定容器中，然後再沿Y向段返回。
進一步地，該晶片1定位及裝載系統還包括警報裝置，該警報裝置包括檢測單元和警報單元，其中，檢測單元用於檢測第一真空吸盤是否連續A次吸取同一晶片1失敗，較佳A＞2，當檢測到連續吸取失敗時，發送指令給警報單元，警報單元發出警報。也就是說，藉由取料機構2的第一真空吸盤在吸取晶片1時的真空度來判斷，不能形成真空，重複嘗試A次，則證明晶片1破裂，警報處理。
此外，為了防止損傷晶片1，較佳真空吸盤採用橡膠或塑膠製成；在本發明的其它一些實施例中，真空吸盤也可以採用金屬製成，當採用金屬材料時，較佳在真空吸盤的表面塗覆有可撓性材料層，例如橡膠層或塑膠層。
該晶片定位及裝載系統的工作流程如下：如第2圖所示，放置在容器內的晶片1藉由前端設備放置在指定位置的平台上，定位並固定；當晶片1放置到位後，取料機構2移動到晶片1上方，下移壓到晶片1，第一真空吸盤同時吸取四片晶片1後，末端抬升，並移到對位平台系統4上方，最後將晶片放置在對位平台系統4上。當晶片被放到對位平台系統4後，視覺定位系統3開始逐一對晶片1進行拍照，確定晶片1的位置。當視覺定位系統3獲取晶片的位置後，對位平台系統4根據預先設定的基準位置進行調整，使晶片1的位置與設定位置重合。調整過晶片1位置之後，送料機構5移動到對位平台系統4，頂升氣缸將對位平台系統4頂升一定高度，送料機構5末端的第二真空吸盤同時吸取四片晶片，然後前移將晶片放入濕法欄具內。完成一次裝載過程，然後循環動作。
實施例2
本實施例與實施例1基本相同，為了描述的簡要，在本實施例的描述過程中，不再描述與實施例1相同的技術特徵，僅說明本實施例與實施例1不同之處：
如第3圖所示，在該實施例中，多個子對位平台呈4X2矩陣排列，在這種情況下，X向取料機械手採用板狀，其上設置的多個第一真空吸盤也呈4X2矩陣排列。需要說明的是，雖然在該實施例中示出了對位平台系統4中的子對位平台呈4X2矩陣排列，然而，所屬技術領域具有通常知識者應當理解，在本發明的其它一些實施例中，對位平台系統4中的子對位平台也可以是其它的MXN矩陣排列，其中，M≥2，N≥2，例如3X3，或者5X3等。
該晶片定位及裝載系統還包括架設在所述對位平台系統4上方的X向滑軌和1個視覺定位系統3，該視覺定位系統3與所述X向支架滑動連接，而X向支架的下端還設置有Y向滑軌6，X向支架與Y向滑軌6滑動連接，以藉由在X向支架移動該視覺定位系統3依次獲取多個位於同一X向上的子對位平台上的晶片1的位置，然後將X向支架沿Y向滑軌6移動，以使得該視覺定位系統3依次獲取多個位於另一X向上的子對位平台上的晶片1的位置。當視覺定位系統3對一片晶片1拍攝完成後，與該晶片1對應的子對位平台就可以根視覺定位系統3所獲取的該晶片1的位置對晶片1進行調整，從而進一步提高工作效率，且降低了製造成本。
在本發明的其它一些實施例中，當對位平台系統4的多個子對位平台呈MXN矩陣排列。在這種情況下，該晶片定位及裝載系統還包括架設在對位平台系統4上方的X向支架，以及設置在X向支架的N個Y向子滑軌，N個Y向子滑軌分別與多個子對位平台的N列一一對應，且該視覺定位系統3的數量也為N個，每個視覺定位系統3與相應的Y向子滑軌滑動連接，從而藉由1個視覺定位系統3對MXN矩陣排列中的相應一列子對位平台上的晶片1進行拍照，且N個視覺定位系統3可以同時操作，以便進一步提高工作效率。
以上僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
1‧‧‧晶片
2‧‧‧取料機構
3‧‧‧視覺定位系統
4‧‧‧對位平台系統
5‧‧‧送料機構
6‧‧‧Y向滑軌
第1圖為根據本發明的一種晶片定位及裝載系統的一個較佳實施例的結構示意圖。
第2圖為根據本發明的一種晶片定位及裝載系統的製程流程圖。
第3圖為根據本發明的一種晶片定位及裝載系統的另一個較佳實施例的結構示意圖。

Claims (14)

  1. 一種晶片定位及裝載系統，其包括一取料機構、一視覺定位系統、一送料機構以及包括複數個子對位平台的一對位平台系統，其中： 該取料機構包括X向取料機械手和YZ向輸送單元，在該X向取料機械手上設置有複數個間隔設置用於吸取晶片的第一真空吸盤，該複數個第一真空吸盤的分佈與該複數個子對位平台一一對應，該YZ向輸送單元與該X向取料機械手連接，用於將該複數個第一真空吸盤所吸取的晶片同時輸送到各自對應的該子對位平台上； 該視覺定位系統架設在該對位平台系統上方，用於獲取每個該子對位平台上的晶片的位置； 每個該子對位平台根據該視覺定位系統所獲取的每個該晶片的位置對該晶片進行調整，使其與預先設定的基準位置重合； 該送料機構用於將該複數個子對位平台上調整後的該複數個晶片輸送到目的位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的晶片定位及裝載系統，其中該YZ向輸送單元包括導軌，該導軌包括Y向段以及分別與Y向段的兩端連接的Z向段，兩個該Z向段均位於該Y向段的下方，該X向取料機械手的一端與該導軌滑動連接。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的晶片定位及裝載系統，其中該YZ向輸送單元進一步包括用於驅動該X向取料機械手在該導軌內滑動的驅動裝置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的晶片定位及裝載系統，其中該YZ向輸送單元包括導軌，該導軌包括Y向導軌和Z向導軌，其中Z向導軌與Y向導軌滑動連接，該X向取料機械手的一端與該Z向導軌滑動連接。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的晶片定位及裝載系統，其中該YZ向輸送單元進一步包括用於驅動所述X向取料機械手在該Z向導軌滑動的第一驅動裝置，以及用於驅動該Z向導軌在該Y向導軌滑動的第二驅動裝置。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的晶片定位及裝載系統，其中該複數個子對位平台呈一字排列。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的晶片定位及裝載系統，其進一步包括架設在該對位平台系統上方的X向滑軌，該視覺定位系統與該X向滑軌滑動連接。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的晶片定位及裝載系統，其中該複數個子對位平台呈MXN陣列，其中M≥2，N≥2。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的晶片定位及裝載系統，其進一步包括架設在該對位平台系統上方的X向滑軌，該視覺定位系統與該X向滑軌滑動連接；該X向滑軌的下端設置有Y向滑軌，該X向滑軌與該Y向滑軌滑動連接。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的晶片定位及裝載系統，其中該子對位平台為UVW對位平台。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的晶片定位及裝載系統，其中該送料機構包括X向送料機械手和設置在該對位平台系統上方的Y向送料導軌，在該X向送料機械手上設置有複數個第二真空吸盤，該複數個第二真空吸盤的分佈與該複數個子對位平台一一對應，該X向取料機械手與該Y向導軌滑動連接，該對位平台系統能夠沿Z向升降。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的晶片定位及裝載系統，其中該送料機構進一步包括X向送料機械手和設置在該對位平台系統上方的送料導軌，該送料導軌包括Y向段以及與該Y向段連接的Z向段，該Z向段位於該Y向段的下方並與該對位平台系統相對應，該Z向段將該Y向段分成位於前部的第一部分和位於後部的第二部分，該X向取料機械手的一端與該送料導軌滑動連接。
  13. 如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述的晶片定位及裝載系統，其進一步包括警報裝置，該警報裝置包括檢測單元和警報單元，該檢測單元用於檢測該第一真空吸盤是否連續A次吸取同一晶片失敗，其中，A＞2，當檢測到連續吸取失敗時，發送指令給該警報單元，該警報單元發出警報。
  14. 如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述的晶片定位及裝載系統，其中該第一真空吸盤採用橡膠或塑膠製成；或者，該第一真空吸盤採用金屬製成，在該第一真空吸盤的表面塗覆有可撓性材料層。
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