CN211662068U - 用于大气机械手的机械手指 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于大气机械手的机械手指，包括：至少一个指叉，指叉的末端设有凸台，凸台上设有负压气孔和围绕负压气孔的吸盘。通过在指叉末端的凸台上设置吸盘，在取放晶圆的过程中，吸盘能够提高凸台与晶圆曲面贴合度，从而防止晶圆滑落，提高机械手的自适应性，解决了原有机械手指无法吸附翘曲大、厚度薄地晶圆的技术问题，增加机械手取放晶圆的效率和成功率，对于特殊工艺需求的薄片晶圆，吸盘可以减轻晶圆与指叉接触时的冲击，起到了缓冲的作用。
Description
技术领域
本实用新型属于自动搬运技术领域，更具体地，涉及一种用于大气机械手的机械手指。
背景技术
在设备前端模块EFEM中，最主要的配件是机械手，主要任务是将晶圆传输到设备的工艺模块。常用的机械手夹取方式有吸附式、机械夹取式、摩擦式等。根据传递的物料的大小、材料、表面情况，传递效率，选择合适的机械手。晶圆的材料多为硅及其相关化合物，在某些为了保证晶圆的表面不被划伤，要求较高的传输效率的半导体设备，一般使用吸附式机械手。
图1示出了一种现有的吸附式机械手结构示意图，如图1所示，机械手指2前端有两个指叉。工作时，机械手指会运动到晶圆的下方，然后向上运动使手指的末端顶起晶圆，同时两个手指末端的负压气孔3内会启动负压，将晶圆吸附在机械手指2上。然后，机械手后部的多轴传动装置1运动，将晶圆运输到下一个位置。
图2示出了一种现有的吸附式机械手的手指的结构示意图，图3示出了一种机械手指与不规则翘曲晶圆的吸附示意图。如图1-3所示，机械手指包括：依次连接的多轴传动装置1、机械手指2和负压气孔3；机械手手指2的末端有一个小凸台，负压气孔3也在凸台上。机械手指2的凸台是近似的平面，而封装领域的晶圆4通常会有一定的翘曲，当承载的晶圆4翘曲度过大且不规则时，晶圆4曲面与手指平面的贴合度会变差，导致负压吸附失效。
图4示出了一种机械手指与规则翘曲晶圆的吸附示意图，如图4所示。由于机械手指2末端凸台形状是方形的，且机械手指有两个前端，对于规则翘曲的晶圆5，由于对称吸附的位置不是翘曲中心，吸附位置会存在小楔形空间6，翘曲程度越大，楔形空间也越大。根据流体力学原理，气体流动的速度会变慢，气压越大，使得晶圆5两侧压差变小，使晶圆容易滑落.
对于某些特殊工艺，晶圆厚度会很小，如0.1mm～0.2mm，晶圆强度会很低，上述手指采用陶瓷硬质材料，在取片放片过程中可能会有轻微的硬接触，导致晶圆碎片或裂片。
为此，需要一款吸附效率高的大气机械手的械手指。
实用新型内容
本实用新型提出一种用于大气机械手的机械手指，以解决现有机械手指在取放晶圆过程中，手指平面与晶圆曲面贴合度差造成晶圆滑落的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于大气机械手的机械手指，包括：
至少一个指叉，所述指叉的末端设有凸台，所述凸台上设有负压气孔和围绕所述负压气孔的吸盘。
优选地，所述指叉内设有与所述负压气孔连通的气体管路，所述负压气孔通过所述气体管路与负压气源连接。
优选地，所述吸盘呈喇叭口状。
优选地，所述吸盘由柔性材料制成。
优选地，所述负压气孔位于所述凸台和所述吸盘的中心位置，所述吸盘的底端与所述凸台的上表面贴合，并可拆卸地与所述凸台连接。
优选地，所述指叉的前端设有安装孔，用于与机械手的多轴传动装置连接。
优选地，所述凸台与所述指叉一体成型。
优选地，所述凸台为圆形台或方形台，所述凸台内设有连通所述负压气孔与所述气体管路的气体通道。
优选地，所述凸台的高度为4～8mm，和/或所述吸盘的长度为10～15mm。
优选地，所述凸台与所述指叉由石英或陶瓷制成。
本实用新型的有益效果在于：
1、通过在指叉末端的凸台上设置吸盘，在取放晶圆的过程中，吸盘能够提高凸台与晶圆曲面贴合度，从而防止晶圆滑落，提高机械手的自适应性，解决了原有机械手指无法吸附翘曲大、厚度薄地晶圆的技术问题，增加机械手取放晶圆的效率和成功率，对于特殊工艺需求的薄片晶圆，吸盘可以减轻晶圆与指叉接触时的冲击，起到了缓冲的作用。
2、吸盘可拆卸地与凸台连接，便于更换不同尺寸和材料的吸盘，使机械手能够灵活应对不同材料和不同规格的晶圆，增加机械手的适应性，减小了机械手的维护难度，增大了机械手的使用寿命。
本实用新型的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
下面将参照附图更详细地描述本实用新型。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1示出了一种现有吸附式机械手的结构示意图。
图2示出了一种现有吸附式机械手的手指的结构示意图。
图3示出了一种现有机械手指与不规则翘曲晶圆的吸附示意图。
图4示出了一种现有机械手指与规则翘曲晶圆的吸附示意图。
图5示出了根据本实用新型一个实施例的用于大气机械手的自适应机械手指的结构示意图。
附图标记说明：
1、多轴传动装置；2、机械手指；3、负压气孔；4、晶圆；5、晶圆；6、楔形空间；7、吸盘；8、指叉；9、凸台。
具体实施方式
下面将更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然以下描述了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图5示出了根据本实用新型一个实施例的用于大气机械手的自适应机械手指的结构示意图。
如图5所示，本实用新型实施例提供一种用于大气机械手的自适应机械手指，包括：至少一个指叉8，指叉8的末端设有凸台9，凸台9上设有负压气孔3和绕负压气孔3的吸盘7。
在一个示例中，如图5所示，机械手只有一个指叉8，指叉8的末端设置了凸台9和负压气孔3，在凸台9上的负压气孔3周围设置吸盘7，凸台9能够增加机械手对晶圆翘曲量的适应性，使得翘曲度大的晶圆在指叉8末端吸附后不至于接触到手指的其他部位，解决了原有机械手指无法吸附翘曲大、厚度薄地晶圆的技术问题，提高吸附传输的效率。对于特殊工艺需求的薄片晶圆，吸盘7可以缓冲晶圆与指叉接触时的冲击，避免晶圆划伤或碎片。
在一个示例中，如图5所示，机械手工作时，首先将指叉的凸台9运动到晶圆中心的正下方，然后向上运动使凸台9上的吸盘7贴住晶圆，同时负压气孔3进行吸气，使晶圆与吸盘7表面贴合。最后，机械手后部的多轴传动装置运动，将晶圆运输到下一个位置。
在一个示例中，如图5所示，对于较规则的翘曲晶圆，采用单个指叉8的结构，可以保证负压吸孔3正对规则翘曲片的翘曲中心，减小了如图3所示的楔形空间，增加晶圆的吸附成功率。
作为优选方案，指叉8内设有与负压气孔连通的气体管路，负压气孔通过气体管路与负压气源连接。
具体地，如图5所示，指叉8内设置的气体管路(未示出)与负压气孔连通，减少外露管路，简化指叉8的结构更适用于晶圆的取放，防止指叉末端移动过程中接触到晶圆上除吸附位置的其他部位。
作为优选方案，如图5所示，吸盘7呈喇叭口状，扩大负压气孔3对晶圆表面的作用面积，增大指叉8的吸附力，提高指叉8负压吸附的成功率。
作为优选方案，吸盘7由柔性材料制成。柔性材料制成的吸盘具有良好的挠性，可以紧密贴在晶圆表面，形成较大的压差，增大对晶圆的吸附力。
在一个示例中，吸盘7由橡胶或柔性ABS塑料制成。
作为优选方案，负压气孔3位于凸台9和吸盘7的中心位置，吸盘7的底端与凸台9的上表面贴合，并可拆卸地与凸台9连接。
具体地，通过更换不同尺寸和材料的吸盘7，使指叉8能够更加灵活应对不同材料和不同规格的晶圆吸取，增加机械手的适应性，减小了机械手的维护难度，增大了机械手的使用寿命。
作为优选方案，指叉8的前端设有安装孔，用于与机械手的多轴传动装置连接。
具体地，通过指叉8前端的安装孔将指叉8安装固定在机械手的多轴传动装置上，从而使多轴传动装置带动指叉运动。多轴传动装置为应用于机械手的现有技术，多轴传动装置上的各个伸缩和旋转关节能够满足机械手的伸缩和旋转运动，机械手能够通过多轴传动装置的伸缩运动和旋转运动将晶圆运输到下一个位置。
作为优选方案，如图5所示，凸台9与指叉8一体成型。若凸台与指叉采用不同材料拼接而成，易导致气体管路的气密性不良而漏气，影响晶圆的负压吸附效果；凸台9与指叉8为同种材料的一体成型能够确保指叉8内部的气体管路具有良好的气密性。
作为优选方案，凸台9与指叉8由石英或陶瓷制成。石英或陶瓷具有导热性差、膨胀系数小、耐高温、热稳定性好的优点。
作为优选方案，凸台9为圆形台或方形台，凸台9内设有连通负压气孔3与气体管路的气体通道。
在一个示例中，凸台9的尺寸形状以方便设置吸盘7为原则设计，凸台9为8～10mm的长度或直径的方形台或圆形台。
作为优选方案，凸台的高度为4～8mm，和/或所述吸盘的长度为10～15mm。
具体地，凸台9具有一定高度，而不同用于现有机械手指的凸台近似平面，解决了原有机械手指不适应较大翘曲度的晶圆的问题。
在一个示例中，吸盘7的面积大于凸台的面积，有利于提高吸盘7对晶圆的吸附能力，降低指叉的尺寸，提高指叉的灵活度。
以上已经描述了本实用新型的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种用于大气机械手的机械手指，其特征在于，包括：
至少一个指叉，所述指叉的末端设有凸台，所述凸台上设有负压气孔和围绕所述负压气孔的吸盘。
2.根据权利要求1所述的用于大气机械手的机械手指，其特征在于，所述指叉内设有与所述负压气孔连通的气体管路，所述负压气孔通过所述气体管路与负压气源连接。
3.根据权利要求1所述的用于大气机械手的机械手指，其特征在于，所述吸盘呈喇叭口状。
4.根据权利要求3所述的用于大气机械手的机械手指，其特征在于，所述吸盘由柔性材料制成。
5.根据权利要求1所述的用于大气机械手的机械手指，其特征在于，所述负压气孔位于所述凸台和所述吸盘的中心位置，所述吸盘的底端与所述凸台的上表面贴合，并可拆卸地与所述凸台连接。
6.根据权利要求1所述的用于大气机械手的机械手指，其特征在于，所述指叉的前端设有安装孔，用于与机械手的多轴传动装置连接。
7.根据权利要求1所述的用于大气机械手的机械手指，其特征在于，所述凸台与所述指叉一体成型。
8.根据权利要求2所述的用于大气机械手的机械手指，其特征在于，所述凸台为圆形台或方形台，所述凸台内设有连通所述负压气孔与所述气体管路的气体通道。
9.根据权利要求8所述的用于大气机械手的机械手指，其特征在于，所述凸台的高度为4～8mm，和/或所述吸盘的长度为10～15mm。
10.根据权利要求1所述的用于大气机械手的机械手指，其特征在于，所述凸台与所述指叉由石英或陶瓷制成。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115229832A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-10-25 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种防划伤的真空吸附式晶圆取放装置及其制造方法 |
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2019
- 2019-11-26 CN CN201922066639.0U patent/CN211662068U/zh active Active
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