一种上下料设备的吸盘翻转装置的制作方法

1.本实用新型涉及半导体行业自动化设备技术领域，更具体地，涉及一种上下料设备的吸盘翻转装置。


背景技术：

2.晶圆是指硅半导体集成电路制作的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆，在晶圆上电镀一层导电金属，并对导电金属层进行加工以制成导电线路。在半导体行业自动化制程中，经常需要让晶圆绕着其中心进行上下翻转。在翻转过程中，需要晶圆中心和旋转轴中心之间具有很高的同心度要求，并且，对翻转到位的角度准确性也有着很高的要求。比如电镀制程，是制作这些金属层的关键工艺之一，而现有晶圆电镀设备，特别是垂直型晶圆电镀设备的晶圆电镀上下料操作通常采用手工操作，导致晶圆上下料效率低，同时，手工操作也影响晶圆电镀品质。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种上下料设备的吸盘翻转装置，能自动实现对竖直的目标料槽进行上下料。
4.为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：
5.一种上下料设备的吸盘翻转装置，包括p轴翻转驱动组件、翻转支撑组件以及上下料吸盘组件；
6.所述p轴翻转驱动组件具有一p向翻转轴，所述翻转支撑组件枢接于所述p向翻转轴上；所述翻转支撑组件具有一w旋转轴；所述上下料吸盘组件连接在所述w旋转轴上；且所述p轴翻转驱动组件驱动所述翻转支撑组件在沿p轴翻转时，能带动所述上下料吸盘组件处于水平或竖直状态，所述翻转支撑组件驱动所述上下料吸盘组件旋转一定小角度，从而能对竖直目标料槽完成产品的上料或下料；其中，p向翻转轴与w旋转轴垂直。
7.进一步的，所述p轴翻转驱动组件进一步包括固定架、电机固定板、丝杆电机、浮动板和导柱；所述p向翻转轴设于所述固定架的顶部；所述电机固定板固定连接于所述固定架上，所述丝杆电机自下而上设在所述电机固定板的底面，所述浮动板上设有丝杆配合孔、导柱孔以及连杆枢轴，并通过所述丝杆配合孔与所述丝杆电机的丝杆配合连接。
8.进一步的，所述p轴翻转驱动组件还包括x向滑台、所述x向滑台连接在所述固定架的底部并能没x向滑动，从而靠近或远离所述竖直目标料槽。
9.进一步的，所述翻转支撑组件进一步包括支撑架、翻转驱动连杆、轴承压板、p轴连接件、旋转轴承、直线电机及推动块；所述支撑架用于支承所述轴承压板；所述轴承压板还通过所述p轴连接件连接在所述p向翻转轴，所述翻转驱动连杆的两端分别连接所述连杆枢轴和所述支撑架；所述w旋转轴通过所述旋转轴承连接在所述轴承压板上，用于连接所述上下料吸盘组件；所述直线电机设在所述轴承压板上并连接所述推动块；所述推动块上设有轴承推孔。
10.进一步的，所述上下料吸盘组件进一步包括旋转板、气囊、伯努利吸盘体、治具吸盘、物料吸盘、弹簧连接件、气管接头、旋转支杆及轴承；所述旋转板套设在所述w旋转轴上，所述伯努利吸盘体通过所述气囊压设于所述旋转板上，所述治具吸盘和所述物料吸盘设在所述伯努利吸盘体上，且所述物料吸盘位于所述治具吸盘的内圈并连接所述气管接头；所述治具吸盘上圆环形分布有多个通气孔，所述物料吸盘上分布开设有多个通气孔；所述弹簧连接件的数量为多个，分布于所述物料吸盘的下表面，且底端连接在旋转板上；所述旋转支杆的上端连接所述伯努利吸盘体的边缘，下端连接所述轴承，所述轴承插设于所述轴承推孔内。所述上下料吸盘组件采用伯努利原理吸住晶圆治具和晶圆物料，并在气囊作用下将其上到电镀挂具或与电镀挂具分离，翻转支撑组件驱动伯努利吸盘组件绕w旋转轴转动一定小角度，实现将晶圆治具和晶圆物料与电镀挂具的安装和拆卸的动作，替代原有电镀挂具手工上下料的复杂操作。
11.采用上述方案后，本实用新型自动上下料设备具有以下有益效果：
12.本实用新型的的吸盘翻转装置，置于竖直的标料槽目旁侧时，能自动实现对竖直目标料槽进行上下料，上下料吸盘组件通过翻转支撑组件连接在p轴翻转驱动组件上，使p轴翻转驱动组件驱动翻转支撑组件在沿p轴翻转时，可带动上下料吸盘组件于水平状态和竖直状态进行切换，翻转支撑组件则可实现对上下料吸盘组件旋转一个定角度，从而能将上下料吸盘组件上的晶圆治具和晶圆物料上料至竖直目标料槽上并锁附，或者从竖直目标料槽上锁附的晶圆治具和晶圆物料进行解锁下料，从而实现自动化操作，设备操作及控制更灵活，效率高。
附图说明
13.图1为本实用新型翻转自动上下料装置的立体图。
14.图2为图1的侧视图。
15.图3为图2中p轴翻转驱动组件处于翻转状态的示意图。
16.图4为本实用新型的p轴翻转驱动组件的立体图。
17.图5为本实用新型的翻转支撑组件的立体图。
18.图6为本实用新型上下料吸盘组件的立体图。
19.图7为本实用新型上下料吸盘组件的分解示意图。
20.图8为本实用新型晶圆治具的立体图。
21.图9为本实用新型自动上下料机构的使用状态图。
具体实施方式
22.为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。
23.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“x”、“y”、“z”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
24.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
25.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
27.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。
28.如图1到图8所示，本实用新型的一种上下料设备的吸盘翻转装置100，包括p轴翻转驱动组件4、翻转支撑组件5以及上下料吸盘组件6；
29.所述p轴翻转驱动组件4具有一p向翻转轴422，所述翻转支撑组件5枢接于所述p向翻转轴422上；所述翻转支撑组件5具有一w旋转轴56；所述上下料吸盘组件6连接在所述w旋转轴56上；且所述p轴翻转驱动组件4驱动所述翻转支撑组件5在沿p轴翻转时，能带动所述上下料吸盘组件6处于水平或竖直状态，所述翻转支撑组件5驱动所述上下料吸盘组件6旋转一定小角度，从而能对竖直目标料槽200完成产品的上料或下料；其中，p向翻转轴与w旋转轴56垂直。
30.作为本实施例更优或更为具体的实施方式：
31.主要如图4所示，所述p轴翻转驱动组件4进一步包括固定架42、电机固定板43、丝杆电机44、浮动板45和导柱46；所述p向翻转轴422设于所述固定架42的顶部；所述电机固定板43固定连接于所述固定架42上，所述丝杆电机44自下而上设在所述电机固定板43的底面，所述浮动板45上设有丝杆配合孔451、导柱孔452以及连杆枢轴453，并通过所述丝杆配合451孔与所述丝杆电机44的丝杆441配合连接。当丝杆电机44带动丝杆441正向或反向转动时，可带动浮动板45沿着导柱46上升或下降，从而顶起翻转支撑组件5的一侧使之翻转而处理竖直状态，或对翻转支撑组件5的一侧施以拉力，使之复位为水平状态。
32.所述p轴翻转驱动组件还包括x向滑台41、所述x向滑台41连接在所述固定架42的底部并能没x向滑动，从而靠近或远离所述竖直目标料槽201。在装配时x向滑台41可以架设
在x向直线滑轨31，并通过x向丝杆电机32驱动后沿着x向直线滑轨31上滑动，从而靠近或远离所述竖直目标料槽201。
33.主要如图5所示，所述翻转支撑组件5进一步包括支撑架51、翻转驱动连杆52、轴承压板53、p轴连接件54、旋转轴承55、直线电机57及推动块58；所述支撑架51用于支承所述轴承压板53；所述轴承压板53还通过所述p轴连接件54连接在所述p向翻转轴422，所述翻转驱动连杆52的两端分别连接所述连杆枢轴453和所述支撑架51；所述w旋转轴56通过所述旋转轴承55连接在所述轴承压板53上，用于连接所述上下料吸盘组件6；所述直线电机57设在所述轴承压板53上并连接所述推动块58；所述推动块58上设有轴承推孔582。
34.主要如图6至图7所示，所述上下料吸盘组件6进一步包括旋转板61、气囊62、伯努利吸盘体63、治具吸盘64、物料吸盘65、弹簧连接件66、气管接头67、旋转支杆68及轴承69；所述旋转板61套设在所述w旋转轴56上，所述伯努利吸盘体63通过所述气囊62压设于所述旋转板61上，所述治具吸盘64和所述物料吸盘65设在所述伯努利吸盘体63上，且所述物料吸盘65位于所述治具吸盘64的内圈并连接所述气管接头67；所述治具吸盘64上圆环形分布开设有多个通气孔，所述物料吸盘65上分布开设有多个通气孔；所述弹簧连接件66的数量为多个，分布于所述物料吸盘65的下表面，且底端连接在旋转板61上；所述旋转支杆68的上端连接所述伯努利吸盘体63的边缘，下端连接所述轴承69，所述轴承69插设于所述轴承推孔582内。根据伯努利原理,上下料吸盘组件6在气管接头67接入压缩空气时，吸盘(包括治具吸盘64和物料吸盘65)的通气孔会在工作面产生均匀且薄的强气流，此时，放在吸盘上的工件(包括晶圆治具和晶圆物料)与吸盘之间的气体流速大于工件上部的气体流速，利用伯努利流体速度越快压强越小的原理，工件的上下两侧会产生压力差，从而使得工件吸附在吸盘的顶部。所述上下料吸盘组件6采用伯努利原理吸住晶圆治具7和晶圆物料，并在气囊62作用下将其上到电镀挂具200或与电镀挂具200分离，翻转支撑组件5驱动上下料吸盘组件6绕w旋转轴56转动一定小角度，实现将晶圆治具7和晶圆物料与电镀挂具200的安装和拆卸的动作，替代手工上下料的复杂操作。
35.如图8所示，为了能顺利完成晶圆物料的翻转转移，在翻转转移的过程中需要利用晶圆治具7来承载晶圆物料，晶圆治具7用于承载晶圆物料，包括治具本体71、扣紧锁72及晶圆空置槽73，所述治具本体71为环形结构，内圈形成所述晶圆空置槽73，所述扣紧锁72分布于治具本体71上，并能在旋转一定角度时与所述电镀挂具200上的扣紧锁卡槽203配合锁附，从而保证上料后晶圆物料不掉落，之后反转一定角度时与所述电镀挂具200上的扣紧锁卡槽203脱离，从而可顺利下料。
36.结合图9所示，以目标料槽201设在电镀挂具200为例，本实用新型的吸盘翻转装置100需将晶圆治具和晶圆物料对电镀挂具200的竖直目标料槽201进行上下料，则本实用新型的工作原理及过程：
37.1、当晶圆被置于上下料吸盘组件6的物料吸盘65上，晶圆200的外环套置上晶圆治具7上；
38.2、上下料吸盘组件6的治具吸盘64吸住晶圆治具7，物料吸盘65吸住晶圆物料200；
39.3、p轴翻转驱动组件4的丝杆电机44驱动浮动板45上升带动翻转驱动连杆52上顶使翻转支撑组件5及其上的上下料吸盘组件6绕p向翻转轴422向电镀挂具200方向翻转90度，如图3所示，此时上下料吸盘组件6也处于竖直状态，从而正对着竖直目标料槽；
40.4、此时可通过x向丝杆电机32带动p轴翻转驱动组件4沿x向直线滑轨31方向移动到预设位置靠向电镀挂具200的竖直目标料槽201；
41.5、上下料吸盘组件6的气囊62进气鼓起将晶圆治具7顶在电镀挂具200上，晶圆治具7的扣紧锁72一一套入对应的电镀挂具200的扣紧锁卡槽203内；
42.6、翻转支撑组件5的直线电机57驱动推动块58带动上下料吸盘组件6的轴承69及旋转支杆68移动，使上下料吸盘组件6绕w旋转轴56旋转一定小角度，将晶圆治具7的扣紧锁72锁附在电镀挂具200的扣紧锁卡槽203上，从而将晶圆上到电镀挂具200的竖直目标料槽201上；
43.7、上下料吸盘组件6停止工作，气囊62停止进气，在弹簧连接件66的回弹作用下，使治具吸盘64与晶圆治具7分离，物料吸盘65与晶圆分离，翻转支撑组件5带动上下料吸盘组件6绕w旋转轴56旋转复位，完成上料；
44.当电镀挂具200的竖直目标料槽201都上好料后，电镀设备的天车将电镀挂具200夹走进行后续的电镀操作；以下说明下料过程：
45.1、电镀设备的天车将已电镀晶圆的电镀挂具200插置在y向挂具插座204内；
46.2、上下料吸盘组件6启动，气囊62进气鼓起，治具吸盘64与物料吸盘65同时动作，治具吸盘64吸住晶圆治具7，物料吸盘65吸住晶圆；
47.3、翻转支撑组件5的直线电机57驱动推动块58带动上下料吸盘组件6的轴承69及旋转支杆68移动，使上下料吸盘组件6绕w旋转轴56旋转一定小角度，将晶圆治具7与电镀挂具200抠离；
48.4、上下料吸盘组件6的气囊62停止进气，在弹簧连接件66的回弹作用下，治具吸盘64吸住晶圆治具7、物料吸盘65吸住晶圆与电镀挂具200分离，翻转支撑组件5带动上下料吸盘组件6绕w旋转轴旋转复位；
49.5、x向丝杆电机32带动p轴翻转驱动组件4沿x向直线滑轨31退回初始位置；
50.6、p轴翻转驱动组件4的丝杆电机44驱动浮动板45下降带动翻转驱动连杆52拉回使上下料吸盘组件6绕p向翻转轴422方向翻转90度归位到图2状态，完成电镀挂具200的竖直目标料槽201的下料。
51.采用上述方案后，本实用新型自动上下料设备具有以下有益效果：
52.本实用新型的吸盘翻转装置，置于竖直的标料槽目旁侧时，能自动实现对竖直目标料槽进行上下料，上下料吸盘组件通过翻转支撑组件连接在p轴翻转驱动组件上，使p轴翻转驱动组件驱动翻转支撑组件在沿p轴翻转时，可带动上下料吸盘组件于水平状态和竖直状态进行切换，翻转支撑组件则可实现对上下料吸盘组件旋转一个定角度，从而能将上下料吸盘组件上的晶圆治具和晶圆物料上料至竖直目标料槽上并锁附，或者从竖直目标料槽上锁附的晶圆治具和晶圆物料进行解锁下料，从而实现自动化操作，设备操作及控制更灵活，效率高。上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。