LED和半导体激光器芯片硅片工作台控制方法及装置与流程

led和半导体激光器芯片硅片工作台控制方法及装置
技术领域
1.本发明涉及机械设备控制技术领域，特别涉及一种led和半导体激光器芯片分选机用的硅片工作台控制方法及硅片工作台。


背景技术：

2.led和半导体激光器产业规模发展非常迅猛，市场潜力巨大，但是它的发展离不开led和半导体激光器装备业的发展作支撑。而led和半导体激光器行业又有它的特殊性，由于生产过程的原因，每个led和半导体激光器芯片都是独一无二的，在电子和光学特性上都有稍许不同，这就要求所有的led和半导体激光器芯片都要进行测试并根据其独特的特性进行分选。但led和半导体激光器芯片分选难度很大，主要原因是芯片尺寸一般都很小，尺寸在纳米级别，这样小的芯片需要微探针才能完成测试，分选过程需要精确的机械和图像识别系统，这使得分选设备的结构都非常庞杂，同时造价高昂，而且分选速度慢，分选精度低。


技术实现要素：

3.针对以上缺陷，本发明的目的是提供一种led和半导体激光器芯片硅片工作台控制方法及装置，此led和半导体激光器芯片硅片工作台控制方法及装置能够快速的完成硅片的装卸载任务及芯片的输送任务，能够有效的提升led和半导体激光器芯片的分选速度及分选精度；且装置结构简单，布局紧凑合理，造价低廉，有利于促进led和半导体激光器产业的技术水平和批量生产能力。
4.为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种led和半导体激光器芯片硅片工作台控制方法，包括硅片装载步骤、芯片输送步骤和空硅片卸载步骤：所述硅片装载步骤包括如下步骤：s11、移动组件将扩张器移动至装卸载工位；s12、所述扩张器装载硅片；所述芯片输送步骤包括如下步骤：s21、所述移动组件将所述扩张器移动至芯片吸取工位；s22、所述移动组件接收工控机发出的指令，根据所述指令在x轴方向和y轴方向上移动，将所述硅片上的待吸取芯片送至吸嘴的吸取位；所述空硅片卸载步骤包括如下步骤：s31、所述移动组件将所述扩张器移动至所述装卸载工位；s32、所述扩张器卸载空硅片。
5.其中，所述步骤s12包括如下步骤：推进器推动升降电机座靠近托板，升降从动齿轮与传动齿轮啮合，升降电机转动，硅片载板升起，弹簧夹片张开；机械手将硅片放到所述硅片载板上；所述升降电机反方向转动，所述硅片载板复位，所述弹簧夹片夹紧固定所述硅片；所述升降电机座复位，所述升降从动齿轮与所述传动齿轮分开，完成所述硅片的装载。
6.其中，所述步骤s32包括如下步骤：推进器推动升降电机座靠近托板，升降从动齿轮与传动齿轮啮合，升降电机转动，硅片载板升起，弹簧夹片张开；机械手从所述硅片载板上取走空硅片，完成所述空硅片的卸载。
7.其中，所述推进器的推进器气缸的活塞杆伸出，安装在所述活塞杆上的推顶轴推
动导向块向所述升降电机座的方向转动，所述导向块推动所述升降电机座靠近所述托板；所述活塞杆缩回，所述推顶轴退回撤去对所述导向块的推力，推进器拉簧拉动所述升降电机座复位。
8.一种用于实现上述led和半导体激光器芯片硅片工作台控制方法的led和半导体激光器芯片硅片工作台，包括：移动组件，所述移动组件用于带动扩张器在x轴和y轴方向上移动；所述扩张器，所述扩张器包括用于承载硅片的硅片载板。
9.其中，所述移动组件包括移动组件底座，所述移动组件底座上安装有x轴直线电机，所述x轴直线电机的滑动部件上安装有y轴安装板，所述y轴安装板上安装有y轴直线电机，所述y轴直线电机的滑动部件上安装有扩张器安装板，所述扩张器安装在所述扩张器安装板上。
10.其中，位于所述x轴直线电机两侧的所述移动组件底座上各安装有一条x轴导轨，所述y轴安装板与两所述x轴导轨的滑块固定连接；位于所述y轴直线电机两侧的所述y轴安装板上各安装有一条y轴导轨，所述扩张器安装板与两所述y轴导轨的滑块固定连接。
11.其中，所述扩张器包括固定在所述扩张器安装板上的扩张器底座，所述扩张器底座的左端设有圆形通孔，所述圆形通孔的周侧设有多个滚动轴承，各所述滚动轴承传动连接有大同步带轮，所述大同步带轮上安装有环形的托板，所述托板上设有多个传动连接的升降同步带轮，位于所述托板前后两侧的各所述升降同步带轮的中部设有内螺纹柱，所述硅片载板的下侧设有与所述内螺纹柱螺纹配合的螺纹销；位于所述托板右侧的所述升降同步带轮的上方同轴设有传动齿轮；位于所述圆形通孔右侧的所述扩张器底座上设有能够绕固定轴转动的升降电机座，所述升降电机座上安装有升降电机，所述升降电机传动连接有升降从动齿轮，当所述升降电机座转动靠近所述托板时所述升降从动齿轮与所述传动齿轮啮合；所述升降电机座的右侧设有用于驱动所述升降电机座转动的推进器；所述扩张器底座上安装有回转电机，所述回转电机传动连接有小同步带轮，所述小同步带轮与所述大同步带轮传动连接。
12.其中，所述升降电机的动力输出轴连接有传动件，所述传动件的输出轴上安装有第一伞齿轮，所述第一伞齿轮啮合有第二伞齿轮，所述第二伞齿轮通过升降传动轴连接有升降主动齿轮，所述升降主动齿轮与所述升降从动齿轮啮合。
13.其中，所述推进器包括固定在所述扩张器底座上的固定座，所述固定座的一端安装有推进器气缸，所述推进器气缸的活塞杆位于缸体外的部位竖向连接有一推顶轴，所述活塞杆的端部与所述固定座的另一端之间安装有压簧；所述固定座的上部转动安装有楔形的导向块，所述推顶轴的上端位于所述导向块的斜边侧，当所述活塞杆伸出，所述推顶轴推动所述导向块向所述升降电机座方向转动，推动所述升降电机座靠近所述托板。
14.采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：由于本发明led和半导体激光器芯片硅片工作台控制方法包括硅片装载步骤、芯片输送步骤和空硅片卸载步骤，通过升降电机驱动硅片载板上升顶起弹簧夹片，硅片载板下降弹簧夹片自动将硅片夹持固定在硅片载板上来快速的完成硅片的装卸载；通过x轴和y轴两直线电机能够准确快速的将待吸取芯片送到吸嘴的吸取位。本发明led和半导体激光器芯片硅片工作台控制方法简便易行，全程自动化操作，无需人工干预，能够快速的完成led和半导体激光器芯片分选机的硅片装卸载任务和芯片的输送任务，能够有效的提升led
和半导体激光器芯片的分选速度和分选精度，同时也有利于提升led和半导体激光器芯片产业的技术水平和批量生产能力。
15.由于本发明led和半导体激光器芯片硅片工作台能够实现上述led和半导体激光器芯片硅片工作台控制方法，从而本发明led和半导体激光器芯片硅片工作台能够快速的完成led和半导体激光器芯片分选机的硅片装卸载任务和芯片的输送任务，且结构简单，布局紧凑合理，能够有效的提升led和半导体激光器芯片的分选速度和分选精度，同时造价低，有利于促进led和半导体激光器产业的技术水平和批量生产能力。
16.综上所述，本发明led和半导体激光器芯片硅片工作台控制方法及装置解决了现有技术中led和半导体激光器芯片分选设备造价高、分选速度和精度低等技术问题，本发明led和半导体激光器芯片硅片工作台控制方法及装置能够提高led和半导体激光器芯片的分选速度和分选精度，同时设备造价底，有利于提升led和半导体激光器芯片产业的技术水平和批量生产能力。
附图说明
17.图1是本发明led和半导体激光器芯片硅片工作台的结构示意图；图2是图1中移动组件的结构示意图；图3是图1中扩张器的结构示意图；图4是扩张器升降动力装置沿图3中a-a线的剖面图；图5是图1中扩张器的结构示意图——不带硅片载板；图6是图5中推进器的结构示意图；图中：310、移动组件，312、移动组件底座，320、x轴直线电机，322、y轴直线电机，330、x轴导轨，332、x轴拖链，334、y轴导轨，336、y轴拖链，340、y轴安装板，341、拖链支架，342、x轴拖链支架，344、y轴拖链支架，346、扩张器安装板，350、扩张器，352、扩张器底座，353、硅片载板，354、弹簧夹片，355、弹簧夹片安装座，356、托板，357、锁紧槽，360、升降同步带轮，361、升降同步带，362、滚动轴承，363、内螺纹柱，370、升降电机，371、升降电机座，3710、锁紧头，372、固定轴，373、传动件，374、第一伞齿轮，375、第二伞齿轮，376、升降传动轴，377、升降主动齿轮，378、升降从动齿轮，379、传动齿轮，380、推进器，3800、固定座，3802、推进器气缸，3804、活塞杆，3806、推顶轴，381、推进器拉簧，3810、导向块，3820、压簧， 382、回转电机，383、回转主动同步带轮，384、回转从动同步带轮，385、第一同步带，386、拉簧安装螺栓，387、小同步带轮，388、第二同步带，389、大同步带轮，390、导向轮，391、偏心板。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。
19.本说明书中涉及到的方位均以附图所示方位为准，仅代表相对的位置关系，不代表绝对的位置关系。
20.实施例一：一种led和半导体激光器芯片硅片工作台控制方法，包括硅片装载步骤、芯片输送步骤和空硅片卸载步骤，能够快速的完成led和半导体激光器芯片分选机的硅片装卸载任
务及在进行芯片吸取时将硅片上的芯片输送到吸嘴正下方的芯片输送任务。
21.硅片装载步骤：如图1所示，包括如下步骤：s11、移动组件310将扩张器350移动至装卸载工位；s12、扩张器350装载硅片。
22.具体步骤如下：如图1、图2和图3共同所示，在步骤s11中，移动组件310的x轴直线电机320和y轴直线电机322共同动作，将扩张器350送至装卸载工位。
23.如图3、图4、图5和图6共同所示，在步骤s12中，推进器380推动升降电机座371靠近托板356，即推进器气缸3802的活塞杆3804伸出，安装在活塞杆3804上的推顶轴3806推动导向块3810向升降电机座371的方向转动，导向块3810推动升降电机座371靠近托板356。位于升降电机座371上的升降从动齿轮378与位于托板356上的传动齿轮379啮合。升降电机370转动，升降电机370的动力通过传动件373、第一伞齿轮374、第二伞齿轮375、升降传动轴376、升降主动齿轮377、升降从动齿轮378传递给传动齿轮379，传动齿轮379带动与其同轴的升降同步带轮360转动，升降同步带361将动力传递给其它各升降同步带轮360，安装在硅片载板353下侧面的四个螺纹销与设有内螺纹柱363的四个升降同步带轮360螺纹连接，随着各升降同步带轮360的转动，螺纹销从内螺纹柱363中旋出，带动硅片载板353升起，弹簧夹片354在硅片载板353的向上推动作用下张开。机械手（图中未示出）将硅片放到硅片载板353上。升降电机370反方向转动，硅片载板353下降复位，弹簧夹片354在弹力的作用下扣合在硅片上，将硅片夹紧固定在硅片载板353上。推进器气缸3802的活塞杆3804缩回，在压簧3820的辅助作用下推顶轴3806退回撤去对导向块3810的推力，在推进器拉簧381的作用下升降电机座371复位，升降从动齿轮378与传动齿轮379分开，完成硅片的装载。
24.芯片输送步骤：如图1所示，包括如下步骤：s21、移动组件310将扩张器350移动至芯片吸取工位；s22、移动组件310接收工控机发出的指令，根据指令在x轴方向和y轴方向上移动，将硅片上的待吸取芯片送至吸嘴的吸取位。
25.具体步骤如下：如图1、图2和图5共同所示，在步骤s21中，移动组件310的x轴直线电机320和y轴直线电机322共同动作，将装载有硅片的扩张器350送至芯片吸取工位。
26.如图1、图2和图5共同所示，在步骤s22中，移动组件310接收工控机发出的指令，根据工控机发出的待吸取芯片的位置指令，控制x轴直线电机320和y轴直线电机322动作，扩张器350在移动组件310的带动下，在x轴方向和y轴方向上移动，将硅片上的待吸取芯片送至吸嘴（图中未示出）的吸取位，即吸嘴的正下方，而后回转电机382动作，驱动大同步带轮389转动θ角度，将芯片位置调正。在吸嘴将该芯片吸走后，重复上述动作，将下一个待吸取芯片送到吸嘴的正下方，直至硅片上的所有芯片均被吸嘴吸走。
27.空硅片卸载步骤：如图1所示，包括如下步骤：s31、移动组件310将扩张器350移动至装卸载工位；
s32、扩张器350卸载空硅片。
28.具体步骤如下：如图1和图2共同所示，在步骤s31中，移动组件310的x轴直线电机320和y轴直线电机322共同动作，将装载有空硅片的扩张器350送至装卸载工位。
29.如图3、图4、图5和图6共同所示，在步骤s32中，推进器380推动升降电机座371靠近托板356，即推进器气缸3802的活塞杆3804伸出，安装在活塞杆3804上的推顶轴3806推动导向块3810向升降电机座371的方向转动，导向块3810推动升降电机座371靠近托板356。升降从动齿轮378与传动齿轮379啮合，升降电机370转动，硅片载板353上升，弹簧夹片354张开。机械手从硅片载板353上取走空硅片，完成空硅片的卸载。此时如还有硅片待装载，硅片载板353则保持高位等待，若没有硅片待装载，则升降电机370反方向转动，硅片载板353下降复位，弹簧夹片354复位。推进器气缸3802的活塞杆3804缩回，在推进器拉簧381的辅助作用下升降电机座371复位，升降从动齿轮378与传动齿轮379分开。实施例二：如图1和图3共同所示，一种用于实现实施例一所述led和半导体激光器芯片硅片工作台控制方法的led和半导体激光器芯片硅片工作台，包括移动组件310和扩张器350，移动组件310用于带动扩张器350在x轴和y轴方向上移动，扩张器350包括用于承载硅片的硅片载板353。
30.如图1和图2共同所示，移动组件310包括移动组件底座312，移动组件底座312上安装有x轴直线电机320，位于x轴直线电机320两侧的移动组件底座312上各安装有一条x轴导轨330，x轴直线电机320的滑动部件上固定有y轴安装板340，y轴安装板340同时与两条x轴导轨330上的滑块固定连接。y轴安装板340上安装有y轴直线电机322，位于y轴直线电机322两侧的y轴安装板340上各安装有一条y轴导轨334，y轴直线电机322的滑动部件上固定有扩张器安装板346，扩张器安装板346同时与两条y轴导轨334上的滑块固定连接，扩张器350安装在扩张器安装板346上。移动组件底座312的右侧部连接有x轴拖链支架342，y轴安装板340的右侧和前侧连接有拖链支架341，扩张器安装板346的前侧连接有y轴拖链支架344，x轴拖链支架342与拖链支架341之间连接有x轴拖链332，y轴拖链支架344与拖链支架341之间连接有y轴拖链336。移动组件310采用直线电机驱动，并采用金属光栅及编码器做位置反馈，不但抗干扰能力强，而且使得高速定位精度小于
±
0.5微米，从而能够达到分选5mil*5mil的技术要求。
31.如图2、图3和图5共同所示，扩张器350用于承载硅片的部位为环形结构，包括固定在扩张器安装板346上的扩张器底座352，扩张器底座352的左端设有圆形通孔，位于圆形通孔周侧的扩张器底座352上设有多个滚动轴承362，本实施方式优选滚动轴承362共设有四个，四个滚动轴承362沿圆形通孔的周侧等间距设置。各滚动轴承362共同传动连接有一大同步带轮389，大同步带轮389环绕在各滚动轴承362的外侧。大同步带轮389上安装有环形的托板356，托板356上设有多个升降同步带轮360，本实施方式优选升降同步带轮360共设有六个，六个升降同步带轮360等间距设置，托板356的前后两侧各设有两个，托板356的左右两侧各设有一个，六个升降同步带轮360通过升降同步带361传动连接。位于托板356前后两侧的四个升降同步带轮360的中心部固定有内螺纹柱363，内螺纹柱363随同升降同步带轮360一同转动，托板356的上方设有环形的硅片载板353，硅片载板353的下侧对应四个内
螺纹柱363的位置各固定设有一螺纹销（图中未示出），四个螺纹销分别与四个内螺纹柱363螺纹配合，当升降同步带轮360转动时，螺纹销在内螺纹柱363内上下移动，从而实现硅片载板353的升降。位于托板356右侧的升降同步带轮360的上方同轴设有传动齿轮379。托板356的左右两侧各设有一弹簧夹片安装座355，两个弹簧夹片安装座355上各铰接安装有一弹簧夹片354，弹簧夹片354用于夹紧硅片。两个弹簧夹片安装座355均为门形结构，分别跨设在两升降同步带轮360的上方，当硅片载板353升起时，能够将弹簧夹片354顶起张开；当硅片载板353落下时，弹簧夹片354在弹力作用下自动复位，将硅片夹持固定在硅片载板353上。
32.如图3、图4和图5共同所示，位于圆形通孔右侧的扩张器底座352上竖向安装有一固定轴372，固定轴372上转动安装有升降电机座371，升降电机座371可绕固定轴372转动。升降电机座371上安装有升降电机370及用于将升降电机370的动力传递给传动齿轮379的传动机构。传动机构包括与升降电机370的动力输出轴连接的传动件373，传动件373的输出轴上安装有第一伞齿轮374，第一伞齿轮374啮合有第二伞齿轮375，第二伞齿轮375通过升降传动轴376传动连接有升降主动齿轮377，升降主动齿轮377啮合有升降从动齿轮378，即升降电机370传动连接有升降从动齿轮378。当升降电机座371靠近托板356时，升降从动齿轮378与传动齿轮379啮合，将升降电机370的动力传递给传动齿轮379。
33.如图5和图6共同所示，位于升降电机座371右侧的扩张器底座352上安装有推进器380，推进器380用于驱动升降电机座371转动。推进器380包括固定在扩张器底座352上的固定座3800，固定座3800的一端安装有推进器气缸3802，推进器气缸3802的活塞杆3804水平伸出，活塞杆3804位于缸体外的部位竖向连接有一推顶轴3806，活塞杆3804的端部与固定座3800的另一端之间安装有压簧3820。固定座3800的上部转动安装有楔形的导向块3810，推顶轴3806的上端位于导向块3810的斜边侧，当推进器气缸3802动作，活塞杆3804伸出，推顶轴3806推动导向块3810向升降电机座371方向转动，导向块3810推动升降电机座371靠近托板356。升降电机座371的端部设有凸起的锁紧头3710，托板356上设有与锁紧头3710相配合的锁紧槽357，当升降电机座371靠近托板356时，锁紧头3710卡在锁紧槽357内，升降从动齿轮378与传动齿轮379啮合。固定座3800和升降电机座371上各安装有一拉簧安装螺栓386，两拉簧安装螺栓386之间连接有推进器拉簧381，当活塞杆3804缩回时，推进器拉簧381辅助拉动升降电机座371复位脱离托板356，升降从动齿轮378与传动齿轮379分离。
34.如图3和图5共同所示，扩张器底座352上还安装有回转电机382，回转电机382的动力输出轴上安装有回转主动同步带轮383，回转主动同步带轮383通过第一同步带385传动连接有回转从动同步带轮384，回转从动同步带轮384同轴连接有小同步带轮387，即回转电机382传动连接小同步带轮387，小同步带轮387通过第二同步带388与大同步带轮389传动连接。位于大同步带轮389与小同步带轮387之间的扩张器底座352上安装有两个导向轮390，两导向轮390均位于第二同步带388的外侧，给第二同步带388起导向作用。两导向轮390中的一个导向轮390通过偏心板391安装在扩张器底座352上，偏心板391上设有弧形腰孔，扩张器底座352上呈弧形排列有多个螺栓孔，偏心板391通过螺栓穿过弧形腰孔与某一个或两个螺栓孔固定在扩张器底座352上，可通过改变螺栓穿过的弧形腰孔的位置或螺栓孔来改变偏心板391的位置，从而改变该导向轮390的位置，进而能够调节第二同步带388的张紧度。
35.需要说明的是，本发明中各部件的动作均有传感器或限位开关信号来作为动作的
起止标志，全程由工控机及控制器（图中未示出）配合自动完成，无需人为干预，因传感器和限位开关检测技术为本领域常规技术手段，本领域技术人员根据上述阐述不需要付出创造性劳动即可完成传感器或限位开关的设置，故有关各传感器和限位开关的具体安装位置及作用原理在此不再详述。
36.本发明led和半导体激光器芯片硅片工作台控制方法及装置能够快速的完成硅片的装卸载任务及芯片的输送任务，能够有效的提升led和半导体激光器芯片的分选速度及分选精度；且装置结构简单，布局紧凑合理，造价低廉，有利于促进led和半导体激光器产业的技术水平和批量生产能力。
37.本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。