一种硅舟组装治具及方法与流程

1.本发明涉及一种装配工装，更具体地说，它涉及一种硅舟组装治具及方法。


背景技术：

2.硅片是现代超大规模集成电路的主要衬底材料，一般通过拉晶、切片、倒角、磨片、腐蚀、背封、抛光、清洗等工艺过程做成的集成电路级半导体硅片。硅片热处理是半导体器件或电路加工过程中一个重要的工序，热处理包含cvd、氧化、扩散、退火等众多工艺，占据了集成电路制程工艺的大部分。而这时候就需要一种装载半导体硅片的载体，将半导体硅片放在载体上，再放入热处理炉进行处理，这种载体在业内被称作硅片舟。目前，市场上常用的硅片舟有石英舟、碳化硅舟和硅舟。其中石英舟作为硅片的载体时，在超过1000℃的处理温度下，长时间使用可能就会变形软化，导致搁置其中的硅片工艺异常，而且石英舟与硅片的材质不同，热胀冷缩系数明显不一致，在升温和降温时会出现冷点，导致晶格的塌失，形成晶粒错位，从而影响硅片质量。而对于碳化硅舟来说，随着硅片尺寸的增大，集成电路的精细度越来越高，生产工艺的要求也越来越苛刻，在高温处理过程中，可能会发生氧化反应，可能会影响到硅片的质量。因此，随着半导体科技的发展，石英舟或碳化硅舟已经逐渐无法适应高标准硅片的生产需要。取而代之的是高纯度硅质舟，其在高温下具有良好的稳定性，拥有与硅片相同的材质可以降低升降温时应力差带来的晶格缺陷。虽然有了与硅片相同的材质，但是硅片载体通过不同硅部件之间的结合方式依然是一个难点，如果使用化学药剂固定就会存在污染硅片的风险，若是简单通过接触式固定就会存在硅舟结构不稳定的问题，从而影响整批次硅片热处理安全性。
3.为了减少化学药剂对硅片的污染，设计出了一种结合位置不带污染源且结构稳定的硅舟，即螺纹拼接硅舟。但是硅舟整体尺寸偏长，组装时采用的是立起来组装，为了防止沟棒歪斜，往往需要4-5人协助拼接，安装十分不便，且存在沟棒倾斜过大导致螺丝螺纹破碎风险。


技术实现要素：

4.为了克服上述不足，本发明提供了一种硅舟组装治具及方法，它采用卧式组装的方式对硅舟进行组装连接，操作便捷，有利于提高工作效率，降低成本。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种硅舟组装治具，包括用于装载硅舟法兰的法兰垫块、用于装载硅舟天板的天板垫块、若干沟棒垫块，沟棒垫块置于法兰垫块和天板垫块之间，沟棒垫块上设有用于支撑硅舟沟棒的定位凹槽，沟棒垫块成列布设，每列沟棒垫块上均支撑有卧式设置的硅舟沟棒。
6.硅舟组装操作时，包括以下步骤：s1，将硅舟沟棒装载到沟棒垫块上，硅舟沟棒适配支撑在沟棒垫块上的定位凹槽中，每列沟棒垫块上支撑一根硅舟沟棒，硅舟沟棒横向设置，呈卧式状态；s2，将硅舟法兰装载到法兰垫块上，并调整位置使硅舟法兰上设置的安装槽与硅舟沟棒对准，硅舟沟棒端部卡入硅舟法兰上的安装槽后将螺钉连接到硅舟法兰和硅
舟沟棒端部之间，此时螺钉处于松动状态；s3，将硅舟天板装载到天板垫块上，并调整位置使硅舟天板上设置的安装槽与硅舟沟棒对准，硅舟沟棒端部卡入硅舟天板上的安装槽后将螺钉连接到硅舟天板和硅舟沟棒端部之间，此时螺钉处于松动状态；s4，将硅舟后沟棒卡入硅舟法兰和硅舟天板之间，硅舟法兰和硅舟天板上均设有与硅舟后沟棒对应的卡槽，硅舟后沟棒两端分别卡在两卡槽中，在硅舟后沟棒与硅舟法兰之间以及硅舟后沟棒与硅舟天板之间均连接螺钉，此时螺钉处于松动状态；s5，观察硅舟安装完整后，将所有螺钉拧紧，完成硅舟的组装。
7.硅舟组装过程中采用卧式组装的方式对硅舟进行组装连接，一个人即可完成整个组装操作，降低了人工成本，避免立起来组装时硅舟沟棒歪斜造成的螺丝螺纹破碎；操作人员不必趴下去拧硅舟法兰底部的螺丝，操作更加方便。这种硅舟组装治具采用卧式组装的方式对硅舟进行组装连接，操作便捷，有利于提高工作效率，降低成本。
8.作为优选，法兰垫块上设有下凹的弧形槽。弧形槽的设置提高了法兰垫块对硅舟法兰支撑的平稳性。
9.作为优选，定位凹槽包括支撑面和靠合面，支撑面和靠合面连接呈v形结构，靠合面的高度高于支撑面。硅舟沟棒支撑在支撑面上，且侧边靠合在靠合面上，平稳可靠。
10.作为优选，沟棒垫块下方设置安装台，法兰垫块、天板垫块、沟棒垫块均安装在安装台上。安装台方便了法兰垫块、天板垫块、沟棒垫块的安装定位。
11.作为优选，法兰垫块可在安装台上横向移动，硅舟法兰上设有通孔，硅舟法兰边缘设有缺口；法兰垫块上设有支座，支座上安装转轴、移动柱、驱动电机、连接座，连接座上安装与缺口适配的顶杆，顶杆和连接座之间安装预紧弹簧，顶杆贴合在硅舟法兰外壁上，移动柱与顶杆连接且移动柱与顶杆一起移动；移动柱上安装转套，转套上安装上齿轮、驱动齿轮、下齿轮，驱动电机与驱动齿轮传动连接，转轴上设有转轴齿轮，法兰垫块上安装过渡齿轮、移动齿轮，安装台上设有齿条，移动齿轮与齿条啮合传动，过渡齿轮和移动齿轮传动连接；硅舟法兰通过其上的通孔套在转轴上；当顶杆与硅舟法兰侧壁接触时，上齿轮与转轴齿轮啮合传动，下齿轮与过渡齿轮分离，驱动电机带动转轴转动调整硅舟法兰的周向位置；当硅舟法兰的缺口转到与顶杆对应位置时，硅舟法兰位置调整到位，顶杆弹入缺口中，移动柱移动使上齿轮与转轴齿轮分离，下齿轮与过渡齿轮啮合传动，驱动电机带动移动齿轮转动，移动齿轮与齿条啮合，实现法兰垫块的横向移动，硅舟法兰向硅舟沟棒方向移动。
12.硅舟法兰组装时，直接将硅舟法兰套装到转轴上，如果硅舟法兰的位置有偏差时，顶杆与硅舟法兰侧壁接触，上齿轮与转轴齿轮啮合传动，下齿轮与过渡齿轮分离，驱动电机带动转轴转动调整硅舟法兰的周向位置，直到顶杆弹入缺口中，此时硅舟法兰上设置的安装槽与硅舟沟棒对准，硅舟法兰周向位置调整到位。由于顶杆的移动，使移动柱同步移动，移动柱移动使上齿轮与转轴齿轮分离，下齿轮与过渡齿轮啮合传动，驱动电机带动移动齿轮转动，移动齿轮与齿条啮合，实现法兰垫块的横向移动，硅舟法兰向硅舟沟棒方向移动。移动到位后，电机停机，对硅舟法兰和硅舟沟棒进行连接装配。通过这种结构设置对硅舟法兰组装位置进行自动调整，大大方便了组装操作，有利于提高工作效率。
13.作为优选，转轴上设有定位凸环，转轴外壁上均布安装若干定位弹销，定位弹销和转轴之间安装定位弹簧，硅舟法兰置于定位凸环和定位弹销之间。
14.硅舟法兰套装到转轴上，定位在定位凸环和定位弹销之间，平稳可靠。组装完成后
转轴与硅舟法兰分离的过程中，定位弹销能够回缩，便于分离操作。
15.作为优选，过渡齿轮和移动齿轮之间啮合传动有换向齿轮。通过安装换向齿轮能够灵活调整移动齿轮的安装角度，确保移动齿轮转动实现法兰垫块的横向移动。
16.作为优选，安装台上安装有到位开关，法兰垫块横向移动到位后触碰到位开关，驱动电机停机。到位开关的设置便于掌控法兰垫块的横向移动距离。
17.一种硅舟组装方法，利用硅舟组装治具进行组装，包括以下步骤：s1，将硅舟沟棒装载到沟棒垫块上，硅舟沟棒适配支撑在沟棒垫块上的定位凹槽中，每列沟棒垫块上支撑一根硅舟沟棒；s2，将硅舟法兰装载到法兰垫块上，并调整位置使硅舟法兰上设置的安装槽与硅舟沟棒对准，硅舟沟棒端部卡入硅舟法兰上的安装槽后将螺钉连接到硅舟法兰和硅舟沟棒端部之间，此时螺钉处于松动状态；s3，将硅舟天板装载到天板垫块上，并调整位置使硅舟天板上设置的安装槽与硅舟沟棒对准，硅舟沟棒端部卡入硅舟天板上的安装槽后将螺钉连接到硅舟天板和硅舟沟棒端部之间，此时螺钉处于松动状态；s4，将硅舟后沟棒卡入硅舟法兰和硅舟天板之间，硅舟法兰和硅舟天板上均设有与硅舟后沟棒对应的卡槽，硅舟后沟棒两端分别卡在两卡槽中，在硅舟后沟棒与硅舟法兰之间以及硅舟后沟棒与硅舟天板之间均连接螺钉，此时螺钉处于松动状态；s5，观察硅舟安装完整后，将所有螺钉拧紧，完成硅舟的组装。
18.一种硅舟组装方法，利用硅舟组装治具进行组装，包括以下步骤：s1，将硅舟沟棒装载到沟棒垫块上，硅舟沟棒适配支撑在沟棒垫块上的定位凹槽中，每列沟棒垫块上支撑一根硅舟沟棒；s2，将硅舟法兰通过其上的通孔套在转轴上，启动驱动电机，当顶杆与硅舟法兰侧壁接触时，上齿轮与转轴齿轮啮合传动，下齿轮与过渡齿轮分离，驱动电机带动转轴转动调整硅舟法兰的周向位置；当硅舟法兰的缺口转到与顶杆对应位置时，硅舟法兰位置调整到位，硅舟法兰上设置的安装槽与硅舟沟棒对准，顶杆弹入缺口中，移动柱移动使上齿轮与转轴齿轮分离，下齿轮与过渡齿轮啮合传动，驱动电机带动移动齿轮转动，移动齿轮与齿条啮合，实现法兰垫块的横向移动，硅舟法兰向硅舟沟棒方向移动；移动到位后，电机停机，硅舟沟棒端部卡入硅舟法兰上的安装槽后将螺钉连接到硅舟法兰和硅舟沟棒端部之间，此时螺钉处于松动状态；s3，将硅舟天板装载到天板垫块上，并调整位置使硅舟天板上设置的安装槽与硅舟沟棒对准，硅舟沟棒端部卡入硅舟天板上的安装槽后将螺钉连接到硅舟天板和硅舟沟棒端部之间，此时螺钉处于松动状态；s4，将硅舟后沟棒卡入硅舟法兰和硅舟天板之间，硅舟法兰和硅舟天板上均设有与硅舟后沟棒对应的卡槽，硅舟后沟棒两端分别卡在两卡槽中，在硅舟后沟棒与硅舟法兰之间以及硅舟后沟棒与硅舟天板之间均连接螺钉，此时螺钉处于松动状态；s5，观察硅舟安装完整后，将所有螺钉拧紧，完成硅舟的组装；s6，驱动电机反转，带动法兰垫块反向移动，转轴与硅舟法兰分离后，驱动电机停机。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）硅舟组装治具采用卧式组装的方式对
硅舟进行组装连接，操作便捷，有利于提高工作效率，降低成本；（2）硅舟法兰组装时，只需要将硅舟法兰任意周向角度位置套装到转轴上即可，硅舟法兰的周向角度位置能够自动进行调整，大大方便了组装操作，有利于提高工作效率。
附图说明
20.图1是本发明的实施例1的硅舟组装结构示意图；图2是本发明的实施例1的结构示意图；图3是本发明的实施例1的硅舟法兰支撑在法兰垫块上的侧视图；图4是本发明的实施例2的硅舟法兰支撑在法兰垫块上的侧视图；图5是本发明的实施例2 的硅舟法兰装载在法兰垫块上的结构示意图；图中：1、硅舟法兰，2、法兰垫块，3、硅舟天板，4、天板垫块，5、沟棒垫块，6、硅舟沟棒，7、定位凹槽，8、支撑面，9、靠合面，10、弧形槽，11、安装台，12、安装槽，13、硅舟后沟棒，14、卡槽，15、通孔，16、缺口，17、支座，18、转轴，19、移动柱，20、驱动电机，21、连接座，22、顶杆，23、预紧弹簧，24、转套，25、上齿轮，26、驱动齿轮，27、下齿轮，28、转轴齿轮，29、过渡齿轮，30、移动齿轮，31、齿条，32、定位凸环，33、定位弹销，34、换向齿轮，35、到位开关，36、定位环。
具体实施方式
21.下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：实施例1：一种硅舟组装治具（参见附图1至附图3），包括用于装载硅舟法兰1的法兰垫块2、用于装载硅舟天板3的天板垫块4、若干沟棒垫块5，沟棒垫块置于法兰垫块和天板垫块之间，沟棒垫块上设有用于支撑硅舟沟棒6的定位凹槽7，沟棒垫块成列布设，每列沟棒垫块上均支撑有卧式设置的硅舟沟棒。本实施例中沟棒垫块设置两列，每列均有两块沟棒垫块。沟棒垫块上的定位凹槽包括支撑面8和靠合面9，支撑面和靠合面连接呈v形结构，靠合面的高度高于支撑面。法兰垫块上设有下凹的弧形槽10。沟棒垫块下方设置安装台11，法兰垫块、天板垫块、沟棒垫块均安装在安装台上。天板垫块的上表面为平面结构。
22.一种硅舟组装方法，利用硅舟组装治具进行组装，包括以下步骤：s1，将硅舟沟棒装载到沟棒垫块上，硅舟沟棒适配支撑在沟棒垫块上的定位凹槽中，每列沟棒垫块上支撑一根硅舟沟棒；本实施例中两列沟棒垫块上均装载一根硅舟沟棒；s2，将硅舟法兰装载到法兰垫块上，硅舟法兰下端边缘支撑在弧形槽内，并调整位置使硅舟法兰上设置的安装槽12与硅舟沟棒对准，硅舟沟棒端部卡入硅舟法兰上的安装槽后将螺钉连接到硅舟法兰和硅舟沟棒端部之间，此时螺钉处于松动状态；s3，将硅舟天板装载到天板垫块上，并调整位置使硅舟天板上设置的安装槽与硅舟沟棒对准，硅舟天板下端设有直边，将直边支撑在天板垫块上，前后移动即可实现硅舟天板位置的调整，硅舟沟棒端部卡入硅舟天板上的安装槽后将螺钉连接到硅舟天板和硅舟沟棒端部之间，此时螺钉处于松动状态；s4，将硅舟后沟棒13卡入硅舟法兰和硅舟天板之间，硅舟法兰和硅舟天板上均设有与硅舟后沟棒对应的卡槽14，硅舟后沟棒两端分别卡在两卡槽中，在硅舟后沟棒与硅舟法兰之间以及硅舟后沟棒与硅舟天板之间均连接螺钉，此时螺钉处于松动状态；
s5，观察硅舟安装完整后，将所有螺钉拧紧，完成硅舟的组装。
23.实施例2：一种硅舟组装治具（参见附图4、附图5），其结构与实施例1相似，主要不同点在于本实施例中法兰垫块可在安装台上横向移动，硅舟法兰上设有通孔15，硅舟法兰边缘设有缺口16；法兰垫块上设有支座17，支座上安装转轴18、移动柱19、驱动电机20、连接座21，连接座上安装与缺口适配的顶杆22，顶杆和连接座之间安装预紧弹簧23，顶杆贴合在硅舟法兰外壁上，移动柱与顶杆连接且移动柱与顶杆一起移动；移动柱上安装转套24，转套上安装上齿轮25、驱动齿轮26、下齿轮27，驱动电机与驱动齿轮传动连接，转轴上设有转轴齿轮28，法兰垫块上安装过渡齿轮29、移动齿轮30，安装台上设有齿条31，移动齿轮与齿条啮合传动，过渡齿轮和移动齿轮传动连接；硅舟法兰通过其上的通孔套在转轴上；当顶杆与硅舟法兰侧壁接触时，上齿轮与转轴齿轮啮合传动，下齿轮与过渡齿轮分离，驱动电机带动转轴转动调整硅舟法兰的周向位置；当硅舟法兰的缺口转到与顶杆对应位置时，硅舟法兰位置调整到位，顶杆弹入缺口中，移动柱移动使上齿轮与转轴齿轮分离，下齿轮与过渡齿轮啮合传动，驱动电机带动移动齿轮转动，移动齿轮与齿条啮合，实现法兰垫块的横向移动，硅舟法兰向硅舟沟棒方向移动。安装台上设有滑槽，法兰垫块下端安装在滑槽内，法兰垫块沿滑槽横向移动。
24.转轴上设有定位凸环32，转轴外壁上均布安装若干定位弹销33，定位弹销和转轴之间安装定位弹簧，硅舟法兰置于定位凸环和定位弹销之间。过渡齿轮和移动齿轮之间啮合传动有换向齿轮34。安装台上安装有到位开关35，法兰垫块横向移动到位后触碰到位开关，驱动电机停机。
25.上齿轮、转轴齿轮、下齿轮、过渡齿轮均为锥齿轮，过渡齿轮上设有两圈锥齿轮，一圈锥齿轮与下齿轮啮合，另一圈锥齿轮与换向齿轮啮合。换向齿轮上设有一圈锥齿轮和一圈直齿轮，换向齿轮上的锥齿轮与过渡齿轮上的另一圈锥齿轮啮合传动。换向齿轮上的一圈直齿轮与移动齿轮啮合传动。驱动电机输出轴上安装主动齿轮，主动齿轮与驱动齿轮啮合传动，主动齿轮与驱动齿轮均为直齿轮。驱动齿轮和主动齿轮间能够轴向移动。转套能够在移动柱上转动，移动柱上转套上下两端位置均安装定位环36，定位环对转套进行定位，防止转套轴向移动。其它结构与实施例1相同。
26.一种硅舟组装方法，利用硅舟组装治具进行组装，包括以下步骤：s1，将硅舟沟棒装载到沟棒垫块上，硅舟沟棒适配支撑在沟棒垫块上的定位凹槽中，每列沟棒垫块上支撑一根硅舟沟棒；s2，将硅舟法兰通过其上的通孔套在转轴上，启动驱动电机，当顶杆与硅舟法兰侧壁接触时，上齿轮与转轴齿轮啮合传动，下齿轮与过渡齿轮分离，驱动电机带动转轴转动调整硅舟法兰的周向位置；当硅舟法兰的缺口转到与顶杆对应位置时，硅舟法兰位置调整到位，硅舟法兰上设置的安装槽与硅舟沟棒对准，顶杆弹入缺口中，移动柱移动使上齿轮与转轴齿轮分离，下齿轮与过渡齿轮啮合传动，驱动电机带动移动齿轮转动，移动齿轮与齿条啮合，实现法兰垫块的横向移动，硅舟法兰向硅舟沟棒方向移动；移动到位后，电机停机，硅舟沟棒端部卡入硅舟法兰上的安装槽后将螺钉连接到硅舟法兰和硅舟沟棒端部之间，此时螺钉处于松动状态；s3，将硅舟天板装载到天板垫块上，并调整位置使硅舟天板上设置的安装槽与硅舟沟棒对准，硅舟沟棒端部卡入硅舟天板上的安装槽后将螺钉连接到硅舟天板和硅舟沟棒
端部之间，此时螺钉处于松动状态；s4，将硅舟后沟棒卡入硅舟法兰和硅舟天板之间，硅舟法兰和硅舟天板上均设有与硅舟后沟棒对应的卡槽，硅舟后沟棒两端分别卡在两卡槽中，在硅舟后沟棒与硅舟法兰之间以及硅舟后沟棒与硅舟天板之间均连接螺钉，此时螺钉处于松动状态；s5，观察硅舟安装完整后，将所有螺钉拧紧，完成硅舟的组装；s6，驱动电机反转，带动法兰垫块反向移动，转轴与硅舟法兰分离后，驱动电机停机。
27.以上所述的实施例只是本发明较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。