CN112563178B - 芯片转移机械手 - Google Patents

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Abstract

一种芯片转移机械手，包括：竖直的机械手柱；第一机械手杆，所述第一机械手杆的第一端与所述机械手柱连接，所述第一机械手杆的第二端设置有第一吸盘；第二机械手杆，所述第二机械手杆的第一端与所述机械手柱连接，所述第二机械手杆的第二端设置有第二吸盘；所述第一机械手杆与所述机械手柱的连接位置与所述第二机械手杆与所述机械手柱的连接位置之间具有高度差，以使得第一机械手杆与所述第二机械手杆在转动时不接触。本发明可以使得各个机械手杆可以独立取料放料，且不会在工作时相互碰撞，实现更加复杂的操作，占用较少的厂房面积，提高生产效率，以及降低成本。

Description

芯片转移机械手
技术领域
本发明涉及芯片制造技术领域，尤其涉及一种芯片转移机械手。
背景技术
诸多半导体工艺过程中都需要利用成品芯片传输装置来传送成品芯片。现有成品芯片传输装置均包括真空吸附机械手，其利用真空吸附的原理来吸附成品芯片以将成品芯片传送至所需位置。
在一种具体应用场景中，可以在校准配测完芯片后，将芯片进行烘烤，然后进行正常测试。在此过程中，需要将芯片放置进烘烤托盘，再从烘烤托盘取回芯片转移至测试机等等。
在现有技术中，由于机械手功能单一，需要采用两台或两台以上的机械手设备对芯片进行转移，占用厂房面积较大，生产效率较低，成本较高。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种芯片转移机械手，可以使得各个机械手杆可以独立取料放料，且不会在工作时相互碰撞，实现更加复杂的操作，占用较少的厂房面积，提高生产效率，以及降低成本。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种芯片转移机械手，包括：竖直的机械手柱；第一机械手杆，所述第一机械手杆的第一端与所述机械手柱连接，所述第一机械手杆的第二端设置有第一吸盘；第二机械手杆，所述第二机械手杆的第一端与所述机械手柱连接，所述第二机械手杆的第二端设置有第二吸盘；所述第一机械手杆与所述机械手柱的连接位置与所述第二机械手杆与所述机械手柱的连接位置之间具有高度差，以使得第一机械手杆与所述第二机械手杆在转动时不接触。
可选的，所述机械手柱包括相互嵌套的机械内柱和机械外柱；其中，所述机械内柱和机械外柱能够相互转动，且沿所述机械手柱的轴线方向，所述机械内柱能够相对于所述机械外柱移动；所述第一机械手杆的第一端与所述机械内柱或机械外柱中的一个固定连接，所述第二机械手杆与所述机械内柱或机械外柱中的另一个固定连接。
可选的，所述机械外柱的一端位于预设的运行轨道上，且能够沿所述运行轨道移动；所述机械内柱被所述机械外柱带动沿所述运行轨道移动，且能够朝向远离所述运行轨道的方向相对于所述机械外柱移动。
可选的，所述运行轨道为一维轨道。
可选的，所述第一吸盘包含单个第一吸嘴，单个所述第一吸嘴在工作状态下用于转移单个芯片。
可选的，所述第一吸盘还包括：第一机械手吸圆盘，所述第一机械手吸圆盘耦接在所述第一机械手杆的第二端；第一机械手升降部件，所述第一机械手升降部件耦接在所述第一机械手吸圆盘内侧，且能够沿所述第一机械手吸圆盘的轴向方向移动；其中，所述第一吸嘴耦接于所述第一机械手升降部件。
可选的，所述第一吸嘴可拆卸地固定于所述第一机械手升降部件。
可选的，所述第二吸盘包含并列排布的多个第二吸嘴，多个所述第二吸嘴在工作状态下能够同时转移多个芯片。
可选的，所述第二吸盘还包括：第二机械手吸圆盘，所述第二机械手吸圆盘耦接在所述第二机械手杆的第二端；第二机械手升降部件，所述第二机械手升降部件耦接在所述第二机械手吸圆盘内侧，且能够沿所述第二机械手吸圆盘的轴向方向移动；其中，所述第二吸嘴耦接于所述第二机械手升降部件。
可选的，所述第二吸嘴可拆卸地固定于所述第二机械手升降部件。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
在本发明实施例中，通过设置芯片转移机械手包括机械手柱、与所述机械手柱连接的第一机械手杆和第二机械手杆，并且所述第一机械手杆与所述机械手柱的连接位置与所述第二机械手杆与所述机械手柱的连接位置之间具有高度差，使得各个机械手杆可以独立取料放料，且不会在工作时相互碰撞，实现更加复杂的操作，占用较少的厂房面积，提高生产效率，以及降低成本。
进一步，所述机械手柱包括相互嵌套的机械内柱和机械外柱，所述机械内柱和机械外柱能够相互转动，且机械内柱能够相对于所述机械外柱移动，所述第一机械手杆的第一端与所述机械内柱或机械外柱中的一个固定连接，所述第二机械手杆与所述机械内柱或机械外柱中的另一个固定连接，从而使得各个机械手杆可以相互转动，避免互相影响，实现灵活取放，进一步提高操作的复杂度，提高生产效率。
进一步，所述机械外柱的一端位于预设的运行轨道上，且能够沿所述运行轨道移动；所述机械内柱被所述机械外柱带动沿所述运行轨道移动，且能够朝向远离所述运行轨道的方向相对于所述机械外柱移动，可以有效提高各个机械手杆的移动灵活性和定位精准度。
进一步，所述运行轨道为一维轨道，结合相互嵌套的机械内柱和机械外柱的转动功能，可以实现对各个角度、位置的精准定位，相比于2维以及3维轨道，采用本发明实施例中的一维轨道，可以有效降低轨道设计、制造、铺设的复杂度和成本，且达到同样的定位精准度。
进一步，所述第一吸盘包括第一机械手吸圆盘、第一机械手升降部件以及耦接于所述第一机械手升降部件的单个第一吸嘴，可以实现对芯片的吸附拿取，有助于实现芯片移动的准确性和灵活性。
进一步，所述第二吸盘包括第二机械手吸圆盘、第二机械手升降部件以及耦接于所述第二机械手升降部件的多个第二吸嘴，可以实现对芯片的吸附拿取，有助于实现芯片批量移动，提高工作效率。
附图说明
图1是现有技术中一种芯片转移机械手的工作场景示意图；
图2是本发明实施例中一种芯片转移机械手的结构示意图；
图3是本发明实施例中一种芯片转移机械手的工作场景示意图。
具体实施方式
如前所述， 在现有技术中，由于机械手功能单一，需要采用两台或两台以上的机械手设备对芯片进行转移，占用厂房面积较大，生产效率较低，成本较高。
参照图1，图1是现有技术中一种芯片转移机械手的工作场景示意图。
具体地，如图1示出的直线路径，芯片转移机械手可以用于在芯片测量阶段，包括对芯片进行烘烤和测试。
更具体地，可以先对芯片进行校准烧录，把异常的不良芯片筛选出来进入不良品盒子进行报废。
然后，采用机械手将芯片放置进烘烤托盘，送入潮热房或者加湿箱内进行烘烤，使得蒸气通过声空进入芯片里面，使得芯片上的各种异物呈现出来。
其中，所述托盘可以是放置半导体成品芯片的专用盘子，根据芯片尺寸大小，可以放置几百到几千颗粒的芯片。
然后，可以把所述托盘从潮热房或者加湿箱取出，然后采用机械手将芯片从托盘取出并放置至测试机进行正常测试，把异常的不良芯片筛选出来进入不良品盒子进行报废，良品进入编带包装出货。
具体地，如图1示出的虚线路径，芯片转移机械手可以用于在芯片测量阶段，包括对芯片进行测试。
更具体地，可以先对芯片进行校准烧录，把异常的不良芯片筛选出来进入不良品盒子进行报废，然后采用机械手将芯片放置至测试机进行正常测试，把异常的不良芯片筛选出来进入不良品盒子进行报废，良品进入编带包装出货。
本发明的发明人经过研究发现，在上述过程中，需要采用两台或两台以上的机械手设备对芯片进行转移，第一台将芯片放置进烘烤托盘，第二台将芯片从托盘取出并放置至测试机，占用厂房面积较大，生产效率较低，成本较高。
本发明的发明人经过研究进一步发现，在实线路径中，需要将芯片从校准配测站放入潮热房，其间需要将芯片从圆形放置位置（又可称为校准配测站工装）转移至方形托盘上，此时对放置精准度要求较高，适合逐个转移芯片；在虚线路径中，需要将芯片从校准配测站直接放置至测试机，其间需要将芯片从圆形放置位置转移至圆形放置位置，此时对放置效率要求较高，适合同时转移多个芯片。现有的芯片转移机械手难以满足需求。
在本发明实施例中，提供一种芯片转移机械手，包括：竖直的机械手柱；第一机械手杆，所述第一机械手杆的第一端与所述机械手柱连接，所述第一机械手杆的第二端设置有第一吸盘；第二机械手杆，所述第二机械手杆的第一端与所述机械手柱连接，所述第二机械手杆的第二端设置有第二吸盘；所述第一机械手杆与所述机械手柱的连接位置与所述第二机械手杆与所述机械手柱的连接位置之间具有高度差，以使得第一机械手杆与所述第二机械手杆在转动时不接触。采用上述方案，通过设置芯片转移机械手包括机械手柱、与所述机械手柱连接的第一机械手杆和第二机械手杆，并且所述第一机械手杆与所述机械手柱的连接位置与所述第二机械手杆与所述机械手柱的连接位置之间具有高度差，使得各个机械手杆可以独立取料放料，且不会在工作时相互碰撞，实现更加复杂的操作，占用较少的厂房面积，提高生产效率，以及降低成本。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参照图2，图2是本发明实施例中一种芯片转移机械手的结构示意图。
具体地，所述芯片转移机械手可以包括：竖直的机械手柱；第一机械手杆3以及第二机械手杆8。
其中，所述第一机械手杆3的第一端与所述机械手柱连接，所述第一机械手杆的第二端设置有第一吸盘；所述第二机械手杆8的第一端与所述机械手柱连接，所述第二机械手杆的第二端设置有第二吸盘。所述第一机械手杆3与所述机械手柱的连接位置与所述第二机械手杆8与所述机械手柱的连接位置之间具有高度差，以使得第一机械手杆3与所述第二机械手杆8在转动时不接触。
在本发明实施例中，通过设置芯片转移机械手包括机械手柱、与所述机械手柱连接的第一机械手杆3和第二机械手杆8，并且所述第一机械手杆3与所述机械手柱的连接位置与所述第二机械手杆8与所述机械手柱的连接位置之间具有高度差，使得各个机械手杆可以独立取料放料，且不会在工作时相互碰撞，实现更加复杂的操作，占用较少的厂房面积，提高生产效率，以及降低成本。
进一步地，所述机械手柱可以包括相互嵌套的机械内柱7和机械外柱6；其中，所述机械内柱7和机械外柱6能够相互转动，且沿所述机械手柱的轴线方向，所述机械内柱7能够相对于所述机械外柱6移动；所述第一机械手杆3的第一端与所述机械内柱7或机械外柱6中的一个固定连接，所述第二机械手杆8与所述机械内柱7或机械外柱6中的另一个固定连接。
在本发明实施例中，通过设置所述机械手柱包括相互嵌套的机械内柱7和机械外柱6；其中，所述机械内柱7和机械外柱6能够相互转动，且沿所述机械手柱的轴线方向，所述机械内柱7能够相对于所述机械外柱6移动，使得各个机械手杆可以相互转动，避免互相影响，实现灵活取放，进一步提高操作的复杂度，提高生产效率。
进一步地，所述机械外柱6的一端可以位于预设的运行轨道14上，且能够沿所述运行轨道14移动；所述机械内柱7被所述机械外柱6带动沿所述运行轨道14移动，且能够朝向远离所述运行轨道14的方向相对于所述机械外柱6移动。
在本发明实施例中，通过设置运行轨道14，且所述机械外柱6的一端可以位于预设的运行轨道14上，且能够沿所述运行轨道14移动，以及设置所述机械内柱7的移动方式，可以有效提高各个机械手杆的移动灵活性和定位精准度。
更进一步地，所述运行轨道14可以为一维轨道。
在本发明实施例中，通过设置所述运行轨道14为一维轨道，结合相互嵌套的机械内柱和机械外柱的转动功能，可以实现对各个角度、位置的精准定位，相比于2维以及3维轨道，采用本发明实施例中的一维轨道，可以有效降低轨道设计、制造、铺设的复杂度和成本，且达到同样的定位精准度。
进一步地，所述第一吸盘还可以包括：单个第一吸嘴4，单个所述第一吸嘴4在工作状态下用于转移单个芯片。
更进一步地，所述第一吸盘还包括：第一机械手吸圆盘1，所述第一机械手吸圆盘耦接在所述第一机械手杆3的第二端；第一机械手升降部件2，所述第一机械手升降部件2耦接在所述第一机械手吸圆盘1内侧，且能够沿所述第一机械手吸圆盘1的轴向方向移动；其中，所述第一吸嘴4耦接于所述第一机械手升降部件2。
更进一步地，所述第一吸嘴4可拆卸地固定于所述第一机械手升降部件2，以提高本发明实施例中的芯片转移机械手的灵活性和使用寿命。
更进一步地，所述第一吸嘴4可以根据吸嘴的使用寿命定期更换，以提高本发明实施例中的芯片转移机械手的使用效果和寿命。
在本发明实施例中，所述第一吸盘包括第一机械手吸圆盘1、第一机械手升降部件2以及耦接于所述第一机械手升降部件2的单个第一吸嘴4，可以实现对芯片的吸附拿取，有助于实现芯片移动的准确性和灵活性。
结合参照2和图3，图3是本发明实施例中一种芯片转移机械手的工作场景示意图。
如图3的实线路径所示，可以设置芯片进入校准配测工站13，在校准配测工站13完成校准配测后，机械手可以从校准配测工站13抓取物料芯片到托盘5。
其中，可以根据测试机的资源通道数，在校准配测工站13做成8通道、16通道、24通道及32通道，也就是说可以同时放置8、16、24、32颗被测芯片在校准配测工站13。
用于从校准配测工站13抓取物料芯片到托盘5的机械手可以包括第一机械手吸圆盘1、第一机械手升降部件2、第一机械手杆3、第一吸嘴4、机械内柱7和机械外柱6。
进一步地，当机械手从校准配测工站13的每个通道位置抓取芯片物料时，由于校准配测工站13是圆形设计，所以第一吸嘴4抓取芯片时，通过马达的控制，机械外柱6可以同时根据第一吸嘴4到校准配测工站13的通道芯片的位置，在运行轨道14上进行适当的移动，与此同时通过马达的控制，机械内柱7也会进行左右转动。
可以理解的是，由于存在高度差以及角度差，第一机械手杆3并不会碰撞到第二机械手杆8，并且第一吸盘也不会碰到第二吸盘。
由于校准配测工站13是圆形设计，而托盘5是不同尺寸的矩形设计，所以通过将第一吸嘴4设计为单吸嘴，可以实现灵活准确的转移芯片。
在转移过程中，在传送放置芯片物料到托盘5上的每一个空槽位置时，机械内柱7可以向托盘5的方向转动直至相应位置，机械外柱6可以在运行轨道14上移动到相应位置，实现将芯片物料放置到托盘5。
需要指出的是，当机械手转动到校准配测工站13抓取芯片物料和转动到托盘5放置芯片物料时，需要通过第一机械手升降部件2实现升起和降落，根据第一吸嘴4到抓取和放置接触芯片的实际高度进行前期调试到合适的高度，以成功的抓取芯片物料和放置芯片物料，有效避免无法拾取芯片物料或者碰撞到托盘5或者放置不进5托盘的空槽位置。
更进一步地，可以将马达控制线、PLC控制数据线以及其他适用的数据线设计为在第一机械手杆3、第一机械手吸圆盘1、机械外柱6的***包扎捆绑，以提高本发明实施例中的芯片转移机械手的使用灵活性和寿命。
进一步地，所述第二吸盘可以包含并列排布的多个第二吸嘴11，多个所述第二吸嘴11在工作状态下能够同时转移多个芯片。
更进一步地，所述第二吸盘还包括：第二机械手吸圆盘9，所述第二机械手吸圆盘9耦接在所述第二机械手杆8的第二端；第二机械手升降部件10，所述第二机械手升降部件10耦接在所述第二机械手吸圆盘9内侧，且能够沿所述第二机械手吸圆盘9的轴向方向移动；其中，所述第二吸嘴11耦接于所述第二机械手升降部件10。
更进一步地，所述第二吸嘴11可拆卸地固定于所述第二机械手升降部件10，以提高本发明实施例中的芯片转移机械手的灵活性和使用寿命。
更进一步地，所述第二吸嘴11可以根据吸嘴的使用寿命定期更换，以提高本发明实施例中的芯片转移机械手的使用效果和寿命。
在本发明实施例中，所述第二吸盘包括第二机械手吸圆盘9、第二机械手升降部件10以及耦接于所述第二机械手升降部件10的多个第二吸嘴11，可以实现对芯片的吸附拿取，有助于实现芯片批量移动，提高工作效率。
如图3的虚线路径所示，可以设置产品被测芯片依次进入校准配测工站13的每一个通道槽位，对于不需要进行加湿潮热的客户芯片物料，在校准配测工站13完成校准配测后，机械手将会从校准配测工站13抓取物料芯片到测试工站12，进行正常的功能性能测试。
其中，可以根据测试机的资源通道数，在校准配测工站13做成8通道、16通道、24通道及32通道，也就是说可以同时放置8、16、24、32颗被测芯片在校准配测工站13。
用于从校准配测工站13抓取物料芯片到测试工站12的机械手可以包括第二机械手吸圆盘9、第二机械手升降部件10、第二机械手杆8、第二吸嘴11、机械内柱7和机械外柱6。
进一步地，第二吸嘴11可以设计为多通道多吸嘴，在本发明实施例的一种具体实施方式中，第二吸嘴11的数量可以与校准配测工站13和测试工站12的工装设计尺寸位置和通道个数相同。
具体地，校准配测工站13和测试工站12可以是相同的工装设计(例如具有相同的通道数以及相同的工装尺寸等)，这样在校准配测工站13一次性完成校准配测后，第二吸嘴11可以一次性同时抓取多颗芯片物料到测试工站12，然后在测试工站12完成芯片性能测试后，又可以抓取芯片物料到下一个工站进行包装或者进入不良品盒子。
在本发明实施例中，通过设置第二吸嘴11的数量可以与校准配测工站13和测试工站12的工装设计尺寸位置和通道个数相同，可以有效提高移动芯片的效率和位置准确性。
进一步地，还可以设置测试工站12和校准配测工站13的水平高度一致。
具体地，可以根据第二吸嘴11到测试工站12的芯片的高度，确定测试工站12和校准配测工站13的水平高度，从而减少高度控制的次数和复杂度，进一步提高芯片转移的效率和精确性。
进一步地，在抓取物料芯片和传送物料芯片时，通过马达的控制，机械外柱6可以在运行轨道14上进行适当的移动，以带动第二机械手杆8的移动。
更进一步地，可以将马达控制线、PLC控制数据线以及其他适用的数据线设计为在第二机械手杆8、第二机械手吸圆盘9、机械外柱6的***包扎捆绑，以提高本发明实施例中的芯片转移机械手的使用灵活性和寿命。
在本发明实施例中，通过设置所述机械手柱包括相互嵌套的机械内柱7和机械外柱6；其中，所述机械内柱7和机械外柱6能够相互转动，且沿所述机械手柱的轴线方向，所述机械内柱7能够相对于所述机械外柱6移动，使得各个机械手杆可以相互转动，避免互相影响，实现灵活取放，进一步提高操作的复杂度，提高生产效率。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种芯片转移机械手，其特征在于，包括：
竖直的机械手柱；
第一机械手杆，所述第一机械手杆的第一端与所述机械手柱连接，所述第一机械手杆的第二端设置有第一吸盘；
第二机械手杆，所述第二机械手杆的第一端与所述机械手柱连接，所述第二机械手杆的第二端设置有第二吸盘；
所述第一机械手杆与所述机械手柱的连接位置与所述第二机械手杆与所述机械手柱的连接位置之间具有高度差，以使得第一机械手杆与所述第二机械手杆在转动时不接触；
其中，所述机械手柱包括相互嵌套的机械内柱和机械外柱；
所述机械内柱和机械外柱能够相互转动，且沿所述机械手柱的轴线方向，所述机械内柱能够相对于所述机械外柱移动；
所述第一机械手杆的第一端与所述机械内柱或机械外柱中的一个固定连接，所述第二机械手杆与所述机械内柱或机械外柱中的另一个固定连接。
2.根据权利要求1所述的芯片转移机械手，其特征在于，所述机械外柱的一端位于预设的运行轨道上，且能够沿所述运行轨道移动 ；
所述机械内柱被所述机械外柱带动沿所述运行轨道移动，且能够朝向远离所述运行轨道的方向相对于所述机械外柱移动。
3.根据权利要求2所述的芯片转移机械手，其特征在于，所述运行轨道为一维轨道。
4.根据权利要求1所述的芯片转移机械手，其特征在于，
所述第一吸盘包含单个第一吸嘴，单个所述第一吸嘴在工作状态下用于转移单个芯片。
5.根据权利要求4所述的芯片转移机械手，其特征在于，所述第一吸盘还包括：
第一机械手吸圆盘，所述第一机械手吸圆盘耦接在所述第一机械手杆的第二端；
第一机械手升降部件，所述第一机械手升降部件耦接在所述第一机械手吸圆盘内侧，且能够沿所述第一机械手吸圆盘的轴向方向移动；
其中，所述第一吸嘴耦接于所述第一机械手升降部件。
6.根据权利要求5所述的芯片转移机械手，其特征在于，所述第一吸嘴可拆卸地固定于所述第一机械手升降部件。
7.根据权利要求1所述的芯片转移机械手，其特征在于，
所述第二吸盘包含并列排布的多个第二吸嘴，多个所述第二吸嘴在工作状态下能够同时转移多个芯片。
8.根据权利要求7所述的芯片转移机械手，其特征在于，所述第二吸盘还包括：
第二机械手吸圆盘，所述第二机械手吸圆盘耦接在所述第二机械手杆的第二端；
第二机械手升降部件，所述第二机械手升降部件耦接在所述第二机械手吸圆盘内侧，且能够沿所述第二机械手吸圆盘的轴向方向移动；
其中，所述第二吸嘴耦接于所述第二机械手升降部件。
9.根据权利要求8所述的芯片转移机械手，其特征在于，所述第二吸嘴可拆卸地固定于所述第二机械手升降部件。
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