专利名称：用于机械手肘关节组件的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于电子器件制造机械手，并且特别是有关于运用在此制 造机械手的肘关节组件。
背景技术：
用于电子器件制造处理的机械手可能曝露于显著的环境压力(例如， 高温)，此环境压力可能够影响到等机械手的性能和/或寿命。因此，所需 要的就是改善此机械手的性能和/或寿命的方法及设备。
发明内容
在一些方面，本发明提供一肘关节组件，其中包括外壳，其具有盖 部及底部；至少一个枢轴，其至少部分地被包封于所述外壳中，并适于耦 合到机械手；以及带，耦合到所述枢轴，并适于绕轴承旋转所述枢轴，其 中，所述外壳的所述底部适于将热量反射离开所述至少一个枢轴及所述轴 承。
在其它方面，本发明提供一种延长肘关节组件的寿命的方法，包括 将反射性屏蔽接附到所述肘关节组件的底部；用热导性低于所述肘关节组 件的枢轴的材料制成所述肘关节组件的外壳；以及在所述外壳内形成至少 一个热扼阻。
又又一方面中，本发明提供一种用于电子器件制造处理的机械手，包 括肘关节组件，包括外壳，其具有盖部及底部；至少一个枢轴，其至 少部分地被包封于所述外壳中，并适于耦合到机械手；以及带，耦合到所
5述枢轴，并适于绕轴承旋转所述枢轴。所述外壳的所述底部适于将热量反 射离开所述至少一个枢轴及所述轴承。
自下列详细说明、后载申请专利范围及随附图式，本发明的其它性质 与态样将更完整地显而易见。
图1是根据本发明的一些具体实施例的示例性机械手肘关节组件的示 意性俯视图。
图2A及2B图示肘关节组件的示意性仰视图，其中，在图2A和2B 中，辐射屏蔽分别被固定和移除。
图3是根据本发明的一些具体实施例的示例性肘关节组件的靠近底部 的示意图。
图4是用于本发明的一些具体实施例内的示例性轴承组件的分解示意图。
图5是肘关节组件的局部的侧面示意性剖视图。
图6是双式机械手的示意性俯视图，其包括两个根据本发明的具体实 施例的肘关节组件。
具体实施例方式
半导体晶片制程机械手可能会在该机械手肘关节组件处体验到过早失 效问题。失效可能是由粒子堆积、润滑剂的化学分解、过热及/或其它因素 所造成。本发明提供一种机械手肘关节组件，其可降低及/或消除各种失效 模式，包括降低机械手肘关节温度。
除其它方式以外，本发明可透过降温、消除问题移动零件、改善轴承 性能及/或改良粒子污染及/或热传导来改善先前技艺。在一些具体实施例
中，改良的肘关节组件提供优良的截面与材料选择；因此，可改善及/或最
佳化热流，以限制进入该组件内的传导与辐射热流，而同时将离开该组件 的热流提高及/或最大化。例如，在一些具体实施例中，用于壳体的主体材 料可为钛，其比起在传统肘关节组件里的铝具有显著较低的热传导性(例如，该铝的热传导性的约1/10)。此外，可藉由热扼阻来大幅地减少在叶 片与肘关节间的接触表面的截面积。而这两项措施可减少进入该组件内的 热流。同样地，藉由铝等材料来制作枢轴，可增加离开该肘关节的热流。 这些枢轴的较大截面亦可提高离开该肘关节的热流。
可对该组件的底部表面增设辐射屏蔽，以反射来自使用该组件的室内 的任何发热构件的辐射。该屏蔽例如可包括简单、低成本的薄片金属盖。 在一些具体实施例里，可将该屏蔽拋光为镜面光洁度(例如，仅在单一侧
上)。同时，将轴承从壳体的底部表面(传统位置)的安装反置于该顶部 表面(例如，钛顶盖)可在当该肘关节组件通过这些热源上方时，减少来 自处理室加热器的辐射的热传导。在一些具体实施例里，其结果为肘关节 温度降低50%，而大幅地延长润滑剂寿命。估计单单是降低温度即可使得 该组件的寿命增长超过一倍。
在轴承失效的情况下，可藉由设计在该主体/外壳、枢轴及预载环内 的曲径环以进一步保护半导体晶片不受粒子污染。此外，可将在现有肘关 节组件之中所见到的肘关节与叶片之间的开口予以密封。
图1是根据本发明的一些具体实施例的机械手肘关节组件100的示意 性俯视图。可藉由枢轴102a-102b将该机械手肘关节组件IOO耦合于机械 手(例如， 一或多个机械手)(未示出)。机械手肘关节组件100可具有 顶部盖部104 (例如，外壳或其它壳体)。在顶部盖部104附近及/或与其 耦合的可以是一个或多个热扼阻106。同时，在顶部盖部104附近及/或与 其耦合的可以是切除区域108及肘关节壳体110。
在一些具体实施例里，枢轴102a- 102b可为由铝所制成。铝枢轴 102a-102b的热传导性可提高从肘关节组件100离开的热性流出。亦可使 用其它材料(例如，铝合金及/或其它的传导材料)。枢轴102a-102b可具 有增大的截面，以使得朝手臂(未示出)的热传导可以更快。例如，在至 少一个具体实施例里，枢轴102a-102b可藉由提高枢轴的高度而拥有增大 的截面积(例如，藉由将该等枢轴的高度加倍，而同时保持约相同的枢轴 宽度)。在一个特定具体实施例里，枢轴可具有约3/8"xl/2"的截面，然亦 也可运用其它尺寸。在相同或替代性的具体实施例里，顶部盖部104可为由钛或其它的类
似材料所制成。通过使用钛(比起铝质具有显著较低的热传导性)，顶部
盖部104可有利于防止热量过度地传导至肘关节组件100的其余部分。
可通过热扼阻106 (例如，顶部盖部104的突出)进一步限制热量， 热扼阻106可藉由减少接触面积以防止热量从叶片(未示出)传导至肘关 节组件100。类似地，切除区域108可将叶片(未示出)与肘关节组件之 间的接触最小化。在一些具体实施例里，相对于先前的肘关节组件而言， 热阻扼106与切除区域108的组合可减少叶片与肘关节组件之间的接触面 积约90%。热阻扼106可由诸如钛的金属、诸如陶瓷的绝缘材料、或是任 何其它的适当材料所制成。
肘关节壳体110可经形成为顶部盖部104的一部分，或可为分离配 件。在一些具体实施例里，肘关节壳体110可由钛所制成。顶部盖部104 可减少和/或消除叶片(未示出)与肘关节组件100的内部区域(图2和 3所示)之间的接触。这可降低或防止热传导，且/或防止粒子累积在肘 关节组件100的内部。
图2A和2B说明肘关节组件100的示意性俯视图，其中辐射屏蔽112 分别地固定和移除。可以通过紧固装置(例如，螺丝、螺栓或其它的适当 紧固装置)将辐射屏蔽112安装于肘关节组件100上。辐射屏蔽112可连 同肘关节组件100的其它部分与顶部盖部104，如前参照图1所述，包封 肘关节组件100的内部区域。下面将参照图3进一步详细说明此内部区 域。
辐射屏蔽112可以是薄片金属盖，诸如钢板或是其它类似材料。在一 些具体实施例里，辐射屏蔽112可将远离肘关节组件100的内部区域的侧 面拋光成镜面光洁度。按此方式，辐射屏蔽112可将辐射热反射离开肘关 节组件100。类似地，辐射屏蔽112可以被涂覆和/或电镀(例如，镀 金)，以产生反射性光洁度。可运用其它材料及/或光洁度。
图3是根据本发明的一些具体实施例的肘关节组件100的接近底部示 意图。可将枢轴102a-102b紧固到顶部盖部104的内部而围绕轴承116a-106b。枢轴102a-102b可为经由驱动带118a-118b所致动。可藉由张力器120a- 120b将驱动带118a - 118b紧固到枢轴102a—102b。
将枢轴102a-102b紧固到顶部盖部104可在当该肘关节组件100在操 作中通过这些热源之上时，减少来自于处理室加热器(未示出)辐射的热 传导(例如，因为轴承/枢轴是空间上/热性上与面向热源的屏蔽112隔 离)。
上述特征的净效应是可同时减少可能会进入肘关节组件之内的热量 (例如，从叶片和/或叶片上的衬底)，并且提高从肘关节散发的热量 (例如，进入机械手)。如此，从肘关节组件的Q。ut远高于进入肘关节组 件内的Qin，其中Q代表热流。
图4是用于本发明的一些具体实施例内的轴承组件500的示意性剖视 图，其可为类似于轴承116a-106b。轴承组件500可包括一个或多个轴承 502a — 502b。轴承502a — 502b可包括内部滑道504a — 504b及外部滑道 506a- 506b，其可保持间隔球体508和/或负载球体510。
在一些具体实施例里，内部滑道504a-504b及外部滑道506a-506b可 为由不锈钢440C或类似材料所制成。可运用其它等级的不锈钢及/或其它 材料。同样地，间隔球体508可为由不锈钢440C或类似材料所制成。可 运用其它等级的不锈钢及/或其它材料。负载球体510可为由陶瓷或其它适 当材料所制成。在一些具体实施例里，至少一个或多个负载球体510可被 替换为由导电材料(例如，不锈钢)所制作的球体，其可保持轴承502a-502b的内部滑道504a-504b与外部滑道506a-506b间的电接触。该导体性 替换球体可略微小于该非导体性(例如，陶瓷)负载球体510，藉此成为 非负载轴承(或是比非导体负载球体510承受较少重量)，而同时保持轴 承502a-502b的内部滑道504a-504b与外部滑道506a-506b之间的接触。 此接触可通过提供用以静电放电/消散的路径来防止静电累聚于肘关节组件 100之内。
图5是肘关节组件100的部分的侧切的示意图。详细而言，图5图示 肘关节组件100的一侧，该处含有轴承502a-502b、以及粒子离开肘关节 组件100所必须经过的示例性路径。在图5的示例里，离开轴承502a-502b的粒子602必须经过曲径环(labyrinth) 604，而曲径环(除其它项目外)是设计在顶部盖部104及/或该枢轴102之内。在轴承失效时，由附装 有机械手肘关节组件100的机械手所处理的晶片会受到保护而不致受到从 其散射出的粒子602的影响，因为粒子602必须行进通过难行的曲径环 604路径才离开肘关节组件100。
现参照图6，其描绘含有两个肘关节组件602的双式机械手600的示 意性俯视图。肘关节组件602中每一个耦合到机械手604以及适于承载衬 底的叶片606。注意到在本应用项目中所说明及描绘的示例性肘关节组件 系运用于「蛙腿」式的机械手。然而，本发明原理与特性确可适用于任何 类型的机械手的肘关节组件，包括「选择性相符分节机械手(SCARA)」 和其它类型的机械手。
前文虽系针对于本发明具体实施例，然确可设计出本发明的其它与进 一步具体实施例而不致悖离其基本范围，并且其范畴是由如后之申请专利 范围所决定。
权利要求
1. 一种肘关节组件，包括外壳，其具有盖部及底部；至少一个枢轴，其至少部分地被包封于所述外壳中，并适于耦合到机械手臂；以及带，耦合到所述枢轴，并适于绕轴承旋转所述枢轴，其中，所述外壳的所述底部适于将热量反射离开所述至少一个枢轴及所述轴承。
2. 如权利要求1所述的肘关节组件，其中所述外壳是由选择以限制热 量流入所述肘关节组件的一种或多种材料所制成。
3. 如权利要求2所述的肘关节组件，其中所述外壳的至少一个部分由 钛所制成。
4. 如权利要求1所述的肘关节组件，其中所述外壳的所述盖部是由热 导性比用于所述至少一个枢轴的材料低的材料所制成。
5. 如权利要求4所述的肘关节组件，其中所述盖部是由钛所制成，并 且所述至少 一个枢轴是由铝所制成。
6. 如权利要求1所述的肘关节组件，其中所述外壳含有至少一个特 征，其适于将所述肘关节组件与用于保持衬底的叶片间的接触面积最小 化。
7. 如权利要求6所述的肘关节组件，其中所述外壳含有至少一个热扼 阻，其适于减少所述肘关节组件与所述叶片之间的接触。
8. 如权利要求6所述的肘关节组件，其中所述外壳含有至少一个切除 部分，其适于减少所述肘关节组件与所述叶片之间的接触。
9. 如权利要求1所述的肘关节组件，其中所述外壳进一步包括辐射屏 蔽，其适于防止热量进入所述肘关节组件。
10. 如权利要求1所述的肘关节组件，其中所述至少一个枢轴是由选 择以使得热量从所述肘关节组件扩散的材料所制成。
11. 如权利要求IO所述的肘关节组件，其中所述至少一个枢轴是由铝所制成。
12. 如权利要求1所述的肘关节组件，其中所述至少一个枢轴安装到 所述外壳的所述盖部。
13. 如权利要求1所述的肘关节组件，进一步包括曲径环，其适于捕 捉来自所述轴承的粒子。
14. 如权利要求1所述的肘关节组件，其中所述轴承包括非导体性负载球体、以及至少一个导体性负载球体，所述导体性负载球体适于维持通 过所述轴承的导电性。
15. —种延长肘关节组件的寿命的方法，包括 将反射性屏蔽接附到所述肘关节组件的底部；用热导性低于所述肘关节组件的枢轴的材料制成所述肘关节组件的外壳；以及在所述外壳内形成至少一个热扼阻。
16. —种用于电子器件制造处理的机械手，包括 肘关节组件，包括外壳，其具有盖部及底部；至少一个枢轴，其至少部分地被包封于所述外壳中，并适于耦合到机械手臂；以及带，耦合到所述枢轴，并适于绕轴承旋转所述枢轴，其中，所述外壳的所述底部适于将热量反射离开所述至少一个枢轴及所述轴承。
17. 如权利要求16所述的肘关节组件，其中所述外壳是由选择以限制 热量流入所述肘关节组件的一种或多种材料所制成。
18. 如权利要求17所述的机械手，其中所述外壳的至少一个部分由钛 所制成。
19. 如权利要求16所述的机械手，其中所述外壳的所述盖部是由热导 性比用于所述至少一个枢轴的材料低的材料所制成。
20. 如权利要求19所述的机械手，其中所述盖部是由钛所制成，并且 所述至少一个枢轴是由铝所制成。
21. 如权利要求16所述的机械手，其中所述外壳含有至少一个特征，其适于将所述肘关节组件与用于保持衬底的叶片间的接触面积最小化。
22. 如权利要求21所述的机械手，其中所述外壳含有至少一个热扼 阻，其适于减少所述肘关节组件与所述叶片之间的接触。
23. 如权利要求21所述的机械手，其中所述外壳含有至少一个切除部 分，其适于减少所述肘关节组件与所述叶片之间的接触。
24. 如权利要求16所述的机械手，其中所述外壳进一步包括辐射屏 蔽，其适于防止热量进入所述肘关节组件。
25. 如权利要求16所述的机械手，其中其中所述至少一个枢轴是由选 择以使得热量从所述肘关节组件扩散的材料所制成。
26. 如权利要求25所述的机械手，其中所述至少一个枢轴是由铝所制成。
27. 如权利要求16所述的机械手，其中所述至少一个枢轴安装到所述 外壳的所述盖部。
28. 如权利要求16所述的机械手，进一步包括一曲径环，其适于捕捉 来自所述轴承的粒子。
29. 如权利要求16所述的机械手，其中所述轴承包括非导体性负载球 体、以及至少一个导体性负载球体，所述导体性负载球体适于维持通过所 述轴承的导电性。
全文摘要
本发明提供用于一种肘关节组件(100)的方法、设备及系统，而该肘关节组件含有外壳，其具有盖部(104)及底部(112)；至少一个枢轴，其至少部分地被包封于外壳中，并适于耦合到机械手臂；以及带，其耦合到枢轴，并适于绕于轴承旋转枢轴。该外壳的底部适于将热量反射离开至少一个枢轴及该轴承。
文档编号B25J17/00GK101535010SQ200780029900
公开日2009年9月16日 申请日期2007年8月10日 优先权日2006年8月11日
发明者多明戈·J·古艾尔, 惠特尼·B·克罗兹, 杰弗里·A·伯蒂尼, 达蒙·K·考克斯 申请人:应用材料公司