晶圆搬运机械手的制作方法

1.本实用新型涉及自动化设备技术领域，特别是涉及一种晶圆搬运机械手。


背景技术：

2.晶圆是指制作硅半导体积体电路所用的硅晶片，在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之ic产品，由于其形状为圆形，故称为晶圆。
3.晶圆在制造加工过程中，需要通过机械手臂对其进行位置的更改，比如从一个位置搬运至另一个位置，而且，为了下道工序加工方便，往往还需要对晶圆进行翻面操作。现有技术中的晶圆搬运机械手多存在运行平稳性差、无法实现晶圆翻面操作、以及机械结构及控制方法复杂等问题。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种晶圆搬运机械手以解决现有技术中存在的运动平稳性差、无法对晶圆翻面、及结构复杂等问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
6.一种晶圆搬运机械手，包括升降组件、设于所述升降组件上的旋转组件和机械手组件；
7.所述升降组件包括升降轴和用于驱动所述升降轴实现升降动作的升降驱动装置；所述旋转组件用于驱动所述升降轴旋转；
8.所述机械手组件包括机械手驱动装置、第一手臂、第二手臂和手指组件；所述手指组件包括手指固定座、设于所述手指固定座上的翻转装置、以及与所述翻转装置驱动端固定连接的手指；所述第一手臂与所述机械手驱动装置之间设置有第一关节，所述第二手臂与所述第一手臂之间设置有第二关节，所述第二手臂与所述手指组件之间设置有第三关节；所述机械手驱动装置驱动第一手臂，第一手臂带动第二手臂伸展使所述手指固定座呈直线运动。
9.对上述技术方案的进一步改进是：
10.所述第一手臂包括第一固定板、分别设于所述第一固定板上的第一主动轮组件、第一从动轮组件、第一同步带和第一关节轴；所述第一关节轴与所述机械手驱动装置的驱动端固定连接；所述主动轮组件套设于所述第一关节轴上；所述从动轮组件设于所述第一固定板与所述主动轮组件相对的另一端；所述第一同步带套设于所述主动轮组件和从动轮组件上；所述第一关节轴设于所述第一关节内。
11.所述第一主动轮和第一从动轮之间的传动比为1：2。
12.所述第二手臂包括第二固定板、分别设于所述第二固定板上的第二主动轮组件、第二从动轮组件、第二同步带、第二关节轴和第三关节轴；所述第二关节轴的第一端穿设于所述第一从动轮组件中、所述第二关节轴的第二端穿设于所述第二主动轮组件中；所述第三关节轴穿设于所述第二从动轮组件中。
13.所述第二主动轮和第二从动轮之间的传动比为2：1。
14.所述手指为真空吸盘。
15.所述升降驱动装置包括升降电机和丝杆组件，所述丝杆组件包括丝杆和设于所述丝杆上的丝杆螺母；所述丝杆螺母与所述旋转组件固定连接。
16.所述晶圆搬运机械手还包括固定架组件，所述升降组件、旋转组件和机械手组件均固定于所述固定架组件上。
17.所述固定架组件上设有导向装置，所述导向装置用于为升降组件进行导向。
18.由本实用新型的技术方案可知，本实用新型的晶圆搬运机械手，其通过升降驱动装置带动升降轴及机械手组件共同上下运动，旋转组件则可以带动升降轴及机械手组件实现共同旋转动作。机械手驱动装置驱动第一手臂、第二手臂实现联动，带动手指固定座实现直线运动。而翻转装置则可以实现手指的翻转，以对夹持的晶圆进行翻面操作。本实用新型的晶圆搬运机械手，其整体结构简单，易于维护，驱动装置少，三个关节可以实现联动，手指可实现翻面操作，整个设备体积小，控制简单，运动平稳，其仅机械手组件仅需实现手指固定座的直线运动，其它的改变高度、角度的操作则可由升降组件和旋转组件完成，从而使机械手的结构简单化。
附图说明
19.图1为本实用新型实施例的晶圆搬运机械手的总体结构示意图。
20.图2为本实用新型实施例的晶圆搬运机械手的第一内部结构示意图。
21.图3为本实用新型实施例的晶圆搬运机械手的第二内部结构示意图(拆除部分零件)。
22.图4为本实用新型实施例的晶圆搬运机械手的张紧装置的结构示意图。
23.附图中各标号的含义为：
24.1-保护壳；2-上固定板；3-升降轴；4-旋转组件；5-第一关节；6-第一手臂；7-第二关节；8-第三关节；9-翻转装置；10-手指；11-下固定板；12-升降驱动装置；13-固定杆；14-第一主动轮；15-第二同步带；16-第二从动轮；17-手指固定座；18-导向装置；19-丝杆组件；191-丝杆螺母；192-丝杆；20-升降电机；21-第一同步带；22-张紧装置；23-第二主动轮；24-第一从动轮；25-第二手臂；26-第一固定板；27第二固定板。
具体实施方式
25.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
26.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
27.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为
了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
28.实施例1：如图1至图4所示，本实用新型的晶圆搬运机械手，包括固定架组件、设于所述固定架组件上的升降组件、设于所述升降组件上的旋转组件4和机械手组件。
29.如图2所示，固定架组件包括上2、下固定板11、以及连接上固定板2和下固定板11的固定杆13。
30.所述升降组件包括升降轴3和用于驱动所述升降轴3实现升降动作的升降驱动装置12。所述升降驱动装置12包括升降电机20和丝杆组件19，所述丝杆组件19包括丝杆192和设于所述丝杆192上的丝杆螺母191。所述丝杆192的两端分别与上固定板2和下固定板11连接，所述升降电机20的驱动端与所述丝杆192固定连接，用于驱动所述丝杆192旋转。
31.所述旋转组件4用于驱动所述升降轴3旋转，具体地，在本实施例中所述旋转组件4包括旋转电机和连接于所述旋转电机输出端的谐波减速机，所述谐波减速机的底部与所述丝杆螺母191固定连接，所述谐波减速机的输出端与所述升降轴3的底部固定连接。当所述丝杆192在升降电机20的带动下发生旋转时，丝杆螺母191沿所述丝杆192发生上下移动，同时带动旋转组件4及位于旋转组件4上的旋转轴共同上下移动。
32.如图1至图3所示，所述机械手组件包括机械手驱动装置、第一手臂6、第二手臂25和手指组件；所述手指组件包括手指固定座17、设于所述手指固定座17上的翻转装置9、以及与所述翻转装置驱动端固定连接的手指10；所述第一手臂6与所述机械手驱动装置之间设置有第一关节5，所述第二手臂25与所述第一手臂6之间设置有第二关节7，所述第二手臂25与所述手指组件之间设置有第三关节8；所述机械手驱动装置驱动第一手臂6，第一手臂6带动第二手臂25伸展使所述手指固定座17呈直线运动。
33.具体地，在本实施例中，所述机械手驱动装置包括机械手驱动电机和谐波减速机，机械手驱动电机的输出端与谐波减速机的输入端固定连接，谐波减速机的输出端用于为第一关节5提供旋转的驱动力。所述谐波减速机的底部与升降轴3的顶部固定连接。
34.具体地，在本实施例中，所述第一手臂6包括第一固定板26、分别设于所述第一固定板26上的第一主动轮组件、第一从动轮组件、第一同步带21和第一关节轴(未示出)。所述第一主动轮组件包括第一主动轮14和第一主动轮轴承(未示出)；所述第一从动轮组件包括第一从动轮24和第一从动轮轴承(未示出)。所述第一关节轴设于所述第一关节5内。
35.所述第一主动轮组件和第一从动轮组件分别设置于所述第一固定板26相对的两端。所述第一关节轴穿设于所述第一主动轮组件中，并分别与所述机械手驱动装置的谐波减速机的输出端及第一固定板26固定连接，另一端与所述第一主动轮轴承的外圈固定连接。所述第一主动轮14与第一主动轮轴承的内圈固定连接。第一从动轮24与所述第一从动轮轴承的内圈固定连接，所述第一从动轮轴承为交叉滚子轴承，所述第一从动轮轴承与所述第一固定板26固定连接。所述第一主动轮14和第一从动轮24之间的传动比为1：2，也就是说第一主动轮14和第一从动轮24之间的直径比为2：1。
36.在本实施例中，所述第二手臂25包括第二固定板27、分别设于所述第二固定板27上的第二主动轮组件、第二从动轮组件、第二同步带15、第二关节轴(未示出)和第三关节轴(未示出)；所述第二关节轴的第一端穿设于所述第一从动轮组件中、所述第二关节轴的第二端穿设于所述第二主动轮组件中；所述第三关节轴穿设于所述第二从动轮组件中。
37.所述第二主动轮组件包括第二主动轮23；所述第二从动轮组件包括第二从动轮16
和第二从动轮轴承(未示出)。所述第二主动轮23和第二从动轮16之间的传动比为2：1，即所述第二主动轮23和第二从动轮16之间的直径比为1：2。
38.所述第二主动轮组件和第二从动轮组件分别设置于所述第二固定板27相对的两端。所述第二主动轮23和第二关节轴固定连接，所述第二固定板27与第一从动轮轴承的外圈固定连接。第二从动轮16与第二从动轮轴承的内圈固定连接，第三关节轴的一端与第二从动轮轴承的外圈固定连接，另一端与手指固定座17固定连接。
39.在本实施例中所述翻转装置9包括翻转电机和减速机。所述减速机的输出端和手指10固定连接。在本实施例中所述手指10为真空吸盘装置。
40.为提高升降组件运动的平稳性，在一些实施例中还可增加导向装置18。例如可以增加两副导轨机构，所述导轨机构包括滑轨和设于所述滑轨上的滑块，所述滑轨的两端分别与上固定板2和下固定板11固定连接，且两个滑轨对称设置，两个滑块分别与升降驱动装置12固定连接，以进一步增加运动的平稳性。
41.如图4所示，在一些实施例中还可以增设张紧装置22，例如，可以在第一手臂6上增设第一同步带张紧装置，在第二手臂25上增设第二同步带张紧装置。
42.为对零部件进行保护，以及增强设备的安全性，可以对第一手臂6、第二手臂25、手指组件及升降组件外套设保护壳1。
43.具体地，所述张紧装置22包括导向块、张紧轮、滑块和调节螺栓；所述滑块与所述调节螺栓螺纹连接，所述张紧轮和滑块固定连接，所述调节螺栓的端部与保护壳1卡接，在对调节螺栓进行旋转时，滑块带动张紧轮在导向块的导向范围内移动。
44.本实施例的晶圆搬运机械手的结构简单，控制方式也较为简单，使设备易于维护，其设备的运动平稳性强，能够实现对晶圆的搬运及翻转放置功能。
45.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
46.以上实施例仅表达了本实用新型的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。