一种半导体器件的搬运装置的制作方法

本发明涉及电子器件生产制造技术领域，具体涉及一种半导体器件的搬运装置和自动检测设备。

背景技术：

半导体功率器件外观检测是半导体工艺制作中的一个重要环节,因为芯片制作过程中会有较多的图形缺陷,脏污,破损,缺损等等外观不良,为了提升后续工艺环节的良率及产品可靠性需要对外观部分进行100%的镜检。

国家知识产权局于2018.12.28公开了公开号为cn109100366a，专利名称为半导体激光器芯片端面外观的检测系统及方法，该专利包括芯片载体、下视相机、芯片拾取装置、上视相机光源、光学装置以及上视组机:芯片拾取装置将半导体激光器芯片吸取到光学装置的指定工作区域,上视相机光源设置在光学装置的指定工作区域,为上视相机提供光源,光学装置将半导体激光器芯片的下表面及四侧面放大影像投射到上视相机中,上视相机获取芯片下表面及四侧面的放大成像图。该专利对芯片的搬运是一个接一个的，检测效率慢，芯片的位置不便于实时调整。

国家知识产权局于2013.10.02公开了公开号为cn203225236u，专利名称为半导体产品检测机，该专利包括工作站台、计算机单元、识别相机及至少检测相机。所述识别相机针对半导体产品条上的识别码进行辨识,并调出对应的映像图电子文档:所述至少检测相机截取所述半导体产品的影像与影像比对档进行比对检测作业,并将检测结果记录于所述计算机单元对应的映像图电子文档。该专利未对流水线上的工件进行定位，对视觉相机的要求较高，设备的成本也较高。

技术实现要素：

本发明的目的是：针对现有技术存在的不足，提供一种转运方便，速度高效，便于位置调整，可靠高效的半导体器件的搬运装置和自动检测设备。

为本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：一种半导体器件的搬运装置，包括分割器、吸取组件、方向校正组件、升降组件和防护组件；所述的分割器安装在机架的中部，分割器的上端输出轴上设置有连接法兰盘，所述的连接法兰盘一周上均匀设置有吸取组件；吸取组件的正下方设置有方向校正组件，所述的方向校正组件共设置有三组；升降组件位于吸取组件的正上方，升降组件与吸取组件一一对应；防护组件安装在升降组件上，用于保护内部的机构。

所述的吸取组件包括连接条、套筒、活动杆套、抵座、吸气板和弹簧；连接条的一端与分割器上的法兰相连接，连接条的另一端上设置有套筒，活动杆套移动配合在套筒中，活动杆套的上端固定设置有抵座，活动杆套的下端设置有吸气板；所述的套筒中设置有弹簧，弹簧上下两端分别与抵座和套筒相抵，将吸气板向上提。

所述的方向校正组件包括承接座、步进电机、折形支板、底调节块和高度调节块；折形支板通过底调节块固定设置在机架上，可调节进深距离；高度调节块通过紧定螺钉连接在折形支板的竖直段上，可调节高度；步进电机安装在高度调节块上，步进电机的转动端上设置有承接座。

作为优选，所述的吸气板下端面上开有吸气孔。

作为优选，所述的承接座上开有“t”形的沉槽，该沉槽中用于放置半导体功率器件。

作为优选，所述的吸取组件设置有十六个。

作为优选，所述的升降组件包括折形支架、圆盘、升降气缸、辐条板和下压柱；圆盘通过连接柱与折形支架相固定连接，圆盘的正下方设置有辐条板；升降气缸的固定端连接安装在圆盘上，升降气缸的伸缩端与下压柱相连接，所述的下压柱与辐条板相一定配合，下压柱下端与吸取组件相对应。

作为优选，所述的防护组件包括防护罩、连接板、防护气缸和导柱；所述的防护气缸竖直安装在折形支架的端部，连接板安装在防护气缸竖直的伸缩端，导柱固定设置在连接板的底部，所述的导柱移动配合在折形支架上，连接板与防护罩的顶端相固定连接。

作为优选，所述的防护罩成筒状，侧边开有竖槽。

一种半导体器件的自动检测设备，该设备包括机架以及安装在机架上的料匣上料装置、搬运装置、工装夹运装置、视觉检测装置、mark点检测装置、合格工件装匣装置、不良品装匣装置和溢料收集盒；料匣上料装置用于实现单个功率器件的上料，搬运装置和工装夹运装置均实现待检测功率器件的搬运，搬运装置通过吸附方式，而工装夹运装置通过夹取方式；视觉检测装置用于对元件进行外观的视觉检测，mark点检测装置用于对元件表面的mark点进行视觉检测；合格工件装匣装置和不良品装匣装置依据检测的机构对工件进行分选和收集；溢料收集盒用于剔除搬运装置中未被分离的工件；所述的搬运装置采用上述技术方案的一种半导体器件的搬运装置

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：搬运装置通过设置位置固定的升降组件，而吸取组件在其下方转动，实现了工件只需要在特定工位进行升降，使机构简单；设置了方向校正组件，更好地适应工件需要多姿态的变化，提高后续加工速度和检测精度；设置了防护组件，避免了灰尘的干扰影响，提高后续检测精度。

附图说明

图1是本发明实施例的爆炸结构示意图。

图2是料匣上料装置的爆炸结构示意图。

图3是搬运装置的爆炸结构示意图。

图4是吸取组件和方向校正组件的爆炸结构示意图。

图5是工装夹运装置的爆炸结构示意图。

图6是视觉检测装置和mark点检测装置的结构示意图。

图7是合格工件装匣装置的爆炸结构示意图。

图8是不良品装匣装置的爆炸结构示意图。

图中：机架1、料匣上料装置2、搬运装置3、工装夹运装置4、视觉检测装置5、mark点检测装置6、合格工件装匣装置7、不良品装匣装置8、溢料收集盒9、安装架21、料匣限位槽板22、料匣推料板23、推料气缸24、料匣收集盒25、弧形落料轨道26、接料块27、接料气缸28、分割器31、吸取组件32、方向校正组件33、升降组件34、防护组件35、折形支架341、圆盘342、升降气缸343、辐条板344、下压柱245、防护罩351、连接板352、防护气缸353、导柱354、连接条321、套筒322、活动杆套323、抵座324、吸气板325、弹簧326、承接座331、步进电机332、折形支板333、底调节块334、高度调节块335、分度转座41、转盘42、夹具底座43、置料台44、内夹块45、外夹块46、松夹具组件47、直角支板471、控制气缸472、松夹具头473、安装座71、顶料气缸安装板72、顶料气缸73、顶料块74、过料底座75、过料盖板76、料匣座77、触点开关78、料匣79、切换气缸710、过渡落料组件81、倾斜安装板82、料匣卡槽83、换料匣气缸85、料匣推板86、次品料匣收集盒87、止料组件88、下卡扣组件89、上卡扣组件810、固定底座811、衔接轨道812、接料槽板813、吹气孔814、止料气缸881、止料块882、叉条转座891、转动叉条892、下驱动气缸893、上驱动气缸8101、直动叉条8102。

具体实施方式

如图1所示，一种半导体功率器件自动检测设备包括机架1以及安装在机架1上的料匣上料装置2、搬运装置3、工装夹运装置4、视觉检测装置5、mark点检测装置6、合格工件装匣装置7、不良品装匣装置8和溢料收集盒9；搬运装置3和工装夹运装置4相邻布置，搬运装置3的高度高于工装夹运装置4；料匣上料装置2与搬运装置3进料端相衔接，视觉检测装置5对应工装夹运装置4，mark点检测装置6对应搬运装置3；合格工件装匣装置7设置有多组，分列于搬运装置3的侧边，不良品装匣装置8也位于搬运装置3的侧边；溢料收集盒9与最末端的合格工件装匣装置7相衔接，位于搬运装置3的下方。

料匣上料装置2用于实现单个功率器件的上料，搬运装置3和工装夹运装置4均实现待检测功率器件的搬运，搬运装置3通过吸附方式，而工装夹运装置4通过夹取方式；视觉检测装置5用于对元件进行外观的视觉检测，mark点检测装置6用于对元件表面的mark点进行视觉检测；合格工件装匣装置7和不良品装匣装置8依据检测的机构对工件进行分选和收集；溢料收集盒9用于剔除搬运装置3中未被分离的工件。

如图2所示，所述的料匣上料装置2包括安装架21、料匣限位槽板22、料匣推料板23、推料气缸24、料匣收集盒25、弧形落料轨道26、接料块27和接料气缸28；所述的安装架21为倾斜状，料匣限位槽板22相对布置，固定设置在安装架21上；推料气缸24固定设置在安装架21的侧方，料匣推料板23与推料气缸24的伸缩端相连接，料匣推料板23位于料匣限位槽板22的底端；料匣收集盒25固定设置在安装架21的侧方，与料匣推料板23相对应；弧形落料轨道26中设置有可供半导体功率器件流通的内腔，弧形落料轨道26与料匣限位槽板22底端的料匣相衔接；接料气缸28水平设置在安装架21上，接料块27安装在接料气缸28伸缩端上，所述的接料块27上设置有特定的接纳槽，用于放置半导体功率器件。

所述的料匣上料装置2在工作时，两条料匣限位槽板22之间叠放有装有工件的料匣，由于倾斜设置，料匣内部的工件沿着弧形落料轨道26滑落到接料块27中，由接料气缸28移出；当一个料匣中的工件全部滑出后，推料气缸24带动料匣推料板23移动，将底部的空料匣推到料匣收集盒25中。

如图3所示，所述的搬运装置3包括分割器31、吸取组件32、方向校正组件33、升降组件34和防护组件35；所述的分割器31安装在机架的中部，分割器31的上端输出轴上设置有连接法兰盘，所述的连接法兰盘一周上均匀设置有吸取组件32，所述的吸取组件32设置有多个；吸取组件32的正下方设置有方向校正组件33，所述的方向校正组件33共设置有三组；升降组件34位于吸取组件32的正上方，升降组件34与吸取组件32一一对应；防护组件35安装在升降组件34上，用于保护内部的机构。所述的升降组件34包括折形支架341、圆盘342、升降气缸343、辐条板344和下压柱245；圆盘342通过连接柱与折形支架341相固定连接，圆盘342的正下方设置有辐条板344；升降气缸343的固定端连接安装在圆盘342上，升降气缸343的伸缩端与下压柱245相连接，所述的下压柱245与辐条板344相一定配合，下压柱245下端与吸取组件32相对应。所述的防护组件35包括防护罩351、连接板352、防护气缸353和导柱354；所述的防护气缸353竖直安装在折形支架341的端部，连接板352安装在防护气缸353竖直的伸缩端，导柱354固定设置在连接板352的底部，所述的导柱354移动配合在折形支架341上，连接板352与防护罩351的顶端相固定连接，所述的防护罩351成筒状，侧边开有竖槽。

如图4所示，所述的吸取组件32包括连接条321、套筒322、活动杆套323、抵座324、吸气板325和弹簧326；连接条321的一端与分割器31上的法兰相连接，连接条321的另一端上设置有套筒322，活动杆套323移动配合在套筒322中，活动杆套323的上端固定设置有抵座324，活动杆套323的下端设置有吸气板325，所述的吸气板325下端面上开有吸气孔；所述的套筒322中设置有弹簧326，弹簧326上下两端分别与抵座324和套筒322相抵，将吸气板325向上提。

如图4所示，所述的方向校正组件33包括承接座331、步进电机332、折形支板333、底调节块334和高度调节块335；折形支板333通过底调节块334固定设置在机架上，可调节进深距离；高度调节块335通过紧定螺钉连接在折形支板333的竖直段上，可调节高度；步进电机332安装在高度调节块335上，步进电机332的转动端上设置有承接座331，所述的承接座331上开有“t”形的沉槽，该沉槽中用于放置半导体功率器件001。

所述的搬运装置3在工作时，升降组件34独立带动吸取组件32上的每个吸气板325实现升降，在接取、放置和方向校正时升降；吸气板325吸住工件后由分割器31步进转动，在需要方向校正的时候吸气板325被下压柱245下压，将工件放入承接座331中，而后吸气板325松开，步进电机332将工件转动到一定的角度后吸气板325再次吸住，进行移运。

搬运装置3解决了半导体功率器件搬运过程中需姿态变化的问题，通过设置位置固定的升降组件34，而吸取组件32在其下方转动，实现了工件只需要在特定工位进行升降，使机构简单；设置了方向校正组件33，更好地适应工件需要多姿态的变化，提高后续加工速度和检测精度；设置了防护组件35，避免了灰尘的干扰影响，提高后续检测精度。

如图5所示，所述的工装夹运装置4包括分度转座41、转盘42、夹具底座43、置料台44、内夹块45、外夹块46和松夹具组件47；分度转座41固定设置在机架上，转盘42的中心位置安装在分度转座41的输出轴上，所述的转盘42上周边设置有安装槽，所述的安装槽个数为十六个；夹具底座43固定设置在转盘42的一周，所述的夹具底座43形状为“t”形，“t”形的水平段两端设置有凸柱，“t”形的竖直段上设置有圆形盲孔；置料台44安装在夹具底座43的上方，所述的置料台44包括放置部和定位部，放置部为水平面状，所述的定位部为放置部顶端的两个立式凸缘；内夹块45和外夹块46相对布置，转动连接在夹具底座43的凸柱上，内夹块45和外夹块46分别位于置料台44的两侧；所述的内夹块45包括斜夹段、竖直段和水平段；斜夹段倾斜设置，高度位于置料台44的上方，斜夹段和竖直段的转折处上设置有铰接孔，所述的铰接孔与夹具底座43上的凸柱相转动连接；水平段的上面设置有短轴，所述的短轴配合在夹具底座43的圆形盲孔中，通过圆柱弹簧相连接，所述的圆柱弹簧上端与夹具底座43相抵，下端与短轴相抵；水平段的下面设置有圆弧凸棱；外夹块46的形状与内夹块45相似，外夹块46的下端上设置有滚轮461，该滚轮与内夹块45的圆弧凸棱相接触；所述的内夹块45和外夹块46的上端夹紧部位的高度相齐平；所述的松夹具组件47包括直角支板471、控制气缸472和松夹具头473；控制气缸472通过直角支板471竖直固定在机架上，松夹具头473固定设置在控制气缸472的伸缩端，所述的松夹具头473上设置有小滚珠，该滚珠与滚轮461相对应，所述的小滚珠位置位于滚轮461的正下方；所述的松夹具组件47共设置有两组，分别位于接取和下料时的工位处。

所述的工装夹运装置4在工作时，分度转座41带动转盘42步进转动起来，一整周分十六次转动，在放置工件的时候，该处的松夹具组件47工作，由控制气缸472带动松夹具头473向上顶起内夹块45和外夹块46，内夹块45和外夹块46通过杠杆原理，上端的夹取部位相外扩张，此时将待检测的工件放下；分度转座41转动后，夹具离开松夹具组件47，内夹块45和外夹块46在弹簧的作用下将工件保持夹紧，直至需要搬运下料的时候，松夹具组件47再次将工装夹具松开。

工装夹运装置4解决了半导体功率器件在搬运过程中精度差，定位夹紧机构的结构复杂的问题，通过设置保持常闭的夹紧部件，能保证在转运的过程中工件位置不松动，并且夹紧力由弹簧产生，避免了设置电机或者气缸，使机构的结构紧凑；在特定位置设置松夹具组件47，方便工装夹具的打开；夹具和松夹具组件47之间通过滚轮461接触，使得接触更加顺滑，在运转过程中工序更加流畅，提高工作效率。

如图6所示，所述的视觉检测装置5对应工装夹运装置4，当工件被夹紧后，经过视觉检测装置5的下方，被光源照亮，而后通过ccd相机进行拍照，进行外貌的检测；所述的mark点检测装置6对应搬运装置3，当工件被吸住后经过mark点检测装置6，对工件的下表进行半导体功率器件表面mark点进行拍照检测；依据视觉检测装置5和mark点检测装置6的检测结果对合格品和不合格品的分类。

如图7所示，所述的合格工件装匣装置7包括安装座71、顶料气缸安装板72、顶料气缸73、顶料块74、过料底座75、过料盖板76、料匣座77、触点开关78、料匣79和切换气缸710；过料底座75固定设置在安装座71上，过料盖板76安装在过料底座75上，两者之间形成一个供工件流过的腔体，顶料气缸73通过顶料气缸安装板72连接安装在安装座71上，顶料块74固定设置在顶料气缸73的伸缩端上，所述的顶料块74与过料底座75和过料盖板76之间的腔体相对应；所述的过料底座75两侧设置有红外传感器751，用于计数；料匣79设置在料匣座77中，料匣设置有上下两个，所述的料匣中部设置有向内凹的折痕，用于规范特定形状的工件，放置其在料匣中卡住；所述的料匣座77上设置有两个触点开关78，用于检测料匣79是否装填到位；所述的料匣座77与切换气缸710的伸缩端相连接，切换气缸710竖直设置在安装座71上。

所述的合格工件装匣装置7在工作时，合格工件被放置到过料底座75上，而后顶料气缸73带动顶料块74将工件顶入料匣座77中的料匣79中，当一条料匣被装满后，切换气缸710带动料匣座77升降，以切换料轨。

合格工件装匣装置7解决了工件收集速度慢，难以整齐收集的问题，通过设置特定形状的料匣进行收集，可提高产品的整齐程度，为后续深加工提供方便；合格工件装匣装置7可以升降以更换料匣，可以在手动更换料匣的时候不用对设备进行停机，提高设备的加工速度。

如图8所示，所述的不良品装匣装置8包括过渡落料组件81、倾斜安装板82、料匣卡槽83、换料匣气缸85、料匣推板86、次品料匣收集盒87、止料组件88、下卡扣组件89和上卡扣组件810，过渡落料组件81设置在倾斜安装板82的进料端，所述的过渡落料组件81包括固定底座811、衔接轨道812、接料槽板813和吹气孔814；衔接轨道812安装在固定底座811上，所述的衔接轨道812呈圆弧斜向下过渡，衔接轨道812的进料端设置有接料槽板813，接料槽板813上用于放置工件，接料槽板813的侧方设置有吹气孔814，所述的吹气孔814通过吹气的方式将工件吹入衔接轨道812；料匣卡槽83安装在倾斜安装板82的两端，两个料匣卡槽83相对布置，所述的料匣卡槽83内用于放置料匣；所述的料匣卡槽83侧两侧板与倾斜安装板82之间留有间隙，间隙的宽度为料匣的高度；换料匣气缸85安装在倾斜安装板82的侧方，料匣推板86安装在换料匣气缸85的伸缩端上，所述的料匣推板86高度与料匣卡槽83中的最底部的料匣相匹配，位于料匣的侧方；次品料匣收集盒87安装在倾斜安装板82的侧方；止料组件88安装在倾斜安装板82的底端，朝向工件进料的方向，所述的止料组件88包括止料气缸881和止料块882，止料块882安装在止料气缸881的伸缩端，所述的止料块882的截面形状与料匣的形状相对应，抵住料匣下滑；所述的下卡扣组件89包括叉条转座891、转动叉条892和下驱动气缸893；叉条转座891固定设置在料匣卡槽83的侧壁上，转动叉条892的中部与叉条转座891相铰接，所述的转动叉条892一端设置有凸起的条棱，该条棱位于料匣内，转动叉条892的另一端与下驱动气缸893的伸缩端相铰接，下驱动气缸893的固定端铰接在料匣卡槽83上；所述的上卡扣组件810包括上驱动气缸8101和直动叉条8102，直动叉条8102安装在上驱动气缸8101的伸缩端上，所述的上驱动气缸8101通过连接件安装在衔接轨道812上；所述的直动叉条8102与转动叉条892的高度与底部倒数第二个料匣相对应。

所述的不良品装匣装置8在工作时，不合格品放置在接料槽板813中，由吹气孔814吹气将工件滑入衔接轨道812，经过所述的衔接轨道812，并计数到达料匣卡槽83中最底端的料匣中；当料匣中积累一定量的工件后，换料匣气缸85收缩，带动料匣推板86从侧方将最底端的料匣的料匣推出，落入次品料匣收集盒87中；而后上驱动气缸8101带动直动叉条8102退出，同时下驱动气缸893带动转动叉条892摆动，使转动叉条892上凸起的条棱离开料匣，此时料匣下落，作为补充，最后止料气缸881带动止料块882退出，顶住料匣。

不良品装匣装置8解决了半导体功率器件细小，难以收集的问题，通过设置料匣来收集，一方面可以保持收集后的工件整齐有序，另一方面可避免设备运作的时候发生堵塞的问题；并且料匣可以自动换料，提高自动化程度，提高工作效率；在更换料匣的时候设置了上、下卡扣组件，使最底端的料匣保持独立，不受上层的料匣影响，可提高工件装填的精准度和可靠度。

所述的一种半导体功率器件自动检测设备在工作时，依次通过以下步骤进行检测：

（一）工件上料：两条料匣限位槽板22之间叠放有装有工件的料匣，由于倾斜设置，料匣内部的工件沿着弧形落料轨道26滑落到接料块27中，由接料气缸28移出；当一个料匣中的工件全部滑出后，推料气缸24带动料匣推料板23移动，将底部的空料匣推到料匣收集盒25中。

（二）工件移运：升降组件34独立带动吸取组件32上的每个吸气板325实现升降；吸气板325吸住工件后由分割器31步进转动，在转接时，需要方向校正，此时吸气板325被下压柱245下压，将工件放入承接座331中，而后吸气板325松开，步进电机332将工件转动到一定的角度后吸气板325再次吸住，移运到工装夹运装置4。

（三）工件移运并外观检测：分度转座41带动转盘42步进转动起来，一整周分十六次转动，在放置工件的时候，该处的松夹具组件47工作，由控制气缸472带动松夹具头473向上顶起内夹块45和外夹块46，内夹块45和外夹块46通过杠杆原理，上端的夹取部位相外扩张，此时将待检测的工件放下；分度转座41转动后，夹具离开松夹具组件47，内夹块45和外夹块46在弹簧的作用下将工件保持夹紧，直至需要搬运下料的时候，松夹具组件47再次将工装夹具松开，工件在夹紧搬运的时候，经过视觉检测装置5进行外观检测。

（四）工件移运并mark点检测：松夹具组件47再次将工装夹具松开，再次由吸气板325吸住工件，进行转运，通过mark点检测装置6进行工件表面mark点的检测。

（五）良、次产品分类：合格工件被放置到过料底座75上，而后顶料气缸73带动顶料块74将工件顶入料匣座77中的料匣79中，当一条料匣被装满后，切换气缸710带动料匣座77升降，以切换料轨；不合格品放置在接料槽板813中，由吹气孔814吹气将工件滑入衔接轨道812，经过所述的衔接轨道812，并计数到达料匣卡槽83中最底端的料匣中；当料匣中积累一定量的工件后，换料匣气缸85收缩，带动料匣推板86从侧方将最底端的料匣的料匣推出，落入次品料匣收集盒87中；而后上驱动气缸8101带动直动叉条8102退出，同时下驱动气缸893带动转动叉条892摆动，使转动叉条892上凸起的条棱离开料匣，此时料匣下落，作为补充，最后止料气缸881带动止料块882退出，顶住料匣。

（六）溢料检测：工件在经过良品和次品的分选后，或存在残余，未被剔除，防止影响设备正常工作，在分离工序后设置溢料收集盒9，对某些未被剔除的工件进行最后的剔除。