專(zhuān)利名稱(chēng)：用于幾乎無(wú)接觸地接納扁平構(gòu)件如硅基晶片的持取器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的持取器以及一種根據(jù)權(quán)利要求7前序 部分的方法。
背景技術(shù)：
在制造尤其是用于光電設(shè)備的太陽(yáng)能電池時(shí)需要高靈敏度的硅基晶片，所述硅基 晶片在生產(chǎn)過(guò)程期間有時(shí)放置在單用容器中，有時(shí)放置在收集容器中(可達(dá)100件)。但因 為晶片本身容易彎曲并且具有非常敏感的表面，所以在將晶片從一個(gè)容器調(diào)換到另一個(gè)容 器中時(shí)首先必須極其細(xì)心地操作。所述類(lèi)型的持取器是已知的，所述持取器具有三個(gè)抽吸部位，據(jù)此在三個(gè)點(diǎn)上抽 吸和保持晶片。在此，持取器本身保持在機(jī)器人臂(機(jī)械手)上，所述機(jī)器人臂執(zhí)行實(shí)際的 輸送過(guò)程。在容器中為每個(gè)晶片設(shè)置一用于保持晶片的保持結(jié)構(gòu)。所述保持結(jié)構(gòu)包括兩個(gè) 具有沉割部的接納槽和一個(gè)接觸面，這三者都設(shè)置在一個(gè)平面中。為了將晶片放入貯存器中，機(jī)器人臂利用持取器通過(guò)由抽吸部位抽吸晶片來(lái)接納 晶片，并將晶片送至貯存器。在此，其在保持結(jié)構(gòu)的平面中將晶片放入貯存器中，并利用最 后的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)使晶片轉(zhuǎn)入到兩個(gè)接納槽中，其中，晶片最后還貼靠在接觸面上。在此可能出 現(xiàn)無(wú)意地在某處碰撞晶片并使之損壞。晶片上或持取器上的即使已經(jīng)很小的制造引起的 誤差也可能足以造成所述無(wú)意的碰撞。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠減弱對(duì)晶片的可能碰撞以避免或降低 損壞的、開(kāi)頭所述類(lèi)型的持取器。根據(jù)本發(fā)明，作為實(shí)現(xiàn)所述目的的技術(shù)方案，提出開(kāi)頭所述類(lèi)型的具有權(quán)利要求1 特征的持取器和具有權(quán)利要求7特征的方法。所述持取器和所述方法的有利的擴(kuò)展構(gòu)型可 由各自的從屬權(quán)利要求獲知。按照所述技術(shù)教導(dǎo)構(gòu)造的持取器的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)形成中央抽吸部位以及通過(guò)關(guān)斷 其它(旁)抽吸部位的可能性實(shí)現(xiàn)了，至少在短時(shí)間內(nèi)僅通過(guò)中央抽吸部位保持晶片。這 尤其是在輸送過(guò)程的最后階段中當(dāng)將晶片放入其三點(diǎn)保持結(jié)構(gòu)中時(shí)是有利的。即在此，通 過(guò)機(jī)器人臂的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)使晶片轉(zhuǎn)動(dòng)很小的角度，以進(jìn)入保持結(jié)構(gòu)中。在此，尤其是由于制造 引起的誤差而可能發(fā)生晶片在某處被沖擊進(jìn)而經(jīng)受碰撞。但如果根據(jù)本發(fā)明僅通過(guò)中央 抽吸部位保持晶片，則對(duì)晶片的碰撞可通過(guò)晶片的相應(yīng)退避而至少部分地被吸收，而不會(huì) 出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞。在此證實(shí)有利的是，中央抽吸部位布置在晶片的重心上，因?yàn)橛纱丝墒咕?繞其重心特別容易地?cái)[動(dòng)。在此證實(shí)有利的是，中央抽吸部位設(shè)置在中央，而旁抽吸部位偏離中央地設(shè)置，以 便能在盡可能大的面積上持取晶片。從而避免晶片在運(yùn)輸期間彎曲。在一種優(yōu)選實(shí)施形式中證實(shí)有利的是，設(shè)置有四個(gè)旁抽吸部位，這些旁抽吸部位彼此間等距離地并且相對(duì)于中央抽吸部位等距離地設(shè)置。這總共五個(gè)抽吸部位能夠在不使 晶片彎曲的情況下可靠地輸送晶片。在另一優(yōu)選實(shí)施形式中，中央抽吸部位包括抽吸頭，所述抽吸頭以能繞其縱向軸 線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式保持在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置內(nèi)的抽吸頭接納部中。抽吸頭的所述可轉(zhuǎn)動(dòng)性具有以下優(yōu) 點(diǎn)在碰撞到晶片的情況下，晶片可在阻力不大的情況下繞其重心轉(zhuǎn)動(dòng)。在此，抽吸部位可 用不變的方式將其抽吸力施加在晶片上并且可靠地保持該晶片，盡管該晶片整體地繞其重 心擺動(dòng)。對(duì)于晶片僅附著在中央抽吸部位上的情況，可對(duì)抽吸頭后的空腔加載過(guò)壓以使抽 吸頭位置固定。其優(yōu)點(diǎn)是即使是偏離中央地保持在中央抽吸部位上的晶片也能被保持在 期望的位置中，而在此產(chǎn)生的杠桿力不會(huì)使晶片轉(zhuǎn)動(dòng)。可無(wú)級(jí)地使所述過(guò)壓降低以及再增大，以允許晶片受控地運(yùn)動(dòng)。證實(shí)有利的是，抽吸頭的可轉(zhuǎn)動(dòng)性通過(guò)抽吸頭的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的構(gòu)型，尤其是抽吸頭 的柱狀構(gòu)型來(lái)實(shí)現(xiàn)。抽吸頭的所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的或柱狀的構(gòu)型可用成本低廉的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。


由附圖和下面說(shuō)明的實(shí)施形式得到根據(jù)本發(fā)明的持取器和根據(jù)本發(fā)明的方法的 其它優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明，上述的以及下面進(jìn)一步描述的特征也可分別單獨(dú)地應(yīng)用或彼此任 意組合地應(yīng)用。所述的實(shí)施形式不應(yīng)理解為總結(jié)性列舉，而是更具有示例性特點(diǎn)。附圖表 示圖1示出根據(jù)本發(fā)明的持取器沿圖3中的線(xiàn)I-I的局部剖視圖，其中所述持取器 處在常規(guī)位置中；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的持取器沿圖3中的線(xiàn)I-I的局部剖視圖，其中所述持取器 處在最大位置中；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的持取器的底視圖；圖4示出根據(jù)圖3的本發(fā)明持取器，在將晶片放入到容器中時(shí)在該持取器上將晶 片保持在第一位置中；圖5示出根據(jù)圖3的本發(fā)明持取器，在將晶片放入到容器中時(shí)在該持取器上將晶 片保持在第二位置中。附圖標(biāo)記列表10支承裝置
12中央抽吸部位
14旁抽吸部位
16抽吸通道
18旁抽吸通道
20抽吸頭
22抽吸頭接納部
24后壁
26空腔
28壓力管路
30后側(cè)
32突出部
36縱向軸線(xiàn)
38止擋
40前側(cè)
42貼靠面
44晶片
46抽吸空間
48連接通道
52擴(kuò)展段
540圈
56接納部
58接觸面
具體實(shí)施例方式圖1至圖3中示例性地示出了根據(jù)本發(fā)明的持取器的實(shí)施形式，該持取器可固定 在機(jī)器人臂上或直線(xiàn)操作系統(tǒng)上。該持取器包括具有五個(gè)抽吸部位的支承裝置10，其中，在 中央設(shè)有一個(gè)中央抽吸部位12，圍繞該中央抽吸部位分別均勻間隔開(kāi)(等距離)地設(shè)有四 個(gè)旁抽吸部位14。這四個(gè)旁抽吸部位14彼此間同樣等距離地設(shè)置。中央抽吸部位12連接 到第一抽吸通道16，而旁抽吸部位14與旁抽吸通道18連接。可以與抽吸通道16無(wú)關(guān)地對(duì)旁抽吸通道18加載負(fù)壓/低壓(Unterdruck)。這樣 便能夠獨(dú)立地控制旁抽吸部位14和控制中央抽吸部位12，由此，即使在不對(duì)旁抽吸部位14 加載負(fù)壓的情況下也可給中央抽吸部位12提供負(fù)壓圖1和圖2中示例性地示出中央抽吸部位12。不言而喻，旁抽吸部位14也完全一 樣地構(gòu)造。在這里未示出的作為替代方案的實(shí)施形式中，抽吸部位也可構(gòu)造成按照伯努利 原理(Bernoulliprinzip)抽吸晶片。中央抽吸部位12包括構(gòu)造成柱狀的抽吸頭20，該抽吸頭保持在一相應(yīng)的通入支 承裝置10中的抽吸頭接納部22中。在輸送裝置10的后壁24上構(gòu)造有一空腔26大致作為抽吸頭接納部22的一部分， 該空腔的寬度比抽吸頭接納部22的直徑大。該空腔26與壓力管路28連接并且在需要時(shí) 可被加載過(guò)壓。在這里所示的實(shí)施形式中，空腔26也可構(gòu)造成空心柱狀，但在其它實(shí)施形 式中也可采用其它輪廓。抽吸頭20在其后側(cè)30上具有沿徑向伸出的環(huán)繞的突出部32，抽吸頭20通過(guò)該突 出部形狀鎖合地(formschlilssig)保持在支承裝置10中。構(gòu)造成柱狀的抽吸頭20的尺寸確定成，使得該抽吸頭精確匹配地配合到抽吸頭 接納部22中。在抽吸頭20與支承裝置10的后壁24之間、在空腔26中保留一自由空間。 基于該自由空間使抽吸頭20能沿著縱向軸線(xiàn)36軸向移動(dòng)。由此，抽吸頭20能相對(duì)于支承 裝置10的平面垂直地移動(dòng)，其中，移動(dòng)位移一方面通過(guò)突出部32及其在支承裝置10上的 接觸部界定、另一方面通過(guò)支承裝置10的后壁24界定。
在抽吸頭20的后側(cè)30的中央構(gòu)造有一相對(duì)于周?chē)Ц叩闹箵?8，該止擋具有相 對(duì)于支承裝置10的后壁24平行的表面。止擋38構(gòu)造成明顯小于抽吸頭20的后側(cè)30。由 此，在對(duì)壓力管路28加載壓力、因而對(duì)空腔26加載壓力時(shí)，該過(guò)壓將抽吸頭20壓到其根據(jù) 圖1的常規(guī)位置中。同時(shí)，該過(guò)壓將抽吸頭20保持在該常規(guī)位置中并防止抽吸頭20無(wú)意 地移動(dòng)。在抽吸頭20的前側(cè)40上構(gòu)造有環(huán)狀環(huán)繞的平面構(gòu)造的貼靠面42，晶片44貼靠在 該貼靠面上。在該環(huán)狀貼靠面42的內(nèi)側(cè)在抽吸頭20中構(gòu)造有抽吸空間46，該抽吸空間通 過(guò)兩個(gè)在抽吸頭20中形成的連接通道48與支承裝置10中的抽吸通道16作用連接(對(duì)于 旁抽吸部位14的情況是與旁抽吸通道18作用連接)。在此，連接通道48在其向抽吸通道 16過(guò)渡的過(guò)渡部處具有直徑增大的擴(kuò)展段52，以便保證抽吸頭20在根據(jù)圖1的常規(guī)位置 中和在根據(jù)圖2的最大位置中都始終與抽吸通道16完全接觸。在這里未示出的另一實(shí)施形式中，在外部圍繞貼靠面設(shè)置有密封裝置，尤其是0 圈密封裝置或V圈密封裝置，所述密封裝置幫助抽吸頭抵靠晶片密封以便建立改善的負(fù) 壓。在縱向軸線(xiàn)36的方向上觀(guān)察，在擴(kuò)展段52前、后各設(shè)有一 0圈54，通過(guò)所述0圈 密封抽吸通道16。此外，尤其是設(shè)置在連接通道48后的0圈54還密封空腔26。下面，對(duì)抽吸晶片44的過(guò)程描述如下持取器通過(guò)在此未示出的機(jī)器人臂使其支承裝置10接近晶片44。在此力圖使支 承裝置10以其中央抽吸部位12以及其四個(gè)旁抽吸部位14盡可能并行地接近晶片44并且 使中央抽吸部位12在晶片44的重心處貼靠在該晶片上。在該階段中，對(duì)空腔26加載過(guò)壓， 以使抽吸頭20停滯在根據(jù)圖1的常規(guī)位置中。由于制造引起的誤差，在抽吸頭20接近晶片44時(shí)可能出現(xiàn)不是全部抽吸頭20 同時(shí)到達(dá)晶片44。即使在此僅存在幾個(gè)十分之一毫米的誤差，該距離便已可能在抽吸晶片 44時(shí)對(duì)其造成損壞。在第一抽吸頭20到達(dá)晶片44前不久，打開(kāi)一閥(在此未示出)并釋放空腔26中 的過(guò)壓。同時(shí)對(duì)旁抽吸通道18加載負(fù)壓。如果還要激活中央抽吸部位12，則還對(duì)抽吸通道 16加載負(fù)壓。如果一個(gè)抽吸頭20比另一抽吸頭20稍早到達(dá)晶片44，則使所述一個(gè)抽吸頭20沿 著縱向軸線(xiàn)36軸向移動(dòng)，直到全部抽吸頭20都貼靠在晶片44上。中央抽吸部位12在此可與旁抽吸部位14并行地以類(lèi)似方式工作。但作為替代方 案，中央抽吸部位12也可僅當(dāng)旁抽吸部位14已持住晶片44時(shí)才被激活，即被加載負(fù)壓。在 此情況下，中央抽吸部位12的空腔26在該整個(gè)過(guò)程期間不具有過(guò)壓。因此，在全部抽吸部位都貼靠在晶片44上并且保持住該晶片之后，對(duì)全部抽吸部 位12、14的空腔26加載過(guò)壓，以便使抽吸頭20再次到達(dá)其常規(guī)位置。在輸送過(guò)程期間，空 腔26中的過(guò)壓保持不變，以便防止抽吸頭20在輸送過(guò)程期間不受控制地移動(dòng)。在利用這里描述的持取器將晶片送到期望的貯存器之后，在貯存器的保持結(jié)構(gòu)的 平面中將晶片放入該貯存器中。該保持結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)具有沉割部的接納槽56和一個(gè)接觸 面58。如圖4和圖5所示，由機(jī)器人臂將晶片傾斜地放入到該保持結(jié)構(gòu)中并且在最后時(shí)刻這樣轉(zhuǎn)動(dòng)，使得晶片接合到接納槽56中并且貼靠在接觸面58上。在該轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程期間，全 部旁抽吸部位14都釋放壓力從而不起作用并且不再保持晶片44。在這段時(shí)間中，晶片僅 由中央抽吸部位12保持。如果晶片在該轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程期間無(wú)意地在任一部位上經(jīng)受碰撞，則晶 片44能夠避讓?zhuān)粫?huì)由于碰撞而受到顯著的損壞，這是因?yàn)橛捎谥醒氤槲课?2布置 在晶片44的重心上以及由于抽吸頭20可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在抽吸頭接納部22中，特別是由于抽 吸頭20的柱狀構(gòu)型，而不會(huì)在晶片44上產(chǎn)生明顯的可能會(huì)對(duì)晶片44造成損壞的阻力來(lái)對(duì) 抗所述碰撞。在晶片44貼靠在接納槽56中以及接觸面58上之后，中央抽吸部位12也卸載以 釋放晶片44。這時(shí)，可從貯存器中抽出持取器以輸送下一個(gè)晶片。在從具有接納槽56和接觸面58的貯存器中取出晶片44時(shí)，如上所述地實(shí)施。這 就是說(shuō)，在取出晶片44時(shí)，在這里未示出的機(jī)器人臂執(zhí)行其樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以取出晶片之前，至 少激活全部四個(gè)旁抽吸部位14。在可能情況下也可以激活中央抽吸部位12。如果不能利用中央抽吸部位12在其重心上抓住晶片44，則中央抽吸部位12也可 以在其它任意部位處作用在晶片44上。在此情況下，在關(guān)斷旁抽吸部位14之前對(duì)空腔26 加載過(guò)壓。該過(guò)壓使抽吸頭20以其突出部32壓在支承裝置10上并且利用在此產(chǎn)生的力 鎖合(Kraftschluss)進(jìn)行作用以使抽吸頭20位置固定。由此，晶片44即使在由中央抽吸 部位12偏心接納的情況下也能在關(guān)斷旁抽吸部位14之后保持在期望位置中，這是因?yàn)橥?過(guò)偏心接納而在晶片44上產(chǎn)生的杠桿力完全被過(guò)壓所補(bǔ)償。另外，也可以借助在此未示出的調(diào)節(jié)器無(wú)級(jí)地計(jì)量空腔26中的過(guò)壓，從而允許晶 片44相對(duì)于持取器受控地轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種持取器，該持取器用于幾乎無(wú)接觸地接納扁平構(gòu)件如硅基晶片(44)，所述持 取器具有支承裝置(10)，在所述支承裝置上設(shè)有至少兩個(gè)能被加載負(fù)壓的抽吸部位(12， 14)，其特征在于其中一個(gè)抽吸部位構(gòu)造成中央抽吸部位(12)；至少一個(gè)另外的抽吸部位 構(gòu)造成旁抽吸部位(14)；所述至少一個(gè)旁抽吸部位(14)能被關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的持取器，其特征在于所述中央抽吸部位(12)設(shè)置在中央，而所 述至少一個(gè)旁抽吸部位(14)設(shè)置成偏離中央。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的持取器，其特征在于相對(duì)于所述中央抽吸部位(12)等距離 地設(shè)有四個(gè)所述旁抽吸部位(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的持取器，其特征在于所述四個(gè)旁抽吸部位(14)彼此間等距離地 設(shè)置。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)的持取器，其特征在于所述中央抽吸部位(12)包括 抽吸頭00)；在所述支承裝置(10)中構(gòu)造有抽吸頭接納部02)；所述抽吸頭OO)以能繞 其縱向軸線(xiàn)(36)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式保持在所述抽吸頭接納部02)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的持取器，其特征在于所述抽吸頭OO)構(gòu)造成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的，尤其 是柱狀的。
7.一種用于借助安裝在機(jī)器人臂上的、尤其是根據(jù)上述權(quán)利要求之一的持取器來(lái)輸送 扁平構(gòu)件如硅基晶片的方法，其特征在于所述持取器這樣持取晶片(44)，使得所述中央 抽吸部位(12)在晶片04)的重心處形成貼靠。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于在使晶片04)轉(zhuǎn)入時(shí)，將所述旁抽吸部位 (14)全部關(guān)斷，僅通過(guò)所述中央抽吸部位(12)保持晶片04)。
9.一種用于借助安裝在機(jī)器人臂上的、尤其是根據(jù)上述權(quán)利要求之一的持取器來(lái)輸送 扁平構(gòu)件如硅基晶片的方法，其特征在于借助過(guò)壓使保持在中央抽吸部位(12)或旁抽吸 部位(14)中的抽吸頭OO)以抗轉(zhuǎn)動(dòng)或軸向移動(dòng)的方式固定。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于能在負(fù)載下改變所述過(guò)壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種持取器，該持取器用于幾乎無(wú)接觸地接納扁平構(gòu)件如硅基晶片，所述持取器具有支承裝置(10)，在所述支承裝置上設(shè)有至少兩個(gè)能被加載負(fù)壓的抽吸部位(12，14)。這種持取器通過(guò)以下特征實(shí)現(xiàn)了減弱對(duì)晶片的可能碰撞以避免或降低損壞其中一個(gè)抽吸部位構(gòu)造成中央抽吸部位(12)；至少一個(gè)另外的抽吸部位構(gòu)造成旁抽吸部位(14)；所述至少一個(gè)旁抽吸部位(14)能被關(guān)斷。
文檔編號(hào)H01L21/683GK102136444SQ201010620360
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者G·凱特爾 申請(qǐng)人:斯特拉瑪-Mps機(jī)械制造有限及兩合公司