專利名稱：用于幾乎無接觸地接納扁平構(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)備的太陽能電池時需要高靈敏度的硅基晶片，所述硅基 晶片在生產(chǎn)過程期間有時放置在單用容器中，有時放置在收集容器中(可達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容器調(diào)換到另一個容 器中時首先必須極其細心地操作。所述類型的持取器是已知的，所述持取器具有三個抽吸部位，據(jù)此在三個點上抽 吸和保持晶片。在此，持取器本身保持在機器人臂(機械手)上，所述機器人臂執(zhí)行實際的 輸送過程。在容器中為每個晶片設(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 具有沉割部的接納槽和一個接觸面，這三者都設(shè)置在一個平面中。為了將晶片放入貯存器中，機器人臂利用持取器通過由抽吸部位抽吸晶片來接納 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)動運動使晶片轉(zhuǎn)入到兩個接納槽中，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晶片的可能碰撞以避免或降低 損壞的、開頭所述類型的持取器。根據(jù)本發(fā)明，作為實現(xiàn)所述目的的技術(shù)方案，提出開頭所述類型的具有權(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)點是通過形成中央抽吸部位以及通過關(guān)斷 其它(旁)抽吸部位的可能性實現(xiàn)了，至少在短時間內(nèi)僅通過中央抽吸部位保持晶片。這 尤其是在輸送過程的最后階段中當(dāng)將晶片放入其三點保持結(jié)構(gòu)中時是有利的。即在此，通 過機器人臂的相應(yīng)運動使晶片轉(zhuǎn)動很小的角度，以進入保持結(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而經(jīng)受碰撞。但如果根據(jù)本發(fā)明僅通過中央 抽吸部位保持晶片，則對晶片的碰撞可通過晶片的相應(yīng)退避而至少部分地被吸收，而不會 出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞。在此證實有利的是，中央抽吸部位布置在晶片的重心上，因為由此可使晶片 繞其重心特別容易地擺動。在此證實有利的是，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。從而避免晶片在運輸期間彎曲。在一種優(yōu)選實施形式中證實有利的是，設(shè)置有四個旁抽吸部位，這些旁抽吸部位彼此間等距離地并且相對于中央抽吸部位等距離地設(shè)置。這總共五個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 線轉(zhuǎn)動的方式保持在轉(zhuǎn)動裝置內(nèi)的抽吸頭接納部中。抽吸頭的所述可轉(zhuǎn)動性具有以下優(yōu) 點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。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。對于晶片僅附著在中央抽吸部位上的情況，可對抽吸頭后的空腔加載過壓以使抽 吸頭位置固定。其優(yōu)點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)生的杠桿力不會使晶片轉(zhuǎn)動?？蔁o級地使所述過壓降低以及再增大，以允許晶片受控地運動。證實有利的是，抽吸頭的可轉(zhuǎn)動性通過抽吸頭的旋轉(zhuǎn)對稱的構(gòu)型，尤其是抽吸頭 的柱狀構(gòu)型來實現(xiàn)。抽吸頭的所述旋轉(zhuǎn)對稱的或柱狀的構(gòu)型可用成本低廉的方式來實現(xiàn)。


由附圖和下面說明的實施形式得到根據(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。根據(jù)本發(fā)明，上述的以及下面進一步描述的特征也可分別單獨地應(yīng)用或彼此任 意組合地應(yīng)用。所述的實施形式不應(yīng)理解為總結(jié)性列舉，而是更具有示例性特點。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
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擴展段
540圈
56接納部
58接觸面
具體實施例方式圖1至圖3中示例性地示出了根據(jù)本發(fā)明的持取器的實施形式，該持取器可固定 在機器人臂上或直線操作系統(tǒng)上。該持取器包括具有五個抽吸部位的支承裝置10，其中，在 中央設(shè)有一個中央抽吸部位12，圍繞該中央抽吸部位分別均勻間隔開(等距離)地設(shè)有四 個旁抽吸部位14。這四個旁抽吸部位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?？梢耘c抽吸通道16無關(guān)地對旁抽吸通道18加載負(fù)壓/低壓(Unterdruck)。這樣 便能夠獨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 可被加載過壓。在這里所示的實施形式中，空腔26也可構(gòu)造成空心柱狀，但在其它實施形 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36軸向移動。由此，抽吸頭20能相對于支承 裝置10的平面垂直地移動，其中，移動位移一方面通過突出部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)造有一相對于周圍抬高的止擋38，該止擋具有相 對于支承裝置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，在對壓力管路28加載壓力、因而對空腔26加載壓力時，該過壓將抽吸頭20壓到其根據(jù) 圖1的常規(guī)位置中。同時，該過壓將抽吸頭20保持在該常規(guī)位置中并防止抽吸頭20無意 地移動。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 過兩個在抽吸頭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過渡的過渡部處具有直徑增大的擴展段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36的方向上觀察，在擴展段52前、后各設(shè)有一 0圈54，通過所述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，對抽吸晶片44的過程描述如下持取器通過在此未示出的機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，對空腔26加載過壓， 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時可能出現(xiàn)不是全部抽吸頭20 同時到達晶片44。即使在此僅存在幾個十分之一毫米的誤差，該距離便已可能在抽吸晶片 44時對其造成損壞。在第一抽吸頭20到達晶片44前不久，打開一閥(在此未示出)并釋放空腔26中 的過壓。同時對旁抽吸通道18加載負(fù)壓。如果還要激活中央抽吸部位12，則還對抽吸通道 16加載負(fù)壓。如果一個抽吸頭20比另一抽吸頭20稍早到達晶片44，則使所述一個抽吸頭20沿 著縱向軸線36軸向移動，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在該整個過程期間不具有過壓。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，對全部抽吸部 位12、14的空腔26加載過壓，以便使抽吸頭20再次到達其常規(guī)位置。在輸送過程期間，空 腔26中的過壓保持不變，以便防止抽吸頭20在輸送過程期間不受控制地移動。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)包括兩個具有沉割部的接納槽56和一個接觸 面58。如圖4和圖5所示，由機器人臂將晶片傾斜地放入到該保持結(jié)構(gòu)中并且在最后時刻這樣轉(zhuǎn)動，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)動過程期間，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。在這段時間中，晶片僅 由中央抽吸部位12保持。如果晶片在該轉(zhuǎn)動過程期間無意地在任一部位上經(jīng)受碰撞，則晶 片44能夠避讓，而不會由于碰撞而受到顯著的損壞，這是因為由于中央抽吸部位12布置 在晶片44的重心上以及由于抽吸頭20可轉(zhuǎn)動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，而不會在晶片44上產(chǎn)生明顯的可能會對晶片44造成損壞的阻力來對 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，可從貯存器中抽出持取器以輸送下一個晶片。在從具有接納槽56和接觸面58的貯存器中取出晶片44時，如上所述地實施。這 就是說，在取出晶片44時，在這里未示出的機器人臂執(zhí)行其樞轉(zhuǎn)運動以取出晶片之前，至 少激活全部四個旁抽吸部位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之前對空腔26 加載過壓。該過壓使抽吸頭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，這是因為通 過偏心接納而在晶片44上產(chǎn)生的杠桿力完全被過壓所補償。另外，也可以借助在此未示出的調(diào)節(jié)器無級地計量空腔26中的過壓，從而允許晶 片44相對于持取器受控地轉(zhuǎn)動運動。
權(quán)利要求
1.一種持取器，該持取器用于幾乎無接觸地接納扁平構(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)有至少兩個能被加載負(fù)壓的抽吸部位(12， 14)，其特征在于其中一個抽吸部位構(gòu)造成中央抽吸部位(12)；至少一個另外的抽吸部位 構(gòu)造成旁抽吸部位(14)；所述至少一個旁抽吸部位(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，其特征在于相對于所述中央抽吸部位(12)等距離 地設(shè)有四個所述旁抽吸部位(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(36)轉(zhuǎn)動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)對稱的，尤其 是柱狀的。
7.一種用于借助安裝在機器人臂上的、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，將所述旁抽吸部位 (14)全部關(guān)斷，僅通過所述中央抽吸部位(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輸送 扁平構(gòu)件如硅基晶片的方法，其特征在于借助過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)動或軸向移動的方式固定。
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)有至少兩個能被加載負(fù)壓的抽吸部位(12，14)。這種持取器通過以下特征實現(xiàn)了減弱對晶片的可能碰撞以避免或降低損壞其中一個抽吸部位構(gòu)造成中央抽吸部位(12)；至少一個另外的抽吸部位構(gòu)造成旁抽吸部位(14)；所述至少一個旁抽吸部位(14)能被關(guān)斷。
文檔編號H01L21/683GK102136444SQ201010620360
公開日2011年7月27日 申請日期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 申請人:斯特拉瑪-Mps機械制造有限及兩合公司