四种常用硅片输送线变间距结构解析

2020-05-28唐宝

工程技术研究 2020年6期

唐宝

（广东启天自动化智能装备股份有限公司，广东东莞 523617）

在对硅片传送变间距线体结构进行设计时，往往要根据客户现场的车间布局以及对接的自动化设备具体分析用哪一种变间距结构。这其中涉及安装空间、硅片在输送线上的传输控制方式、设备节拍、产能等因素，只有通过合理的分析筛选才能做出合适的结构，进而提升设备性能。

1 常用的硅片输送线变间距结构

1.1 弹性带凸轮升降变向式

弹性带凸轮升降变向式，其主要由弹性带输送线、伺服凸轮顶升结构及其他机加连接件组成（见图1）。

图1 弹性带凸轮升降变向式

在图1 所示的弹性带凸轮升降变向式变距线中，有2 组凸轮升降线，当硅片输送到升降变向线上方时，传感器检测到有硅片送入，驱动电机带动偏心轴，偏心轴通过连杆连接着升降变向线，将升降变向线顶升继而顶起硅片，升降变向线的弹性带转动输送硅片完成换向。

1.2 两级气缸侧顶吸附式

气缸侧顶连杆吸附式，其主要由气缸、直线导轨、伯努利吸盘及其机加连接零件组成（见图2）。

在图2 所示的两级气缸侧顶吸附式变距中，二级气缸的两端连接着2 个伯努利吸盘，一级气缸连接着二级气缸的左侧，用于二级气缸组整体右移，一级气缸与二级气缸相互配合完成变距。

1.3 模组移动卡槽顶托式

模组移动卡槽顶托式，其主要由模组、顶升气缸、卡槽及其机加连接零件组成（见图3）。

图2 两级气缸侧顶吸附式

图3 模组移动卡槽顶托式

在图3 所示的模组移动卡槽顶托式变距线中，模组的移动滑块连接着气缸，气缸又连接着硅片卡槽。当硅片输送到卡槽上方时，传感器检测到硅片，升降气缸上升带动卡槽将硅片顶离输送线，模组移动将硅片带到所需位置时将其放下，完成变距。

1.4 模组移动吸盘吸附式

模组移动吸盘吸附式，其主要由模组、伯努利吸盘及其机加连接零件组成（见图4）。

在图4 所示的模组移动吸盘吸附式变距线中，模组的滑块带动2 个吸盘，当硅片输送到吸盘下方时，传感器检测到硅片，真空打开，吸盘将硅片吸起，吸盘检测硅片已吸起，模组移动将硅片放到指定的地方，完成变距。

2 常用的硅片输送线变间距结构优缺点

2.1 弹性带凸轮升降变向式

图4 模组移动吸盘吸附式

优点：响应快、连续性强、占空间较小。其响应快主要是因为伺服的使用；连续性强主要是因为偏置曲柄滑块机构的应用，而偏置曲柄滑块有急回运动特性，用在硅片连续变距时，从而达到接近硅片时的慢接触与空程急回的目的，大大减小了接近硅片的瞬间对硅片表面造成的损伤；占空间小主要是因为结构的精巧设计，让设备尺寸大大的减小，安装位置仅需要线体以内的空间，节约了线体上方空间和线体的台面板以下空间。

缺点：成本和碎片率高，伺服的选用使其成本增加，而偏置曲柄滑块的使用使其相关零件的精度增加，进而引起成本增加，也因为结构精巧，使得安装要求也相应的增加。

2.2 两级气缸侧顶吸附式

优点：结构简单、成本低。因为其是通过气缸连接带动吸盘进行吸片、移片、放片来达到变距的目的，所以是目前这几种变距方式里最经济的一种。

缺点：安装位置只能在输送线的上方，由于使用的是气缸，在反应速度上，比其他方式慢一点。

2.3 模组移动卡槽顶托式

优点：稳定性高、碎片率低。它的这些优点都是基于它的特殊结构，因为这种方式它要求传输硅片的传输控制方式为步距式，即每个硅片向前传输固定的距离后进行停顿，这样的传输方式以及运载硅片使用专用的卡槽，就使得在硅片传输过程中的硅片的控制偏移及其碎片率大大降低。

缺点：不适用于连续传输的形式。结构上使用的移动模组，升降气缸，伺服电机就使得成本很高。

2.4 模组移动吸盘吸附式

优点：精度高、结构简单且不占用输送线以下空间。由于其结构为模组直接带动吸盘进行硅片变距，所以其移片位置精度高，控制也方便灵活，加之可以完全安装于输送线上方，可节约出输送线以下空间，用于安装其他功能组件。

缺点：节拍时间较长，因为模组移动吸盘有空回程的动作，所以在快速移动的场景下不适用。

3 常用的硅片输送线变间距结构使用场景

从安装位置来看，弹性带凸轮升降变向式适用于线体上方和下方都被其他功能组件占用的情况，因为它可以嵌入输送线内部，气缸侧顶连杆吸附式和模组移动吸盘吸附式则用于输送线上方有位置的情况，而模组移动卡槽顶托式则用于输送线下方有位置的情况；从成本来看，弹性带凸轮升降变向式、模组移动卡槽顶托式、模组移动吸盘吸附式3 种结构成本比较高，而气缸侧顶连杆吸附式成本较低；从稳定性来看，模组移动卡槽顶托式的稳定性最高。对于不同的结构有不同功能的使用场景，当然成本也是不得不考虑的因素，应该从实际出发，选择适合的结构方式。