一种半导体制造用金属掩膜板的焊接设备

技术领域

本发明涉及焊接设备领域，具体的，涉及一种半导体制造用金属掩膜板的焊接设备。

背景技术

在半导体制造中，许多芯片工艺步骤采用光刻技术，用于这些步骤的图形“底片”称为掩膜，其作用是在硅片上选定的区域中对一个不透明的图形模板遮盖，继而下面的腐蚀或扩散将只影响选定的区域以外的区域，在此过程中就需要使用到掩膜板，在对掩膜板表面不同位置进行焊接时，其精密的结构使其极易出现损坏，故而需要采用到焊接用的夹持工件。

中国专利申请号CN202121596910.2公开了一种夹持稳定的金属掩膜板框架焊接装置，能够保持良好的夹持效果，同时受力采用卷簧的配合，极大的防止了夹持过程中出现硬性夹持，避免了因夹持造成的损伤，使其便于焊接的同时使用更为方便。随着台阶座对掩膜板进行夹持时，由于掩膜板的表面形状极易出现不同的起伏状态，使其单独一两个台阶座无法保持有效的夹持，随即通过手部抓持配重杆，使其配重杆通过带动旋转杆转动，同步的旋转板通过偏转杆偏转，同步的偏转杆开始小幅度的推动台阶座，随即配重杆移动到左侧后，即可在其表面的配重球配合下保持通过偏转杆对台阶座进行压持。

但是上述专利中的技术方案存在以下不足：通过台阶座对金属掩膜板框架进行夹持，通过偏转杆对台阶座进行压持，夹持和压持同步作用。但是，可能会从掩膜板两端将掩膜板挤压变形，掩膜板沿两端至中部方向逐渐向上隆起，出现不平整情况，影响掩膜板的焊接质量。

发明内容

本发明提出一种半导体制造用金属掩膜板的焊接设备，解决了相关技术中的现有结构装夹掩膜板时导致掩膜板沿两端至中部方向逐渐向上隆起，出现不平整情况，影响掩膜板的焊接质量的问题。

本发明的技术方案如下：

一种半导体制造用金属掩膜板的焊接设备，包括加工台、安装在加工台底部的支腿、绕加工台均匀分布的四组装夹机构、安装在加工台顶部的焊接装置和用于驱动四组装夹机构同步运动以装夹或解除装夹的驱动机构；装夹机构包括托料机构和翻压机构，四组托料机构同步向内移动时，翻压机构向托料机构所在侧翻转，四组托料机构同步向外移动时，翻压机构向远离托料机构方向翻转；托料机构包括平移架、托板、滑杆和第三弹簧，托板位于平移架上方，滑杆竖直安装在托板底部且与平移架滑动连接，第三弹簧两端分别与托板和平移架连接；平移架上安装有用于驱动托板上下振动的振动机构。

作为本发明进一步的技术方案，焊接装置包括焊接头、用于驱动焊接头前后移动的第一水平移动机构、用于驱动第一水平移动机构左右移动的第二水平移动机构和用于安装第二水平移动机构的支撑架，支撑架安装在加工台上。

作为本发明进一步的技术方案，驱动机构包括第一电机、锥齿盘和四组绕加工台均匀分布的传动组件，传动组件包括第二锥齿轮、螺杆、光杆、支架和移动架，第一电机安装在加工台底部，第一电机输出轴与锥齿盘连接，锥齿盘与第二锥齿轮啮合连接，第二锥齿轮安装在螺杆端部，螺杆水平分布，螺杆与移动架螺纹连接，螺杆转动安装在支架上，支架安装在加工台底部，光杆水平安装在支架上，光杆与移动架滑动连接，移动架与平移架连接。

作为本发明进一步的技术方案，翻压机构包括齿条、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、安装罩、传动轴和翻压组件，齿条水平安装在加工台顶部，齿条、第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮依次啮合连接，第五齿轮安装在传动轴上，传动轴转动安装在平移架上，翻压组件安装在传动轴上，安装罩安装在平移架上，第四齿轮和第五齿轮均位于安装罩内侧，第三齿轮穿过安装罩底部。

作为本发明进一步的技术方案，翻压组件包括转动架、滑动柱、第一弹簧、转动杆、转动筒、第二弹簧、压板和配重块，转动架安装在传动轴上，转动架具有供滑动柱滑动的第一滑道，第一弹簧两端分别与第一滑道一端和滑动柱连接，转动杆转动安装在滑动柱端部，转动筒垂直安装在压板上，转动筒具有供转动杆滑动的第二滑道，第二弹簧两端分别与转动杆和压板连接，配重块安装在压板顶部。

作为本发明进一步的技术方案，第二滑道端部安装有卡块，转动杆具有供卡块滑动的滑槽。

作为本发明进一步的技术方案，振动机构包括振动组件和动力组件，振动组件绕加工台均匀分布四组，振动组件包括安装架、转动轴、凸轮、滑动柱、安装轴和第一锥齿轮，安装架安装在平移架上，转动轴转动安装在安装架上，凸轮安装在转动轴上，转动轴两端均具有供滑动柱沿轴向滑动的第三滑道，安装轴两端分别与滑动柱和第一锥齿轮连接；相邻两组振动组件中的两个相邻第一锥齿轮啮合连接，相邻两组振动组件中的两个相邻安装轴转动连接有同一个衔接架。

作为本发明进一步的技术方案，动力组件包括第二电机、第一齿轮和第二齿轮，第二电机安装在平移架上，第二电机输出轴与第一齿轮连接，第一齿轮与第二齿轮啮合连接，第二齿轮安装在转动轴上。

本发明的工作原理和有益效果如下：

本发明在使用时，将待焊接的掩膜板放到托料机构中的托板上，通过驱动机构驱动四组装夹机构同步向内运动，四个平移架同步内移，并将掩膜板夹紧。同时，翻压机构向托料机构所在侧翻转，即向托板翻转，从上方将掩膜板压紧在托板上，掩膜板中部不会因装夹而向上隆起。启动焊接装置对掩膜板进行焊接处理，同时启动振动机构，驱动托板上下振动，振动幅度以能使焊接时产生的液态金属在焊缝处均匀扩散为准，有利于保证焊缝均匀性和规整性，提高焊接质量。

附图说明

图1为本发明提出的一种半导体制造用金属掩膜板的焊接设备焊接掩膜板时的结构示意图；

图2为本发明提出的一种半导体制造用金属掩膜板的焊接设备的结构示意图；

图3为本发明提出的一种半导体制造用金属掩膜板的焊接设备的局部结构示意图；

图4为本发明提出的一种半导体制造用金属掩膜板的焊接设备的局部结构剖视图；

图5为本发明图4中A处的结构示意图；

图6为凸轮的转动原理结构示意图；

图中：1、掩膜板；2、加工台；3、支腿；4、第一电机；5、锥齿盘；6、第二锥齿轮；7、螺杆；8、光杆；9、支架；10、移动架；11、平移架；12、转动架；13、滑动柱；14、第一弹簧；15、转动杆；16、转动筒；17、卡块；18、第二弹簧；19、压板；191、配重块；20、托板；21、滑杆；22、第三弹簧；23、安装架；24、转动轴；25、凸轮；26、滑动柱；27、安装轴；28、第一锥齿轮；29、衔接架；30、第二电机；31、第一齿轮；32、第二齿轮；33、齿条；34、第三齿轮；35、第四齿轮；36、第五齿轮；37、安装罩；38、焊接头；39、第一水平移动机构；40、第二水平移动机构；41、支撑架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

如图1-图6所示，本发明提出的一种半导体制造用金属掩膜板的焊接设备，包括加工台2、安装在加工台2底部的支腿3、绕加工台2均匀分布的四组装夹机构、安装在加工台2顶部的焊接装置和用于驱动四组装夹机构同步运动以装夹或解除装夹的驱动机构。

装夹机构包括托料机构和翻压机构，四组托料机构同步向内移动时，翻压机构向托料机构所在侧翻转，四组托料机构同步向外移动时，翻压机构向远离托料机构方向翻转；即在装夹待焊接的掩膜板1时，托料机构合拢，翻压机构压紧在掩膜板1顶部；在掩膜板1焊接完毕后，托料机构相离移动，翻压机构从掩膜板1顶部转开，方便取下焊接完毕的掩膜板1。托料机构包括平移架11、托板20、滑杆21和第三弹簧22，托板20位于平移架11上方，滑杆21竖直安装在托板20底部且与平移架11滑动连接，第三弹簧22两端分别与托板20和平移架11连接。平移架11上安装有用于驱动托板20上下振动的振动机构。振动机构运行时，第三弹簧22能带动托板20上下振动，滑杆21对托板20起到导向作用，使托板20沿竖向移动。

如图1所示，焊接装置包括焊接头38、用于驱动焊接头38前后移动的第一水平移动机构、用于驱动第一水平移动机构39左右移动的第二水平移动机构40和用于安装第二水平移动机构40的支撑架41，支撑架41安装在加工台2上。第一水平移动机构39和第二水平移动机构40可采用直线电机，以能够将焊接头38调节至所需位置为准，焊接头38朝下对装夹的掩膜板1进行焊接处理。

如图3和图4所示，驱动机构包括第一电机4、锥齿盘5和四组绕加工台2均匀分布的传动组件，传动组件包括第二锥齿轮6、螺杆7、光杆8、支架9和移动架10，第一电机4安装在加工台2底部，第一电机4输出轴与锥齿盘5连接，锥齿盘5与第二锥齿轮6啮合连接，第二锥齿轮6安装在螺杆7端部，螺杆7水平分布，螺杆7与移动架10螺纹连接，螺杆7转动安装在支架9上，支架9安装在加工台2底部，光杆8水平安装在支架9上，光杆8与移动架10滑动连接，移动架10与平移架11连接。第一电机4能驱动锥齿盘5转动，锥齿盘5带动四个第二锥齿轮6同时转动，第二锥齿轮6带动螺杆7转动，螺杆7带动移动架10水平移动，光杆8对移动架10起到导向作用。移动架10能带动平移架11移动。

如图4和图5所示，翻压机构包括齿条33、第三齿轮34、第四齿轮35、第五齿轮36、安装罩37、传动轴和翻压组件，齿条33水平安装在加工台2顶部，齿条33、第三齿轮34、第四齿轮35和第五齿轮36依次啮合连接，第五齿轮36安装在传动轴上，传动轴转动安装在平移架11上，翻压组件安装在传动轴上，安装罩37安装在平移架11上，第四齿轮35和第五齿轮36均位于安装罩37内侧，第三齿轮34穿过安装罩37底部。在平移架11移动时，会带动第三齿轮34、第四齿轮35、第五齿轮36、安装罩37、传动轴和翻压组件移动，第三齿轮34同时会在齿条33上滚动，从而带动第四齿轮35转动，第四齿轮35通过第五齿轮36和传动轴带动翻压组件转动，利用翻压组件压紧掩膜板1。

如图5所示，翻压组件包括转动架12、滑动柱13、第一弹簧14、转动杆15、转动筒16、第二弹簧18、压板19和配重块191，转动架12安装在传动轴上，转动架12具有供滑动柱13滑动的第一滑道，第一弹簧14两端分别与第一滑道一端和滑动柱13连接，转动杆15转动安装在滑动柱13端部，转动筒16垂直安装在压板19上，转动筒16具有供转动杆15滑动的第二滑道，第二弹簧18两端分别与转动杆15和压板19连接，配重块191安装在压板19顶部。传动轴转动时会带动转动架12转动，转动架12通过滑动柱13带动转动杆15运动，转动杆15通过第二弹簧18带动压板19移动，配重块191能使压板19尽量保持水平状态，以利用压板19平压在掩膜板1上。第二弹簧18具有一定的伸缩范围，则压板19能压紧在不同厚度的掩膜板1上。在解除对掩膜板1的压紧时，转动架12向上转开，第一弹簧14能带动滑动柱13移动至初始位置，准备下一次的翻压过程。

进一步的，第二滑道端部安装有卡块17，转动杆15具有供卡块17滑动的滑槽，转动杆15和转动筒16之间发生相对滑动时，卡块17在滑槽内滑动，利用滑槽对卡块17的滑动范围进行限定，且卡块17能防止转动杆15从转动筒16上滑落。

振动机构包括振动组件和动力组件，振动组件绕加工台2均匀分布四组，振动组件包括安装架23、转动轴24、凸轮25、滑动柱26、安装轴27和第一锥齿轮28，安装架23安装在平移架11上，转动轴24转动安装在安装架23上，凸轮25安装在转动轴24上，转动轴24两端均具有供滑动柱26沿轴向滑动的第三滑道，滑动柱26横截面为正多边形，第三滑道形状与滑动柱26适配，安装轴27两端分别与滑动柱26和第一锥齿轮28连接；相邻两组振动组件中的两个相邻第一锥齿轮28啮合连接，相邻两组振动组件中的两个相邻安装轴27转动连接有同一个衔接架29。动力组件驱动一个转动轴24转动，该转动轴24通过滑动柱26、安装轴27、第一锥齿轮28和衔接架29带动相邻的第一锥齿轮28转动，从而带动相邻振动组件中的转动轴24转动，同理，能实现四个转动轴24的同步转动，转动轴24带动凸轮25转动，凸轮25循环推动托板20，使托板20上下振动，振动幅度不宜过大。因为滑动柱26和转动轴24之间是滑动连接，不论四组装夹机构同步向外移动或同步向内移动，均能通过衔接架29维持相邻两个第一锥齿轮28之间的啮合关系，保证结构之间的正常传动。

如图6所示，动力组件包括第二电机30、第一齿轮31和第二齿轮32，第二电机30安装在平移架11上，第二电机30输出轴与第一齿轮31连接，第一齿轮31与第二齿轮32啮合连接，第二齿轮32安装在转动轴24上。第二电机30能驱动第一齿轮31转动，第一齿轮31带动第二齿轮32转动，第二齿轮32带动一个转动轴24转动，传动过程顺畅、平稳。

本发明在使用时，将待焊接的掩膜板1放到托料机构中的托板20上，通过驱动机构驱动四组装夹机构同步向内运动，四个平移架11同步内移，并将掩膜板1夹紧。同时，翻压机构向托料机构所在侧翻转，即向托板20翻转，从上方将掩膜板1压紧在托板20上，掩膜板1中部不会因装夹而向上隆起。启动焊接装置对掩膜板1进行焊接处理，同时启动振动机构，驱动托板20上下振动，振动幅度以能使焊接时产生的液态金属在焊缝处均匀扩散为准，有利于保证焊缝均匀性和规整性，提高焊接质量。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。