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只碰边缘、不碰表面——KONSEI 近藤 WHA/WHF 系列晶片薄片手工作原理解析

更新时间:2026-07-03      浏览次数:31

在半导体 wafer(晶圆)与 LCD 玻璃基板搬运中,传统平行卡爪或真空吸盘容易在器件表面留下压痕、吸附残留甚至造成微损伤。WHA/WHF 系列"单刀片薄片手"(边缘夹持式晶片手)采用独特的侧臂/叉臂边缘夹持结构,专为避免接触工件正反表面而设计。以下带您了解它的内部工作逻辑。

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一、基本驱动原理——气动弹簧夹紧+负压/气压开启

WHA 与 WHF 系列属于边缘夹具型(Edge Grip)气动夹持手,驱动逻辑与常规双爪气爪不同:

  • 夹紧(闭合)→ 弹簧力

    切断气源/负压时,内部机械弹簧提供夹持力,使侧臂(牙叉/Fork)向中心合拢抱住晶圆或玻璃板边缘——即使意外断气,工件仍被保持,有助提升安全性。


  • 松开(打开)→ 负压气缸或气压驱动

    向驱动腔供给指定真空压力(典型-60~-95kPa)或压缩空气,活塞克服弹簧力回退,带动凸轮/连杆机构将侧臂向外张开释放工件。


WHA 系列多为单侧驱动单边臂式;WHF 系列为主叉+侧臂双侧同步驱动式,适合较大尺寸或多片搬运定制。



二、边缘夹持——为什么"只碰边缘"很重要?

WHA/WHF 的夹持元件为超薄 CFPR(碳纤维增强塑料)或铝合金叉臂(Blade/Fork),厚度仅数毫米:

  • 叉臂插入晶圆/玻璃板下方托举,侧臂内侧与工件外圆周边缘接触——正反面薄膜层、电路图案不与夹具接触,规避了夹伤、吸附印痕及微粒污染风险。


  • 夹持点通常设计为 V 型或圆弧定位面,配合弹簧恒定夹持力,高速移载时可抑制工件径向偏移(芯偏移现象)。




三、开闭传动机构——凸轮/连杆转换活塞直线运动

内部活塞(或膜片)受负压/气压驱动做轴向直线运动,经由特殊凸轮槽或平行连杆机构将活塞位移转换为叉臂的径向开合运动:

  • 开合行程一般为 8~10mm(含夹持段+放开间隙),适配 φ200/φ300/φ450mm 标准晶圆或对应尺寸玻璃基板


  • 多叉臂版本(定制 5片/25片等)通过同步连杆确保各叉臂开合一致性,单次可搬运多片




四、洁净室适配设计逻辑

  • 滑动/转动部使用低发尘润滑脂,主体及紧固件多为 SUS 不锈钢+PEEK 等洁净室兼容材质


  • 叉臂表面可做低析出处理,整体适配 Fed-Std-209E Class 1 级(ISO Class 3)洁净环境要求


  • 可选配开闭确认传感器(磁性开关或光电),反馈夹持状态给上位机做安全互锁



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