Bernoulliho keramický koncový efektor – bezkontaktní manipulace s tenkými a křehkými destičkami

Keramický koncový efektor Bernoulli od společnosti St.Cera využívá aerodynamický vztlak k manipulaci s destičkami bez fyzického kontaktu. Je vyroben z vysoce čistého 99,8% oxidu hlinitého (Al₂O₃) nebo karbidu křemíku (SiC) a je vybaven přesně obrobenými tryskami, které vstřikují stlačený plyn a vytvářejí tak tenký vzduchový film mezi koncovým efektorem a destičkou. Tento bezkontaktní princip eliminuje kontaminaci zadní strany, odštípávání hran a poškození povrchu, což je ideální pro tenké (≤100 μm), křehké nebo deformované destičky. Keramický substrát poskytuje vysokou pevnost v ohybu (361 MPa pro Al₂O₃; až 550–600 MPa pro SiC), nízkou hmotnost a vynikající rozměrovou stabilitu, což zajišťuje opakovatelné polohování ve vysokorychlostních robotech pro přenos destiček.

Poznámka k materiálům:Oxid hlinitý (Al₂O₃) je nejpoužívanějším materiálem pro keramické koncové efektory při manipulaci s polovodičovými destičkami díky své vynikající kombinaci tvrdosti, elektrické izolace, chemické stability a cenové efektivity. Karbid křemíku (SiC) nabízí vyšší tepelnou vodivost, vyšší tvrdost a ještě lepší odolnost proti opotřebení pro nejnáročnější aplikace. Zatímco oxid zirkoničitý (ZrO₂) stabilizovaný yttriem nabízí vysokou lomovou houževnatost při pokojové teplotě, v této aplikaci se používá méně často kvůli své vyšší hustotě a odlišným charakteristikám tepelné roztažnosti; může být zvažován pro specifické scénáře, kde je vyžadována výjimečná lomová houževnatost. Pro rady ohledně výběru materiálu se prosím obraťte na náš technický tým.

Specifikace(na základě 99,8% Al₂O₃):

Princip fungování:

Stlačený vzduch nebo dusík (0,2–0,6 MPa) je přiváděn vnitřními kanály a vystupuje přes přesné trysky. Zrychlený proud vzduchu vytváří nad koncovým efektorem nízkotlakou zónu (Bernoulliho jev), čímž generuje vztlakovou sílu, která podpírá destičku v mezeře 50–200 μm. Zadní strany destičky se nedotýkají žádné vakuové otvory ani kontaktní plošky.

Aplikace:

• · Manipulace s tenkými destičkami (≤50 μm) po broušení zadní strany
• · Transport deformovaných destiček (např. po CVD nebo žíhání)
• · Přenos safírového substrátu pro solární články a LED diody
• · Automatizace čistých prostor vyžadující nulovou tvorbu částic
• · Manipulace se skleněnými panely při výrobě displejů

Výrobní proces:

Keramický substrát slinutý z vysoce čistého prášku → 5osé CNC obrábění plynových kanálů a otvorů pro trysky (průměr 0,3–1,0 mm, tolerance ±0,01 mm) → lapování povrchu na Ra ≤ 0,4 μm → ultrazvukové čištění → zkouška těsnosti héliem (plynové kanály). Není nutný žádný nátěr – holý keramický povrch je chemicky inertní a nekontaminuje.

Kontrola kvality:

• · 100% rozměrová kontrola (CMM) poloh trysek, délky ramene a rovinnosti
• · Zkouška rovnoměrnosti proudění vzduchu: pokles tlaku ≤5 % na všech tryskách
• · Zkouška těsnosti: plynové kanály utěsněny při tlaku 0,6 MPa, bez poklesu tlaku po dobu 30 sekund
• · Vizuální kontrola pod 20× mikroskopem na přítomnost mikrotrhlin nebo otřepů

AVýhody oproti konvenčním kontaktním koncovým efektorům:

• · Nulová kontaminace zadní strany destičky – žádný mechanický kontakt
• · Žádné odlupování hran ani lámání tenkých destiček
• · Zvládá zdeformované wafery (do 1 mm prohnutí) se stabilní mezerou
• · Eliminuje údržbu vakuového generátoru a porézního upínacího sklíčidla
• · Keramická konstrukce odolává opotřebení a chemickému působení

Přizpůsobení:

• · K dispozici pro destičky o velikosti 200 mm, 300 mm nebo na zakázku
• · Vzory plynových trysek: rovné, šikmé nebo vírové
• · Materiály: oxid hlinitý (standardně) nebo karbid křemíku (pro nejvyšší tepelnou vodivost a odolnost proti opotřebení)
• · Délka ramene, montážní příruba a umístění plynového portu dle výkresu výrobce

Omezení:

Implementace Bernoulliho principu (konstrukce trysky, vzduchová mezera) přesahuje rozsah poskytnutých tabulek vlastností materiálů. Výše ​​uvedené mechanické a tepelné vlastnosti striktně odpovídají dodaným datovým listům pro 99,8% Al₂O₃. Na základě těchto materiálových vlastností se neočekává žádné zhoršení výkonu keramiky při proudění tlakového plynu. U destiček citlivých na proudění plynu (např. MEMS s křehkými strukturami) by měl být tlak plynu a konstrukce trysky odpovídajícím způsobem upraveny.