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Braços robóticos de cerâmica para manuseio de wafers na indústria de semicondutores

Os produtos de semicondutores exigem um ambiente de produção excepcionalmente limpo para garantir zero contaminação. A fabricação é realizada em salas limpas altamente controladas, onde os trabalhadores usam roupas antiestáticas para evitar partículas e descarga eletrostática.

Os semicondutores são extremamente delicados—alguns wafers são ultrafinos, medindo apenas frações de milímetro ou até menos—tornando o manuseio cuidadoso essencial. Durante todo o processamento, todas as ferramentas de manuseio, acessórios e recipientes que entram em contato com os componentes de semicondutores devem atender a padrões rigorosos. Essas ferramentas não devem contaminar os wafers e também devem suportar a exposição a ácidos, álcalis e tratamento térmico, garantindo durabilidade a longo prazo.

Introdução aos braços robóticos de cerâmica para uso em semicondutores

Seleção de materiais:
A maioria dos braços robóticos de semicondutores é feita de cerâmica de alumina 99%.

Propriedades da cerâmica de alumina:
A cerâmica de alumina, uma cerâmica estrutural, tem uma dureza inferior apenas à do diamante e supera significativamente o aço e o aço cromado em resistência ao desgaste. Oferece alta tolerância à temperatura (até 1600 °C), excelente resistência ao desgaste e à corrosão, baixo atrito e uma estrutura leve—tornando-a ideal para aplicações em semicondutores.

Nomeação e função:
Esses braços robóticos de cerâmica de alumina, também conhecidos como garfos de cerâmica ou efetuadores finais de transferência de wafers, são componentes montados em robôs de manuseio de wafers. Eles funcionam como as “mãos” do robô, transferindo com segurança os wafers de silício para as posições designadas. Como entram em contato direto com os wafers, sua natureza leve ajuda a reduzir a carga nos equipamentos robóticos, prolongando a vida útil.

Tipos de braços robóticos de cerâmica:

• Tipo de fixação

• Tipo de suporte

• Tipo de sucção a vácuo

• Tipo Bernoulli

Processo de fabricação de braços robóticos de cerâmica

1. Preparação do pó: O pó de alumina de alta pureza passa por granulação por spray para formar grânulos esféricos.

2. Formação: Os grânulos são prensados a seco para criar um corpo verde, que é posteriormente moldado usando prensagem isostática a frio.

3. Densificação: O corpo moldado é sinterizado em altas temperaturas, removendo os vazios entre as partículas e formando um sólido cerâmico denso.

4. Moagem e processamento de superfície: Rebolos rotativos removem óxidos e impurezas da superfície.

5. Usinagem de precisão: A moagem da superfície interna e externa refina ainda mais a peça. A usinagem CNC garante precisão dimensional e suavidade da superfície.

Estrutura e funcionalidade

O braço de cerâmica incorpora canais de ar e ranhuras de ventilação. Quando o vácuo é aplicado, ele cria sucção para agarrar as peças de semicondutores suavemente—evitando tensão mecânica, arranhões ou lascas de wafers finos.

Vantagens dos braços de cerâmica em relação aos braços de metal

1. Resistência à corrosão superior: Os braços de cerâmica resistem a ambientes ácidos e alcalinos melhor do que os braços de metal, oferecendo maior vida útil durante o processamento de semicondutores.

2. Não contaminante: A cerâmica não reage com outras substâncias, não deixa partículas finas, não carrega carga estática residual e não libera íons metálicos—garantindo que os wafers permaneçam não contaminados.

3. Deformação mínima por calor: Durante os tratamentos térmicos, os braços de cerâmica mantêm sua forma melhor do que os metais, reduzindo a deformação dos delicados componentes de semicondutores.

Aplicações mais amplas de materiais cerâmicos

Além dos braços robóticos de manuseio de wafers, as propriedades da cerâmica—isolamento, resistência a altas temperaturas, resistência a ácidos e álcalis e estabilidade química—tornam-nas ideais para a fabricação de outros componentes críticos usados em ambientes agressivos. Eles podem ser utilizados em situações em que metais e plásticos falham, garantindo desempenho e limpeza em processos exigentes de semicondutores.