Effecteur terminal en céramique Bernoulli — Manipulation sans contact de plaquettes fines et fragiles

L'effecteur céramique Bernoulli de St.Cera utilise la portance aérodynamique pour manipuler les plaquettes sans contact physique. Fabriqué en alumine (Al₂O₃) ou en carbure de silicium (SiC) de haute pureté (99,8 %), il est doté de buses usinées avec précision qui projettent un gaz sous pression afin de créer un film d'air fin entre l'effecteur et la plaquette. Ce principe sans contact élimine la contamination de la face arrière, l'écaillage des bords et les dommages de surface, ce qui le rend idéal pour les plaquettes fines (≤ 100 µm), fragiles ou déformées. Le substrat céramique offre une résistance à la flexion élevée (361 MPa pour l'Al₂O₃ ; jusqu'à 550–600 MPa pour le SiC), une masse réduite et une excellente stabilité dimensionnelle, garantissant un positionnement précis et reproductible dans les robots de transfert de plaquettes à grande vitesse.

Note sur les matériaux :L'alumine (Al₂O₃) est le matériau le plus utilisé pour les effecteurs céramiques dans la manipulation des plaquettes de semi-conducteurs, grâce à son excellent compromis entre dureté, isolation électrique, stabilité chimique et rapport coût-efficacité. Le carbure de silicium (SiC) offre une conductivité thermique et une dureté supérieures, ainsi qu'une résistance à l'usure encore meilleure pour les applications les plus exigeantes. Bien que la zircone stabilisée à l'yttrium (ZrO₂) présente une ténacité à la rupture élevée à température ambiante, son utilisation est moins fréquente dans ce domaine en raison de sa densité plus élevée et de ses caractéristiques de dilatation thermique différentes ; elle peut toutefois être envisagée dans des cas spécifiques nécessitant une ténacité à la rupture exceptionnelle. Veuillez consulter notre équipe technique pour obtenir des conseils sur le choix des matériaux.

Caractéristiques(basé sur 99,8 % d'Al)₂O₃):

Principe de fonctionnement :

De l'air comprimé ou de l'azote (0,2 à 0,6 MPa) est acheminé par des canaux internes et s'échappe par des buses de précision. Le flux d'air accéléré crée une zone de basse pression au-dessus de l'effecteur (effet Bernoulli), générant une force de portance qui maintient la plaquette à un écart de 50 à 200 µm. Aucun orifice ni plot de vide n'est en contact avec la face arrière de la plaquette.

Applications :

• Manipulation de plaquettes minces (≤ 50 μm) après meulage de la face arrière
• • Transport de plaquettes déformées (par exemple, après CVD ou recuit)
• · Transfert de substrat saphir pour cellules solaires et LED
• · Automatisation des salles blanches nécessitant une génération de particules nulle
• · Manipulation des panneaux de verre dans la fabrication des présentoirs

Processus de fabrication :

Substrat céramique fritté à partir de poudre de haute pureté → Usinage CNC 5 axes des canaux de gaz et des orifices de buses (diamètre 0,3–1,0 mm, tolérance ±0,01 mm) → Rodage de surface à Ra ≤0,4 μm → Nettoyage par ultrasons → Test d'étanchéité à l'hélium (canaux de gaz). Aucun revêtement n'est requis : la surface céramique brute est chimiquement inerte et non contaminante.

Contrôle de qualité:

• • Inspection dimensionnelle à 100 % (CMM) des positions des buses, de la longueur des bras et de la planéité
• • Test d'uniformité du flux d'air : chute de pression ≤ 5 % sur toutes les buses
• Test d'étanchéité : canaux de gaz étanches à 0,6 MPa, aucune chute de pression pendant 30 secondes
• • Inspection visuelle au microscope 20× pour détecter les microfissures ou les bavures

Aavantages par rapport aux effecteurs terminaux de contact conventionnels :

• • Aucune contamination de la face arrière de la plaquette — aucun contact mécanique
• • Aucun écaillage ni cassure des bords des plaquettes minces
• • Gère les plaquettes déformées (jusqu'à 1 mm de courbure) avec un écart stable
• · Élimine l'entretien du générateur de vide et du mandrin poreux
• Sa construction en céramique résiste à l'usure et aux attaques chimiques.

Personnalisation :

• Disponible pour les plaquettes de 200 mm, 300 mm ou de dimensions personnalisées.
• • Configurations des buses à gaz : droites, inclinées ou à vortex
• · Matériaux : alumine (standard) ou carbure de silicium (pour une conductivité thermique et une résistance à l'usure maximales)
• • Longueur du bras, bride de fixation et emplacement de l'orifice de gaz conformément au plan du fabricant d'origine

Limites:

La mise en œuvre du principe de Bernoulli (conception de la buse, entrefer) n'est pas abordée dans les tableaux de propriétés des matériaux fournis. Les propriétés mécaniques et thermiques mentionnées ci-dessus sont conformes aux fiches techniques fournies pour l'Al₂O₃ à 99,8 %. Aucune dégradation des performances de la céramique sous flux de gaz sous pression n'est attendue, compte tenu de ces propriétés. Pour les plaquettes sensibles au flux de gaz (par exemple, les MEMS à structures fragiles), la pression du gaz et la conception de la buse doivent être adaptées en conséquence.