Bernoulli keramische eindeffector — Contactloze waferhandling voor dunne en fragiele wafers

De Bernoulli keramische eindeffector van St.Cera maakt gebruik van aerodynamische lift om wafers te hanteren zonder fysiek contact. De endeffector is vervaardigd uit zeer zuiver 99,8% aluminiumoxide (Al₂O₃) of siliciumcarbide (SiC) en is voorzien van nauwkeurig bewerkte nozzles die gas onder druk uitstoten om een ​​dunne luchtfilm te creëren tussen de endeffector en de wafer. Dit contactloze principe elimineert verontreiniging aan de achterzijde, afbrokkeling van de randen en oppervlakteschade, waardoor de endeffector ideaal is voor dunne (≤100 μm), fragiele of kromgetrokken wafers. Het keramische substraat biedt een hoge buigsterkte (361 MPa voor Al₂O₃; tot 550-600 MPa voor SiC), een laag gewicht en een uitstekende dimensionale stabiliteit, wat zorgt voor een herhaalbare positionering in snelle wafertransportrobots.

Opmerking over materialen:Aluminiumoxide (Al₂O₃) is het meest gebruikte materiaal voor keramische eindeffectoren bij de verwerking van halfgeleiderwafels vanwege de uitstekende combinatie van hardheid, elektrische isolatie, chemische stabiliteit en kosteneffectiviteit. Siliciumcarbide (SiC) biedt een hogere thermische geleidbaarheid, een hogere hardheid en een nog betere slijtvastheid voor de meest veeleisende toepassingen. Hoewel yttriumoxide-gestabiliseerd zirkoniumoxide (ZrO₂) een hoge breuktaaiheid bij kamertemperatuur biedt, wordt het minder vaak gebruikt in deze toepassing vanwege de hogere dichtheid en andere thermische uitzettingseigenschappen; het kan worden overwogen voor specifieke scenario's waar uitzonderlijke breuktaaiheid vereist is. Neem contact op met ons technische team voor advies over materiaalkeuze.

Specificaties(gebaseerd op 99,8% Al)₂O₃):

Werkingsprincipe:

Perslucht of stikstof (0,2–0,6 MPa) wordt via interne kanalen aangevoerd en via precisiesproeiers afgevoerd. De versnelde luchtstroom creëert een lagedrukzone boven de eindeffector (Bernoulli-effect), waardoor een hefkracht ontstaat die de wafer op een afstand van 50–200 μm ondersteunt. Er zijn geen vacuümopeningen of pads die contact maken met de achterkant van de wafer.

Toepassingen:

• • Hanteren van dunne wafers (≤50 μm) na het slijpen van de achterzijde
• • Transport van kromgetrokken wafers (bijv. na CVD of gloeien)
• • Overdracht van zonnecellen en LED-saffiersubstraten
• • Cleanroomautomatisering waarbij geen deeltjesvorming vereist is
• • Hantering van glaspanelen bij de productie van beeldschermen

Productieproces:

Keramisch substraat gesinterd uit zeer zuiver poeder → 5-assige CNC-bewerking van gaskanalen en spuitmondopeningen (diameter 0,3–1,0 mm, tolerantie ±0,01 mm) → oppervlaktepolijsten tot Ra ≤0,4 μm → ultrasoon reinigen → heliumlektest (gaskanalen). Geen coating nodig — het kale keramische oppervlak is chemisch inert en niet-vervuilend.

Kwaliteitscontrole:

• • 100% dimensionale inspectie (CMM) van de positie van de nozzle, de lengte van de arm en de vlakheid
• • Test voor uniformiteit van de luchtstroom: drukval ≤5% over alle sproeiers
• • Lektest: gaskanalen afgedicht bij 0,6 MPa, geen drukverlies gedurende 30 seconden
• • Visuele inspectie onder een microscoop met 20x vergroting op microbarsten of bramen

Avoordelen ten opzichte van conventionele contact-eindeffectoren:

• • Geen verontreiniging aan de achterzijde van de wafer — geen mechanisch contact
• • Geen afbrokkeling of breuk van de randen van dunne wafers
• • Kan kromgetrokken wafers (tot 1 mm kromming) verwerken met een stabiele spleet.
• • Elimineert onderhoud aan vacuümgeneratoren en poreuze spankoppen
• • De keramische constructie is bestand tegen slijtage en chemische aantasting.

Aanpassing:

• • Beschikbaar voor wafers van 200 mm, 300 mm of op maat gemaakte formaten.
• • Spuitmondpatronen voor gas: recht, schuin of wervelend
• • Materialen: aluminiumoxide (standaard) of siliciumcarbide (voor de hoogste thermische geleidbaarheid en slijtvastheid)
• • Armlengte, montageflens en gaspoortlocatie volgens OEM-tekening

Beperkingen:

De implementatie van het Bernoulli-principe (mondstukontwerp, luchtspleet) valt buiten het bestek van de meegeleverde materiaaleigenschappentabellen. De bovenstaande mechanische en thermische eigenschappen volgen strikt de meegeleverde datasheets voor 99,8% Al₂O₃. Op basis van deze materiaaleigenschappen wordt geen prestatievermindering van het keramiek onder drukgasstroom verwacht. Voor wafers die gevoelig zijn voor gasstroom (bijv. MEMS met fragiele structuren) moeten de gasdruk en het mondstukontwerp dienovereenkomstig worden aangepast.