陶瓷手臂：晶圆搬运的“天选打工仔”

中国粉体网讯  半导体机械手是半导体设备的重要零部件之一，通常由控制器、驱动器、手臂及末端执行器等部分组成，具有高洁净度、高平稳性、高精度、高效率和高可靠性的特点。其主要应用于半导体制造的前段工序，用于搬送、运输以及定位半导体晶圆。

半导体设备的机械手是采用负压式吸片的方式取片，也就是利用吸盘原理将半导体晶圆吸附于石英或陶瓷手指上，并通过机械手臂的伸缩、旋转和升降等的动作搬运半导体晶圆。

“高速”、“洁净”是半导体晶圆搬运设备的核心特征，要满足此特征，设备对所使用的零部件性能要求也极其苛刻。由于多数工序是在真空、高温以及具有腐蚀性的气体环境中进行，所以设备使用的搬运臂要具有优良的物理性能，如：较高的机械强度、抗腐蚀、耐高温、耐磨、硬度高、绝缘等，而先进陶瓷材料恰好可以满足这些条件。

晶圆搬运臂，来源：JEL

氧化铝陶瓷和碳化硅陶瓷的都具备致密质、高硬度、高耐磨性的物理性质，以及良好的耐热性能、优良的机械强度、高温环境仍具有良好的绝缘性、良好的抗腐蚀性等物理性能，是用于制作半导体设备机械搬运臂的绝佳材料。但是从材料价格、加工难度等经济方面来说，氧化铝陶瓷机械搬运臂的性价比更高。

1）强度高、硬度大：半导体机械搬运臂一般都选用高纯氧化铝，氧化铝纯度越纯，强度越高。

2）电缘性能好：室温电阻率为10¹⁵Ω·cm，绝缘强度为15kV/mm。

3）熔点高：熔点为2050℃，半导体进行热处理时，氧化铝陶瓷受热变形也少，减少半导体零件在热处理时的变形。

4）化学稳定性优良：氧化铝陶瓷的化学性能稳定，不会在接触物品上留下具有污染的细小颗粒和带电的电荷，不会产生金属离子，不会污染半导体零件。

5）加工技术成熟，性价比高：氧化铝是目前常见且使用最为普遍的陶瓷材料，相比其它陶瓷材料，氧化铝陶瓷更易获取，价格相对较低，且加工技术更加成熟。

一般陶瓷机械手臂主要有三种，一种是氧化铝陶瓷机械手臂，另两种是黑色陶瓷和复合陶瓷机械手臂。其中，黑氧化铝有助于吸收热量或提供更好的遮光性，这对于半导体行业中的某些对光线敏感的操作尤为重要。总之，这几种陶瓷材料都具备高致密度、高硬度、高耐磨性的物理性质，以及良好的耐热性能、优良的机械强度、高温环境仍具有良好的绝缘性、良好的抗腐蚀性等物理性能，是用于制作半导体设备机械手臂的绝佳材料。

来源：夏阳新材料

在半导体行业，陶瓷机械手臂以其独特的优势成为晶圆输送等关键环节的重要设备，随着全球工业自动化的不断发展，陶瓷机械手臂的市场需求持续增长。当前全球半导体机械搬运臂市场均被日本和美国所占领，日本是全球最大的半导体机械搬运臂生产地区，占有大约60%的市场份额，而制作陶瓷机械手臂代表企业有京瓷、JEL Corporation等。

近些年，随着半导体行业的发展，不少国内企业也取得不小的进步。目前生产陶瓷机械臂的国内企业有：方泰新材、湖南圣瓷、夏阳新材料等。

方泰新材

深圳方泰新材料技术有限公司是一家在先进陶瓷领域集研发、制造与销售为一体的现代化企业。主要生产真空吸盘、chuck、陶瓷机械手臂、陶瓷柱塞等，主要应用的材质有微孔陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、陶瓷介质谐振器等。

湖南圣瓷

湖南圣瓷科技有限公司是一家民营高科技企业，专业从事于精密陶瓷零部件研发、生产以及销售。湖南圣瓷的陶瓷手臂选用高纯度陶瓷原料，经冷等静压成型、高温烧结和精密加工而成，尺寸精度可达±0.001mm，光洁度可达Ra0.1，使用温度最高可达1600℃。其采用独特的陶瓷粘结技术，经粘结后的中空陶瓷手臂使用温度最高可达800℃。

夏阳新材料

广东夏阳精细陶瓷科技有限公司是一家专注于先进精细陶瓷材料的研发、制造、精密加工、应用方案供应的制造商，是中国国内少有从材料实验、造粒到成型、烧结、精密制造全产业链的先进精细陶瓷公司。目前夏阳新材生产的陶瓷机械手臂适用于各种高性能要求的半导体设备，其制作的陶瓷产品得到了广大客户的肯定。

来源：

圣瓷：晶圆的“搬运工”—— 陶瓷手臂

各企业官网

（中国粉体网编辑整理/空青）

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