CN112366167B - 一种自洁性多孔真空吸盘及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种自洁性多孔真空吸盘及其制备方法。所述自洁性多孔真空吸盘，包括基座以及设于基座上的多孔金属吸附板，所述基座中部设有沉台，多孔金属吸附板卡接于沉台内；所述基座的沉台中部设有贯穿基座的抽气孔，沉台上表面设有十字交叉槽和若干沿竖直向下延伸的同心环形凹槽，所述十字交叉槽贯穿环形凹槽和抽气孔。本发明的多孔真空金属吸盘，其多孔金属吸附板内部纵横交错的通道以及吸盘基座腔体上通气沟槽表面均沉积了PTFE防粘涂层，能够解决目前主流多孔真空陶瓷吸盘，微孔易堵塞且不易清洁的问题。

Description

一种自洁性多孔真空吸盘及其制备方法
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种自洁性多孔真空吸盘及其制备方法。
背景技术
半导体芯片制程中，多孔真空吸盘作为固定各类晶圆片的承载工具，目前被广泛地使用。传统的多孔真空吸盘采用机械打孔的方式造孔，该类多孔真空吸盘虽然不易堵塞和粘污，但由于机械打孔的局限性，导致无法量产孔径小于500um的吸盘，因此无法吸附厚度薄于100um的晶圆片。目前流行的多孔真空陶瓷吸盘，其多孔吸附区域采用堆积成孔的方式，利用冷压或热压成型以及高温烧结制造多孔陶瓷吸附板。该类吸盘理论上可实现任意大小的气孔，且气孔率可调，但该类吸盘的多孔金属吸附板，由于内部纵横交错的贯通孔结构，实际使用过程中容易堵塞和沾污，且物理超声以及化学试剂清洗，效果并不明显；同时由于多孔陶瓷吸附板硬度大，晶圆吸附过程中容易产生划伤；并且该类吸盘售价较高，短时间内定期更换吸盘在较大程度上增加企业成本，造成资源浪费。
鉴于现有技术中各类真空吸盘存在的问题，需要提供一种自洁性多孔真空吸盘，该吸盘具备自洁功能的同时能够避免晶圆加工过程中料屑的堵塞和沾污问题。
发明内容
为了克服现有技术中的问题，本发明提供了一种自洁性多孔真空吸盘。该自洁性多孔真空吸盘，具有自洁功能，晶圆加工过程中料屑不易堵塞和沾污吸盘，极大的延长了多孔真空吸盘的使用寿命。
本发明还提供了上述自洁性多孔真空吸盘的制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种自洁性多孔真空吸盘，包括基座以及设于基座上的多孔金属吸附板，所述基座中部设有沉台，多孔金属吸附板卡接于沉台内；所述基座的沉台中部设有贯穿基座的抽气孔，沉台上表面设有十字交叉槽和若干沿竖直向下延伸的同心环形凹槽，所述十字交叉槽贯穿环形凹槽和抽气孔。
优选的，所述环形凹槽、十字交叉槽以及抽气孔的内壁均设有复合涂层。
进一步优选的，所述复合涂层的厚度为2-10um。
优选的，所述基座上与多孔金属吸附板相接触的部位设有粘接助剂层；所述粘接助剂为导电粘接助剂；在粘接助剂中添加导电颗粒即形成导电粘接助剂。
进一步优选的，所述粘接助剂的厚度为0.1-0.2mm。
优选的，所述多孔金属吸附板的孔径为10-200um，气孔率为30%-50%。
上述自洁性多孔真空吸盘的制备方法，包括以下步骤：
（1）多孔金属吸附板的制备
①称取多孔金属吸附板所需的不锈钢粉末、结合剂和造孔剂，混匀得混合粉体A；
②向步骤①的混合粉体A中加入润湿剂，搅拌均匀并过筛，然后倒入模具中进行压制成型，制成生胚；
③将步骤②的生胚进行真空烧结，利用氩气或者氮气进行气氛保护，从室温升至350-550℃并保温1-4h，进行预烧；随后升温至750-1000℃保温3-5h，进行高温烧结；最后冷却至室温，获得多孔金属吸附板；
（2）基座与多孔金属吸附板的组装
①加工带有环形凹槽、十字交叉槽和抽气孔的基座，并根据多孔金属吸附板的尺寸配铣加工对应尺寸大小的沉台；
②在加工好的基座表面进行喷砂前处理，并在基座与多孔金属吸附板相接触的部位涂覆粘接助剂形成粘接助剂层，然后将多孔金属吸附板放入沉台内，并在多孔金属吸附板上施加0.5-1g/mm2的压力，保压1-5h，然后于50-80℃下固化2-8h，即得多孔真空吸盘；
（3）对多孔真空吸盘镀复合镀液
①复合镀液的配制：将过渡金属化合物、次亚磷酸钠、络合剂乳酸、乙酸钠、碘化钾按质量比（1-6）:（2-8）:3:2:1溶于去离子水中，搅拌10-30min，制成混合液A；然后以3-10g/L的比例加入PTFE颗粒，搅拌均匀；最后加入稀硫酸溶液，并调节pH为5-5.5，制成复合镀液B；
②复合涂层的形成：将制成的复合镀液B预热至70-90℃，并将清洗后的多孔真空吸盘置于复合镀液B中化学镀1-3h形成复合涂层，即得自洁性多孔真空吸盘。
优选的，采用循环抽水工装固定多孔真空吸盘并施镀，具体介绍如下：所述循环抽水工装由底座、设于底座侧壁的气动接头、抽水泵以及连接管组成；所述底座上表面的中部设有向上延伸的凸台，所述连接管将抽水泵与气动接头连接；凸台和底座的内部设有抽水通道，所述抽水通道由凸台顶部依次向下向气动接头处延伸，且与连接管和抽水泵相连通。
具体的，步骤（1）中的压制成型为冷压成型，使用的不锈钢粉末为近球形不锈钢粉，可以是3系列和4系列中的一种或多种。
优选的，步骤（1）中的不锈钢粉、结合剂和造孔剂的质量比为1:（0.1-0.4）:（0.1-0.3），所述结合剂为Cu合金、Fe合金和Al合金中的一种或多种，所述的造孔剂为NH4HCO3、PMMA和淀粉中的一种或多种。
优选的，步骤（1）中将混合粉体A与润湿剂，先手动按顺时针或逆时针搅拌（按一个方向搅拌）5-10min，然后放入V型混料机上湿混1-2h；混匀后放入筛网中，进行2-3次过筛，除去配料中的大颗粒；最后倒入钢模具中进行冷压成型。
优选的，步骤（2）中的粘接助剂是由树脂和导电颗粒组成，树脂为有机硅树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂或聚氨酯，导电颗粒为Au、Ag、Cu、Al、Zn、Fe、Ni和石墨中的一种或多种；步骤（3）中的过渡金属化合物为Ni、Fe、Cr的化合物。
具体的，步骤（3）中PTFE颗粒的粒度是100-2000nm。
具体的，步骤（3）中多孔真空吸盘的清洗过程如下：先将多孔真空吸盘放入无水乙醇中，进行超声清洗；然后取出吹干，并放入5%的草酸或者硫酸溶液中侵蚀1-2min，最后取出多孔真空吸盘用去离子水清洗。在多孔真空吸盘清洗之前，先将多孔真空吸盘上下两个面进行粗磨和研磨加工，保证多孔真空吸盘面与不锈钢基座上表面等高，平面度≤0.01mm。
进一步优选的，步骤（1）中结合剂和造孔剂的粒径为2-300um；润湿剂为水、丙二醇或甘油，润湿剂的用量为混合粉体A总体积的5-10%。
进一步优选的，步骤（1）中进行压制成型时的压力为5-20Mpa；真空烧结时，预烧阶段和高温烧结阶段的升温速率为2-4℃/min。
上述自洁性多孔真空吸盘可用于承载半导体芯片，以进行半导体芯片的切割、清洗以及减薄工序。
具体的，所述粘接助剂的热膨胀系数为（10-30）×10-6/℃；所述基座的材质为不锈钢，其热膨胀系数为（9-15）×10-6/℃。
具体的，多孔金属吸附板和沉台的形状可以是圆形或者方形，只要多孔金属吸附板与沉台相适配即可；制备的自洁性多孔真空吸盘可以是圆形、方形或者多边形。
和现有技术相比，本发明的有益效果是：
1. 本发明利用金属骨架磨料、低温合金结合剂以及少量造孔剂，采用粉末冶金的方法，制备多孔真空吸盘，造孔方式主要依靠的是类似微孔陶瓷吸附制备工艺中的堆积成孔的方式造孔，添加少量造孔剂的目的是提高孔隙率；
2. 结合循环抽水工装，利用化学复合镀的方式，在多孔金属吸附板内部纵横交错的通道以及吸盘基座沉台上的十字交叉槽、环形凹槽和抽气孔表面均沉积了PTFE防粘涂层，制成防粘多孔材料，因此能够解决目前现有技术中多孔真空陶瓷吸盘微孔易堵塞且不易清洁的问题（多孔金属吸附板，是堆积的方式成孔，也就是堆积的时候颗粒之间的缝隙，形成气道）；
3. 由于本发明的多孔真空吸盘，多孔金属吸附板表面的涂层为PTFE金属离子复合涂层，其表面电阻值处于105-109Ω，且硬度远低于多孔陶瓷吸附板，因此能够解决多孔真空陶瓷吸盘不防静电以及降低晶圆与吸盘因磨擦产生划伤风险问题；
4. 本发明的多孔真空吸盘制备过程中，其吸附板所需的原材料、粘接助剂以及PTFE金属离子复合涂层都是导电的，实现了真正意义上的防静电功能；多孔金属吸附板与吸盘基座的材质均是金属材质，热膨胀系数比较接近，因此能够解决吸盘座为不锈钢材质的多孔陶瓷吸盘精度对温度敏感性过大问题，保证了真空吸盘高精度稳定性的实现；
5. 本发明还提供了一种多孔真空吸盘的自洁性检测装置和检测方法，实现了吸盘自洁性能的检测，能够充分地对真空吸盘性能进行评价。
附图说明
图1为本发明所述自洁性多孔真空吸盘的结构示意图；
图2为图1中的A-A剖视图；
图3为图2中B处的放大图；
图4为用于本发明PTFE金属离子复合涂层化学镀装置示意；
图5为图4中底座的结构示意图；
图6为实施例1制备的多孔金属吸附板截面的SEM图；
图7为实施例1制备的自洁性多孔真空吸盘表面精密研磨后的表面孔洞结构微观形貌；
图8为实施例1制备的自洁性多孔真空吸盘自洁性能测试系统示意图；
图9为测试自洁性能过程中的真空吸盘表面结构；
图中：1为基座，2为多孔金属吸附板，3为十字交叉槽，4为抽气孔，5为不锈钢粉末，6为结合剂粉末，7为复合涂层，8为环形凹槽，9为复合镀液，10为多孔真空吸盘，11为搅拌桨，12为底座，121为抽水通道，122为气动接头，123为连接管，124为抽水泵，125为凸台，13为支架，14为空气压缩机，15为真空发生器，16为压缩空气过滤减压阀，17为电子压力计，181为第一连接管，182为第二连接管，183为第三连接管，184为第四连接管，19为胶带，20为不锈钢环，21为紫外光固化塑料膜。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行进一步说明，但并不是对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
实施例1
如图1-3所示，本发明的自洁性多孔真空吸盘，包括基座1以及设于基座1上的多孔金属吸附板2，所述基座1中部设有沉台，多孔金属吸附板2卡接于沉台内；所述基座1的沉台中部设有贯穿基座1的抽气孔4，沉台上表面设有十字交叉槽3和两个沿竖直向下延伸的同心环形凹槽8，所述十字交叉槽3贯穿环形凹槽8和抽气孔4，且两个环形凹槽8与抽气孔4同心设置。
所述环形凹槽8、十字交叉槽3以及抽气孔4的内壁均设有复合涂层7，复合涂层7的厚度为3-5um。所述基座1上与多孔金属吸附板2相接触的部位涂有粘接助剂层。
本实施例自洁性多孔真空吸盘的制备方法，包括以下步骤：
（1）多孔金属吸附板的制备
①称取多孔金属吸附板所需物料：粒径为30um的球形321不锈钢粉末、20um的Cu-Zn合金粉（Cu:Zn=2:1）和粒径为10um碳酸氢铵，不锈钢粉末、合金粉和碳酸氢铵的质量比为1:0.3:0.1，然后将三种物料放入V型混料机中干混24h，得混合粉体A；
②向步骤①的混合粉体A中加入混合粉体A总体积5%的润湿剂甘油，手动顺时针搅拌10min，然后放入V型混料机中湿混2h，并过400目的不锈钢筛网3次，然后倒入直径为φ160的圆形淬火钢模具中，利用刮料板刮平，利用5Mpa的压力进行冷压成型，制成生胚；
③将步骤②的生胚放入箱式电阻炉中进行真空烧结，利用氩气进行气氛保护，以4℃/min速率从室温升至450℃保温2h，进行预烧；随后以2℃/min速率升温800℃保温3h，进行高温烧结；最后随炉冷却至室温，获得多孔金属吸附板；
（2）基座与多孔金属吸附板的组装
①用车床加工带有环形凹槽、十字交叉槽和抽气孔的基座，并根据多孔金属吸附板的尺寸配铣加工对应尺寸大小的沉台，配合间隙0.05；
②在加工好的基座表面用80号的刚玉砂进行喷砂前处理，并在沉台表面刷上一层厚度为0.1-0.15mm的导电粘接助剂，所述导电粘接助剂由双组份环氧树脂（厂家和型号为Araldite 138-998）和粒径为30um的银粒子按照质量比5:1，机械搅拌12h混合而成，然后将多孔金属吸附板镶嵌到沉台内，并在多孔金属吸附板上施加1g/mm2的压力，保压3h，然后放入60℃的红外干燥箱中固化8h，即得多孔真空吸盘；最后将多孔真空吸盘上下两个面进行粗磨和研磨加工，保证多孔金属吸附板与不锈钢基座上表面等高，平面度≤0.01mm。
（3）对多孔真空吸盘镀复合镀液
①复合镀液的配制：将硫酸镍、次亚磷酸钠、络合剂乳酸、乙酸钠、碘化钾按质量比5:6:3:2:1，溶于30L去离子水中，搅拌10min，制成混合液A；然后以5g/L的比例加入黑色哑光PTFE颗粒，进行间歇式搅拌1h，每搅拌5min，停歇10min；最后加入稀硫酸溶液，调节pH到5.5，制成复合镀液B；
②将步骤（2）制备的多孔真空吸盘放入无水乙醇中，进行超声清洗30min；然后取出用气枪吹干，并放入10%的草酸溶液中侵蚀1min，最后取出吸盘用去离子水清洗干净；
③复合涂层的形成：将制成的复合镀液B置于恒温水浴锅中，预热至85℃，并将清洗后的多孔真空吸盘置于复合镀液B中，采用循环抽水工装固定多孔真空吸盘，通过调节抽水流速来控制单位时间内电镀液通过多孔真空吸盘的流量，恒温化学镀3h，在多孔金属吸附板2内部，抽气孔4、十字交叉槽3和同心环形凹槽8的表面形成复合涂层，即得自洁性多孔真空吸盘。
图4为本发明PTFE金属离子复合涂层化学镀装置示意图，本实施例在化学镀过程中使用的循环抽水工装如图4-5所示（循环抽水工装为图4中的一部分），所述循环抽水工装由带有抽水通道121的底座12（材质为PVC），安装在抽水通道121出口（出口位于底座12的右侧，即气动接头122安装在底座右侧面上）的气动接头122，抽水泵124以及连接管123（具体为PVC软管）组成，连接管123将抽水泵124与气动接头122连接；所述底座中部设有凸台125，所述抽水通道121始端向上延伸至凸台125顶部。需要说明的是，凸台125的高度低于抽气孔4的长度。
施镀前，先将凸台125伸入多孔真空吸盘10的抽气孔4中（凸台125起到固定和定位的作用），此时多孔真空吸盘10放置在底座12上，抽水通道121从凸台125顶部向下向右延伸至底座12的右侧面上。然后启动抽水泵124，复合镀液从多孔金属吸附板流经凸台125和底座12的抽水通道121，然后通过气动接头122排出到抽水泵124出水口，从而使复合镀液透过多孔真空吸盘10，对多孔金属吸附板内部通道以及吸盘座内部腔体结构进行施镀。
需要说明的是，所述抽水工装放置于一个盛水槽中，盛水槽中装入的复合镀液需要浸没过装有多孔真空吸盘的循环抽水工装，盛水槽中还设有搅拌桨11，搅拌桨11固定在支架13上，具体见图4。本实施例仅是对抽水工作作了限定，至于盛水槽、支架、搅拌桨等的设置采用本领域常规技术即可，并不仅限于图4中的情况。
图6为本实施例的多孔金属吸附板截面的SEM图，图7为本实施例制备的自洁性多孔真空吸盘表面精密研磨后的表面孔洞结构微观形貌，图6和图7说明了本实施例制备的金属吸附板，内部和表面具有纵横交错的贯通孔结构，且微孔分布均匀。
本实施例制备的多孔真空吸盘，其平均微孔尺寸为30-50um，孔隙率为35%，复合涂层的厚度为3-5um。
本发明的多孔真空吸盘，主要应用在半导体芯片制程中的切割、清洗以及减薄工序，均是有水环境，因此作业过程中，晶圆料屑会随着负压带动的水流从吸盘抽气通孔排除；同时，在多孔金属吸附板2内部纵横交错的通道以及吸盘基座1沉台上的十字交叉槽3、环形凹槽8和抽气孔4表面均沉积了复合涂层（起防粘作用），因此，本发明的吸盘具有很好的自洁性能。
本发明测试多孔真空吸盘自洁性能的装置，如图8-9所示，包括真空发生器15，所述真空发生器15有三个接口，分别连接第一连接管181、第二连接管182和第三连接管183，第一连接管181的末端与压缩空气过滤减压阀16相连接，第二连接管182的末端与大气相通，第三连接管183的末端与多孔真空吸盘10的抽气孔4相连接；第三连接管183上连接有电子压力计17；压缩空气过滤减压阀16通过第四连接管184和空气压缩机14连接。
所述多孔真空吸盘的多孔金属吸附板上表面套设贴有紫外光固化塑料膜21的不锈钢铁环20，在紫外光固化塑料膜21上开设9个大小为20mm×20mm的孔，9个孔均布在多孔金属吸附板2的“十字”中心线上，9个孔上面贴有软质透明胶带20；9个孔构成9个测试区域。
进入第一连接管181的压缩空气压力通过压缩空气过滤减压阀16调节为0.6MPa。
为了测试本实施例的多孔真空吸盘的自洁性能，模拟该类真空吸盘的实际使用环境，提出如下真空吸盘自洁性能评价方法，其步骤如下：
第一步：将贴有紫外光固化塑料膜21的不锈钢铁环20套设于多孔真空吸盘的多孔金属吸附板上，然后将多孔真空吸盘按照图8的结构与其他部件相连接，打开真空发生器15和空气压缩机14，依次将每个测试区域上方的透明胶带19揭开（每测试一个区域时，其余非测试区域上端的通口仍需密封），读取电子压力计17的示数，重复该步骤测完9个测试区域后，计算9个测试区域负压的平均值P1，最后取下多孔真空吸盘；
第二步：将图4盛水槽中的复合镀液9换成硅粉与水（硅粉的质量分数为5-10%）的混合液，其中硅粉粒度是1-50um；将第一步取下的多孔真空吸盘10放在图4的循环抽水工装上，固定方法同上述施镀过程；此时液体排出流量10L/min，抽水时间10-30min，该过程中硅粉会随着液体流动，进入多孔金属吸附板内部孔道结构中以及基座内部的环形凹槽、十字交叉槽以及抽气孔；
第三步：将第二步的多孔真空吸盘10从循环抽水工装12上取下来与测试多孔真空吸盘自洁性能的装置（结合图8）相连接，依次将每个测试区域上方的透明胶带19揭开（每次测试一个区域时，其余非测试区域上端的通口仍需密封），读取电子压力计17的示数，重复该步骤测完9个测试区域后，计算9个测试区域负压的平均值P2，利用∆P=P2－P1作为判定多孔真空吸盘自洁性能的评价指标，其中∆P越小，说明真空吸盘自洁性能越好。
理论上本发明中制备的多孔金属吸附板，其表面透气微孔是均匀分布的。抽真空时，空气透过微孔吸附板，向里快速运动，由于空气运动时受到了非孔洞结构的阻挡，单位时间进气量小于抽气量，就会产生压差，此时就能通过电子压力计17记录下来其负压数值P1，该压差P1是多孔吸附板本征属性，是评价多孔吸附板透气性能好坏的技术指标。当多孔金属吸附板，其孔洞结构发生堵塞，气体透过时，非孔洞结构的阻挡就会变大，压差就会变大，测试的负压值P随之发生变化，因此只要计算出堵塞前后的∆P，就能评价多孔吸附板的自洁性能（防堵塞能力）。为了测试的结果具有真实可靠性，需要在整个多孔金属吸附板上取均布的多个区域，进行测试数据的加权平均。
利用上述多孔真空吸盘自洁性能测试方法，采用硅粉粒度为2um质量分数5%的硅水混合液进行测试，本实施例制备的自洁性多孔真空吸盘，9个区域的负压数值（单位Kpa）分别为18、19、20、21、19、20、18、19、21，平均值为19.4；孔径30-50um孔隙率35%的常规多孔陶瓷吸盘（厂家和型号为Disco的晶圆切割吸盘）作为对比例，用同样的评价方法测试9个区域的负压数值分别36、38、40、38、37、41、38、40、38，平均值为38.4；其中两种吸盘未浸渍到硅水混合液时，测试的平均负压数值为17。对上述数据进行加权平均，本实施例制备的自洁性多孔真空吸盘，其∆P为2.4，而常规多孔陶瓷吸盘其∆P为21.4。由上述测试结果，能够看出本发明中的多孔真空吸盘防沾污防堵塞能力明显强于常规多孔真空陶瓷吸盘，具有良好的自洁性能。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于，复合涂层的厚度为8-10um。
本实施例自洁性多孔真空吸盘的制备方法，包括以下步骤：
（1）多孔金属吸附板的制备
①称取多孔金属吸附板所需物料：粒径为30um的球形321不锈钢粉末、20um的Cu-Al合金粉（Cu:Al=1:1）和粒径为10umPMMA，不锈钢粉末、合金粉和PMMA的质量比为1:0.1:0.2，然后将三种物料放入V型混料机中干混24h，得混合粉体A；
②向步骤①的混合粉体A中加入混合粉体A总体积10%的润湿剂水，手动顺时针搅拌10min，然后放入V型混料机中湿混2h，并过400目的不锈钢筛网3次，然后倒入直径为φ160的圆形淬火钢模具中，利用刮料板刮平，利用20Mpa的压力进行冷压成型，制成生胚；
③将步骤②的生胚放入箱式电阻炉中进行真空烧结，利用氩气进行气氛保护，以2℃/min速率从室温升至350℃保温4h，进行预烧；随后以2℃/min速率升温1000℃保温3h，进行高温烧结；最后随炉冷却至室温，获得多孔金属吸附板；
（2）基座与多孔金属吸附板的组装
①用车床加工带有环形凹槽、十字交叉槽和抽气孔的基座，并根据多孔金属吸附板的尺寸配铣加工对应尺寸大小的沉台，配合间隙0.05；
②在加工好的基座表面用80号的刚玉砂进行喷砂前处理，并在沉台表面刷上一层厚度为0.1-0.15mm的导电粘接助剂，所述导电粘接助剂由双组份环氧树脂（厂家和型号为Araldite 138-998）和粒径为30um的铜粒子按照质量比3:1，机械搅拌12h混合而成，然后将多孔金属吸附板镶嵌到沉台内，并在多孔金属吸附板上施加0.5g/mm2的压力，保压5h，然后放入80℃的红外干燥箱中固化2h，即得多孔真空吸盘；最后将多孔真空吸盘上下两个面进行粗磨和研磨加工，保证多孔金属吸附板与不锈钢基座上表面等高，平面度≤0.01mm；
（3）对多孔真空吸盘镀复合镀液
①复合镀液的配制：将硝酸铬、次亚磷酸钠、络合剂乳酸、乙酸钠、碘化钾按质量比1:2:3:2:1，溶于30L去离子水中，搅拌30min，制成混合液A；然后以3g/L的比例加入黑色哑光PTFE颗粒，进行间歇式搅拌1h，每搅拌5min，停歇10min；最后加入稀硫酸溶液，调节pH到5.5，制成复合镀液B；
②将步骤（2）制备的多孔真空吸盘放入无水乙醇中，进行超声清洗30min；然后取出用气枪吹干，并放入10%的草酸溶液中侵蚀1min，最后取出吸盘用去离子水清洗干净；
③复合涂层的形成：将制成的复合镀液B置于恒温水浴锅中，预热至70℃，并将清洗后的多孔真空吸盘置于复合镀液B中，采用循环抽水工装固定多孔真空吸盘，通过调节抽水流速来控制单位时间内电镀液通过多孔真空吸盘的流量，恒温化学镀1h，在多孔金属吸附板2内部，抽气孔4、十字交叉槽3和同心环形凹槽8的表面形成复合涂层，即得自洁性多孔真空吸盘。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于，复合涂层的厚度为5-7um。
本实施例自洁性多孔真空吸盘的制备方法，包括以下步骤：
（1）多孔金属吸附板的制备
①称取多孔金属吸附板所需物料：粒径为30um的球形321不锈钢粉末、20um的Fe-Cu合金粉（Fe:Cu=3:1）和粒径为10um淀粉，不锈钢粉末、合金粉和淀粉的质量比为1:0.4:0.3，然后将三种物料放入V型混料机中干混24h，得混合粉体A；
②向步骤①的混合粉体A中加入混合粉体A总体积7.5%的润湿剂丙二醇，手动顺时针搅拌30min，然后放入V型混料机中湿混6h，并过400目的不锈钢筛网3次，然后倒入直径为φ160的圆形淬火钢模具中，利用刮料板刮平，利用10Mpa的压力进行冷压成型，制成生胚；
③将步骤②的生胚放入箱式电阻炉中进行真空烧结，利用氩气进行气氛保护，以3℃/min速率从室温升至550℃保温1h，进行预烧；随后以3℃/min速率升温750℃保温5h，进行高温烧结；最后随炉冷却至室温，获得多孔金属吸附板；
（2）基座与多孔金属吸附板的组装
①用车床加工带有环形凹槽、十字交叉槽和抽气孔的基座，并根据多孔金属吸附板的尺寸配铣加工对应尺寸大小的沉台，配合间隙0.05；
②在加工好的基座表面用80号的刚玉砂进行喷砂前处理，并在沉台表面刷上一层厚度为0.1-0.15mm的导电粘接助剂，所述导电粘接助剂由双组份环氧树脂（厂家和型号为Araldite 138-998）和粒径为30um的石墨粒子按照质量比4:1，机械搅拌12h混合而成，然后将多孔金属吸附板镶嵌到沉台内，并在多孔金属吸附板上施加0.75g/mm2的压力，保压1h，然后放入50℃的红外干燥箱中固化6h，即得多孔真空吸盘；最后将多孔真空吸盘上下两个面进行粗磨和研磨加工，保证多孔金属吸附板与不锈钢基座上表面等高，平面度≤0.01mm。
（3）对多孔真空吸盘镀复合镀液
①复合镀液的配制：将氯化铁、次亚磷酸钠、络合剂乳酸、乙酸钠、碘化钾按质量比6:8:3:2:1，溶于30L去离子水中，搅拌40min，制成混合液A；然后以10g/L的比例加入黑色哑光PTFE颗粒，进行间歇式搅拌1h，每搅拌5min，停歇10min；最后加入稀硫酸溶液，调节pH到5.5，制成复合镀液B；
②将步骤（2）制备的多孔真空吸盘放入无水乙醇中，进行超声清洗30min；然后取出用气枪吹干，并放入10%的草酸溶液中侵蚀1min，最后取出吸盘用去离子水清洗干净；
③复合涂层的形成：将制成的复合镀液B置于恒温水浴锅中，预热至90℃，并将清洗后的多孔真空吸盘置于复合镀液B中，采用循环抽水工装固定多孔真空吸盘，通过调节抽水流速来控制单位时间内电镀液通过多孔真空吸盘的流量，恒温化学镀3h，在多孔金属吸附板2内部，抽气孔4、十字交叉槽3和同心环形凹槽8的表面形成复合涂层，即得自洁性多孔真空吸盘。

Claims (8)

1.一种自洁性多孔真空吸盘的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）多孔金属吸附板的制备
①称取多孔金属吸附板所需的不锈钢粉末、结合剂和造孔剂，混匀得混合粉体A；
②向步骤①的混合粉体A中加入润湿剂，搅拌均匀并过筛，然后倒入模具中进行压制成型，制成生胚；
③将步骤②的生胚进行真空烧结，利用氩气或者氮气进行气氛保护，从室温升至350-550℃并保温1-4h，进行预烧；随后升温至750-1000℃保温3-5h，进行高温烧结；最后冷却至室温，获得多孔金属吸附板；
（2）基座与多孔金属吸附板的组装
①加工带有环形凹槽、十字交叉槽和抽气孔的基座，并根据多孔金属吸附板的尺寸铣加工对应尺寸大小的沉台；
②在加工好的基座表面进行喷砂前处理，并在基座与多孔金属吸附板相接触的部位涂覆粘接助剂形成粘接助剂层，然后将多孔金属吸附板放入沉台内，并在多孔金属吸附板上施加0.5-1g/mm2的压力，保压1-5h，然后于50-80℃下固化2-8h，即得多孔真空吸盘；
（3）对多孔真空吸盘镀复合镀液
①复合镀液的配制：将过渡金属化合物、次亚磷酸钠、络合剂乳酸、乙酸钠、碘化钾按质量比（1-6）:（2-8）:3:2:1溶于去离子水中，搅拌10-30min，制成混合液A；然后以3-10g/L的比例加入PTFE颗粒，搅拌均匀；最后加入稀硫酸溶液，并调节pH为5-5.5，制成复合镀液B；
②复合涂层的形成：将制成的复合镀液B预热至70-90℃，并将清洗后的多孔真空吸盘置于复合镀液B中化学镀1-3h形成复合涂层，即得自洁性多孔真空吸盘，所述自洁性多孔真空吸盘包括基座以及设于基座上的多孔金属吸附板，所述基座中部设有沉台，多孔金属吸附板卡接于沉台内；所述基座的沉台中部设有贯穿基座的抽气孔，沉台上表面设有十字交叉槽和若干沿竖直向下延伸的同心环形凹槽，所述十字交叉槽贯穿环形凹槽和抽气孔；所述环形凹槽、十字交叉槽以及抽气孔的内壁均设有复合涂层；
步骤（1）中的不锈钢粉、结合剂和造孔剂的质量比为1:（0.1-0.4）:（0.1-0.3），所述结合剂为Cu合金、Fe合金和Al合金中的一种或多种，所述的造孔剂为NH4HCO3、PMMA和淀粉中的一种或多种；
步骤（2）中的粘接助剂是由树脂和导电颗粒组成，树脂为有机硅树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂或聚氨酯，导电颗粒为Au、Ag、Cu、Al、Zn、Fe、Ni和石墨中的一种或多种；
步骤（3）中的过渡金属化合物为Ni、Fe、Cr的化合物。
2.根据权利要求1所述自洁性多孔真空吸盘的制备方法，其特征在于，所述复合涂层的厚度为2-10um。
3.根据权利要求1所述自洁性多孔真空吸盘的制备方法，其特征在于，所述基座上与多孔金属吸附板相接触的部位设有粘接助剂层。
4.根据权利要求1所述自洁性多孔真空吸盘的制备方法，其特征在于，所述多孔金属吸附板的孔径为10-200um，气孔率为30%-50%。
5.根据权利要求1所述自洁性多孔真空吸盘的制备方法，其特征在于，在步骤（3）中，通过循环抽水工装对多孔真空吸盘进行固定和施镀，所述循环抽水工装置于装有复合镀液的盛水槽中；
所述循环抽水工装由底座、设于底座侧壁的气动接头、抽水泵以及连接管组成；所述底座上表面的中部设有向上延伸的凸台，所述连接管将抽水泵与气动接头连接；凸台和底座的内部设有抽水通道，所述抽水通道由凸台顶部依次向下向气动接头处延伸，且与连接管和抽水泵相连通。
6.根据权利要求1所述自洁性多孔真空吸盘的制备方法，其特征在于，步骤（1）中结合剂和造孔剂的粒径为2-300um；润湿剂为水、丙二醇或甘油，润湿剂的用量为混合粉体A总体积的5%-10%；压制成型时的压力为5-20Mpa；进行真空烧结时，预烧阶段和高温烧结阶段的升温速率为2-4℃/min。
7.权利要求1至6任一项所述的制备方法制得的自洁性多孔真空吸盘。
8.权利要求7所述自洁性多孔真空吸盘的应用，其特征在于，用于承载半导体芯片，以进行半导体芯片的切割、清洗以及减薄工序。
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