CN115249639A - 一种静电吸盘及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种静电吸盘及制备方法，包括吸附层，所述吸附层包括电介质层和绝缘层，所述电介质层和所述绝缘层通过粘合剂粘接，所述电介质层和所述绝缘层之间设有若干电极组，所述绝缘层的下端设有缓冲层，所述缓冲层的下端设有增强基板。本发明的静电吸盘的设计适应性强，可满足LCD高世代超薄面板的成盒工艺；降低静电吸盘的损伤，提高使用寿命；降低静电吸盘的使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及静电吸盘的技术领域，具体来说涉及一种静电吸盘及其制备方法。
背景技术
静电吸盘是一种适用于大气或真空环境下使用的新型夹持装置，在半导体集成电路及平板显示制造过程中用于夹持晶圆等被处理对象而使用的部件，它不受大气压强的限制，能以较低的能耗驱动，且能通过通电及断电精确控制，在与被处理接触时，吸附力均匀，不出现局部受力等情况。
为提高生产效率及降低成本，平板显示产业向高世代线迅速发展，10.5代线和11代线相继投产，TFT和CF玻璃基板尺寸超过3000mm，厚度低至0.3mm。LCD面板朝着薄且精密方向发展，因此对静电吸盘的性能要求变得更高。
静电吸盘的典型案例为陶瓷静电吸盘。陶瓷静电吸盘一般以氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷等材料为第一绝缘基板，在第一绝缘基板上通过印刷、溅射、镶嵌等方式实现线路化电极层后，印刷有线路化电极组第一绝缘基板上叠加无线路化第二绝缘基板，进行共烧而得。陶瓷基板和金属电极组热膨胀系数不同，在中、高温共烧过程中容易出现空隙和形变等问题。现有的陶瓷静电吸盘共烧设备尺寸较小，其他大型非陶瓷静电吸盘专用共烧设备腔室过大，无法实现精确温度曲线管理，因此，就现有生产工艺及条件无法满足大面积陶瓷静电吸盘共烧结。
聚酰亚胺静电吸盘，第一绝缘层使用聚酰亚胺薄膜，电极组一般采用铜箔材料为，电极组介于第一绝缘层和第二层绝缘层之间，使用固态热熔式胶粘剂后通过层压而成。聚酰亚胺薄膜表面张力较低，在与胶黏剂无法有效结合，另胶黏剂在受热融后会出现释气现象，第一绝缘层与第二绝缘层存在肉眼不可见气泡，在高真空气氛中，气泡受压强影响出现膨胀，导致电极组绝缘效果减弱，无法承受高频高压。现有聚酰亚胺静电吸盘可满足高世代平板显示器成盒制程ODF液晶滴入，但在使用过程中容易被CF和TFT玻璃损伤，寿命短且价格高昂。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种静电吸盘及其制备方法，解决现有的问题。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样的：
一种静电吸盘，包括吸附层，所述吸附层包括电介质层和绝缘层，所述电介质层和所述绝缘层通过粘合剂粘接，所述电介质层和所述绝缘层之间设有若干电极组，所述绝缘层的下端设有缓冲层，所述缓冲层的下端设有增强基板。
进一步的，所述电介质层和所述绝缘层为聚酰亚胺薄膜；所述缓冲层为具有较强的动能缓冲吸收和形变恢复能力的结构层；所述增强基板为具有较强硬度和绝缘性能的结构层。
进一步的，所述电极组包括若干层电极层，相邻两个所述电极层通过所述粘合剂粘接，所述电极层的上下表面为两个对称的波纹面。
进一步的，相邻两个所述电极层的相近的两个波纹面的波纹面波峰和波纹面波谷相对。
一种静电吸盘制备方法，包括以下步骤： S1、通过一定配比的高锰酸钾溶液对所述电介质层、所述电极组和所述绝缘层三者之间相互接触的接触面进行表面改性；
S2、通过高温高压方法得到含有乙烯和醋酸乙烯一种或多种成分的原材料粘合剂溶液，向原材料粘合剂溶液中添加适量的能提供粘附性、绝缘强度的有机或无机助粘和改性溶剂得到所述粘合剂；
S3、采用涂布法或喷涂法方法将所述电介质层（2）和所述电极组（3）进行预复合，随后通过真空热压方式将所述电介质层（2）和所述电极组（3）在真空热压腔室进行贴合，然后将所述绝缘层（4）与所述粘合剂（5）进行贴合，最后将所述电介质层（2）和所述电极组（3）组成的贴合体、所述绝缘层（4）与所述粘合剂（5）组成的贴合体进行贴合；
S4、在所述绝缘层下端依次贴合所述缓冲层和所述增强基板。
进一步的，所述真空热压腔室的真空气氛压力范围为-0.08 Mpa ～-0.8 Mpa，腔内温度为200℃～280℃，压制压力的范围为3吨～8吨。
进一步的，所述电极层的厚度小于或等于0.02mm，相邻两个所述电极层的间距小于或等于0.02mm。
本发明的有益效果：本发明的静电吸盘的设计适应性强，可满足LCD高世代超薄面板的成盒工艺；降低静电吸盘的损伤，提高使用寿命；降低静电吸盘的使用成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述的一种静电吸盘的截面图；
图2是本发明所述的电极组的截面图；
图3是本发明所述的相邻的两个电极层的截面图。
图中：
1、超薄玻璃基板；2、电介质层；3、电极组；3-1、电极层；3-1-1、波纹面波峰；3-1-2、波纹面波谷；4、绝缘层；5、粘合剂；6、缓冲层；7、增强基板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，根据本发明实施例所述的一种静电吸盘，包括吸附层，所述吸附层包括电介质层2和绝缘层4，所述电介质层2和所述绝缘层4通过粘合剂5粘接，所述电介质层2和所述绝缘层4之间设有若干电极组3，所述绝缘层4的下端设有缓冲层6，所述缓冲层6的下端设有增强基板7。
本发明中的一个实施例中，缓冲层6可采用聚氨酯材质制成，经过发泡处理，具有较强的动能缓冲吸收及型变回复能力增强基板7可采用铝合金材质制成，经精密机械加工及表面氧化处理，具有较强硬度和一定的绝缘性能。
本发明中的一个实施例中，电介质层2和绝缘层4主要为未经处理的聚酰亚胺薄膜。使用一定配比高锰酸钾溶液对电介质层2、电极组3和绝缘层4三者之间相互接触的接触面进行表面改性，增强电介质层2、电极组3和绝缘层4三者之间相互接触的接触面的粘附性能。
本发明中的一个实施例中，用高温高压方法得到含有乙烯和醋酸乙烯一种或多种成分的原材料粘合剂溶液，向原材料粘合剂溶液中混入适当剂量的能提供粘附性、绝缘强度的有机或无机助粘和改性溶剂后得粘合剂5，使用涂布法或喷涂法方法对电介质层2和电极组3进行预复合，采用真空热压方式将电介质层2和电极组3在真空热压腔室进行贴合,电极组3用蚀刻等方式制成有如图2所示的图案结构，该图案结构的厚度小于或等于0.02mm，间距小于或等于0.02mm，该图案结构的静电吸盘称为双极性结构或称为库伦力静电吸盘。然后，再次对绝缘层4和粘合剂5重复上述贴合工序，接着与上述方式得到的电介质层2和电极组3复合体进行预贴合。
本发明中的一个实施例中，经过粘合剂、真空贴合、真空热压等多种重复处理得到指定的厚度，材料、胶粘剂、压制顺序、厚度等条件不符合上述设定值，将出现脱离电源后吸附力下降、形变、表面平坦度恶化等问题；并且，处理上述工序优选公知真空气氛压力为-0.08~-0.8 Mpa范围内设定，腔内温度200~280℃范围内设定，压制压力为3~8吨范围内设定。真空气氛压力、温度、压制压力低于上述设定值，将出现气泡、真空气氛下脱胶、表面平坦度恶化等问题。
本发明中的一个实施例中，如图2-3所示为电极组的结构，电极组3包括若干层电极层3-1，相邻两个所述电极层3-1通过粘合剂5粘接，电极层3-1的上下表面为两个对称的波纹面，相邻两个电极层3-1的相近的两个波纹面的波纹面波峰3-1-1和波纹面波谷3-1-2相对，粘合剂5为一种混合型热固化粘合剂，能增强吸附层的结构强度，满足在超高真空度、高频高压情况稳定性能。
本发明中的一个实施例中，采用上述方式得到的吸附层加工后的厚度为0.1mm至0.3mm，像这样的柔性材料，无支撑平面无法保持水平状态。另外超薄玻璃基板1在上工序切割过程中可能夹带异物或贴合压力变化。因此单纯使用吸附层无法实现超薄玻璃基板1的吸附和贴合功能，本申请选择缓冲层6，从而来增强吸附层的缓冲能力，缓冲层6为双面背胶形式，再与增强基板7进行贴合，可以得到完整形态的静电吸盘，该静电吸盘可以一定程度上克服超薄玻璃基板1在制程过程中由于异物导致的局部受力而损伤静电吸盘的问题，进一步的降低使用成本，提高使用寿命。
具体使用时，吸附层设有若干贯通气体通道，该气体通道下端经真空腔室设有气体流量控制单元，与装有正压气源相接，吸附层还设有若干顶升装置贯通孔，吸附层安装于顶升装置上，该顶升装置与下端驱动动力装置、控制单元、气体流量控制单元、负压气源等部件相连，将超薄玻璃基板1上料至设定位置，顶升装置伸出电介质层2平面，顶升装置头部设有真空元件，在与超薄玻璃基板1接触，并启动负压吸附，顶升装置下降使超薄玻璃基板1与电介质层2接触，超薄玻璃基板1被静电吸盘电源在相邻电极层3-1两端施加极性相反直流高压而产生的静电力吸附在电介质层2上。真空处理装置完成对超薄玻璃基板1的处理，顶升装置头部真空元件将与超薄玻璃基板1接触，并启动负压吸附，且相邻电极层3-1两端施加极性相反直流高压解除，超薄玻璃基板1在顶升装置的作用下完成与电介质层2的脱离。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种静电吸盘，其特征在于，包括吸附层，所述吸附层包括电介质层（2）和绝缘层（4），所述电介质层（2）和所述绝缘层（4）通过粘合剂（5）粘接，所述电介质层（2）和所述绝缘层（4）之间设有若干电极组（3），所述绝缘层（4）的下端设有缓冲层（6），所述缓冲层（6）的下端设有增强基板（7）。
2.根据权利要求1所述的一种静电吸盘，其特征在于，所述电介质层（2）和所述绝缘层（4）为聚酰亚胺薄膜；所述缓冲层（6）为具有较强的动能缓冲吸收和形变恢复能力的结构层；所述增强基板（7）为具有较强硬度和绝缘性能的结构层。
3.根据权利要求1所述的一种静电吸盘，其特征在于，所述电极组（3）包括若干层电极层（3-1），相邻两个所述电极层（3-1）通过所述粘合剂（5）粘接，所述电极层（3-1）的上下表面为两个对称的波纹面。
4.根据权利要求3所述的一种静电吸盘，其特征在于，相邻两个所述电极层（3-1）的相近的两个波纹面的波纹面波峰（3-1-1）和波纹面波谷（3-1-2）相对。
5.一种如权利要求1所述的静电吸盘制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过一定配比的高锰酸钾溶液对所述电介质层（2）、所述电极组（3）和所述绝缘层（4）三者之间相互接触的接触面进行表面改性；
S2、通过高温高压方法得到含有乙烯和醋酸乙烯一种或多种成分的原材料粘合剂溶液，向原材料粘合剂溶液中添加适量的能提供粘附性、绝缘强度的有机或无机助粘助黏剂和改性溶剂得到所述粘合剂（5）；
S3、采用涂布法或喷涂法方法将所述电介质层（2）和所述电极组（3）进行预复合，随后通过真空热压方式将所述电介质层（2）和所述电极组（3）在真空热压腔室进行贴合，然后将所述绝缘层（4）与所述粘合剂（5）进行贴合，最后将所述电介质层（2）和所述电极组（3）组成的贴合体、所述绝缘层（4）与所述粘合剂（5）组成的贴合体进行贴合；
S4、在所述绝缘层（4）下端依次贴合所述缓冲层（6）和所述增强基板（7）。
6.根据权利要求5所述的一种静电吸盘制备方法，其特征在于，所述真空热压腔室的真空气氛压力范围为-0.08 Mpa ～-0.8 Mpa，腔内温度为200℃～280℃，压制压力的范围为3吨～8吨。
7.根据权利要求5所述的一种静电吸盘制备方法，其特征在于，所述电极层（3-1）的厚度小于或等于0.02mm，相邻两个所述电极层（3-1）的间距小于或等于0.02mm。
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| CN202210887002.1A CN115249639A (zh) | 2022-07-26 | 2022-07-26 | 一种静电吸盘及其制备方法 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116945720A (zh) * | 2023-08-09 | 2023-10-27 | 南京航空航天大学 | 面向无感附着任务的胶膜复合式静电吸附装置 |
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2022
- 2022-07-26 CN CN202210887002.1A patent/CN115249639A/zh active Pending
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| CN116945720A (zh) * | 2023-08-09 | 2023-10-27 | 南京航空航天大学 | 面向无感附着任务的胶膜复合式静电吸附装置 |
| CN116945720B (zh) * | 2023-08-09 | 2024-01-09 | 南京航空航天大学 | 面向无感附着任务的胶膜复合式静电吸附装置 |
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