CN1648100A - 多层陶瓷异型器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多层陶瓷异型器件及其制造方法，其特征在于该多层器件结构由数片陶瓷片组成，具有在内部或至少在一个主平面上形成需要形状的气路或气流通道。该方法可以利用流延、干压、轧膜等，制得生坯，烧成后获得表面平整，瓷体均匀的陶瓷基片，再对所得的陶瓷基片进行加工，对于陶瓷片层间粘结可用三种方式：1.有机粘结剂粘结，如环氧树脂；2.玻璃釉粘结；3.高温压力粘结。该器件能承受700℃的高温，气密性好，不漏气。特别对于需要形成空腔的器件，该方法无须昂贵的模，由此提供了一种简单稳定且便宜的制造多层陶瓷异型器件方法。对于制得的陶瓷生坯经过加工成型，通过叠加各层生坯共烧，亦可制备得到多层陶瓷异型器件。
Description
技术领域
本发明涉及一种多层陶瓷异型器件及其制造方法，属于材料科学
技术领域。
背景技术
陶瓷成型方法，主要有注射成型、温度诱导成型、直接凝固注模成型、电泳沉淀成型、凝胶注模成型、水解辅助固化成型、浇注成型和离心注桨成型等，以上方法的目的是为了得到内部均匀和高密度的坯体，烧成后获得性能良好的陶瓷体。但对于制作高精度、结构复杂的陶瓷体，以上方法均存在缺陷。如注射成型，虽然可以成型形状复杂的部件，并且具有高的尺寸精度和均匀的显微结构，但缺点是模具的设计加工成本和有机物排除过程中的成本比较高。流延成型(TapeCasting)是一种能够获得高质量陶瓷基片的成型方法，其特点是设备简单，工艺稳定，生产效率高，可实现高度自动化。但流延成型的特点决定了它只能在平面方向发展，无法构成一个独立的器件。
本发明内容
本发明的目的是提供多层陶瓷异型器件。
本发明进一步的目的是提供多层陶瓷异型器件的制造方法。
本发明的上述目的是采用如下技术方案予以实现的：
本发明提供了一种具有充分平坦性和高的尺寸精度的多层陶瓷异型器件，其特征在于该多层结构由数片陶瓷片组成，具有在内部或至少在一个主平面上形成需要的气路或气流通道。
根据本发明，至少在一个主平面上设置有负压孔，所述负压孔通过所述气路或气流通道与真空吸孔相通。
所述多层陶瓷异型器件为吸附晶圆片并使之在其上进行传送的陶瓷手臂。
本发明进一步的目的是提供一种在陶瓷片上经形状加工，粘结，从而形成器件的新型的陶瓷成型方法。该方法可以利用各种成型方法，如流延、干压、轧膜等，制得生坯，烧成后获得表面平整，瓷体均匀的陶瓷基片，再对所得的陶瓷基片进行加工，如采用激光加工的方法，获得具有一定形状的陶瓷片，通过叠层多个陶瓷原片形成器件。对于陶瓷片层间粘结可采用下述三种方式中的任意一种：1、有机粘结剂粘结，如环氧树脂；2、玻璃釉粘结；3、高温压力粘结。其中高温压力粘结采用无收缩工艺，利用陶瓷基片在高温下产生少量液相，加压力，使得基片层与层之间结合，促使两者连成一体。该器件能承受700℃的高温，气密性好，不漏气。特别对于需要形成空腔的器件，该方法无须昂贵的模具，由此提供了一种简单稳定且便宜的制造多层陶瓷异型器件方法。对于制得的陶瓷生坯经过加工成型，通过叠加各层生坯共烧，亦可制备得到多层陶瓷异型器件。
本发明的二次成型多层陶瓷器件的成型方法，包括以下步骤：
(1)可以利用各种成型方法，如流延、干压、轧膜等，制得生坯，烧成后获得表面平整，瓷体均匀的陶瓷基片，再对所得的陶瓷基片进行加工，如采用激光加工的方法，获得具有一定形状的陶瓷片。
(2)对于陶瓷片层间粘结可用三种方式：1、有机粘结剂粘结，如环氧树脂；2、玻璃釉粘结；3、高温压力粘结。其中高温压力粘结法是将各层原片叠合，负重，使得叠合后的基片压强达到1×104～1.5×104牛/m2，高温粘结温度1470～1520℃，比陶瓷片的烧结温度低约50℃，保温180～250分钟。经高温加工后，各层陶瓷片粘结，连成一体，形成器件。
(3)对于制得的陶瓷生坯经过加工成型，通过叠加各层生坯共烧，亦可制备得到多层陶瓷异型器件。
本发明适合于在要求绝缘、防离子溅射、耐高温、气密性好、耐酸碱等环境下工作的陶瓷器件的制造。该方法无须用于形成空腔的模具。
本技术与现有技术相比，有如下优点：
1、多层陶瓷由于在二次高温加工过程为无收缩反应，保证了基片在加工的精度上不会变化，可达到±0.10mm。
2、对于形成具有内部气路或通道的器件，无须用于形成空腔的模具。
3、形成的多层陶瓷器件强度高，绝缘性能好，防离子溅射，耐高温，耐热冲击，化学性能稳定，气密性能好，能在恶劣的工作环境下工作。
4、成型无须模具，可激光加工成任何形状器件，加工方便。
附图说明
图1为本发明选用的一种层间结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式详述本发明。
实施方式一
本发明提供了一种具有充分平坦性和高的尺寸精度的多层陶瓷异型器件，其特征在于该多层结构由数片陶瓷片1组成，具有在内部或至少在一个主平面2上形成需要的气路或气流通道3。
根据本发明，至少在一个主平面上设置有负压孔4，所述负压孔通过所述气路或气流通道3与真空吸孔5相通。
所述多层陶瓷异型器件为吸附晶圆片并使之在其上进行传送的陶瓷手臂。
本发明的陶瓷成型方法可以利用各种成型方法，如流延、干压、轧膜等，制得生坯，烧成后获得表面平整，瓷体均匀的陶瓷基片，再对所得的陶瓷基片进行加工，如采用激光加工的方法，获得具有一定形状的陶瓷片，通过叠层多个陶瓷原片形成器件。对于陶瓷片层间粘结可采用下述三种方式中的任意一种：1、有机粘结剂粘结，如环氧树脂；2、玻璃釉粘结；3、高温压力粘结。其中高温压力粘结采用无收缩工艺，利用陶瓷基片在高温下产生少量液相，加压力，使得基片层与层之间结合，促使两者连成一体。该器件能承受700℃的高温，气密性好，不漏气。特别对于需要形成空腔的器件，该方法无须昂贵的模具，由此提供了一种简单稳定且便宜的制造多层陶瓷异型器件方法。对于制得的陶瓷生坯经过加工成型，通过叠加各层生坯共烧，亦可制备得到多层陶瓷异型器件。
本发明的二次成型多层陶瓷器件的成型方法，包括以下步骤：
(4)可以利用各种成型方法，如流延、干压、轧膜等，制得生坯，烧成后获得表面平整，瓷体均匀的陶瓷基片，再对所得的陶瓷基片进行加工，如采用激光加工的方法，获得具有一定形状的陶瓷片。
(5)对于陶瓷片层间粘结可用三种方式：1、有机粘结剂粘结，如环氧树脂；2、玻璃釉粘结；3、高温压力粘结。其中高温压力粘结法是将各层原片叠合，负重，使得叠合后的基片压强达到1×104～1.5×104牛/m2，高温粘结温度1470～1520℃，比陶瓷片的烧结温度低约50℃，保温180～250分钟。经高温加工后，各层陶瓷片粘结，连成一体，形成器件。
(6)对于制得的陶瓷生坯经过加工成型，通过叠加各层生坯共烧，亦可制备得到多层陶瓷异型器件。
实施方式二：半导体晶圆加工机器用氧化铝陶瓷手臂的制造
1、采用流延法制备陶瓷生坯。将氧化铝粉料、助烧剂、溶剂、分散剂、增塑剂、粘结剂等加入球磨罐球磨，所得浆料进行真空脱泡，启动流延机，流延的坯膜在一定温度下干燥固化。获得均匀性好，表面平整光滑，强度高的氧化铝陶瓷生坯。
2、所得生坯在1500～1550℃烧成。对获得的平整的陶瓷基片激光加工划制，获得所需陶瓷原片。该陶瓷手臂采用三层氧化铝陶瓷片叠加，中间层激光划制空槽，上下两层密封，形成具有内部空腔的陶瓷构件。
3、将各层原片叠合，负重，使得叠合后的基片压强达到1×104～1.5×104牛/cm2，高温粘结温度1470～1520℃，比氧化铝陶瓷的烧结温度低约50℃，保温180分钟。经高温加工后，各层陶瓷片粘结，连成一体，形成器件。
4、对获得的陶瓷器件进行抛光，制备半导体晶圆加工机器用氧化铝陶瓷手臂。该手臂通过对一端的孔位抽真空，在另一端的孔位得到一定的吸力，从而达到可以吸附晶圆片在陶瓷手臂上进行传送的效果。
Claims (7)
1、多层陶瓷异型器件，其特征在于该多层结构由数层陶瓷片组成，在陶瓷内部或至少在一个主平面上具有需要形状的气路或气流通道。
2、根据权利要求1所述的多层陶瓷异型器件，其特征在于：至少在一个主平面上设置有负压孔，所述负压孔通过所述气路或气流通道与真空吸孔相通。
3、根据权利要求1所述的多层陶瓷异型器件，其特征在于：所述多层陶瓷异型器件为吸附晶圆片并使之在其上进行传送的陶瓷手臂。
4、根据权利要求1或2或3所述的多层陶瓷异型器件的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)采用下述任意一种成型方法，如流延、干压、轧膜或其他方法，制得生坯，烧成后获得表面平整，瓷体均匀的陶瓷基片，再对所得的陶瓷基片进行加工，采用激光加工的方法，获得具有一定形状的陶瓷片；
(2)对于陶瓷片层间粘结选用下述三种方式中的任意一种：1、有机粘结剂粘结，如环氧树脂，2、玻璃釉粘结，3、高温压力粘结。
5、根据权利要求4所述的多层陶瓷异型器件的制造方法，其特征在于：所述高温压力粘结法是将各层原片叠合，负重，使得叠合后的基片压强达到1×104～1.5×104牛/m2，高温粘结温度1470～1520℃，比陶瓷片的烧结温度低约50℃，保温180～250分钟。
6、根据权利要求4所述的多层陶瓷异型器件的制造方法，其特征在于：对所得的陶瓷基片进行加工，采用激光加工的方法。
7、根据权利要求1或2或3所述的多层陶瓷异型器件的制造方法，其特征在于：对于制得的陶瓷生坯经过加工成型，通过叠加各层生坯共烧，得到多层陶瓷异型器件。
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| CN 200410015273 CN1648100A (zh) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | 多层陶瓷异型器件及其制造方法 |
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| CN 200410015273 Pending CN1648100A (zh) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | 多层陶瓷异型器件及其制造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102838354A (zh) * | 2012-09-11 | 2012-12-26 | 中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心 | 一种具有内置空腔的多层陶瓷元件的工艺加工方法 |
| CN107053790A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-08-18 | 北京小米移动软件有限公司 | 电子设备、陶瓷构件及其制备方法 |
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| CN110105057A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-08-09 | 深圳市商德先进陶瓷股份有限公司 | 陶瓷手臂及其制备方法、真空吸附机械手和晶圆传输装置 |
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