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走近名企|术业专攻之ASUZAK半导体陶瓷卡盘和搬运臂
2023年01月13日 发布 分类:行业要闻 点击量:613
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1月10日,芯片巨头台积电公布2022年总营收为2.26万亿新台币(约5031亿人民币),同比增长42.6%;过去几年台积电的毛利率始终保持在50%以上,去年四季度更是达到61.5%的历史记录。要知道,即便苹果公司的毛利率也只有43%左右,在这个最能体现企业赚钱能力的数据上完败于台积电。而当先进陶瓷产品进入这个当下最容易赚钱的产业供应链,又意味着什么呢?本文就从一个小小的晶圆搬运臂说起吧!

伯努利搬运臂工作效果图

伯努利(Bernoulli)搬运臂工作效果图

所谓伯努利(Bernoulli)是指一种现象,在水流或气流里,如果速度小,压强就大,如果速度大,压强就小。伯努利搬运臂就是利用这个现象,通过喷气口向晶圆喷出惰性气体(氮气、氩气等)后,气体在晶圆上表面迅速扩散,此时其上表面的气流速度大于下表面的气流速度,这就使得晶圆下方压力大于上方,从而使其被吸附在搬运臂上。

搬运臂实物横向与纵向角度拍摄

搬运臂实物横向与纵向角度拍摄(纵向图放大可见中空喷气口)

为避免晶圆片受到污染,一般在真空环境进行搬运,搬运臂需要耐高温、耐磨、并且硬度也需要很高,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手臂的绝佳材料。由于中空一体成型技术难度太大,行业一度在很长时间内都采用分体粘接的方式制备陶瓷臂,这不仅带来了粘合剂污染问题,并且产品成本也居高不下。

ASUZAK中空一体成型搬运臂结构示意图及典型参数

ASUZAK中空一体成型搬运臂结构示意图及典型参数

除了京瓷、CoorsTek几个老牌头部企业,日本ASUZAK作为1981年才正式运营精密陶瓷业务的后起之秀,抓住半导体行业爆发的机遇,飞速成长为陶瓷搬运臂的全球领导者,开发了自己的原创品牌LeviZacPeriZac,充分诠释了“术业有专攻”这句话,并且斩获了丰厚利润。

2022年12月,ASUZAK集团旗下精密陶瓷事业部成立了独立于官网之外的“陶瓷设计实验室”(Ceramics Design Lab)专门网站,重点介绍用于半导体、电子设备生产制造所须的陶瓷产品及原型加工服务,比如多孔卡盘和搬运臂等,这相当于把看家产品专门找个门店晒出来,从侧面反映出企业对自身技术产品的自信,以及对半导体市场的重视。

一、多孔卡盘

双面吸附多孔吸盘

双面吸附多孔吸盘

目前使用的多孔卡盘在堵塞时必须清洗或更换,既费时又费钱。这款产品当一侧的多孔表面堵塞时,背面也可以使用。通过使两侧吸附成为可能,可以灵活应对,例如减少维护频率和扩大要运输的物体。

6英寸晶圆吸附用多孔氧化铝吸盘

6英寸晶圆吸附用多孔氧化铝吸盘

多孔碳化硅卡盘

多孔碳化硅卡盘(主体氧化铝)

二、搬运臂

清洁设备机器人搬运手

清洁设备机器人搬运手

晶圆探测器设备用传送手

晶圆探测器设备用传送手

用于拾取8英寸晶圆的机器人传送手

用于拾取8英寸晶圆的机器人传送手

用于抓取12英寸晶圆的伯努利手

用于抓取12英寸晶圆的伯努利手

静电扩散涂层晶圆转移手

静电扩散涂层晶圆转移手

(为防止晶圆因静电和火花而产生划痕和翘曲,表面涂有静电扩散率高的静电扩散涂层)

特制导电陶瓷不需要导电涂层,用于传输臂和卡盘作为静电对策,无须担心涂层剥落带来的影响

4英寸晶圆夹取机器人搬运手

4英寸晶圆夹取机器人搬运手

三、其他

托盘、环、套筒等

托盘、环、套筒等

半导体制造设备的真空元件,它们常用于夹持晶圆和耐等离子部件

导电陶瓷制备的芯片拾取时用来顶起芯片的导电上推针

导电陶瓷制备的芯片拾取时用来顶起芯片的导电上推针

小结

相对于大多数日本企业,ASUZAK精细陶瓷的历史不算长,产品阵容也不算大,它的成功之处在于真正专精于高精尖市场产品的开发,比如多孔陶瓷、导电陶瓷以及中空一体成型技术,并以此在以半导体为主的高附加值市场里如鱼得水。


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