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伯努利吸盤的應用場景、原理及優(yōu)勢

中科院半導體所 ? 來源:Tom聊芯片智造 ? 2023-12-27 11:32 ? 次閱讀
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本文詳細介紹了伯努利吸盤的應用場景、原理、計算、以及優(yōu)勢。

本文主要涉及到另一種十分重要的晶圓吸附技術-伯努利吸盤(Bernoulli grip或Bernoulli chuck)。

1 在半導體制造中的應用場景?半導體制造中,伯努利吸盤的應用主要集中在晶圓的搬運和定位方面,尤其是在需要避免直接接觸晶圓表面的場合。一般被應用于易碎、脆,超薄基材的加工處理,比如砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、鈮酸鋰(LN)、鉭酸鋰(LT)、薄硅、薄微機電系統(tǒng)(MEMS)晶圓等材料,這些基板的厚度甚至可以小于50微米。

2 伯努利吸盤是什么? 伯努利吸盤是一種基于伯努利原理而工作的非接觸式吸盤。伯努利原理是流體動力學中的一個基本概念,由18世紀的瑞士科學家丹尼爾·伯努利提出。伯努利原理指出,在流體流動中,流體速度增加會導致流體壓力下降。反之,當流速減慢時,壓力會增加。

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伯努利吸盤工作時,外接的壓縮空氣在吸盤與待搬運物體表面之間的小間隙中高速流過。由于氣流速度的增加,伯努利原理導致流經間隙的空氣壓力下降。于是在吸盤與物體之間形成一個低壓區(qū)域。但是周圍空氣的壓強比較高,將晶圓推向低壓區(qū)域。這樣,晶圓就可以在沒有直接接觸的情況下被吸附。

3 伯努利吸盤吸附力的計算? 假如氣體為理想流體,不考慮粘滯性及重力勢能等因素,我們需要考慮氣流速度、吸盤和物體之間的間隙高度、以及空氣的密度等因素。吸力公式為: F=A*1/2ρv^2 其中,A為吸盤下方作用區(qū)域的面積,m2。v為吸盤下方的氣流速度,m/s。ρ為空氣的密度,kg/m3。當吸盤與晶圓的空隙越小時,流速越高,壓力差越大,即吸盤的吸力越大。

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例如:假如氣流速度為30m/s,吸盤與晶圓的作用面積為0.01平方米,空氣密度為ρ=1.225kg/m3,那么吸盤的吸力為: F=0.01*0.5*1.225*30*30=5.512N(牛頓) 4 伯努利吸盤的優(yōu)勢? 1,可以在不直接接觸晶圓表面的情況下搬運晶圓,這減少了對晶圓表面造成的物理損傷或污染。

2,可以精確地控制晶圓的位置 3,不需要晶圓表面完全平整,即使晶圓表面有一定的粗糙度或不規(guī)則性,伯努利吸盤也能有效工作。 4,不需要與晶圓表面形成密封,可以用于各種不同材質的晶圓。

審核編輯:黃飛

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原文標題:伯努利吸盤詳解

文章出處:【微信號:bdtdsj,微信公眾號:中科院半導體所】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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