一种半导体结构件表面处理用喷塑装置的制作方法

本发明涉及喷塑设备，具体是一种半导体结构件表面处理用喷塑装置。

背景技术：

1、粉末静电喷涂作为一种高效、绿色的表面处理技术，在现代工业制造中得到了广泛应用，由于其具有无溶剂污染、涂料利用率高、涂层综合性能良好等优点，被广泛应用于汽车、家电、五金建材及精密机械等金属制品的表面防护，近年来，随着高精尖半导体装备产业的快速发展，该技术也被引入到半导体工艺腔体内部结构件的表面防护中，以满足零部件防酸碱腐蚀、耐等离子体刻蚀和电绝缘等工艺防护需求。

2、然而，半导体制造设备内部的精密结构件通常具有高度复杂的几何外形，通常设计有窄缝、阶梯孔和深腔等结构，给喷塑工艺带来了挑战，传统的静电喷涂在面对这类复杂结构件时，由于“法拉第电笼效应”的影响，高压静电场线无法深入窄缝或深腔内部，导致带电粉末在屏蔽死角处难以沉积，常出现不均匀、漏喷甚至涂层偏薄的缺陷，导致深腔喷涂效率低下、废粉量增多且极易产生喷涂死角，难以满足半导体精密装备对涂层高均匀度与高覆盖率的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种半导体结构件表面处理用喷塑装置，以解决现有技术中存在的半导体结构件深腔喷涂产生喷涂死角问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种半导体结构件表面处理用喷塑装置，包括喷塑房、复合喷塑装置、粉气输送柜、粉末回收装置和控制系统，所述复合喷塑装置包括机械臂和复合喷嘴，所述机械臂设置在喷塑房的内部，所述粉末回收装置与喷塑房相连接，所述复合喷嘴包括静电喷塑部件和气幕保护部件；

3、所述静电喷塑部件包括粉末喷嘴、电晕套件、内层套筒和送粉管，所述机械臂与粉末喷嘴相连接，所述电晕套件和内层套筒均与粉末喷嘴相连接，所述电晕套件同轴套设在内层套筒的外侧，所述送粉管的一端与粉气输送柜相连接，所述送粉管的另一端与粉末喷嘴相连接，所述气幕保护部件同轴套设在粉末喷嘴的外侧，所述粉气输送柜的管路穿过喷塑房与电晕套件和气幕保护部件相连接，所述喷塑房、粉气输送柜和粉末回收装置均与控制系统电性连接；

4、所述气幕保护部件包括外侧套筒和引流件，所述外侧套筒同轴套设在电晕套件的外侧，所述外侧套筒和电晕套件合围形成气流腔室，所述引流件设置在外侧套筒的下端，所述外侧套筒上设置有气体接口，所述气体接口与粉气输送柜的管路相连接。

5、工作开始前，工作人员将洁净的半导体结构件放置到夹具上，通过操作控制系统发送指令，控制系统驱动机械臂带动复合喷嘴按照预设轨迹向半导体结构件移动，所述粉气输送柜通过送粉管将载气粉末输送至安装在喷塑房内的粉末喷嘴中，与此同时，粉气输送柜通过管路向电晕套件和气幕保护部件分别输入电能和高压气体。

6、在半导体工件具有深腔、窄缝等屏蔽死角区域喷涂时，所述静电喷塑部件的电晕套件对内层套筒内的粉末进行注入荷电，带电荷的粉末从粉末喷嘴喷出，与此同时，由粉气输送柜管路输送的高压保护气体，通过气体接口通入外侧套筒与中层套筒之间合围形成的气流腔室中，高压气体在气流腔室内进行均压与稳流后，在下端引流件的引导下汇聚，并以设定的高速、特定角度向下喷出，在粉末喷嘴外围形成一层具有物理约束作用的环状高速气幕护套，实现对中心轴向喷出粉末的高压鞘流束缚，在进入深腔前，带电粉末束受气幕约束不向四周发散，当粉流被高速顶进深腔底部后，高压气流进入深腔后受阻并向外反流，而中心高电荷粉末依靠运动惯性与电场引力继续前进，中心高电荷粉末最终在腔底释放并沉积，有效削弱了法拉第电笼效应，实现死角或深腔的均匀涂覆，喷涂结束后，机械臂复位，工件送去烘烤固化，未沉积的粉末被粉末回收装置回收利用。

7、所述电晕套件包括中层套筒和导电环，所述中层套筒同轴套设在内层套筒的外侧，所述外侧套筒同轴套设在中层套筒的外侧，所述中层套筒的内壁周向设置有导电环，所述导电环通过导线与粉气输送柜相连接，在进行工作时，当控制系统启动喷涂程序后，所述粉气输送柜输出高压静电，该高压静电通过导线传输至设置在中层套筒内壁的导电环上，所述导电环在内层套筒外围形成一个均匀的环状高压静电场，为后续穿过内层套筒内部的粉末进行电晕放电注入电荷提供稳定的高压静电环境。

8、所述导电环上均布设有微型电晕放电针，所述微型电晕放电针的针尖指向内层套筒，在进行工作时，当导电环通入高压静电后，利用尖端放电效应，均布在导电环上的微型电晕放电针其针尖指向内层套筒，在针尖周围形成局部电场产生高密度的电荷离子流，从而高效率且均匀地向流经内层套筒内部的粉末表面注入电荷，显著提升粉末的带电量与带电均匀度。

9、所述喷塑房内部设置有回转夹装部件，所述回转夹装部件包括承载基座、驱动源和夹紧平台，所述承载基座设置在喷塑房内部，所述驱动源设置在承载基座内部，所述驱动源的输出端设置有夹紧平台，所述驱动源为驱动电机，在喷涂工作开始前，工作人员将洁净的半导体结构件固定在夹紧平台上，在喷涂过程中，控制系统向驱动源发送驱动信号，所述驱动源运行并带动夹紧平台以及半导体结构件以预设速度平稳回转，通过工件的旋转配合机械臂带动复合喷嘴的多轴联动，确保半导体结构件的各个外表面、死角、缝隙及深腔能均匀覆盖。

10、所述粉气输送柜包括柜体、送粉桶、气控阀组和静电发生部件，所述送粉桶、气控阀组和静电发生部件均安装于柜体内部，所述静电发生部件的输出端与电晕套件的导电环电连接，所述气控阀组将送粉桶通过送粉管与粉末喷嘴相连接，所述气控阀组通过管路将气流腔室与外部泵体相连接，进行工作时，工作人员通过控制系统对柜体内的部件进行协调控制，所述静电发生部件产生高压静电并输送至导电环，所述气控阀组开启，将气体引入送粉桶使其内部粉末流态化，并将流态化粉末通过送粉管向粉末喷嘴定量输送，此外，所述气控阀组调节外部泵体输入的高压气流压力与流量，将其输送至气流腔室中，实现粉、气、电的同步精确匹配供给。

11、所述粉末回收装置包括旋风分离器和除尘装置，所述旋风分离器的进风端与喷塑房的排风口连通，所述旋风分离器的出风端连接除尘装置，在喷涂过程中及喷涂结束后，喷塑房内的排风系统保持工作，未沉积在工件表面而悬浮在房体内的过喷粉末，在负压抽吸作用下从喷塑房的排风口排出，并进入旋风分离器的进风端，粉气混合物在旋风分离器内进行高速旋转，利用离心力将大颗粒的粉末甩向器壁并沉降分离，而含有微量细微粉尘的尾气则进入除尘装置进行多级过滤净化，最终实现清洁空气的达标排放。

12、所述粉末回收装置还包括回收粉斗，所述回收粉斗设置在旋风分离器的下端，经旋风分离器利用离心力一级分离后下落的固体粉末，在重力作用下自然落入设置在旋风分离器底部的回收粉斗中进行集中收集，收集到的粉末可通过回收管路重新送回送粉桶或指定收集容器中循环利用。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、1、本发明通过静电喷塑部件和气幕保护部件的配合，在工作过程中，微型电晕放电针利用尖端放电效应在内层套筒外围产生高密度的离子流，对通过的粉末进行充分且均匀的静电荷电，同时高压保护气体在气流腔室内均压稳流后经引流件喷出，在粉末喷嘴外围形成一圈高速环状的物理气幕护套，带电粉末束受气幕约束不向四周发散，最终在腔底释放并沉积，实现死角或深腔的均匀涂覆，消除了半导体结构件深腔喷塑过程中容易产生死角的问题，提升了复杂形状工件的喷塑成型质量。

15、2、本发明通过旋风分离器和回收粉斗的配合，在工作过程中，经旋风分离器利用离心力一级分离后下落的固体粉末，在重力作用下自然落入设置在旋风分离器底部的回收粉斗中进行集中收集，随后通过回收管路重新送回送粉桶中进行循环利用，达到了回收过喷粉末与节约生产成本的有益效果，显著降低了粉末原材料的损耗，在提高物料利用率的同时，有利于保障整个喷涂车间的清洁度与绿色环保生产。