半导体高温用水冷高精度陶瓷吸盘的制造方法及陶瓷吸盘与流程

技术特征：
1.一种半导体高温用水冷高精度碳化硅陶瓷吸盘的制造方法，其特征在于：所述陶瓷吸盘从上到下依次包括吸盘本体、吸盘真空吸附层和吸盘冷却水层，所述陶瓷吸盘的制造方法包括如下步骤：（1）素坯成型：根据碳化硅造粒粉体收缩率设计出对应的素坯尺寸，将碳化硅造粒粉体等静压成型获得具有一定加工余量的吸盘本体素坯、吸盘真空吸附层素坯和吸盘冷却水层素坯；（2）素坯加工：根据相应的收缩率、陶瓷吸盘的结构计算出相应的尺寸，然后分别对三种素坯进行加工；（3）高温烧结：在不同阶段分别在真空环境和保护气氛下对三种素坯进行高温烧结；（4）一次精加工：对高温烧结获得的吸盘本体、吸盘真空吸附层和吸盘冷却水层的外形、尺寸、平面度进行进一步的加工，并加工其中的孔道结构至所需尺寸；（5）高温焊接或粘接：根据不同应用领域的需求，通过扩散层焊接或者钎焊或者高温胶将吸盘本体、吸盘真空吸附层和吸盘冷却水层固定连接形成陶瓷吸盘；（6）二次精加工：将焊接或粘接好的陶瓷吸盘整体加工及抛光到符合要求的平面度；（7）喷砂加工：通过喷砂加工在吸盘本体的上表面获得支撑部。2.如权利要求1所述的半导体高温用水冷高精度碳化硅陶瓷吸盘的制造方法，其特征在于：所述步骤（2）具体为：分别根据相应的收缩率、陶瓷吸盘的结构计算出相应的尺寸，并根据计算得到的尺寸对吸盘本体、吸盘真空吸附层和吸盘冷却水层进行外形、厚度和平面度的加工，并加工出装夹孔、吸附孔、气道、冷却水道、入水口和出水口，加工需保留一定的烧结变形余量。3.如权利要求1所述的半导体高温用水冷高精度碳化硅陶瓷吸盘的制造方法，其特征在于：所述步骤（3）具体为：在室温到1200℃的温度下，真空度保持在10-50 pa；在1200-2100℃的温度下，充入氩气，压力控制在0.4-0.7 mpa；室温到700℃的升温速率为2-5℃/min，并在温度达到300℃和700℃时分别保温25-35 min，在700℃到2100℃的升温速率为5-10℃/min，并在2100℃保温25-35 min。4.如权利要求1所述的半导体高温用水冷高精度碳化硅陶瓷吸盘的制造方法，其特征在于：所述步骤（4）具体为：分别根据设计要求对吸盘本体、吸盘真空吸附层和吸盘冷却水层进行外形、厚度和平面度的精加工，将装夹孔、吸附孔、气道、冷却水道、入水口和出水口加工到位，并通过激光加工出通气孔。5.如权利要求1所述的半导体高温用水冷高精度碳化硅陶瓷吸盘的制造方法，其特征在于：所述步骤（5）采用的方法为钎焊，所述钎焊所用的复合钎料包括si-ti-ni非晶合金粉末和碳化硅粉末，所述碳化硅粉末占si-ti-ni非晶合金粉末和碳化硅粉末总质量的3-10%。6.如权利要求5所述的半导体高温用水冷高精度碳化硅陶瓷吸盘的制造方法，其特征在于：所述si-ti-ni非晶合金粉末中si、ti、ni的质量比为5-6:2-3:1-2。7.如权利要求5所述的半导体高温用水冷高精度碳化硅陶瓷吸盘的制造方法，其特征在于：所述si-ti-ni非晶合金粉末的粒径为50-150微米，所述碳化硅粉末的粒径为2-10微米。8.如权利要求5所述的半导体高温用水冷高精度碳化硅陶瓷吸盘的制造方法，其特征在于：所述复合钎料还包括分散剂和粘结剂，所述分散剂为蓖麻油卵磷酸酯，所述分散剂的
用量为si-ti-ni非晶合金粉末和碳化硅粉末总质量的0.5-1.5%，所述粘结剂为pvb，所述pvb的用量为si-ti-ni非晶合金粉末和碳化硅粉末总质量的1.5-2.5%；所述复合钎料的制备方法为：制备复合钎料膏：向si-ti-ni非晶合金粉末、碳化硅粉末、分散剂和粘结剂中加入去离子水，球磨均匀得到浆料，将获得的浆料控制在60-80℃烘干，每隔一段时间进行搅拌、称重，待水分含量达到5-10%时，将膏状的物料取出，真空塑封备用，为复合钎料膏；制备复合钎料粉：将si-ti-ni非晶合金粉末、碳化硅粉末、分散剂和粘结剂在旋涡混合机上进行充分的混合，真空塑封备用，为复合钎料粉。9.如权利要求5所述的半导体高温用水冷高精度碳化硅陶瓷吸盘的制造方法，其特征在于：所述步骤（5）具体为：用除锈剂去除不锈钢工装表面的锈迹，并用丙酮对吸盘本体、吸盘真空吸附层和吸盘冷却水层的待焊接表面以及不锈钢工装表面进行清理并干燥，去除表面的油污灰尘，用不锈钢工装遮挡陶瓷洗盘内的流道结构，然后均匀涂抹复合钎料膏，复合钎料膏的厚度为190-210微米，同时在复合钎料膏的表层均匀的撒上一层45-55微米厚的复合钎料粉，然后合上陶瓷吸盘，用石墨组合模夹紧，将石墨组合模具放入真空炉中，石墨模具组件上放置高密度不锈钢压块，真空炉抽真空至10-2 pa，室温到100℃以1℃/min的升温速率升温，并在100℃保温50-70 min，然后以10-15℃/min的升温速率升温到1150-1250℃，保温10-20 min，焊接完成。10.一种陶瓷吸盘，其特征在于：采用权利要求1-9任一项所述的半导体高温用水冷高精度碳化硅陶瓷吸盘的制造方法制造而成。

技术总结
本申请属于碳化硅陶瓷技术领域，具体涉及一种半导体高温用水冷高精度陶瓷吸盘的制造方法及陶瓷吸盘，陶瓷吸盘从上到下依次包括吸盘本体、吸盘真空吸附层和吸盘冷却水层，制造方法包括如下步骤：（1）将碳化硅造粒粉体等静压成型获得吸盘本体素坯、吸盘真空吸附层素坯和吸盘冷却水层素坯；（2）根据吸盘尺寸对三种素坯进行加工；（3）对三种素坯进行高温烧结；（4）对高温烧结后样品的外形、尺寸、平面度进行进一步加工，并加工其中的孔道结构至所需尺寸；（5）通过高温焊接或高温胶将吸盘本体、吸盘真空吸附层和吸盘冷却水层固定连接形成陶瓷吸盘；（6）将陶瓷吸盘整体加工及抛光到符合要求；（7）在吸盘本体上表面喷砂加工获得支撑部。（7）在吸盘本体上表面喷砂加工获得支撑部。（7）在吸盘本体上表面喷砂加工获得支撑部。


技术研发人员：闫永杰 唐倩 姚玉玺
受保护的技术使用者：南通三责精密陶瓷有限公司
技术研发日：2022.04.18
技术公布日：2022/7/15