静电吸盘的概要/筑波精工株式会社

关于静电吸盘

静电吸盘到底是什么

“吸盘”是指在全世界广泛使用的固定对象物件和切削工具的工具。例如：诸如老虎钳这种夹紧并固定工件（加工对象物件）的工具和在工程机械上固定切削用钻头的钻齿的钻头吸盘等就是典型的代表。“静电吸盘”是通过在工件（加工对象物件）与施加电压后的电极间产生的库伦力来吸附工件的工具，是为了固定对象物件而使用的工具，从这个意义来看，静电吸盘与老虎钳和钻头吸盘是相同的，由于在宽阔的面积上用均匀的吸力来吸附加工对象物件，在固定用老虎钳和钻头吸盘都无法固定的纤细且易碎对象物件时，静电吸盘具备最佳的吸附特性。

静电吸盘的两种工作原理

静电吸盘的吸附方式有两种工作原理，分别是将绝缘材料作为电介质使用的库伦力类型以及在工件与电介质界面的细小裂缝中流入微弱电流，形成介电极化并激发约翰森-拉别克效应的类型。

采用其他工作原理的吸盘的比较

静电吸盘产生的吸附作用源自在整个吸附面上均匀产生的电流的力量，因此具备不易对工件施加物理压力的优点。
因此，静电吸盘目前活跃在需要吸附固定薄型纤细工件(半导体晶圆、玻璃、金属箔、薄膜）的先进电子产品的生产现场。
与此相对，以往在制造现场被广泛使用的“机械吸盘”和“真空吸盘” 多被用于不要求细致处理工件的情形，会根据工件的不同性质，区分使用这些吸盘。
机械吸盘通过机械固定工件，因此会施加物理压力，可能导致工件破损、弯曲。真空吸盘通过真空泵创造真空状态来固定工件，因此存在不能均匀地保持工件或在工件上留下吸附压痕等可能，根据工件的不同性质，导入这两种吸盘类型可能存在困难。

A筑波精工的静电吸盘的吸附原理

筑波精工经过长期的研究开发，对实现了最优化的静电吸盘内部的电极施加电压，促使电场集中于工件的吸附面界面。受该电场的影响，存在于工件中的阳离子和阴离子发生分离，阳离子逐渐靠近电极负极；阴离子逐渐靠近电极正极。
在阳离子与电极负极之间以及阴离子与电极正极之间产生强烈的库伦力并吸附。由于对工件并不施加电荷，而是仅让原来存在的离子实现极化，工件不会发生静电破坏。

筑波精工的静电吸盘的3个特征

特征1：范围广泛的对象物件

还能够吸附玻璃、薄膜、纸张、超薄晶圆等

通过电极的最优化，吸附对象不受限制。因此，在用现有静电吸盘无法处理的玻璃等绝缘体原材料和超薄晶圆等半导体领域也能够使用。此外，多孔质材质的工件也不受尺寸限制，均能够吸附。

半导体晶圆

玻璃

空穴材质、多孔质材

薄膜

金属箔

纸张

特征2：吸力强

凭借强大的吸附力实现稳定的搬运

通过电极的最优化，在吸附面上产生均匀的吸附力。因此，筑波精工的静电吸盘能够吸附易碎、容易产生裂缝、容易形成褶皱、用传统真空吸盘和机械吸盘很难吸附的工件以及发生了翘曲 (warpage)的工件、超薄晶圆等半导体领域以及用现有静电吸盘无法处理的绝缘体原材料。筑波精工的静电吸盘仅对接触界面实现极化，因此无需担心会破坏工件上形成的电路。

特征2：一些产品可以在没有电源装置的情况下进行维护

供电单元就能保持吸附，因此能够编入现有生产线

与普通的静电吸盘需要随时连接供电单元才能保持吸附力相对，筑波精工的静电吸盘“Supporter”即使拆卸了供电单元，也能够保持吸附力。
一旦使用供电单元并施加电场后，就能够半永久地维持保持力，将对象物件与“Supporter”分离时，如果再次使用供电单元并解除电场，就能够随时分离。

静电吸盘擅长及不擅长的领域

擅长的领域	吸附固定纤薄工件、易碎工件、多孔质工件以往很难用机械夹钳和真空吸盘等传统的吸盘方式来吸附固定纤薄工件、易碎工件、多孔质原材料的工件。其原因是工件可能不慎破裂，损伤工件、留下吸附压痕、产生褶皱和翘曲，多孔质原材料则因为漏气导致无法吸附。静电吸盘采用静电吸附方式，在整个吸附面上产生均匀的吸附力，因此不存在这些因为传统吸盘方式的吸附力不均匀而发生的问题。并且，针对半导体晶圆等纤薄工件发生的加工后的翘曲问题，也能够通过均匀的吸附来矫正翘曲，因此能够在恢复平面化的状态下继续加工。
不擅长的领域	润湿的工件、厚度较厚且发生了翘曲的工件如果工件润湿以及工件厚度较厚且发生了翘曲，静电吸附固定就存在困难。

擅长的领域

吸附固定纤薄工件、易碎工件、多孔质工件

以往很难用机械夹钳和真空吸盘等传统的吸盘方式来吸附固定纤薄工件、易碎工件、多孔质原材料的工件。
其原因是工件可能不慎破裂，损伤工件、留下吸附压痕、产生褶皱和翘曲，多孔质原材料则因为漏气导致无法吸附。
静电吸盘采用静电吸附方式，在整个吸附面上产生均匀的吸附力，因此不存在这些因为传统吸盘方式的吸附力不均匀而发生的问题。
并且，针对半导体晶圆等纤薄工件发生的加工后的翘曲问题，也能够通过均匀的吸附来矫正翘曲，因此能够在恢复平面化的状态下继续加工。

不擅长的领域

润湿的工件、厚度较厚且发生了翘曲的工件

如果工件润湿以及工件厚度较厚且发生了翘曲，静电吸附固定就存在困难。

本公司的静电吸盘的主要目标市场

第1：车载功率半导体市场

电动汽车等电池驱动汽车也需要提升在不充电的情况下能够行驶的续航里程，具备与燃油汽车相同的续航能力。
因此，作为旨在降低电动汽车的电池耗电量的关键因素，如何将IGBT和MOSFET这些车载功率半导体的能量损失降低到极限水平被视为电动汽车行业的重要课题。
通过在功率半导体的生产线内投入本公司的“Supporter”，能够制造超薄半导体，实现能量损失更少的高性能IBGT和MOSFET产品制造。

第2：5G通信/IoT（物联网）相关市场

据说5G通信/IoT所需的条件是超高速通信、超多终端连接、超低延时等。
为了实现这些条件，必须突破砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）设备这些新型通信设备，以及
聚硅酮、锗化硅(SiGe)等原材料设备的生产技术壁垒。
本公司的“Supporter”超越了原材料的差异，作为能够安心安全地吸附保持各种纤薄原材料并可进行加工的未来的先进操作工具，受到广泛关注。

第3：显示屏相关市场

显示屏市场上，由于推出OLED，节电化趋势进一步发展，并成为以移动通讯产品为中心的显示屏市场的主力。
近年来，由于智能手机和智能手表等搭载产品的小型化和纤薄化，要求实现进一步的节电化，因此，Mini LED和Micro LED成为被寄予厚望的新一代显示屏。
各种显示屏都被要求实现基材纤薄化和低成本高品质的薄膜形成，因此本公司决心发挥长期积累的专业技术，为显示屏市场的飞跃做出贡献。