一种适用于真空制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于真空

【技术实现步骤摘要】
一种适用于真空、高温环境下的仿生黏附垫及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料及其制备
，具体涉及一种适用于真空
、
高温环境下的仿生黏附垫及其制备方法
。

技术介绍

[0002]泛半导体产业涵盖集成电路
、
平板显示
、LED
等高端科技领域，具有生命周期长
、
天花板高
、
产业链带动能力强等诸多特点，在关系国家安全和国民经济命脉的主要行业和关键领域占据支配地位，是国民经济的重要支柱
。
泛半导体装备及配件之所以技术门槛较高，价格昂贵，很重要的原因是制程工艺要求的苛刻环境
。
比如真空
、
高温环境
、
腐蚀等环境因素，提升了诸多技术应用的门槛
。
[0003]以玻璃
、
晶圆
、
光电面板等光滑
、
易碎材料表面的重复固定与搬运需求为例，在真空
、
高温环境下，常规方法往往带来一定的技术瓶颈，比如：真空环境下吸盘负压的失效
、
高温环境下胶粘脱附时的印记残留
、
机械夹持造成的崩边损伤
、
静电吸附作用时间久
、
且易受基板表面电气性影响等问题，制约了真空
、
高温环境下光滑表面的固定与移动等界面操控应用
。
如：专利
CN 116277104 A
公布了一种负压吸附机械手，专利
CN 218984838 U
公布了一种薄壁件负压吸盘式工业机器人手爪，两项专利利用负压吸盘抓取与搬运物体，具有吸附力强，性能稳定，受异物影响小等优势，但该专利技术的负压吸盘结构建立在压差的基础上，并不适用于真空环境；专利
CN 110767596 A
公开了一种静电吸盘，可以吸附半导体晶片或玻璃基板等，但其成本较高，吸附作用耗时较长，易受产品表面电性影响，受静电残留或挠度影响会发生中心偏移，影响定位精度；专利
CN 219476659 U
公开了一种耐高温夹持组件及其形成的晶圆搬运装置，该装置具有效率高，环境适应性好等优点，但机械夹持易损伤接触表面，对于尺寸大
、
重量大的玻璃，机械夹持会产生边缘应力集中，容易造成脆性材料崩边破裂的风险，并且在镀膜工艺中夹持的位置会影响镀膜均匀性；专利
CN109704125A
公开了一种自动贴附装置及片状双面胶的贴附装置，用于实现双面胶与固体部件之间的贴附，能够有效固定与搬运玻璃，显示屏等元件，但双面胶易残留，不易清理，影响良率，同时清理工序增加了人力的投入
。
以上技术的局限性，使得泛半导体产业尚缺少一种能够适应于真空
、
高温环境下玻璃
、
晶圆等光滑表面重复固定与搬运的技术
。
[0004]自然界有许多拥有非凡黏附能力的生物，例如壁虎
、
苍蝇
、
蜘蛛
、
蚂蚁
、
甲虫等，它们可以在竖直面甚至天花板表面自由地爬行和停留，以壁虎为例，其脚趾底部具有数百万根尺寸跨度从毫米到纳米
、
分层排列的纤维状刚毛组织
。
当壁虎脚趾与物体表面接触时，刚毛阵列与物体表面的分子间存在着一种作用力，称之为范德华力，大量的范德华力汇聚，成就了足以支撑自重的超强黏附力
。
范德华力是分子间的距离非常接近时产生的一种微弱电磁力，即使在真空
、
高低温等苛刻环境中仍然存在，这种作用力为泛半导体
、
航空航天等领域苛刻环境中的界面操控提供可行性
。
[0005]受自然生物黏附系统启发，具有微阵列形态的仿生黏附结构已被证明可以有效应用于固体光滑表面的固定和运输应用
。
美国专利
US20160206243A1
公开了一种仿章鱼的仿
生微结构阵列，所述微结构在常压或者水中依靠营造的局部负压作用展现出良好的黏附力，但在真空环境中无法发挥有效黏附功能；美国专利
US9120953B2
公开了一种利于末端蘸取工艺获得具有末端膨大微结构阵列黏附材料，美国专利
US20150010732A1
与中国专利
ZL201910608241.7
分别公开了一类末端膨大微结构阵列黏附材料的制备方法，展示了柱状微结构阵列设计在增强界面黏附力方面的优势；美国斯坦福大学
Cutkosky
教授团队公开了一种楔形阵列结构的仿生黏附材料（
Ruotolo W, Brouwer D, Cutkosky MR. From grasping to manipulation with gecko
‑
inspired adhesives on a multifinger gripper. Science Robotics 2021; 6(61):eabi9773.
），这类材料法向黏附力的产生依赖于切向摩擦力，在控制方面展现出一定的优势，但上述现有技术所公开的末端膨大和楔形微结构在制备成型过程往往涉及光刻
、
软模板等机械结构强度较弱的模具，而耐高温橡胶材料往往需要高温高压成型条件，因此高温环境下仿生黏附技术的研究基础相对缺乏
。
[0006]2007
年，美国佐治亚理工大学的戴黎明教授介绍了一种利用
PECVD
技术获得的碳纳米管阵列（
Qu L, Dai L. Gecko
‑
Foot
‑
Mimetic Aligned Single
‑
Walled Carbon Nanotube Dry Adhesives with Unique Electrical and Thermal Properties.Advanced Materials 2007; 19(22):3844
‑
3849.
），同样展现出优异的仿生黏附能力，并于
2016
年验证了在高达
1033℃
的高温环境下，范德华力仍然有效，甚至界面粘附也有随着温度升高而增加的趋势
[Xu M, Du F, Ganguli S, Roy A, Dai L. Carbon nanotube dry adhesives with temperature
‑
enhanced adhesion over a large temperature range.Nat Commun 2016; 7:13450.]。
然而由于碳纳米管阵列自身的结构强度问题，在可重复使用
、
高洁净度要求的泛半导体真空环境中的应用仍面临很大挑战（
Ji K, 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种适用于真空
、
高温环境下的仿生黏附垫，其特征在于，包括直柱阵列层
、
背衬层
、
连接层；所述直柱阵列层均匀分布于背衬层表面，所述连接层用于连接背衬层和自动化设备末端执行器；所述直柱阵列的表面为平面，与物体表面黏附；所述黏附垫上设置有解片操作结构
。2.
根据权利要求1所述的适用于真空
、
高温环境下的仿生黏附垫，其特征在于，所述直柱阵列层为相同截面直径的直柱单元或不同截面直径的直柱单元采用等距排列方式或十字纵横排列方式组合组成
。3.
根据权利要求2所述的适用于真空
、
高温环境下的仿生黏附垫，其特征在于，相同截面直径的直柱单元采用等距排列方式，相邻三个单元中两两之间中心连线夹角为
60
°
；不同截面直径的直柱单元采用十字纵横排列方式，较小截面直径的单元设置于四个较大截面直径的直柱单元组成的正方形的对角线交点处，所述正方形同一边上的两个较大截面直径的直柱单元中心间距为
1.5
倍的较大截面直径
。4.
根据权利要求1所述的适用于真空
、
高温环境下的仿生黏附垫，其特征在于，所述连接层为双面胶粘合层或机械卡合层
。5.
根据权利要求4所述的适用于真空
、
高温环境下的仿生黏附垫，其特征在于，所述连接层的连接方式为机械卡合时在背...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬科举，王喜鹏，吴建铭，霍婷薇，姬原鸣，沈国远，曾建，邓凯，
申请(专利权)人：浙江泛力新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：