多孔質セラミック真空チャックは、多孔質セラミックチャックとも呼ばれ、主に微多孔質セラミック層と支持フレームで構成されています。これらは、ミクロン-レベルまたはサブミクロン-レベルの相互接続された細孔チャネルを通じて均一な負圧吸着を実現する真空クランプ装置です。さまざまなセラミック材料の中でも、アルミナ セラミックは、優れた化学的安定性、強力な耐食性、高温耐性、高い機械的強度、優れた耐摩耗性、優れた寸法安定性、高いコスト効率などの利点により、多孔質セラミック真空チャックの製造に最も一般的に使用される材料の 1 つです。-
従来の溝付きチャックや穴あきチャックと比較して、多孔質セラミック真空チャックは吸着面全体でより均一な負圧分布を実現できるため、過剰な局所吸着による応力集中や表面の凹みを回避できます。これにより、「溝への吸い込み」による薄板の変形や局所的な損傷が大幅に軽減されます。この特性により、シリコン ウェーハやガラス シートなどの薄くて平らなワークピースの精密機械加工プロセスにおいて明確な利点が得られ、平坦度、均一な力の分布、および加工の安定性に対する高い要件が求められる用途に特に適しています。
セラミック真空チャックは、真空負圧によってワークの吸着とクランプを実現します。したがって、材料の通気性はチャックの作業効率に決定的な影響を及ぼします。安定した通気性を実現するには貫通孔構造が基礎となります。{0}}同時に、実用的な真空チャックには通気性だけでなく、高い機械的強度、優れた耐摩耗性、良好な寸法安定性、高い表面加工精度も要求されます。さらに、いくつかの応用シナリオでは、材料は、静電気の蓄積を効果的に抑制し、ワークピースの表面品質、加工精度、およびデバイスの性能に対する静電気放電の悪影響を軽減するために、適切な静電気散逸能力も備えている必要があります。
貫通孔通気性セラミックスを製造するには、押出成形、凍結乾燥、有機発泡含浸、粒子充填、細孔形成剤の添加、ゲル キャスティング、3D プリンティングなど、さまざまな方法があります。{{1}真空チャックでの使用に適しているのはどれですか?
01 細孔形成剤法-
アルミナ粉末を有機または無機の細孔形成剤と混合し、成形します。{0}焼結中、細孔形成剤は分解または燃焼し、細孔が残ります。-一般的に使用される細孔形成剤には、デンプン、セルロース、石油コークス、スクロース、PS 微小球、有機繊維、PMMA 微小球、炭素粉末、パラフィン ワックスなどが含まれます。
02 ゲルキャスト法
ゲルキャスト法は、1990年代にアメリカのオークリッジ国立研究所によって提案された多孔質セラミックスを形成するための重要な技術です。この方法では、有機モノマー、架橋剤、触媒、開始剤をセラミックスラリーに添加します。-その場重合により、-三次元ポリマー ネットワークが形成され、スラリー内のセラミック粒子が固定され、ニア-ネット-形状のセラミック素地が生成されます。使用する溶媒の種類に基づいて、ゲル キャスティング法は、水性ゲル キャスティングと非水性ゲル キャスティングの 2 つのカテゴリに分類できます。-
03 3D 印刷方法
多孔質セラミックの製造における 3D プリンティングの重要性は、主に「受動的細孔形成」から「能動的に設計された細孔構造」への移行にあります。 3D プリンティングでは、デジタル モデリングと層ごとの積層造形を通じて細孔の形態、サイズ、分布、接続性を直接制御できるため、多孔質セラミックの巨視的構造と微視的細孔構造の両方を相乗的に設計できます。--
研究者らは、FDM (溶融堆積モデリング) 3D プリンティングと共焼結統合プロセスを組み合わせて多孔質アルミナ セラミック チャックを作成しました。-この方法では、アルミナ粉末、焼結助剤、炭素繊維を含む複合原料が層ごとに一方向に印刷され、炭素繊維が印刷経路に沿って整列します。--続いて、材料は印刷経路に対して垂直なスライスに切断されます。脱結合剤と焼結後、均一に配向した細長い貫通孔を備えた構造が形成されます。-。さらに、多孔質セラミック層は、乾式プレス、静水圧プレス、共焼結によって高純度アルミナ基板と一体的に接合されています-。結果は、この方法で製造されたチャックは、気孔率が約 38% ～ 40% の条件下でも高いガス流束と高い界面結合強度を維持することを示しています。
04 フリーズドライ法
凍結乾燥法は、溶媒の凍結と昇華プロセスを利用して細孔構造を構築する多孔質セラミックスを調製するための技術です。その本質は、凍結した溶媒結晶を一時的なテンプレートとして使用し、粒子の反発とその後の昇華除去によって多孔質構造を作成することにあります。
方向性貫通細孔多孔質吸着層を調製するための、凍結鋳造および昇華乾燥プロセスに基づく真空チャック ソリューションが開発されました。{0}{1}この方法では、一方向凍結を使用して、吸着表面に対して垂直に整列した細孔チャネルを誘導します。次に、これらのチャネルを組み合わせて、溝を含むベース プレートでシールすると、小さな孔径、低い流量損失、均一な吸着、および吸着領域が完全に覆われていない動作条件への適合性を特徴とする多孔質真空チャックが得られます。