1月10日，芯片巨頭臺積電公布2022年總營收為2.26萬億新臺幣（約5031億人民幣），同比增長42.6%；過去幾年臺積電的毛利率始終保持在50%以上，去年四季度更是達到61.5%的歷史記錄。要知道，即便蘋果公司的毛利率也只有43%左右，在這個最能體現企業賺錢能力的數據上完敗于臺積電。而當先進陶瓷產品進入這個當下最容易賺錢的產業供應鏈，又意味著什么呢？本文就從一個小小的晶圓搬運臂說起吧！

伯努利（Bernoulli）搬運臂工作效果圖

所謂伯努利（Bernoulli）是指一種現象，在水流或氣流里，如果速度小，壓強就大，如果速度大，壓強就小。伯努利搬運臂就是利用這個現象，通過噴氣口向晶圓噴出惰性氣體（氮氣、氬氣等）后，氣體在晶圓上表面迅速擴散，此時其上表面的氣流速度大于下表面的氣流速度，這就使得晶圓下方壓力大于上方，從而使其被吸附在搬運臂上。

搬運臂實物橫向與縱向角度拍攝（縱向圖放大可見中空噴氣口）

為避免晶圓片受到污染，一般在真空環境進行搬運，搬運臂需要耐高溫、耐磨、并且硬度也需要很高，氧化鋁陶瓷和碳化硅陶瓷的都具備致密質、高硬度、高耐磨性的物理性質，以及良好的耐熱性能、優良的機械強度、高溫環境仍具有良好的絕緣性、良好的抗腐蝕性等物理性能，是用于制作半導體設備機械手臂的絕佳材料。由于中空一體成型技術難度太大，行業一度在很長時間內都采用分體粘接的方式制備陶瓷臂，這不僅帶來了粘合劑污染問題，并且產品成本也居高不下。

ASUZAK中空一體成型搬運臂結構示意圖及典型參數

除了京瓷、CoorsTek幾個老牌頭部企業，日本ASUZAK作為1981年才正式運營精密陶瓷業務的后起之秀，抓住半導體行業爆發的機遇，飛速成長為陶瓷搬運臂的全球領導者，開發了自己的原創品牌LeviZac和PeriZac，充分詮釋了“術業有專攻”這句話，并且斬獲了豐厚利潤。

2022年12月，ASUZAK集團旗下精密陶瓷事業部成立了獨立于官網之外的“陶瓷設計實驗室”（Ceramics Design Lab）專門網站，重點介紹用于半導體、電子設備生產制造所須的陶瓷產品及原型加工服務，比如多孔卡盤和搬運臂等，這相當于把看家產品專門找個門店曬出來，從側面反映出企業對自身技術產品的自信，以及對半導體市場的重視。

一、多孔卡盤

雙面吸附多孔吸盤

目前使用的多孔卡盤在堵塞時必須清洗或更換，既費時又費錢。這款產品當一側的多孔表面堵塞時，背面也可以使用。通過使兩側吸附成為可能，可以靈活應對，例如減少維護頻率和擴大要運輸的物體。

6英寸晶圓吸附用多孔氧化鋁吸盤

多孔碳化硅卡盤（主體氧化鋁）

二、搬運臂

清潔設備機器人搬運手

晶圓探測器設備用傳送手

用于拾取8英寸晶圓的機器人傳送手

用于抓取12英寸晶圓的伯努利手

靜電擴散涂層晶圓轉移手

（為防止晶圓因靜電和火花而產生劃痕和翹曲，表面涂有靜電擴散率高的靜電擴散涂層）

特制導電陶瓷不需要導電涂層，用于傳輸臂和卡盤作為靜電對策，無須擔心涂層剝落帶來的影響

4英寸晶圓夾取機器人搬運手

三、其他

托盤、環、套筒等

半導體制造設備的真空元件，它們常用于夾持晶圓和耐等離子部件

導電陶瓷制備的芯片拾取時用來頂起芯片的導電上推針

小結

相對于大多數日本企業，ASUZAK精細陶瓷的歷史不算長，產品陣容也不算大，它的成功之處在于真正專精于高精尖市場產品的開發，比如多孔陶瓷、導電陶瓷以及中空一體成型技術，并以此在以半導體為主的高附加值市場里如魚得水。

粉體圈 整理

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