本发明涉及半导体和光伏行业设备，尤其涉及一种一体式干压制备陶瓷机械臂的方法。
背景技术：
1、半导体加工行业使用的机械手臂具有气孔槽和气孔，使用时从气孔抽气形成真空以吸附住半导体零件，这种搬运方式可以做到轻接触，不容易损伤工件。此外，由于半导体零件加工中的特殊环境，机械手臂还应该具有不污染零件、耐高温和耐酸碱腐蚀等性能。
2、陶瓷机械手臂在半导体设备中起到搬运的作用，负责搬运晶圆硅晶片到指定位置。由于晶圆硅晶片极其容易受到其他颗粒的污染，所以一般在真空环境下进行，且对机械手臂的材质及性能要求严格。在此环境下，大部分材料的机械手臂一般难以完成工作，且制作机械手臂的材料需要耐高温、耐磨、硬度高，且纯度高。
3、对于陶瓷机械手臂的制作，目前较为成熟的技术一般采用拼接的方法实现，即根据图纸分别对两块陶瓷片进行加工，再采用特定的胶水进行粘接，最后通过对其外轮廓进行加工制得陶瓷机械手臂，即1.手臂主体加工：陶瓷板烧结成型→按图纸机加工；2.盖板机加工：陶瓷盖板烧结成型→按图纸机加工；3.盖板与手臂主体粘胶；4.整体表面研磨。然而，采用此方法制作陶瓷机械手臂存在以下问题：一方面，需要对两块陶瓷片进行加工，加工时间长，加工复杂，需要大量的机加工，尤其是cnc加工，陶瓷cnc加工本身比较耗时，对工艺要求高，成品率低，成本高。尤其对于机械臂，有大量机加工薄壁的环节，对于材质及cnc工艺匹配性有极高的要求，对操作人员也有较高要求。传统的机加工很容易在这个环节引入裂纹或崩边，导致产品报废。另一方面，粘胶环节对胶水性能要求高，易粘接不均匀，影响气密性。尤其是需要具备耐高温的条件，且对粘胶技术要求高，需保证陶瓷机械手臂气密性、气槽无堵塞、粘胶后产品平面度精度达到要求，且厚度控制严格；胶也存在老化变黄的问题。此外，传统的加工方法在处理气孔槽时往往效率低下，且成本高昂，难以满足大规模生产的需求。高纯度的氧化铝陶瓷可以满足上述的性能需求，但是对于陶瓷材料而言，机械手臂内部所需要的形貌规则，平滑的气孔槽则难以加工。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种一体式干压制备陶瓷机械臂的方法，可直接在内部烧成带有规则的、尺寸可控的气孔槽的陶瓷机械臂。
2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
3、本发明提供了一种一体式干压制备陶瓷机械臂的方法，包括以下步骤：
4、在干压模具的上压头粘贴硬质弹性构件，形成硬质弹性压头；
5、在干压模具的底部铺设第一层陶瓷粉，进行预压，得到第一压制品；
6、将消失模具置于所述第一压制品表面，铺设第二层陶瓷粉，进行干压，得到第二压制品；
7、将所述第二压制品冷等静压后进行烧结，得到陶瓷机械臂；
8、其中，所述消失模具通过将消失模材料制成机械臂气槽所需形状得到。
9、优选的，所述消失模材料包括石墨纸、石蜡片或亚克力板。
10、优选的，所述石墨纸的纯度≥99.5％。
11、优选的，所述硬质弹性构件包括橡胶或pu；所述陶瓷粉包括氧化铝粉或氧化锆粉。
12、优选的，所述第一层陶瓷粉的厚度为1～20mm。
13、优选的，所述预压的加压方式为单向加压；所述预压的压力为2～10mpa，时间为30～100s。
14、优选的，所述第二层陶瓷粉的厚度为1～30mm。
15、优选的，所述干压的加压方式为双向加压；所述干压的压力为8～20mpa，时间为40～100s。
16、优选的，所述冷等静压的压力为50～200mpa，时间为100～500s。
17、优选的，所述烧结的温度为1400～1620℃，时间为30～300min。
18、本发明采用消失模结合二次干压成型及冷等静压成型的方法，在陶瓷粉料中嵌入消失模具，在高温烧结后模具消失留下规则且平整的气孔槽，可以直接在内部烧成带有规则的、尺寸可控且表面平整的气孔槽的陶瓷机械臂。
19、与传统的机加工盖板与手臂坯体的方案相比，该一体式机械臂方案可减少盖板及气孔槽部位的机加工。由于陶瓷烧成后硬且脆，需靠磨削方式加工。由于陶瓷脆性大韧性低，单次磨削量比较有限，因此加工时间长，且需损耗大量磨头，导致加工成本上升；同时还可能引入裂纹、崩边等缺陷，影响产品良率，所以市面上的机械手臂多为韧性更好的、机加工性能更优异的99瓷产品。此外由于是分体式，需要进行胶粘，可能影响产品气密性，甚至引入杂质。本发明引入消失模，通过干压直接一体式成型，直接减少了气孔槽及盖板的加工，极大地减少了机加工量，因此可显著降低成本，进而减少了机加工导致的不良率。此外，本发明的方法还可用于生产常规cnc难以加工的脆性陶瓷制机械手臂。
20、由于消失模材质与陶瓷坯体不同，本发明针对传统干压工艺进行了优化，采用二次加压的方法，以避免由于压制不同材质带来的缺陷问题，本发明先利用硬质弹性压头进行预压，再埋消失模，然后进行二次干压，可通过调控弹性材料的材质使模具内的待压料均匀受力达到等静压的效果，使得粉料压制均匀，最后经冷等静压处理后烧结，确保不会产生陶瓷分层现象。该方法确保在压制时粉料分布均匀，确保烧结时收缩一致，从而避免气孔槽变形。
21、本发明结合陶瓷生坯烧结中强度随温度升高特性，选择特定的消失模材料，而且在放置消失模前先采用硬质弹性压头进行预压，与传统金属压头相比，硬质弹性压头在下压时，可传递均衡等静压力；放置消失模后，双向加压，进行二次压制，保证消失模附近粉体也压制紧实；同时也可缓解消失模与陶瓷坯体刚性不同带来的消失模回弹量更大的问题，保证干压完正下方无论有无消失模，陶瓷坯体表面都是平整的。经真空包装后，进行冷等静压工艺，进一步提升陶瓷坯体密度，同时进一步保证后续不产生陶瓷分层的现象。而未经预压的样品，由于消失模与陶瓷刚性不同，干压后消失模处会产生更大回弹，导致压制过程容易在消失模正上方位置处产生鼓包，烧结后该处容易开裂。
22、本发明的方法采用一体成型制备陶瓷机械臂，减少了陶瓷机加工环节，同时无分体、粘胶环节，从源头保证了产品的气密性。此外干压工艺更为成熟，生产效率更高，通过硬质弹性压头进行二次压制随后冷等静压的工艺，保证了陶瓷坯体表面平整且无分层，在后续烧结时获得无缺陷的一体式陶瓷机械手臂，提高了良品率。此外，可通过消失模的机加工完成复杂结构(例如拐弯)气道的成型，同时干压工艺不受陶瓷材质脆性大、韧性差等导致其难以机械加工的特性的影响，可生产其它脆性更大的材质的机械手臂，突破了传统机加工分体式产品工艺的局限性。
1.一种一体式干压制备陶瓷机械臂的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一体式干压制备陶瓷机械臂的方法，其特征在于，所述消失模材料包括石墨纸、石蜡片或亚克力板。
3.根据权利要求2所述的一体式干压制备陶瓷机械臂的方法，其特征在于，所述石墨纸的纯度≥99.5％。
4.根据权利要求1所述的一体式干压制备陶瓷机械臂的方法，其特征在于，所述硬质弹性构件包括橡胶或pu；所述陶瓷粉包括氧化铝粉或氧化锆粉。
5.根据权利要求1或4所述的一体式干压制备陶瓷机械臂的方法，其特征在于，所述第一层陶瓷粉的厚度为1～20mm。
6.根据权利要求5所述的一体式干压制备陶瓷机械臂的方法，其特征在于，所述预压的加压方式为单向加压；所述预压的压力为2～10mpa，时间为30～100s。
7.根据权利要求1所述的一体式干压制备陶瓷机械臂的方法，其特征在于，所述第二层陶瓷粉的厚度为1～30mm。
8.根据权利要求1或7所述的一体式干压制备陶瓷机械臂的方法，其特征在于，所述干压的加压方式为双向加压；所述干压的压力为8～20mpa，时间为40～100s。
9.根据权利要求1所述的一体式干压制备陶瓷机械臂的方法，其特征在于，所述冷等静压的压力为50～200mpa，时间为100～500s。
10.根据权利要求1所述的一体式干压制备陶瓷机械臂的方法，其特征在于，所述烧结的温度为1400～1620℃，时间为30～300min。
