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金剛石劃片刀上機工藝操作詳解
發(fā)布時(shí)間:2021-12-01 點(diǎn)擊數:2471

前言

上一篇文章講到,隨著(zhù)不同晶圓材料切割要求的提高,生產(chǎn)廠(chǎng)越來(lái)越追求刀片與劃片工藝的雙重優(yōu)化。本文將對照劃片機參數界面,對劃片工藝每個(gè)設置進(jìn)行說(shuō)明,幫助行業(yè)新手快速了解劃切工藝操作流程。


晶圓切割類(lèi)型

半導體是導電性介于導體和絕緣體中間的一類(lèi)物質(zhì)。與導體和絕緣體相比,半導體材料的發(fā)現是最晚的,直到20世紀30年代,當材料的提純技術(shù)改進(jìn)以后,半導體的存在才真正被學(xué)術(shù)界認可。

半導體產(chǎn)品主要四種:集成電路,光電器件,分立器件,傳感器,由于集成電路又占了市場(chǎng)80%以上的份額,因此通常將半導體和集成電路等同。

集成電路主要分為四大類(lèi):微處理器,存儲器,邏輯器件,模擬器件,通常統稱(chēng)為芯片(IC)。

目前市面主流芯片尺寸多是8inch、12inch,也有少量的2inch、4inch、6inch產(chǎn)品。


根據客戶(hù)不同需要,晶圓片通常都會(huì )規劃有不同規格大小的DIE,它們之間都留有足夠的切割道,此間隙稱(chēng)為劃片街區。將每一顆具有獨立性能的DIE分離出來(lái)的過(guò)程叫做劃片或切割。 


隨著(zhù)工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展提升,衍生出多種晶圓劃片工藝:

1、機械式金剛石刀片切割。

這是當前主流的劃片技術(shù),技術(shù)成熟穩定,適用于市面上75%以上的晶圓切割。

2、水切割。

水切割即以20分為純水切割與磨料液切割。純水切割主要切割軟材或薄板。高壓水來(lái)切割各種材料,分為純水切割與磨料液切割。純水切割主要切割軟材或薄板。

3、激光切割。主要針對高密度晶圓排版,崩邊管控非常嚴格的晶圓切割。主要應用于整流橋、可控硅、觸發(fā)管、VNOS等,目前應用范圍比較窄。

機械式金剛石劃片刀上機工藝

機械式金剛石刀片是晶圓劃片的主流技術(shù)。金剛石劃片刀以每分鐘30K-50K的高轉速切割晶圓,同時(shí),承載著(zhù)晶圓的工作臺以一定的速度沿切割道方向直線(xiàn)運動(dòng),切割晶圓產(chǎn)生的碎屑被冷卻水及刀片的容屑槽帶走。 

因為硅材料的脆性,機械切割方式會(huì )對晶圓的正面和背面產(chǎn)生機械應力,在切割過(guò)程中在芯片的邊緣產(chǎn)生正崩及背崩。

正崩和背崩崩角會(huì )降低芯片的機械強度,初始的芯片邊緣裂隙在后續的封裝工藝或在產(chǎn)品的使用中會(huì )進(jìn)一步擴散,可能引起芯片斷裂,從而導致電性失效。另外,如果崩角進(jìn)入了用于保護芯片內部電路、防止劃片損傷的密封環(huán)內部時(shí),芯片的電器性能和可靠性都會(huì )受到影響。


如何解決機械式劃片過(guò)程中產(chǎn)生的崩邊?除了優(yōu)化劃片刀本身,還有切割過(guò)程中的工藝參數可幫助解決這一問(wèn)題。


工藝詳解

通過(guò)不斷的修改切割參數及工藝設定,與劃片刀達到一個(gè)穩定的平衡,有效解決崩邊問(wèn)題的發(fā)生,以下是切割參數與工藝設定的操作詳解。

1、ID命名:D表示是DFN產(chǎn)品;0303表示產(chǎn)品尺寸;050表示管腳間距;010表示管腳個(gè)數;1表示產(chǎn)品有多少單元;32表示刀片厚度。

2、主軸轉速:范圍在10000~30000rp/min之間,常用值23000rp/min。

3、切割模式:SUB_INDEX表示按照設置的切割模式進(jìn)行切割。

4、刀片高度:全自動(dòng)范圍0.4~0.6mm,常用值0.5mm。

5、進(jìn)刀速度:

管腳間距0.3~0.35mm,進(jìn)刀速度為45mm/s;

管腳間距0.4~0.45mm,進(jìn)刀速度為55mm/s;

管腳間距0.5mm,進(jìn)刀速度為60mm/s。

6、Z軸自動(dòng)下降:切割過(guò)程中刀片磨耗,Z1/Z2切割達到設定長(cháng)度后自動(dòng)下降量。

7、自動(dòng)測高:在切割中/切割后當Z1/Z2切割距離達到設定值時(shí)自動(dòng)測高,可選Z1\Z2同時(shí)測高,可選Z1\Z2同時(shí)或不同時(shí)。(與Z1同時(shí):表示當Z1軸切割米數達到設定的數值時(shí),Z1\Z2同時(shí)測高;不同時(shí):表示其中任意一軸達到設定值時(shí)兩軸同時(shí)測高。)

8、最小二乘法——最準參數:對準過(guò)程X軸在每個(gè)面的步進(jìn)振幅以及步進(jìn)次數,參數中通過(guò)對最小二乘法的設置來(lái)管控切割時(shí)切在中心點(diǎn)上。

9、修整范圍值:對準時(shí)的偏差值,任意一點(diǎn)超出范圍設備報警,1B范圍值≤0.025,常用值0.022;4B范圍值≤0.025,常用值0.018。


切割順序:

10、1代表CH1面,2代表CH2面,3代表CH1面沖水,4代表CH2面沖水。

11、*中到的√代表兩個(gè)步驟同時(shí)進(jìn)行雙刀切割;*2: 1表示Z1軸,2表示Z2軸,0表示控制

注意事項:

1、將產(chǎn)品CH1面和CH2面進(jìn)行分割(保證真空度)。

2、去邊,雙刀同時(shí)進(jìn)行,按照正常切割順序進(jìn)行,去完邊后進(jìn)行沖水,保證廢邊被沖走。

3、廢邊切除完畢按順序進(jìn)行剩余產(chǎn)品切割。

4、保證切割整個(gè)過(guò)程不能漏切。

5、產(chǎn)品需先切除所有廢邊(防止在切割過(guò)程中打刀)。

6、切完廢邊需進(jìn)行沖水操作。


對準特殊參數:

12、X/Y步進(jìn):各切割向上X/Y方向的對準步進(jìn)移動(dòng)量。

θ調準時(shí)X軸的振幅:各切割向上自動(dòng)對準動(dòng)作中θ調準時(shí)X軸的移動(dòng)振幅。

計算方式:

Ch1:(Ch1面產(chǎn)品尺寸+切割道寬度)×(Ch1面產(chǎn)品數量-1)

Ch2:(Ch2面產(chǎn)品尺寸+切割道寬度)×(Ch2面產(chǎn)品數量-1) 

注意事項:

1、當產(chǎn)品尺寸很小時(shí),X/Y步進(jìn)可設為單顆產(chǎn)品尺寸+切割道寬度mm,避免對準時(shí)找不到目標,對準無(wú)法通過(guò)。

2、4B需加廢邊距離(廢邊寬度可用高倍鏡或直接在設備上測量)。