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和国产划片机研发厂家一起揭秘划片机划切工艺

来源: 沈阳汉为科技发布时间:2021-11-24

划片机是以强力磨削为划切机理,空气静压电主轴为执行元件,以每分钟 3 万到 6 万的转速划切晶圆的划切区域,同时承载着晶圆的工作台以一定的速度沿刀片与晶圆接触点的划切线方向呈直线运动,将每一个具有独立电气的芯片分裂出来。用外行人话说,类似于切豆腐。

随着电子产品的发展,市场对半导体封装技术提出了更高的要求。对其更小,更轻,更低功耗,更高可靠性的要求日新月异,并且新兴的工艺使得划切对象不再单一,导致划切工艺更加复杂。为了提高划切品质和加工效率,透彻分析影响划切品质的因素成为必须。同行和国产划片机研发厂家一起揭秘划片机划切工艺:

主 轴:砂轮划片机主轴采用空气静压支承的电主轴。现在所使用的主轴有两类,分别是直流主轴及交流主轴。

直流主轴

①采用轴向强迫通风冷却或热管冷却,以改善冷却效果。

②在基本速度以下为恒转矩范围,在基本速度以上为恒功率范围。

③主要采用晶体管脉宽调制调速系统调速。一般会装有用于反馈的检测元件。

交流主轴

①经过专门设计的鼠笼三相异步电动机。

②与直流主轴电动机相类似,在基本速度以下为恒转矩区,在基本速度以上为恒功率区。当速度超过一定值后,功率 - 速度特性曲线会向下倾斜。

③广泛采用矢量控制调速方法进行速度控制。

由于结构上的差别造成直流主轴的转速控制精度较高(通过反馈补偿转速),主轴工作时震动量较小,划切效果较好,但其扭矩相对同功率交流主轴偏小,对较厚、硬的玻璃、陶瓷和键和材料划切,切削力不足。其划切领域主要针对硅晶圆,砷化镓,氧化物晶圆等。交流主轴扭矩较大,震动偏大,主要针对 LED 基板、生陶瓷、新型电子封装等较硬, 精度要求不高的产品加工。

水 源:划片机所使用的水源有两路,主轴冷却水和切割冷却水。

主轴冷却水

主轴冷却水顾名思义,主要功能是对主轴进行冷却保护, 在主轴内部循环使用,必须采用去离子水,否则会对主轴内部造成堵塞,冷却水的温度应恒定在室温,建议配置恒温水箱,否则划切过程中刀痕会有偏移。空气主轴为关键部件,需定期(6 个月) 对主轴水路进行检查,防止水垢堵塞管路,否则会造成主轴电机损坏。

划切冷却水

主要采用去离子水,可根据产品需要增加特殊附件,例如增加二氧化碳气体,改变水质电阻值等。

承 片 台:陶瓷微孔吸盘

优点:吸力均匀,适合吸附带膜较薄、较脆的产品,不伤片,减少背崩现象,有较好的划切效果。

缺点:需要表面全部覆盖,否则吸力不足,对于较小工件来说,蓝膜浪费严重,微孔容易堵塞,不适合粉尘较多的加工环境。

刃 具:每一类刃具都有外径大小、厚度、磨粒尺寸(筛 号)、结合剂、集中度、刃口形状等的不同;种类根据安装方法分为软刀和硬刀。

软刀:软刀需使用法兰固定,其优点是刀具露出量较大,可加工较厚产品,价格低廉,可根据更换法兰持续使用,性价比较高。但采用这种固定方式后,刀具为达到真圆效果,需要磨刀,且刀具和法兰的接触部分会有微量跳动,划切效果欠佳。

硬刀:硬刀通过高温高压的方式将刃体固定在特制法兰上,出厂时就可确认是真圆,由于刃体和法兰一体化,可加工高档产品,但由于其制作方式决定其刀刃露出量不能太大,通常此种刀具露出量为 0.30~1.15 m m 。其不能加工较厚产品,有局限性。

刃具选择的基本原则:即越硬的材料划切选取越软的刀体材料,越软的材料划切选取越硬的刀体材料。如果硬脆材料划切选择越硬刃具,就会在划切时出现一些背崩,背裂现象。根据崩边要求和材料性质选取刀体粘结、材料软硬度、集中度,金刚砂颗粒大小等。刃具厚度首先根据切割槽宽度及材料的物理、化学性质确定,有的硬脆性易崩材料,就根据 其材料性质及崩边工艺要求选择。

我们在满足客户的划切要求的前提下,可选择粒度大且较厚的刃具,提高划切效率。刃具粒度的选择是根据产品的材料,崩边大小要求及划切效率等多方面因素决定的。通常情况下,比较硬的材料我们选用金刚砂颗粒大的刃具,可提高划切能力,在划切力足够的情况下,根据用户的崩边要求选刃具粒度大小与其崩边大小相近的,比如崩边要求小于10μm ,刃具金刚砂粒度就不能超过W10。

如果加工物较薄,在切割加工后发生背面崩裂现象,例如划切工艺参数一致情况下,采用两种不同金刚砂颗粒大小的刃具进行划切,左图采用磨粒大小为 4~6 μm 的切割刀片(#2000)进行加工的,背面崩裂的现象比较明显。而右图是使用由超微细磨粒构成的刀片进行加工。同样正面崩裂情况也存在刃具磨粒大小的选择。选择恰当崩边就减小,也减轻对加工物的冲击力。以上选择需综合考虑。

实际工作中的砂轮划片机能够划切的材料很多,不同性能的材料划切工艺存在差异,每一个参数都能关系到划切质量和效率。因此,和国产划片机研发厂家在针对需求需要深入研究不断试验之后,研发了陆芯单轴、双轴精密划片机,既保证加工质量和加工精度,又大大提高了加工效率。

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