Tehnologija rezanja pločica, kao ključni korak u procesu proizvodnje poluvodiča, izravno je povezana s performansama čipa, prinosom i troškovima proizvodnje.
#01 Pozadina i značaj rezanja oblatni
1.1 Definicija rezanja oblatni
Rezanje pločica (također poznato kao scribing) bitan je korak u proizvodnji poluvodiča, čiji je cilj dijeljenje obrađenih pločica u više pojedinačnih matrica. Ti kalupi obično sadrže kompletnu funkcionalnost strujnog kruga i ključne su komponente koje se u konačnici koriste u proizvodnji elektroničkih uređaja. Kako dizajn čipova postaje sve složeniji, a dimenzije se i dalje smanjuju, zahtjevi za preciznošću i učinkovitošću za tehnologiju rezanja pločica postaju sve stroži.
U praktičnim operacijama, rezanje oblati na kocke obično koristi visoko precizne alate kao što su dijamantni noževi kako bi se osiguralo da svaka matrica ostane netaknuta i potpuno funkcionalna. Ključni koraci uključuju pripremu prije rezanja, preciznu kontrolu tijekom procesa rezanja i kontrolu kvalitete nakon rezanja.
Prije rezanja, pločica mora biti označena i postavljena kako bi se osigurale točne staze rezanja. Tijekom rezanja, parametri poput pritiska alata i brzine moraju biti strogo kontrolirani kako bi se spriječilo oštećenje pločice. Nakon rezanja provode se sveobuhvatne provjere kvalitete kako bi se osiguralo da svaki čip zadovoljava standarde performansi.
Temeljna načela tehnologije rezanja oblatni obuhvaćaju ne samo izbor opreme za rezanje i podešavanje parametara procesa, već i utjecaj mehaničkih svojstava i karakteristika materijala na kvalitetu rezanja. Na primjer, nisko-k dielektrične silicijske pločice, zbog svojih inferiornih mehaničkih svojstava, vrlo su osjetljive na koncentraciju naprezanja tijekom rezanja, što dovodi do kvarova kao što su lomljenje i pucanje. Niska tvrdoća i krtost materijala s niskim k-om čini ih sklonijima strukturalnim oštećenjima uslijed mehaničke sile ili toplinskog naprezanja, osobito tijekom rezanja. Kontakt između alata i površine ploče, zajedno s visokim temperaturama, može dodatno povećati koncentraciju naprezanja.
S napretkom u znanosti o materijalima, tehnologija rezanja pločica proširila se izvan tradicionalnih poluvodiča na bazi silicija i uključila nove materijale kao što je galijev nitrid (GaN). Ovi novi materijali, zbog svoje tvrdoće i strukturnih svojstava, postavljaju nove izazove za procese rezanja, zahtijevajući daljnja poboljšanja alata i tehnika rezanja.
Kao kritičan proces u industriji poluvodiča, rezanje pločica nastavlja se optimizirati kao odgovor na rastuće zahtjeve i tehnološki napredak, postavljajući temelje za buduću mikroelektroniku i tehnologije integriranih krugova.
Poboljšanja u tehnologiji rezanja oblatni nadilaze razvoj pomoćnih materijala i alata. Također obuhvaćaju optimizaciju procesa, poboljšanja performansi opreme i preciznu kontrolu parametara rezanja. Ova poboljšanja imaju za cilj osigurati visoku preciznost, učinkovitost i stabilnost u procesu rezanja pločica, zadovoljavajući potrebe industrije poluvodiča za manjim dimenzijama, većom integracijom i složenijim strukturama čipova.
| Područje poboljšanja | Specifične mjere | Efekti |
| Optimizacija procesa | - Poboljšajte početne pripreme, kao što je točnije pozicioniranje vafera i planiranje putanje. | - Smanjite pogreške pri rezanju i poboljšajte stabilnost. |
| - Smanjite pogreške pri rezanju i poboljšajte stabilnost. | - Usvojite mehanizme nadzora i povratnih informacija u stvarnom vremenu za podešavanje pritiska alata, brzine i temperature. | |
| - Smanjite stope lomljenja pločica i poboljšajte kvalitetu čipa. | ||
| Poboljšanje performansi opreme | - Koristite mehaničke sustave visoke preciznosti i naprednu tehnologiju upravljanja automatizacijom. | - Povećajte točnost rezanja i smanjite rasipanje materijala. |
| - Uvesti tehnologiju laserskog rezanja prikladnu za pločice od materijala visoke tvrdoće. | - Poboljšajte učinkovitost proizvodnje i smanjite ručne pogreške. | |
| - Povećajte automatizaciju opreme za automatsko praćenje i prilagodbe. | ||
| Precizna kontrola parametara | - Fino prilagodite parametre kao što su dubina rezanja, brzina, vrsta alata i metode hlađenja. | - Osigurajte integritet matrice i električnu izvedbu. |
| - Prilagodite parametre na temelju materijala, debljine i strukture vafla. | - Povećajte stope prinosa, smanjite materijalni otpad i niže troškove proizvodnje. | |
| Strateški značaj | - Kontinuirano istraživati nove tehnološke putove, optimizirati procese i poboljšati mogućnosti opreme kako bi se zadovoljili zahtjevi tržišta. | - Poboljšajte prinos i performanse proizvodnje čipova, podržavajući razvoj novih materijala i naprednih dizajna čipova. |
1.2 Važnost rezanja oblatni
Rezanje pločica igra ključnu ulogu u procesu proizvodnje poluvodiča, izravno utječući na sljedeće korake, kao i na kvalitetu i performanse konačnog proizvoda. Njegova se važnost može detaljno opisati na sljedeći način:
Prvo, točnost i dosljednost rezanja su ključni za osiguravanje prinosa i pouzdanosti čipsa. Tijekom proizvodnje, pločice prolaze kroz višestruke korake obrade kako bi se formirale brojne zamršene strukture krugova, koje moraju biti precizno podijeljene u pojedinačne čipove (matrice). Ako postoje značajne pogreške u poravnanju ili rezanju tijekom procesa rezanja, krugovi se mogu oštetiti, što utječe na funkcionalnost i pouzdanost čipa. Stoga tehnologija rezanja visoke preciznosti ne samo da osigurava cjelovitost svakog čipa, već također sprječava oštećenje unutarnjih krugova, poboljšavajući ukupnu stopu iskorištenja.
Drugo, rezanje oblatni ima značajan utjecaj na učinkovitost proizvodnje i kontrolu troškova. Kao ključni korak u procesu proizvodnje, njegova učinkovitost izravno utječe na napredak sljedećih koraka. Optimiziranjem procesa rezanja na kockice, povećanjem razine automatizacije i poboljšanjem brzine rezanja, ukupna učinkovitost proizvodnje može se znatno poboljšati.
S druge strane, rasipanje materijala tijekom rezanja je kritičan faktor u upravljanju troškovima. Korištenje naprednih tehnologija rezanja na kocke ne samo da smanjuje nepotrebne gubitke materijala tijekom procesa rezanja, već također povećava iskorištenost pločica, čime se smanjuju troškovi proizvodnje.
S napretkom u tehnologiji poluvodiča, promjeri pločica nastavljaju se povećavati, a gustoće krugova rastu u skladu s tim, postavljajući veće zahtjeve za tehnologiju rezanja. Veće pločice zahtijevaju precizniju kontrolu putanje rezanja, posebno u područjima visoke gustoće strujnih krugova, gdje čak i manja odstupanja mogu učiniti više čipova neispravnim. Osim toga, veće vafle uključuju više linija rezanja i složenije procesne korake, što iziskuje daljnja poboljšanja u preciznosti, dosljednosti i učinkovitosti tehnologija rezanja na kockice kako bi se odgovorilo na te izazove.
1.3 Proces rezanja oblatni
Proces rezanja oblatni na kockice obuhvaća sve korake od pripremne faze do završne provjere kvalitete, pri čemu je svaka faza ključna za osiguranje kvalitete i performansi čipsa narezanog na kockice. U nastavku je detaljno objašnjenje svake faze.
| Faza | Detaljan opis |
| Faza pripreme | -Čišćenje oblatni: Koristite vodu visoke čistoće i specijalizirana sredstva za čišćenje, u kombinaciji s ultrazvučnim ili mehaničkim ribanjem, za uklanjanje nečistoća, čestica i zagađivača, osiguravajući čistu površinu. -Precizno pozicioniranje: Upotrijebite visokopreciznu opremu kako biste osigurali da je pločica točno podijeljena duž dizajniranih putanja rezanja. -Fiksacija vafla: Pričvrstite pločicu na okvir trake kako biste održali stabilnost tijekom rezanja, sprječavajući oštećenje od vibracija ili pomicanja. |
| Faza rezanja | -Kockanje oštrice: Koristite brze rotirajuće oštrice obložene dijamantom za fizičko rezanje, prikladne za materijale na bazi silicija i isplative. -Lasersko kockanje: Koristite visokoenergetske laserske zrake za beskontaktno rezanje, idealno za krte materijale ili materijale visoke tvrdoće poput galijevog nitrida, nudeći veću preciznost i manji gubitak materijala. -Nove tehnologije: Uvedite laserske i plazma tehnologije rezanja za daljnje poboljšanje učinkovitosti i preciznosti uz smanjivanje zona utjecaja topline. |
| Faza čišćenja | - Koristite deioniziranu vodu (DI vodu) i specijalizirana sredstva za čišćenje, u kombinaciji s ultrazvučnim čišćenjem ili čišćenjem sprejom, za uklanjanje krhotina i prašine nastale tijekom rezanja, sprječavajući da ostaci utječu na kasnije procese ili električnu izvedbu strugotine. - DI voda visoke čistoće izbjegava unošenje novih kontaminanata, osiguravajući čisto okruženje pločica. |
| Faza inspekcije | -Optička inspekcija: Koristite sustave optičke detekcije u kombinaciji s AI algoritmima za brzo prepoznavanje nedostataka, osiguravajući da nema pukotina ili krhotina na kockicama, poboljšavajući učinkovitost inspekcije i smanjujući ljudske pogreške. -Mjerenje dimenzija: Provjerite zadovoljavaju li dimenzije čipa specifikacije dizajna. -Ispitivanje električnih performansi: Osigurajte da električna izvedba kritičnih čipova zadovoljava standarde, jamčeći pouzdanost u kasnijim primjenama. |
| Faza sortiranja | - Upotrijebite robotske ruke ili vakuumske usisne čašice za odvajanje kvalificiranih čipova od okvira trake i njihovo automatsko sortiranje na temelju performansi, osiguravajući učinkovitost proizvodnje i fleksibilnost uz poboljšanje preciznosti. |
Proces rezanja oblatni uključuje čišćenje, pozicioniranje, rezanje, čišćenje, inspekciju i sortiranje, pri čemu je svaki korak kritičan. S napretkom u tehnologijama automatizacije, laserskog rezanja i inspekcije umjetnom inteligencijom, moderni sustavi rezanja pločica mogu postići veću preciznost, brzinu i manji gubitak materijala. U budućnosti će nove tehnologije rezanja kao što su laser i plazma postupno zamijeniti tradicionalno rezanje oštricama kako bi se zadovoljile potrebe sve složenijih dizajna čipova, dodatno potičući razvoj procesa proizvodnje poluvodiča.
Tehnologija rezanja oblatni i njeni principi
Slika ilustrira tri uobičajene tehnologije rezanja vafla:Kockanje oštrice,Lasersko kockanje, iPlazma kockice. U nastavku je detaljna analiza i dodatno objašnjenje ove tri tehnike:
U proizvodnji poluvodiča, rezanje pločice je ključni korak koji zahtijeva odabir odgovarajuće metode rezanja na temelju debljine pločice. Prvi korak je odrediti debljinu oblatne. Ako debljina pločice prelazi 100 mikrona, kao način rezanja može se odabrati rezanje oštricom. Ako rezanje oštricom nije prikladno, može se koristiti metoda lomljenja kockica, koja uključuje i tehniku rezanja i rezanja oštricom.
Kada je debljina pločice između 30 i 100 mikrona, preporučuje se metoda DBG (Dice Before Grinding). U tom slučaju može se odabrati rezanje šibama, rezanje oštricom na kockice ili prilagođavanje redoslijeda rezanja prema potrebi kako bi se postigli najbolji rezultati.
Za ultratanke vafle debljine manje od 30 mikrona, lasersko rezanje postaje poželjna metoda zbog njegove sposobnosti preciznog rezanja tankih vafla bez nanošenja pretjeranog oštećenja. Ako lasersko rezanje ne može zadovoljiti specifične zahtjeve, plazma rezanje se može koristiti kao alternativa. Ovaj dijagram toka pruža jasan put donošenja odluka kako bi se osiguralo odabir najprikladnije tehnologije rezanja pločica pod različitim uvjetima debljine.
2.1 Tehnologija mehaničkog rezanja
Mehanička tehnologija rezanja tradicionalna je metoda rezanja oblatni. Temeljni princip je korištenje dijamantnog brusnog kotača velike brzine kao alata za rezanje oblatne. Ključna oprema uključuje vreteno sa zračnim ležajem, koje pogoni dijamantnu brusnu ploču velikim brzinama za izvođenje preciznog rezanja ili utora duž unaprijed definirane putanje rezanja. Ova tehnologija ima široku primjenu u industriji zbog niske cijene, visoke učinkovitosti i široke primjenjivosti.
Prednosti
Visoka tvrdoća i otpornost na habanje dijamantnih alata za brušenje omogućuju tehnologiji mehaničkog rezanja da se prilagodi potrebama rezanja različitih materijala za pločice, bilo da se radi o tradicionalnim materijalima na bazi silicija ili novijim složenim poluvodičima. Njegov rad je jednostavan, s relativno niskim tehničkim zahtjevima, što dodatno promiče njegovu popularnost u masovnoj proizvodnji. Osim toga, u usporedbi s drugim metodama rezanja poput laserskog rezanja, mehaničko rezanje ima više kontroliranih troškova, što ga čini prikladnim za potrebe proizvodnje velikih količina.
Ograničenja
Unatoč brojnim prednostima, tehnologija mehaničkog rezanja ima i ograničenja. Prvo, zbog fizičkog kontakta između alata i pločice, preciznost rezanja je relativno ograničena, što često dovodi do dimenzijskih odstupanja koja mogu utjecati na točnost naknadnog pakiranja i testiranja čipova. Drugo, defekti kao što su lomljenje i pukotine mogu lako nastati tijekom procesa mehaničkog rezanja, što ne samo da utječe na stopu iskoristivosti, već može negativno utjecati i na pouzdanost i vijek trajanja čipsa. Oštećenje izazvano mehaničkim naprezanjem posebno je štetno za proizvodnju strugotine visoke gustoće, posebno pri rezanju krhkih materijala, gdje su ti problemi izraženiji.
Tehnološka poboljšanja
Kako bi prevladali ta ograničenja, istraživači kontinuirano optimiziraju proces mehaničkog rezanja. Ključna poboljšanja uključuju poboljšanje dizajna i izbora materijala za brusne ploče kako bi se poboljšala preciznost rezanja i trajnost. Dodatno, optimizacija konstrukcijskog dizajna i sustava upravljanja opremom za rezanje dodatno je poboljšala stabilnost i automatizaciju procesa rezanja. Ova poboljšanja smanjuju pogreške uzrokovane ljudskim operacijama i poboljšavaju dosljednost rezova. Uvođenje naprednih tehnologija inspekcije i kontrole kvalitete za praćenje anomalija tijekom procesa rezanja u stvarnom vremenu također je značajno poboljšalo pouzdanost rezanja i prinos.
Budući razvoj i nove tehnologije
Iako tehnologija mehaničkog rezanja još uvijek ima značajnu poziciju u rezanju pločica, nove tehnologije rezanja brzo napreduju kako se razvijaju procesi poluvodiča. Na primjer, primjena tehnologije termičkog laserskog rezanja pruža nova rješenja za probleme preciznosti i nedostataka kod mehaničkog rezanja. Ova beskontaktna metoda rezanja smanjuje fizički stres na pločici, značajno smanjujući učestalost lomljenja i pucanja, osobito pri rezanju lomljivijih materijala. U budućnosti će integracija mehaničke tehnologije rezanja s novim tehnikama rezanja omogućiti proizvodnji poluvodiča više mogućnosti i fleksibilnosti, dodatno povećavajući učinkovitost proizvodnje i kvalitetu čipova.
Zaključno, iako tehnologija mehaničkog rezanja ima određene nedostatke, stalna tehnološka poboljšanja i njezina integracija s novim tehnikama rezanja omogućuju joj da i dalje igra važnu ulogu u proizvodnji poluvodiča i održava svoju konkurentnost u budućim procesima.
2.2 Tehnologija laserskog rezanja
Tehnologija laserskog rezanja, kao nova metoda u rezanju pločica, postupno je zadobila široku pozornost u industriji poluvodiča zbog svoje visoke preciznosti, nedostatka mehaničkih oštećenja kontakta i mogućnosti brzog rezanja. Ova tehnologija koristi visoku gustoću energije i sposobnost fokusiranja laserske zrake za stvaranje male zone pod utjecajem topline na površini materijala pločice. Kada se laserska zraka primijeni na pločicu, generirani toplinski stres uzrokuje lomljenje materijala na određenom mjestu, čime se postiže precizno rezanje.
Prednosti tehnologije laserskog rezanja
• Visoka preciznost: Sposobnost preciznog pozicioniranja laserske zrake omogućuje mikronsku ili čak nanometarsku preciznost rezanja, ispunjavajući zahtjeve moderne visoke preciznosti, visoke gustoće proizvodnje integriranih krugova.
• Nema mehaničkog kontakta: Lasersko rezanje izbjegava fizički kontakt s pločicom, sprječava uobičajene probleme kod mehaničkog rezanja, kao što su lomljenje i pucanje, značajno poboljšavajući stopu iskoristivosti i pouzdanost čipova.
• Velika brzina rezanja: Velika brzina laserskog rezanja pridonosi povećanju učinkovitosti proizvodnje, što ga čini posebno prikladnim za scenarije velike proizvodnje velike brzine.
Izazovi s kojima se suočavate
• Visoka cijena opreme: Početna ulaganja u opremu za lasersko rezanje su visoka, što predstavlja ekonomski pritisak, posebno za mala i srednja proizvodna poduzeća.
• Složena kontrola procesa: Lasersko rezanje zahtijeva preciznu kontrolu nekoliko parametara, uključujući gustoću energije, položaj fokusa i brzinu rezanja, što proces čini složenim.
• Problemi sa zonama pogođenim toplinom: Iako beskontaktna priroda laserskog rezanja smanjuje mehanička oštećenja, toplinski stres uzrokovan zonom utjecaja topline (HAZ) može negativno utjecati na svojstva materijala pločice. Potrebna je daljnja optimizacija procesa kako bi se ovaj učinak sveo na minimum.
Smjerovi tehnološkog poboljšanja
Kako bi odgovorili na te izazove, istraživači se usredotočuju na smanjenje troškova opreme, poboljšanje učinkovitosti rezanja i optimiziranje toka procesa.
• Učinkoviti laseri i optički sustavi: Razvojem učinkovitijih lasera i naprednih optičkih sustava, moguće je smanjiti troškove opreme uz povećanje preciznosti i brzine rezanja.
• Optimiziranje parametara procesa: Provode se detaljna istraživanja interakcije između lasera i pločastih materijala kako bi se poboljšali procesi koji smanjuju zonu utjecaja topline, čime se poboljšava kvaliteta rezanja.
• Inteligentni sustavi upravljanja: Razvoj inteligentnih upravljačkih tehnologija ima za cilj automatizirati i optimizirati proces laserskog rezanja, poboljšavajući njegovu stabilnost i dosljednost.
Tehnologija laserskog rezanja posebno je učinkovita u ultratankim pločicama i scenarijima rezanja visoke preciznosti. Kako se veličine pločica povećavaju, a gustoće krugova rastu, tradicionalne mehaničke metode rezanja bore se da zadovolje zahtjeve visoke preciznosti i visoke učinkovitosti moderne proizvodnje poluvodiča. Zbog svojih jedinstvenih prednosti, lasersko rezanje postaje preferirano rješenje u ovim područjima.
Iako se tehnologija laserskog rezanja još uvijek suočava s izazovima kao što su visoki troškovi opreme i složenost procesa, njezine jedinstvene prednosti u visokoj preciznosti i beskontaktnom oštećenju čine je važnim smjerom razvoja u proizvodnji poluvodiča. Kako laserska tehnologija i inteligentni sustavi upravljanja nastavljaju napredovati, očekuje se da će lasersko rezanje dodatno poboljšati učinkovitost i kvalitetu rezanja pločica, pokrećući kontinuirani razvoj industrije poluvodiča.
2.3 Tehnologija rezanja plazmom
Tehnologija rezanja plazmom, kao nova metoda rezanja vafla, posljednjih je godina privukla značajnu pozornost. Ova tehnologija koristi visokoenergetske zrake plazme za precizno rezanje pločica kontroliranjem energije, brzine i putanje rezanja snopa plazme, postižući optimalne rezultate rezanja.
Princip rada i prednosti
Proces rezanja plazmom oslanja se na snop plazme visoke temperature i energije koji stvara oprema. Ova zraka može zagrijati materijal pločice do točke taljenja ili isparavanja u vrlo kratkom vremenu, omogućujući brzo rezanje. U usporedbi s tradicionalnim mehaničkim ili laserskim rezanjem, plazma rezanje je brže i proizvodi manju zonu utjecaja topline, učinkovito smanjujući pojavu pukotina i oštećenja tijekom rezanja.
U praktičnim primjenama, tehnologija rezanja plazmom posebno je vješta u rukovanju pločicama složenih oblika. Njegova visokoenergetska, podesiva plazma zraka može lako rezati pločice nepravilnog oblika s visokom preciznošću. Stoga, u proizvodnji mikroelektronike, posebno u prilagođenoj i maloserijskoj proizvodnji vrhunskih čipova, ova tehnologija pokazuje veliko obećanje za široku upotrebu.
Izazovi i ograničenja
Unatoč mnogim prednostima tehnologije rezanja plazmom, ona se također suočava s nekim izazovima.
• Složeni proces: Proces plazma rezanja je složen i zahtijeva visoko preciznu opremu i iskusne operateretočnost i stabilnost u rezanju.
• Kontrola okoliša i sigurnost: Visokotemperaturna i visokoenergetska priroda snopa plazme zahtijeva strogu kontrolu okoliša i sigurnosne mjere, što povećava složenost i troškove implementacije.
Pravci budućeg razvoja
S tehnološkim napretkom, očekuje se da će izazovi povezani s plazma rezanjem biti postupno prevladani. Razvojem pametnije i stabilnije opreme za rezanje, ovisnost o ručnim operacijama može se smanjiti, čime se poboljšava učinkovitost proizvodnje. U isto vrijeme, optimizacija parametara procesa i okruženja rezanja pomoći će u smanjenju sigurnosnih rizika i operativnih troškova.
U industriji poluvodiča, inovacije u tehnologiji rezanja i rezanja pločica ključne su za poticanje razvoja industrije. Tehnologija rezanja plazmom, sa svojom visokom preciznošću, učinkovitošću i sposobnošću rukovanja složenim oblicima pločica, pojavila se kao značajan novi igrač na ovom polju. Iako neki izazovi ostaju, ti će se problemi postupno rješavati stalnim tehnološkim inovacijama, donoseći više mogućnosti i prilika za proizvodnju poluvodiča.
Mogućnosti primjene tehnologije rezanja plazmom su ogromne i očekuje se da će igrati važniju ulogu u proizvodnji poluvodiča u budućnosti. Kroz stalne tehnološke inovacije i optimizaciju, rezanje plazmom neće samo odgovoriti na postojeće izazove, već će također postati snažan pokretač rasta industrije poluvodiča.
2.4 Kvaliteta rezanja i čimbenici utjecaja
Kvaliteta rezanja vafla ključna je za naknadno pakiranje čipova, testiranje te ukupnu izvedbu i pouzdanost konačnog proizvoda. Uobičajeni problemi koji se javljaju tijekom rezanja uključuju pukotine, krhotine i odstupanja pri rezanju. Na ove probleme utječe nekoliko čimbenika koji djeluju zajedno.
| Kategorija | Sadržaj | Utjecaj |
| Parametri procesa | Brzina rezanja, posmak i dubina rezanja izravno utječu na stabilnost i preciznost procesa rezanja. Neodgovarajuće postavke mogu dovesti do koncentracije naprezanja i prekomjerne zone utjecaja topline, što može dovesti do pukotina i krhotina. Odgovarajuće podešavanje parametara na temelju materijala pločice, debljine i zahtjeva rezanja ključno je za postizanje željenih rezultata rezanja. | Pravi procesni parametri osiguravaju precizno rezanje i smanjuju rizik od nedostataka poput pukotina i krhotina. |
| Oprema i materijalni čimbenici | -Kvaliteta oštrice: Materijal, tvrdoća i otpornost na habanje oštrice utječu na glatkoću procesa rezanja i ravnost površine rezanja. Oštrice loše kvalitete povećavaju trenje i toplinski stres, što može dovesti do pukotina ili krhotina. Odabir pravog materijala oštrice je ključan. -Performanse rashladnog sredstva: Sredstva za hlađenje pomažu smanjiti temperaturu rezanja, minimiziraju trenje i uklanjaju ostatke. Neučinkovito rashladno sredstvo može dovesti do visokih temperatura i nakupljanja krhotina, što utječe na kvalitetu i učinkovitost rezanja. Odabir učinkovitih i ekološki prihvatljivih rashladnih tekućina je vitalan. | Kvaliteta oštrice utječe na preciznost i glatkoću reza. Neučinkovito rashladno sredstvo može rezultirati lošom kvalitetom i učinkovitošću rezanja, naglašavajući potrebu za optimalnom upotrebom rashladnog sredstva. |
| Kontrola procesa i inspekcija kvalitete | -Kontrola procesa: Praćenje i podešavanje ključnih parametara rezanja u stvarnom vremenu kako bi se osigurala stabilnost i dosljednost u procesu rezanja. -Inspekcija kvalitete: Provjere izgleda nakon rezanja, mjerenja dimenzija i testiranje električnih performansi pomažu u brzom prepoznavanju i rješavanju problema s kvalitetom, poboljšavajući točnost rezanja i dosljednost. | Odgovarajuća kontrola procesa i inspekcija kvalitete pomažu osigurati dosljedne, visokokvalitetne rezultate rezanja i rano otkrivanje potencijalnih problema. |
Poboljšanje kvalitete rezanja
Poboljšanje kvalitete rezanja zahtijeva sveobuhvatan pristup koji uzima u obzir procesne parametre, odabir opreme i materijala, kontrolu procesa i inspekciju. Kontinuiranim usavršavanjem tehnologija rezanja i optimiziranjem metoda procesa, preciznost i stabilnost rezanja pločica može se dodatno poboljšati, pružajući pouzdaniju tehničku podršku za industriju proizvodnje poluvodiča.
#03 Rukovanje i testiranje nakon rezanja
3.1 Čišćenje i sušenje
Koraci čišćenja i sušenja nakon rezanja vafla ključni su za osiguranje kvalitete strugotine i glatko napredovanje sljedećih procesa. Tijekom ove faze bitno je temeljito ukloniti ostatke silicija, ostatke rashladne tekućine i druge onečišćenja nastala tijekom rezanja. Jednako je važno osigurati da se čips ne ošteti tijekom procesa čišćenja, a nakon sušenja, osigurati da na površini čipa ne ostane vlaga kako bi se spriječili problemi poput korozije ili elektrostatičkog pražnjenja.
Rukovanje nakon rezanja: proces čišćenja i sušenja
| Korak procesa | Sadržaj | Utjecaj |
| Proces čišćenja | -metoda: Za čišćenje koristite specijalizirana sredstva za čišćenje i čistu vodu u kombinaciji s ultrazvučnim ili mehaničkim tehnikama četkanja. | Osigurava temeljito uklanjanje onečišćenja i sprječava oštećenje čipsa tijekom čišćenja. |
| -Izbor sredstva za čišćenje: Odaberite na temelju materijala pločice i vrste onečišćenja kako biste osigurali učinkovito čišćenje bez oštećenja čipa. | Pravilan odabir sredstva ključan je za učinkovito čišćenje i zaštitu od krhotina. | |
| -Kontrola parametara: Strogo kontrolirajte temperaturu čišćenja, vrijeme i koncentraciju otopine za čišćenje kako biste spriječili probleme s kvalitetom uzrokovane nepravilnim čišćenjem. | Kontrole pomažu u izbjegavanju oštećenja pločice ili ostavljanja zagađivača, osiguravajući dosljednu kvalitetu. | |
| Proces sušenja | -Tradicionalne metode: Sušenje prirodnim zrakom i sušenje vrućim zrakom, koji imaju nisku učinkovitost i mogu dovesti do nakupljanja statičkog elektriciteta. | Može rezultirati sporijim vremenom sušenja i potencijalnim statičkim problemima. |
| -Moderne tehnologije: Koristite napredne tehnologije kao što su vakuumsko sušenje i infracrveno sušenje kako biste osigurali brzo sušenje čipsa i izbjegli štetne učinke. | Brži i učinkovitiji proces sušenja, smanjujući rizik od statičkog pražnjenja ili problema povezanih s vlagom. | |
| Odabir i održavanje opreme | -Odabir opreme: Strojevi za čišćenje i sušenje visokih performansi poboljšavaju učinkovitost obrade i fino kontroliraju potencijalne probleme tijekom rukovanja. | Visokokvalitetni strojevi osiguravaju bolju obradu i smanjuju vjerojatnost grešaka tijekom čišćenja i sušenja. |
| -Održavanje opreme: Redoviti pregled i održavanje opreme osiguravaju da ona ostane u optimalnom radnom stanju, jamčeći kvalitetu strugotine. | Pravilno održavanje sprječava kvarove opreme, osiguravajući pouzdanu i visokokvalitetnu obradu. |
Čišćenje i sušenje nakon rezanja
Koraci čišćenja i sušenja nakon rezanja vafla složeni su i delikatni procesi koji zahtijevaju pažljivo razmatranje više čimbenika kako bi se osigurao konačni rezultat obrade. Korištenjem znanstvenih metoda i rigoroznih postupaka moguće je osigurati da svaki čip uđe u naredne faze pakiranja i testiranja u optimalnom stanju.
Inspekcija i testiranje nakon rezanja
| Korak | Sadržaj | Utjecaj |
| Korak inspekcije | 1.Vizualni pregled: Upotrijebite opremu za vizualni ili automatizirani pregled kako biste provjerili postoje li vidljivi nedostaci poput pukotina, krhotina ili onečišćenja na površini čipa. Brzo identificirajte fizički oštećene čipove kako biste izbjegli gubitak. | Pomaže u identificiranju i uklanjanju neispravnih čipova rano u procesu, smanjujući gubitak materijala. |
| 2.Mjerenje veličine: Koristite precizne mjerne uređaje za točno mjerenje dimenzija čipsa, osiguravajući da veličina rezanja zadovoljava specifikacije dizajna i sprječava probleme s performansama ili poteškoće s pakiranjem. | Osigurava da su čipovi unutar potrebnih ograničenja veličine, sprječavajući degradaciju performansi ili probleme pri sklapanju. | |
| 3.Ispitivanje električnih performansi: Procijenite ključne električne parametre kao što su otpor, kapacitivnost i induktivitet, kako biste identificirali nesukladne čipove i osigurali da samo čipovi koji zadovoljavaju performanse prijeđu na sljedeću fazu. | Osigurava da samo funkcionalni čipovi s testiranim performansama napreduju u procesu, smanjujući rizik od kvara u kasnijim fazama. | |
| Korak testiranja | 1.Funkcionalno testiranje: Provjerite radi li osnovna funkcionalnost čipa kako je predviđeno, identificirajući i eliminirajući čipove s funkcionalnim abnormalnostima. | Osigurava da čipovi ispunjavaju osnovne operativne zahtjeve prije prelaska na kasnije faze. |
| 2.Ispitivanje pouzdanosti: Procijenite stabilnost performansi čipa pod dugotrajnom uporabom ili teškim okruženjima, obično uključujući starenje na visokim temperaturama, testiranje na niskim temperaturama i testiranje vlažnosti radi simulacije ekstremnih uvjeta u stvarnom svijetu. | Osigurava da čipovi mogu pouzdano funkcionirati u nizu uvjeta okoline, poboljšavajući dugovječnost i stabilnost proizvoda. | |
| 3.Testiranje kompatibilnosti: Provjerite radi li čip ispravno s drugim komponentama ili sustavima, osiguravajući da nema grešaka ili pogoršanja performansi zbog nekompatibilnosti. | Osigurava glatki rad u stvarnim aplikacijama sprječavajući probleme s kompatibilnošću. |
3.3 Pakiranje i skladištenje
Nakon rezanja pločica, čipovi su ključni proizvod procesa proizvodnje poluvodiča, a faze njihovog pakiranja i skladištenja jednako su važne. Odgovarajuće mjere pakiranja i skladištenja bitne su ne samo za osiguravanje sigurnosti i stabilnosti čipsa tijekom transporta i skladištenja, već i za pružanje snažne podrške kasnijim fazama proizvodnje, testiranja i pakiranja.
Sažetak faza inspekcije i testiranja:
Koraci inspekcije i testiranja za čipove nakon rezanja vafera pokrivaju niz aspekata, uključujući vizualni pregled, mjerenje veličine, ispitivanje električnih performansi, funkcionalno testiranje, ispitivanje pouzdanosti i testiranje kompatibilnosti. Ovi su koraci međusobno povezani i komplementarni, čineći čvrstu prepreku za osiguranje kvalitete i pouzdanosti proizvoda. Kroz stroge postupke inspekcije i testiranja, potencijalni problemi mogu se identificirati i riješiti odmah, osiguravajući da konačni proizvod ispunjava zahtjeve i očekivanja kupaca.
| Aspekt | Sadržaj |
| Mjere pakiranja | 1.Antistatički: Materijali za pakiranje trebaju imati izvrsna antistatička svojstva kako bi spriječili da statički elektricitet ošteti uređaje ili utječe na njihovu izvedbu. |
| 2.Otporan na vlagu: Materijali za pakiranje trebaju imati dobru otpornost na vlagu kako bi se spriječila korozija i pogoršanje električnih performansi uzrokovano vlagom. | |
| 3.Otporan na udarce: Materijali za pakiranje trebaju osigurati učinkovitu apsorpciju udaraca kako bi se čips zaštitio od vibracija i udaraca tijekom transporta. | |
| Okruženje pohrane | 1.Kontrola vlažnosti: Strogo kontrolirajte vlažnost unutar odgovarajućeg raspona kako biste spriječili upijanje vlage i koroziju uzrokovanu pretjeranom vlagom ili statički problemi uzrokovani niskom vlagom. |
| 2.Čistoća: Održavajte čisto okruženje za skladištenje kako biste izbjegli kontaminaciju čipsa prašinom i nečistoćama. | |
| 3.Kontrola temperature: Postavite razuman temperaturni raspon i održavajte temperaturnu stabilnost kako biste spriječili ubrzano starenje zbog pretjerane topline ili problema s kondenzacijom uzrokovanih niskim temperaturama. | |
| Redoviti pregled | Redovito provjeravajte i procjenjujte pohranjene čipove, koristeći vizualne preglede, mjerenja veličine i testove električnih performansi kako biste pravovremeno identificirali i riješili potencijalne probleme. Na temelju vremena i uvjeta skladištenja, planirajte upotrebu čipsa kako biste bili sigurni da se koristi u optimalnom stanju. |
Problem mikropukotina i oštećenja tijekom procesa rezanja pločica značajan je izazov u proizvodnji poluvodiča. Napon rezanja primarni je uzrok ovog fenomena, jer stvara sitne pukotine i oštećenja na površini ploče, što dovodi do povećanja troškova proizvodnje i smanjenja kvalitete proizvoda.
Kako bismo odgovorili na ovaj izazov, ključno je minimalizirati stres rezanja i implementirati optimizirane tehnike rezanja, alate i uvjete. Pažljivo obraćanje pozornosti na čimbenike kao što su materijal oštrice, brzina rezanja, pritisak i metode hlađenja mogu pomoći u smanjenju stvaranja mikropukotina i poboljšati ukupni učinak procesa. Osim toga, kontinuirano istraživanje naprednijih tehnologija rezanja, poput laserskog rezanja, istražuje načine za daljnje ublažavanje ovih problema.
Kao krhki materijal, pločice su sklone unutarnjim strukturnim promjenama kada su izložene mehaničkom, toplinskom ili kemijskom naprezanju, što dovodi do stvaranja mikropukotina. Iako te pukotine možda neće biti odmah uočljive, mogu se proširiti i uzrokovati ozbiljnija oštećenja kako proizvodni proces napreduje. Ovo pitanje postaje posebno problematično tijekom kasnijih faza pakiranja i testiranja, gdje temperaturne fluktuacije i dodatna mehanička naprezanja mogu uzrokovati da te mikropukotine prerastu u vidljive lomove, što potencijalno može dovesti do kvara strugotine.
Kako bi se smanjio ovaj rizik, važno je pažljivo kontrolirati proces rezanja optimizacijom parametara kao što su brzina rezanja, pritisak i temperatura. Korištenje manje agresivnih metoda rezanja, kao što je lasersko rezanje, može smanjiti mehanički stres na pločici i minimizirati stvaranje mikropukotina. Osim toga, primjena naprednih metoda inspekcije poput infracrvenog skeniranja ili snimanja rendgenskim zrakama tijekom procesa rezanja pločica može pomoći u otkrivanju ovih pukotina u ranoj fazi prije nego prouzrokuju daljnju štetu.
Oštećenje površine pločice je značajan problem u procesu rezanja, jer može imati izravan utjecaj na performanse i pouzdanost čipa. Takva oštećenja mogu biti uzrokovana nepravilnom uporabom alata za rezanje, pogrešnim parametrima rezanja ili nedostacima materijala svojstvenim samoj ploči. Bez obzira na uzrok, ova oštećenja mogu dovesti do promjena u električnom otporu ili kapacitetu strujnog kruga, utječući na ukupnu izvedbu.
Za rješavanje ovih problema istražuju se dvije ključne strategije:
1. Optimiziranje reznih alata i parametara: Korištenjem oštrijih oštrica, podešavanjem brzine rezanja i modificiranjem dubine rezanja, koncentracija naprezanja tijekom procesa rezanja može se svesti na minimum, čime se smanjuje mogućnost oštećenja.
2. Istraživanje novih tehnologija rezanja: Napredne tehnike poput laserskog rezanja i rezanja plazmom nude poboljšanu preciznost dok potencijalno smanjuju razinu oštećenja nanesenog pločici. Te se tehnologije proučavaju kako bi se pronašli načini za postizanje visoke točnosti rezanja uz smanjenje toplinskog i mehaničkog naprezanja na pločici.
Područje toplinskog udara i njegovi učinci na izvedbu
U procesima termičkog rezanja kao što je rezanje laserom i plazmom, visoke temperature neizbježno stvaraju zonu toplinskog udara na površini pločice. Ovo područje, gdje je temperaturni gradijent značajan, može promijeniti svojstva materijala, utječući na konačnu izvedbu čipa.
Utjecaj zone toplinskog utjecaja (TAZ):
Promjene kristalne strukture: Pod visokim temperaturama, atomi unutar materijala pločice mogu se preurediti, uzrokujući izobličenja u kristalnoj strukturi. Ovo izobličenje slabi materijal, smanjujući njegovu mehaničku čvrstoću i stabilnost, što povećava rizik od kvara strugotine tijekom uporabe.
Promjene u električnim svojstvima: Visoke temperature mogu promijeniti koncentraciju nosača i pokretljivost u poluvodičkim materijalima, utječući na električnu vodljivost čipa i učinkovitost prijenosa struje. Ove promjene mogu dovesti do pada performansi čipa, potencijalno ga čineći neprikladnim za namjeravanu svrhu.
Kako bi se ublažili ovi učinci, kontrola temperature tijekom rezanja, optimiziranje parametara rezanja i istraživanje metoda poput rashladnih mlaznica ili tretmana naknadne obrade bitne su strategije za smanjenje opsega toplinskog utjecaja i održavanje cjelovitosti materijala.
Sve u svemu, i mikropukotine i zone toplinskog udara ključni su izazovi u tehnologiji rezanja pločica. Kontinuirano istraživanje, uz tehnološki napredak i mjere kontrole kvalitete, bit će potrebno za poboljšanje kvalitete poluvodičkih proizvoda i povećanje njihove tržišne konkurentnosti.
Mjere za kontrolu zone toplinskog utjecaja:
Optimiziranje parametara procesa rezanja: Smanjenje brzine i snage rezanja može učinkovito minimizirati veličinu zone toplinskog udara (TAZ). To pomaže u kontroli količine topline koja se stvara tijekom procesa rezanja, što izravno utječe na svojstva materijala pločice.
Napredne tehnologije hlađenja: Primjena tehnologija poput hlađenja tekućim dušikom i mikrofluidnog hlađenja može značajno ograničiti domet zone toplinskog udara. Ove metode hlađenja pomažu u učinkovitijem odvođenju topline, čime se čuvaju svojstva materijala pločice i minimaliziraju toplinska oštećenja.
Odabir materijala: Istraživači istražuju nove materijale, kao što su ugljikove nanocijevi i grafen, koji imaju izvrsnu toplinsku vodljivost i mehaničku čvrstoću. Ovi materijali mogu smanjiti zonu toplinskog udara dok istovremeno poboljšavaju ukupnu izvedbu čipova.
Ukratko, iako je zona toplinskog utjecaja neizbježna posljedica tehnologija termičkog rezanja, može se učinkovito kontrolirati pomoću optimiziranih tehnika obrade i odabira materijala. Buduća istraživanja vjerojatno će se usredotočiti na fino podešavanje i automatiziranje procesa toplinskog rezanja kako bi se postiglo učinkovitije i preciznije rezanje oblatni.
Strategija ravnoteže:
Postizanje optimalne ravnoteže između prinosa vafla i proizvodne učinkovitosti stalan je izazov u tehnologiji rezanja napolitanki. Proizvođači trebaju uzeti u obzir više čimbenika, kao što su potražnja na tržištu, troškovi proizvodnje i kvaliteta proizvoda, kako bi razvili racionalnu strategiju proizvodnje i parametre procesa. U isto vrijeme, uvođenje napredne opreme za rezanje, poboljšanje vještina operatera i poboljšanje kontrole kvalitete sirovina ključni su za održavanje ili čak poboljšanje prinosa uz povećanje učinkovitosti proizvodnje.
Budući izazovi i prilike:
S napretkom tehnologije poluvodiča, rezanje pločica suočava se s novim izazovima i prilikama. Kako se veličina strugotine smanjuje, a integracija raste, zahtjevi za preciznošću rezanja i kvalitetom značajno rastu. Istovremeno, nove tehnologije daju nove ideje za razvoj tehnika rezanja vafla. Proizvođači moraju ostati usklađeni s tržišnom dinamikom i tehnološkim trendovima, kontinuirano prilagođavajući i optimizirajući proizvodne strategije i procesne parametre kako bi zadovoljili tržišne promjene i tehnološke zahtjeve.
Zaključno, integracijom razmatranja tržišne potražnje, troškova proizvodnje i kvalitete proizvoda, te uvođenjem napredne opreme i tehnologije, poboljšanjem vještina operatera i jačanjem kontrole sirovina, proizvođači mogu postići najbolju ravnotežu između prinosa oblatni i učinkovitosti proizvodnje tijekom rezanja na kockice. , što dovodi do učinkovite i visokokvalitetne proizvodnje poluvodičkih proizvoda.
Buduća perspektiva:
S brzim tehnološkim napretkom, tehnologija poluvodiča napreduje neviđenom brzinom. Kao ključni korak u proizvodnji poluvodiča, tehnologija rezanja pločica spremna je za uzbudljiva nova dostignuća. Gledajući unaprijed, očekuje se da će tehnologija rezanja pločica postići značajna poboljšanja u preciznosti, učinkovitosti i cijeni, ubrizgavajući novu vitalnost u kontinuirani rast industrije poluvodiča.
Povećanje preciznosti:
U potrazi za većom preciznošću, tehnologija rezanja pločica neprestano će pomicati granice postojećih procesa. Temeljitim proučavanjem fizičkih i kemijskih mehanizama procesa rezanja i preciznim kontroliranjem parametara rezanja, postići će se finiji rezultati rezanja kako bi se zadovoljili sve složeniji zahtjevi dizajna strujnog kruga. Osim toga, istraživanje novih materijala i metoda rezanja značajno će poboljšati prinos i kvalitetu.
Povećanje učinkovitosti:
Nova oprema za rezanje vafla fokusirat će se na pametni i automatizirani dizajn. Uvođenje naprednih sustava upravljanja i algoritama omogućit će opremi da automatski prilagodi parametre rezanja kako bi se prilagodili različitim materijalima i zahtjevima dizajna, čime se značajno poboljšava učinkovitost proizvodnje. Inovacije poput tehnologije rezanja s više pločica i sustava brze zamjene oštrica igrat će ključnu ulogu u povećanju učinkovitosti.
Smanjenje troškova:
Smanjenje troškova ključni je smjer razvoja tehnologije rezanja vafla. Kako se razvijaju novi materijali i metode rezanja, očekuje se da će troškovi opreme i troškovi održavanja biti učinkovito kontrolirani. Dodatno, optimizacija proizvodnih procesa i smanjenje stope otpada dodatno će smanjiti otpad tijekom proizvodnje, što će dovesti do smanjenja ukupnih troškova proizvodnje.
Pametna proizvodnja i IoT:
Integracija tehnologije pametne proizvodnje i interneta stvari (IoT) donijet će transformativne promjene u tehnologiji rezanja pločica. Kroz međupovezanost i dijeljenje podataka između uređaja, svaki korak proizvodnog procesa može se pratiti i optimizirati u stvarnom vremenu. Ovo ne samo da poboljšava učinkovitost proizvodnje i kvalitetu proizvoda, već također tvrtkama pruža točnije predviđanje tržišta i podršku pri donošenju odluka.
U budućnosti će tehnologija rezanja pločica značajno napredovati u preciznosti, učinkovitosti i cijeni. Ova poboljšanja potaknut će kontinuirani razvoj industrije poluvodiča i donijeti više tehnoloških inovacija i pogodnosti ljudskom društvu.
Vrijeme objave: 19. studenoga 2024