Tehnologija sečenja pločica, kao ključni korak u procesu proizvodnje poluprovodnika, direktno je povezana sa performansama čipa, prinosom i troškovima proizvodnje.
#01 Pozadina i značaj sjeckanja oblatne
1.1 Definicija sjeckanja oblatne
Rezanje pločica (također poznato kao scribing) je bitan korak u proizvodnji poluprovodnika, čiji je cilj dijeljenje obrađenih pločica na više pojedinačnih čipova. Ovi čipovi obično sadrže kompletnu funkcionalnost kola i ključne su komponente koje se u konačnici koriste u proizvodnji elektroničkih uređaja. Kako dizajn čipova postaje sve složeniji, a dimenzije se nastavljaju smanjivati, zahtjevi za preciznošću i efikasnošću tehnologije rezanja pločica postaju sve stroži.
U praktičnim operacijama, rezanje pločica obično koristi visokoprecizne alate poput dijamantskih oštrica kako bi se osiguralo da svaki kalup ostane neoštećen i potpuno funkcionalan. Ključni koraci uključuju pripremu prije rezanja, preciznu kontrolu tokom procesa rezanja i kontrolu kvalitete nakon rezanja.
Prije rezanja, pločica mora biti označena i pozicionirana kako bi se osigurale precizne putanje rezanja. Tokom rezanja, parametri poput pritiska alata i brzine moraju se strogo kontrolisati kako bi se spriječilo oštećenje pločice. Nakon rezanja, provode se sveobuhvatne kontrole kvaliteta kako bi se osiguralo da svaki čip ispunjava standarde performansi.
Osnovni principi tehnologije rezanja pločica obuhvataju ne samo odabir opreme za rezanje i podešavanje parametara procesa, već i utjecaj mehaničkih svojstava i karakteristika materijala na kvalitet rezanja. Na primjer, silikonske pločice s niskim dielektričnim faktorom (low-k), zbog svojih lošijih mehaničkih svojstava, vrlo su osjetljive na koncentraciju napona tokom rezanja, što dovodi do kvarova poput kidanja i pucanja. Niska tvrdoća i krhkost materijala s niskim dielektričnim faktorom čine ih sklonijim strukturnim oštećenjima pod utjecajem mehaničke sile ili termičkog napona, posebno tokom rezanja. Kontakt između alata i površine pločice, zajedno s visokim temperaturama, može dodatno pogoršati koncentraciju napona.
S napretkom u nauci o materijalima, tehnologija rezanja pločica proširila se izvan tradicionalnih poluprovodnika na bazi silicija i uključila nove materijale poput galij nitrida (GaN). Ovi novi materijali, zbog svoje tvrdoće i strukturnih svojstava, predstavljaju nove izazove za procese rezanja, zahtijevajući daljnja poboljšanja alata i tehnika rezanja.
Kao ključni proces u industriji poluprovodnika, sjeckanje pločica se nastavlja optimizirati kao odgovor na rastuće zahtjeve i tehnološki napredak, postavljajući temelje za buduću mikroelektroniku i tehnologije integriranih krugova.
Poboljšanja u tehnologiji rezanja pločica idu dalje od razvoja pomoćnih materijala i alata. Ona također obuhvataju optimizaciju procesa, poboljšanja performansi opreme i preciznu kontrolu parametara rezanja. Cilj ovih napredaka je osigurati visoku preciznost, efikasnost i stabilnost u procesu rezanja pločica, zadovoljavajući potrebe poluprovodničke industrije za manjim dimenzijama, većom integracijom i složenijim strukturama čipova.
| Područje za unapređenje | Specifične mjere | Efekti |
| Optimizacija procesa | - Poboljšati početne pripreme, kao što su preciznije pozicioniranje pločice i planiranje putanje. | - Smanjite greške rezanja i poboljšajte stabilnost. |
| - Minimizirajte greške pri rezanju i poboljšajte stabilnost. | - Usvojite mehanizme praćenja i povratnih informacija u stvarnom vremenu za podešavanje pritiska, brzine i temperature alata. | |
| - Smanjuje stopu lomljenja pločice i poboljšava kvalitet čipa. | ||
| Poboljšanje performansi opreme | - Koristite visokoprecizne mehaničke sisteme i naprednu tehnologiju automatizacije upravljanja. | - Poboljšajte preciznost rezanja i smanjite otpad materijala. |
| - Uvesti tehnologiju laserskog rezanja pogodnu za pločice od materijala visoke tvrdoće. | - Poboljšajte efikasnost proizvodnje i smanjite ručne greške. | |
| - Povećati automatizaciju opreme za automatsko praćenje i podešavanje. | ||
| Precizna kontrola parametara | - Fino podešavanje parametara poput dubine rezanja, brzine, vrste alata i metoda hlađenja. | - Osigurati integritet čipa i električne performanse. |
| - Prilagodite parametre na osnovu materijala, debljine i strukture pločice. | - Povećati prinos, smanjiti otpad materijala i sniziti troškove proizvodnje. | |
| Strateški značaj | - Kontinuirano istraživati nove tehnološke puteve, optimizirati procese i unapređivati mogućnosti opreme kako bi se zadovoljile potrebe tržišta. | - Poboljšati prinos i performanse proizvodnje čipova, podržavajući razvoj novih materijala i naprednih dizajna čipova. |
1.2 Važnost sjeckanja oblatne na kockice
Rezanje pločica igra ključnu ulogu u procesu proizvodnje poluprovodnika, direktno utičući na naredne korake, kao i na kvalitet i performanse konačnog proizvoda. Njegov značaj se može detaljno opisati na sljedeći način:
Prvo, tačnost i konzistentnost rezanja su ključne za osiguranje prinosa i pouzdanosti čipa. Tokom proizvodnje, pločice prolaze kroz više koraka obrade kako bi se formirale brojne složene strukture kola, koje moraju biti precizno podijeljene na pojedinačne čipove (matrice). Ako postoje značajne greške u poravnanju ili rezanju tokom procesa rezanja, kola se mogu oštetiti, što utiče na funkcionalnost i pouzdanost čipa. Stoga, tehnologija visokopreciznog rezanja ne samo da osigurava integritet svakog čipa, već i sprječava oštećenje unutrašnjih kola, poboljšavajući ukupnu stopu prinosa.
Drugo, rezanje pločica ima značajan utjecaj na efikasnost proizvodnje i kontrolu troškova. Kao ključni korak u proizvodnom procesu, njegova efikasnost direktno utiče na napredak sljedećih koraka. Optimizacijom procesa rezanja, povećanjem nivoa automatizacije i poboljšanjem brzine rezanja, ukupna efikasnost proizvodnje može se značajno poboljšati.
S druge strane, gubitak materijala tokom rezanja je ključni faktor u upravljanju troškovima. Korištenje naprednih tehnologija rezanja ne samo da smanjuje nepotrebne gubitke materijala tokom procesa rezanja, već i povećava iskorištenost pločice, čime se smanjuju troškovi proizvodnje.
S napretkom u tehnologiji poluprovodnika, promjeri pločica nastavljaju se povećavati, a gustoća kola raste shodno tome, što postavlja veće zahtjeve na tehnologiju rezanja. Veće pločice zahtijevaju precizniju kontrolu putanja rezanja, posebno u područjima s visokom gustoćom kola, gdje čak i mala odstupanja mogu uzrokovati defekt više čipova. Osim toga, veće pločice uključuju više linija rezanja i složenije procesne korake, što zahtijeva daljnja poboljšanja u preciznosti, konzistentnosti i efikasnosti tehnologija rezanja kako bi se odgovorilo na ove izazove.
1.3 Proces rezanja oblatne na kockice
Proces rezanja vafla obuhvata sve korake, od faze pripreme do konačne kontrole kvaliteta, pri čemu je svaka faza ključna za osiguranje kvaliteta i performansi sjeckanih čipova. U nastavku slijedi detaljno objašnjenje svake faze.
| Faza | Detaljan opis |
| Pripremna faza | -Čišćenje oblatneKoristite vodu visoke čistoće i specijalizirana sredstva za čišćenje, u kombinaciji s ultrazvučnim ili mehaničkim ribanjem, kako biste uklonili nečistoće, čestice i zagađivače, osiguravajući čistu površinu. -Precizno pozicioniranjeKoristite visokopreciznu opremu kako biste osigurali da je pločica precizno podijeljena duž dizajniranih putanja rezanja. -Fiksiranje pločicePričvrstite pločicu na okvir trake kako biste održali stabilnost tokom rezanja, sprječavajući oštećenja od vibracija ili pomjeranja. |
| Faza rezanja | -Rezanje oštricomKoristite brze rotirajuće oštrice obložene dijamantima za fizičko rezanje, pogodne za materijale na bazi silicija i isplative. -Lasersko rezanje na kockiceKoristite visokoenergetske laserske zrake za beskontaktno rezanje, idealno za krhke ili materijale visoke tvrdoće poput galij nitrida, nudeći veću preciznost i manji gubitak materijala. -Nove tehnologijeUvesti tehnologije laserskog i plazma rezanja kako bi se dodatno poboljšala efikasnost i preciznost, a istovremeno minimizirale zone pod utjecajem topline. |
| Faza čišćenja | - Koristite deioniziranu vodu (DI vodu) i specijalizirana sredstva za čišćenje, u kombinaciji s ultrazvučnim ili raspršivačkim čišćenjem, za uklanjanje ostataka i prašine nastale tokom rezanja, sprječavajući da ostaci utječu na kasnije procese ili električne performanse strugotine. - Visokočista deionizirana voda sprječava unošenje novih zagađivača, osiguravajući čisto okruženje za pločice. |
| Faza inspekcije | -Optički pregledKoristite optičke sisteme za detekciju u kombinaciji s AI algoritmima za brzu identifikaciju nedostataka, osiguravajući da nema pukotina ili oštećenja na kockicama, poboljšavajući efikasnost inspekcije i smanjujući ljudske greške. -Mjerenje dimenzijaProvjerite da li dimenzije čipa odgovaraju specifikacijama dizajna. -Ispitivanje električnih performansiOsigurati da električne performanse kritičnih čipova ispunjavaju standarde, garantujući pouzdanost u kasnijim primjenama. |
| Faza sortiranja | - Koristite robotske ruke ili vakuumske usisne čašice za odvajanje kvalificiranih čipova od okvira trake i automatsko sortiranje na osnovu performansi, osiguravajući efikasnost i fleksibilnost proizvodnje uz istovremeno poboljšanje preciznosti. |
Proces rezanja pločica uključuje čišćenje pločica, pozicioniranje, rezanje, čišćenje, inspekciju i sortiranje, pri čemu je svaki korak kritičan. S napretkom u automatizaciji, laserskom rezanju i tehnologijama inspekcije pomoću vještačke inteligencije, moderni sistemi za rezanje pločica mogu postići veću preciznost, brzinu i manji gubitak materijala. U budućnosti će nove tehnologije rezanja poput lasera i plazme postepeno zamijeniti tradicionalno rezanje oštricama kako bi se zadovoljile potrebe sve složenijih dizajna čipova, što će dodatno potaknuti razvoj procesa proizvodnje poluprovodnika.
Tehnologija rezanja pločica i njeni principi
Slika ilustruje tri uobičajene tehnologije rezanja pločica:Rezanje oštricom,Lasersko rezanje na kockiceiPlazma kockiceU nastavku slijedi detaljna analiza i dodatno objašnjenje ove tri tehnike:
U proizvodnji poluprovodnika, rezanje pločica je ključni korak koji zahtijeva odabir odgovarajuće metode rezanja na osnovu debljine pločice. Prvi korak je određivanje debljine pločice. Ako debljina pločice prelazi 100 mikrona, kao metoda rezanja može se odabrati rezanje oštricom. Ako rezanje oštricom nije prikladno, može se koristiti metoda rezanja lomljenjem, koja uključuje i tehnike rezanja s cribom i rezanja oštricom.
Kada je debljina pločice između 30 i 100 mikrona, preporučuje se DBG (Dice Before Grinding - rezanje prije mljevenja). U ovom slučaju, za postizanje najboljih rezultata može se odabrati rezanje criblem, rezanje na kockice oštricom ili prilagođavanje redoslijeda rezanja po potrebi.
Za ultra tanke pločice debljine manje od 30 mikrona, lasersko rezanje postaje preferirana metoda zbog svoje sposobnosti preciznog rezanja tankih pločica bez nanošenja prekomjernih oštećenja. Ako lasersko rezanje ne može ispuniti specifične zahtjeve, plazma rezanje se može koristiti kao alternativa. Ovaj dijagram toka pruža jasan put donošenja odluka kako bi se osiguralo da se odabere najprikladnija tehnologija rezanja pločica pod različitim uslovima debljine.
2.1 Tehnologija mehaničkog rezanja
Tehnologija mehaničkog rezanja je tradicionalna metoda rezanja pločica. Osnovni princip je korištenje dijamantskog brusnog točka koji se brzo rotira kao alata za rezanje pločice. Ključna oprema uključuje vreteno sa zračnim ležajem, koje pokreće dijamantski brusni alat velikim brzinama kako bi se izvršilo precizno rezanje ili urezivanje duž unaprijed definirane putanje rezanja. Ova tehnologija se široko koristi u industriji zbog niske cijene, visoke efikasnosti i široke primjenjivosti.
Prednosti
Visoka tvrdoća i otpornost na habanje dijamantskih brusnih alata omogućavaju tehnologiju mehaničkog rezanja da se prilagodi potrebama rezanja različitih materijala pločica, bilo da se radi o tradicionalnim materijalima na bazi silicija ili novijim složenim poluprovodnicima. Njegov rad je jednostavan, s relativno niskim tehničkim zahtjevima, što dodatno promovira njegovu popularnost u masovnoj proizvodnji. Osim toga, u poređenju s drugim metodama rezanja poput laserskog rezanja, mehaničko rezanje ima kontroliranije troškove, što ga čini pogodnim za potrebe proizvodnje velikih količina.
Ograničenja
Uprkos 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 tačnost naknadnog pakiranja i testiranja čipa. Drugo, defekti poput odlomljivanja i pukotina mogu se lako pojaviti tokom procesa mehaničkog rezanja, što ne samo da utječe na stopu prinosa, već može negativno utjecati i na pouzdanost i vijek trajanja čipova. Oštećenja izazvana mehaničkim naprezanjem posebno su štetna za proizvodnju čipova visoke gustoće, posebno pri rezanju krhkih materijala, gdje su ovi problemi izraženiji.
Tehnološka poboljšanja
Kako bi prevazišli ova ograničenja, istraživači kontinuirano optimiziraju mehanički proces rezanja. Ključna poboljšanja uključuju poboljšanje dizajna i odabira materijala brusnih ploča kako bi se poboljšala preciznost i trajnost rezanja. Osim toga, optimizacija strukturnog dizajna i sistema upravljanja opremom za rezanje dodatno je poboljšala stabilnost i automatizaciju procesa rezanja. Ova poboljšanja smanjuju greške uzrokovane ljudskim radom i poboljšavaju konzistentnost rezova. Uvođenje naprednih tehnologija inspekcije i kontrole kvaliteta za praćenje anomalija u realnom vremenu tokom procesa rezanja također je značajno poboljšalo pouzdanost i prinos rezanja.
Budući razvoj i nove tehnologije
Iako tehnologija mehaničkog rezanja i dalje zauzima značajnu poziciju u rezanju pločica, nove tehnologije rezanja brzo napreduju kako se procesi proizvodnje poluprovodnika razvijaju. Na primjer, primjena tehnologije termičkog laserskog rezanja pruža nova rješenja za probleme preciznosti i defekata u mehaničkom rezanju. Ova metoda rezanja bez kontakta smanjuje fizički stres na pločici, značajno smanjujući učestalost pucanja i kidanja, posebno pri rezanju krhkijih materijala. U budućnosti, integracija tehnologije mehaničkog rezanja s novim tehnikama rezanja pružit će proizvodnji poluprovodnika više opcija i fleksibilnosti, dodatno poboljšavajući efikasnost proizvodnje i kvalitet čipa.
Zaključno, iako tehnologija mehaničkog rezanja ima određene nedostatke, kontinuirana tehnološka poboljšanja i njena integracija s novim tehnikama rezanja omogućavaju joj da i dalje igra važnu ulogu u proizvodnji poluprovodnika i održi svoju konkurentnost u budućim procesima.
2.2 Tehnologija laserskog rezanja
Tehnologija laserskog rezanja, kao nova metoda u rezanju pločica, postepeno je privukla široku pažnju u industriji poluprovodnika zbog svoje visoke preciznosti, nedostatka mehaničkih oštećenja kontakta i brzih mogućnosti rezanja. Ova tehnologija koristi visoku gustinu energije i sposobnost fokusiranja laserskog snopa za stvaranje male zone uticaja toplote na površini materijala pločice. Kada se laserski snop primijeni na pločicu, generisani termički stres uzrokuje lomljenje materijala na određenom mjestu, postižući precizno rezanje.
Prednosti tehnologije laserskog rezanja
• Visoka preciznostPrecizna sposobnost pozicioniranja laserskog snopa omogućava preciznost rezanja na nivou mikrona ili čak nanometara, ispunjavajući zahtjeve moderne proizvodnje visokopreciznih integrisanih kola visoke gustine.
• Nema mehaničkog kontaktaLasersko rezanje izbjegava fizički kontakt s pločicom, sprječavajući uobičajene probleme kod mehaničkog rezanja, poput kidanja i pucanja, značajno poboljšavajući prinos i pouzdanost čipova.
• Velika brzina rezanjaVelika brzina laserskog rezanja doprinosi povećanoj efikasnosti proizvodnje, što ga čini posebno pogodnim za scenarije velike brzine i proizvodnje velikih razmjera.
Izazovi s kojima se suočavamo
• Visoka cijena opremePočetna investicija za opremu za lasersko rezanje je visoka, što predstavlja ekonomski pritisak, posebno za mala i srednja proizvodna preduzeća.
• Složena kontrola procesaLasersko rezanje zahtijeva preciznu kontrolu nekoliko parametara, uključujući gustoću energije, položaj fokusa i brzinu rezanja, što proces čini složenim.
• Problemi u zoni pogođenoj toplotomIako beskontaktna priroda laserskog rezanja smanjuje mehanička oštećenja, termički stres uzrokovan zonom utjecaja topline (HAZ) može negativno utjecati na svojstva materijala pločice. Potrebna je daljnja optimizacija procesa kako bi se ovaj učinak minimizirao.
Smjerovi tehnološkog poboljšanja
Kako bi se suočili s ovim izazovima, istraživači se fokusiraju na smanjenje troškova opreme, poboljšanje efikasnosti rezanja i optimizaciju toka procesa.
• Efikasni laseri i optički sistemiRazvojem efikasnijih lasera i naprednih optičkih sistema moguće je smanjiti troškove opreme, a istovremeno povećati preciznost i brzinu rezanja.
• Optimizacija parametara procesaProvode se dubinska istraživanja interakcije između lasera i materijala za pločice kako bi se poboljšali procesi koji smanjuju zonu utjecaja topline, čime se poboljšava kvaliteta rezanja.
• Inteligentni kontrolni sistemiRazvoj inteligentnih tehnologija upravljanja ima za cilj automatizaciju i optimizaciju procesa laserskog rezanja, poboljšavajući njegovu stabilnost i konzistentnost.
Tehnologija laserskog rezanja je posebno efikasna u ultra tankim pločicama i scenarijima visokopreciznog rezanja. Kako se veličine pločica povećavaju, a gustoća kola raste, tradicionalne metode mehaničkog rezanja teško zadovoljavaju zahtjeve moderne proizvodnje poluprovodnika za visokom preciznošću i visokom efikasnošću. Zbog svojih jedinstvenih prednosti, lasersko rezanje postaje preferirano rješenje u ovim oblastima.
Iako se tehnologija laserskog rezanja i dalje suočava s izazovima poput visokih troškova opreme i složenosti procesa, njene jedinstvene prednosti u visokoj preciznosti i beskontaktnom oštećenju čine je važnim smjerom razvoja u proizvodnji poluprovodnika. Kako laserska tehnologija i inteligentni sistemi upravljanja nastavljaju napredovati, očekuje se da će lasersko rezanje dodatno poboljšati efikasnost i kvalitet rezanja pločica, potičući kontinuirani razvoj industrije poluprovodnika.
2.3 Tehnologija rezanja plazmom
Tehnologija plazma rezanja, kao nova metoda rezanja pločica, privukla je značajnu pažnju posljednjih godina. Ova tehnologija koristi visokoenergetske plazma zrake za precizno rezanje pločica kontrolirajući energiju, brzinu i putanju rezanja plazma zraka, postižući optimalne rezultate rezanja.
Princip rada i prednosti
Proces plazma rezanja oslanja se na visokotemperaturni, visokoenergetski plazma snop koji generira oprema. Ovaj snop može zagrijati materijal pločice do tačke topljenja ili isparavanja u vrlo kratkom vremenu, omogućavajući brzo rezanje. U poređenju s tradicionalnim mehaničkim ili laserskim rezanjem, plazma rezanje je brže i proizvodi manju zonu utjecaja topline, što efikasno smanjuje pojavu pukotina i oštećenja tokom rezanja.
U praktičnim primjenama, tehnologija plazma rezanja je posebno vješta u rukovanju pločicama složenih oblika. Njen visokoenergetski, podesivi plazma snop može lako rezati pločice nepravilnog oblika s velikom preciznošću. Stoga, u proizvodnji mikroelektronike, posebno u prilagođenoj i maloserijskoj proizvodnji vrhunskih čipova, ova tehnologija pokazuje veliki potencijal za široku upotrebu.
Izazovi i ograničenja
Uprkos mnogim prednostima tehnologije plazma rezanja, ona se suočava i s nekim izazovima.
• Složeni procesProces rezanja plazmom je složen i zahtijeva visokopreciznu opremu i iskusne operatere kako bi se osiguralopreciznost i stabilnost pri rezanju.
• Kontrola okoliša i sigurnostVisokotemperaturna i visokoenergetska priroda plazma snopa zahtijeva stroge mjere kontrole okoline i sigurnosti, što povećava složenost i troškove implementacije.
Budući pravci razvoja
Očekuje se da će se tehnološkim napretkom postepeno prevazići izazovi povezani s plazma rezanjem. Razvojem pametnije i stabilnije opreme za rezanje može se smanjiti ovisnost o ručnim operacijama, čime se poboljšava efikasnost proizvodnje. Istovremeno, optimizacija parametara procesa i okruženja rezanja pomoći će u smanjenju sigurnosnih rizika i operativnih troškova.
U industriji poluprovodnika, inovacije u tehnologiji rezanja i narezivanja pločica ključne su za podsticanje razvoja industrije. Tehnologija rezanja plazmom, sa svojom visokom preciznošću, efikasnošću i sposobnošću rukovanja složenim oblicima pločica, pojavila se kao značajan novi igrač u ovom polju. Iako neki izazovi ostaju, oni će se postepeno rješavati kontinuiranim tehnološkim inovacijama, donoseći više mogućnosti i prilika proizvodnji poluprovodnika.
Perspektive primjene tehnologije plazma rezanja su ogromne i očekuje se da će u budućnosti igrati važniju ulogu u proizvodnji poluprovodnika. Kroz kontinuirane tehnološke inovacije i optimizaciju, plazma rezanje ne samo da će riješiti postojeće izazove, već će postati i snažan pokretač rasta industrije poluprovodnika.
2.4 Kvalitet rezanja i faktori koji utiču na njega
Kvalitet rezanja pločica je ključan za naknadno pakovanje čipova, testiranje i ukupne performanse i pouzdanost konačnog proizvoda. Uobičajeni problemi koji se javljaju tokom rezanja uključuju pukotine, krhotine i odstupanja pri rezanju. Na ove probleme utiče nekoliko faktora koji djeluju zajedno.
| Kategorija | Sadržaj | Utjecaj |
| Parametri procesa | Brzina rezanja, brzina pomaka i dubina rezanja direktno utiču na stabilnost i preciznost procesa rezanja. Nepravilna podešavanja mogu dovesti do koncentracije napona i prekomjerne zone uticaja toplote, što rezultira pukotinama i ljuštenjem. Podešavanje parametara na osnovu materijala pločice, debljine i zahtjeva rezanja ključno je za postizanje željenih rezultata rezanja. | Pravi parametri procesa osiguravaju precizno rezanje i smanjuju rizik od defekata poput pukotina i odlomaka. |
| Faktori opreme i materijala | -Kvalitet oštriceMaterijal, tvrdoća i otpornost na habanje oštrice utiču na glatkoću procesa rezanja i ravnost površine reza. Oštrice lošeg kvaliteta povećavaju trenje i termički stres, što potencijalno dovodi do pukotina ili ljuštenja. Odabir pravog materijala oštrice je ključan. -Performanse rashladne tečnostiRashladna sredstva pomažu u smanjenju temperature rezanja, minimiziranju trenja i uklanjanju ostataka. Neefikasna rashladna sredstva mogu dovesti do visokih temperatura i nakupljanja ostataka, što utiče na kvalitet i efikasnost rezanja. Odabir efikasnih i ekološki prihvatljivih rashladnih sredstava je od vitalnog značaja. | Kvalitet oštrice utiče na preciznost i glatkoću reza. Neefikasno rashladno sredstvo može rezultirati lošim kvalitetom i efikasnošću rezanja, što naglašava potrebu za optimalnom upotrebom rashladnog sredstva. |
| Kontrola procesa i inspekcija kvaliteta | -Kontrola procesaPraćenje i podešavanje ključnih parametara rezanja u realnom vremenu kako bi se osigurala stabilnost i konzistentnost u procesu rezanja. -Inspekcija kvaliteteProvjere izgleda nakon rezanja, dimenzijska mjerenja i ispitivanja električnih performansi pomažu u brzom identifikovanju i rješavanju problema s kvalitetom, poboljšavajući tačnost i konzistentnost rezanja. | Pravilna kontrola procesa i inspekcija kvalitete pomažu u osiguravanju konzistentnih, visokokvalitetnih rezultata rezanja i ranom otkrivanju 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 optimizacijom procesnih metoda, preciznost i stabilnost rezanja pločica mogu se dodatno poboljšati, pružajući pouzdaniju tehničku podršku industriji proizvodnje poluprovodnika.
#03 Rukovanje i testiranje nakon rezanja
3.1 Čišćenje i sušenje
Koraci čišćenja i sušenja nakon rezanja pločice ključni su za osiguranje kvalitete čipa i nesmetan napredak narednih procesa. Tokom ove faze, bitno je temeljito ukloniti ostatke silicija, ostatke rashladne tekućine i druge nečistoće nastale tokom rezanja. Podjednako je važno osigurati da se čipovi ne oštete tokom procesa čišćenja, a nakon sušenja osigurati da na površini čipa ne ostane vlage kako bi se spriječili problemi poput korozije ili elektrostatičkog pražnjenja.
Rukovanje nakon rezanja: Proces čišćenja i sušenja
| Korak procesa | Sadržaj | Utjecaj |
| Proces čišćenja | -MetodaKoristite specijalizirana sredstva za čišćenje i čistu vodu, u kombinaciji s ultrazvučnim ili mehaničkim tehnikama četkanja za čišćenje. | Osigurava temeljno uklanjanje nečistoća i sprječava oštećenje strugotine tokom čišćenja. |
| -Izbor sredstva za čišćenjeOdaberite na osnovu materijala pločice i vrste zagađivača kako biste osigurali efikasno čišćenje bez oštećenja čipa. | Pravilan odabir sredstva je ključan za efikasno čišćenje i zaštitu od strugotine. | |
| -Kontrola parametaraStrogo kontrolišite temperaturu, vrijeme i koncentraciju sredstva za čišćenje kako biste spriječili probleme s kvalitetom uzrokovane nepravilnim čišćenjem. | Kontrole pomažu u izbjegavanju oštećenja pločice ili ostavljanja nečistoća, osiguravajući konzistentnu kvalitetu. | |
| Proces sušenja | -Tradicionalne metodePrirodno sušenje zrakom i sušenje vrućim zrakom, koji imaju nisku efikasnost i mogu dovesti do nakupljanja statičkog elektriciteta. | Može rezultirati sporijim vremenom sušenja i potencijalnim problemima sa statičkim elektricitetom. |
| -Moderne tehnologijeKoristite napredne tehnologije poput vakuumskog sušenja i infracrvenog sušenja kako biste osigurali brzo sušenje čipsa i izbjegli štetne efekte. | Brži i efikasniji proces sušenja, smanjujući rizik od statičkog pražnjenja ili problema povezanih s vlagom. | |
| Odabir i održavanje opreme | -Odabir opremeVisokoučinkovite mašine za čišćenje i sušenje poboljšavaju efikasnost obrade i fino kontroliraju potencijalne probleme tokom rukovanja. | Visokokvalitetne mašine osiguravaju bolju obradu i smanjuju vjerovatnoću grešaka tokom čišćenja i sušenja. |
| -Održavanje opremeRedovna inspekcija i održavanje opreme osiguravaju njeno optimalno radno stanje, garantujući kvalitet strugotine. | Pravilno održavanje sprječava kvarove opreme, osiguravajući pouzdanu i visokokvalitetnu obradu. |
Čišćenje i sušenje nakon rezanja
Koraci čišćenja i sušenja nakon rezanja pločice su složeni i delikatni procesi koji zahtijevaju pažljivo razmatranje više faktora kako bi se osigurao konačni ishod obrade. Korištenjem naučnih metoda i rigoroznih procedura moguće je osigurati da svaki čip ulazi u naredne faze pakovanja i testiranja u optimalnom stanju.
Inspekcija i ispitivanje nakon rezanja
| Korak | Sadržaj | Utjecaj |
| Korak inspekcije | 1.Vizualni pregledKoristite vizuelnu ili automatsku opremu za inspekciju kako biste provjerili vidljive nedostatke poput pukotina, oštećenja ili kontaminacije na površini čipa. Brzo identificirajte fizički oštećene čipove kako biste izbjegli otpad. | Pomaže u identifikaciji i uklanjanju neispravnih strugotina u ranoj fazi procesa, smanjujući gubitak materijala. |
| 2.Mjerenje veličineKoristite precizne mjerne uređaje za precizno mjerenje dimenzija čipa, osiguravajući da veličina reza ispunjava specifikacije dizajna i sprječavajući probleme s performansama ili poteškoće s pakiranjem. | Osigurava da su čipovi unutar potrebnih ograničenja veličine, sprječavajući smanjenje performansi ili probleme sa sastavljanjem. | |
| 3.Ispitivanje električnih performansiProcijenite ključne električne parametre kao što su otpor, kapacitet i induktivnost, kako biste identificirali neusklađene čipove i osigurali da samo čipovi s odgovarajućim performansama pređu u sljedeću fazu. | Osigurava da samo funkcionalni i testirani čipovi napreduju u procesu, smanjujući rizik od kvara u kasnijim fazama. | |
| Korak testiranja | 1.Funkcionalno testiranjeProvjeriti da li osnovna funkcionalnost čipa radi kako je predviđeno, identificirati i eliminirati čipove s funkcionalnim abnormalnostima. | Osigurava da čipovi ispunjavaju osnovne operativne zahtjeve prije nego što pređu na kasnije faze. |
| 2.Testiranje pouzdanostiProcijenite stabilnost performansi čipa pri produženoj upotrebi ili u teškim okruženjima, što obično uključuje starenje na visokim temperaturama, testiranje na niskim temperaturama i testiranje vlažnosti kako bi se simulirali ekstremni uslovi u stvarnim uslovima. | Osigurava pouzdano funkcionisanje čipova u različitim uslovima okoline, poboljšavajući dugotrajnost i stabilnost proizvoda. | |
| 3.Testiranje kompatibilnostiProvjerite da li čip ispravno radi s drugim komponentama ili sistemima, osiguravajući da nema grešaka ili smanjenja performansi zbog nekompatibilnosti. | Osigurava nesmetan rad u stvarnim aplikacijama sprječavanjem problema s kompatibilnošću. |
3.3 Pakovanje i skladištenje
Nakon rezanja pločice, čipovi su ključni proizvod procesa proizvodnje poluprovodnika, a faze njihovog pakovanja i skladištenja su podjednako važne. Pravilne mjere pakovanja i skladištenja su neophodne ne samo za osiguranje sigurnosti i stabilnosti čipova tokom transporta i skladištenja, već i za pružanje snažne podrške za naknadne faze proizvodnje, testiranja i pakovanja.
Sažetak faza inspekcije i testiranja:
Koraci inspekcije i testiranja čipova nakon rezanja pločice obuhvataju niz aspekata, uključujući vizuelni pregled, mjerenje veličine, testiranje električnih performansi, funkcionalno testiranje, testiranje pouzdanosti i testiranje kompatibilnosti. Ovi koraci su međusobno povezani i komplementarni, formirajući čvrstu barijeru za osiguranje kvaliteta i pouzdanosti proizvoda. Kroz stroge procedure inspekcije i testiranja, potencijalni problemi mogu se brzo identificirati i riješiti, osiguravajući da konačni proizvod ispunjava zahtjeve i očekivanja kupaca.
| Aspekt | Sadržaj |
| Mjere pakiranja | 1.AntistatikMaterijali za pakovanje trebaju imati odlična antistatička svojstva kako bi se spriječilo da statički elektricitet ošteti uređaje ili utiče na njihove performanse. |
| 2.Otporan na vlaguMaterijali za pakovanje trebaju imati dobru otpornost na vlagu kako bi se spriječila korozija i pogoršanje električnih performansi uzrokovano vlagom. | |
| 3.Otporan na udarceMaterijali za pakovanje trebaju osigurati efikasnu apsorpciju udara kako bi zaštitili čips od vibracija i udara tokom transporta. | |
| Okruženje za skladištenje | 1.Kontrola vlažnostiStrogo kontrolišite vlažnost unutar odgovarajućeg raspona kako biste spriječili apsorpciju vlage i koroziju uzrokovanu prekomjernom vlagom ili statičkim problemima uzrokovanim niskom vlagom. |
| 2.ČistoćaOdržavajte čisto skladište kako biste izbjegli kontaminaciju strugotine prašinom i nečistoćama. | |
| 3.Kontrola temperaturePostavite razuman temperaturni raspon i održavajte stabilnost temperature kako biste spriječili ubrzano starenje zbog prekomjerne topline ili problema s kondenzacijom uzrokovanih niskim temperaturama. | |
| Redovna inspekcija | Redovno pregledavajte i procjenjujte uskladištene čipove, koristeći vizuelne preglede, mjerenja veličine i testove električnih performansi kako biste pravovremeno identifikovali i riješili potencijalne probleme. Na osnovu vremena i uslova skladištenja, planirajte upotrebu čipova kako biste osigurali da se koriste u optimalnom stanju. |
Problem mikropukotina i oštećenja tokom procesa rezanja pločice predstavlja značajan izazov u proizvodnji poluprovodnika. Napon rezanja je primarni uzrok ovog fenomena, jer stvara sitne pukotine i oštećenja na površini pločice, što dovodi do povećanja troškova proizvodnje i smanjenja kvaliteta proizvoda.
Da bi se riješio ovaj izazov, ključno je minimizirati naprezanje rezanja i primijeniti optimizirane tehnike rezanja, alate i uvjete. Pažljivo obraćanje pažnje na faktore kao što su materijal oštrice, brzina rezanja, pritisak i metode hlađenja može pomoći u smanjenju stvaranja mikropukotina i poboljšanju ukupnog prinosa procesa. Osim toga, tekuća istraživanja naprednijih tehnologija rezanja, kao što je lasersko rezanje, istražuju načine za daljnje ublažavanje ovih problema.
Kao krhki materijal, pločice su sklone unutrašnjim strukturnim promjenama kada su izložene mehaničkom, termičkom ili hemijskom naprezanju, što dovodi do stvaranja mikropukotina. Iako ove pukotine možda nisu odmah uočljive, mogu se proširiti i uzrokovati ozbiljnija oštećenja kako proizvodni proces napreduje. Ovaj problem postaje posebno problematičan tokom narednih faza pakovanja i testiranja, gdje temperaturne fluktuacije i dodatna mehanička naprezanja mogu uzrokovati da se ove mikropukotine razviju u vidljive lomove, što potencijalno dovodi do kvara čipa.
Da bi se ublažio ovaj rizik, neophodno je pažljivo kontrolisati proces rezanja optimizacijom parametara kao što su brzina rezanja, pritisak i temperatura. Korištenje manje agresivnih metoda rezanja, kao što je lasersko rezanje, može smanjiti mehaničko naprezanje na pločici i minimizirati stvaranje mikropukotina. Osim toga, primjena naprednih metoda inspekcije poput infracrvenog skeniranja ili rendgenskog snimanja tokom procesa rezanja pločice može pomoći u otkrivanju ovih pukotina u ranoj fazi prije nego što uzrokuju daljnja oštećenja.
Oštećenje površine pločice predstavlja značajan problem u procesu rezanja, jer može direktno uticati na performanse i pouzdanost čipa. Takva oštećenja mogu biti uzrokovana nepravilnom upotrebom alata za rezanje, netačnim parametrima rezanja ili materijalnim nedostacima same pločice. Bez obzira na uzrok, ova oštećenja mogu dovesti do promjena u električnom otporu ili kapacitetu kola, što utiče na ukupne performanse.
Za rješavanje ovih problema, istražuju se dvije ključne strategije:
1. Optimizacija alata i parametara za rezanjeKorištenjem oštrijih oštrica, podešavanjem brzine rezanja i modifikacijom dubine rezanja, koncentracija napona tokom procesa rezanja može se smanjiti, čime se smanjuje potencijal za oštećenja.
2. Istraživanje novih tehnologija rezanjaNapredne tehnike poput laserskog rezanja i rezanja plazmom nude poboljšanu preciznost, a istovremeno potencijalno smanjuju nivo oštećenja nanesenog pločici. Ove tehnologije se proučavaju kako bi se pronašli načini za postizanje visoke preciznosti rezanja uz minimiziranje termičkog i mehaničkog naprezanja na pločici.
Površina termičkog udara i njeni uticaji na performanse
U procesima termičkog rezanja kao što su lasersko i plazma rezanje, visoke temperature neizbježno stvaraju zonu termičkog udara na površini pločice. Ovo područje, gdje je temperaturni gradijent značajan, može promijeniti svojstva materijala, utičući na konačne performanse čipa.
Uticaj termički pogođene zone (TAZ):
Promjene kristalne strukturePod utjecajem visokih temperatura, atomi unutar materijala pločice mogu se preurediti, uzrokujući distorzije u kristalnoj strukturi. Ovo distorzija slabi materijal, smanjujući njegovu mehaničku čvrstoću i stabilnost, što povećava rizik od kvara čipa tokom upotrebe.
Promjene električnih svojstavaVisoke temperature mogu promijeniti koncentraciju i pokretljivost nosioca naboja u poluprovodničkim materijalima, što utiče na električnu provodljivost čipa i efikasnost prenosa struje. Ove promjene mogu dovesti do smanjenja performansi čipa, što ga potencijalno čini neprikladnim za njegovu namjenu.
Da bi se ublažili ovi efekti, kontrola temperature tokom rezanja, optimizacija parametara rezanja i istraživanje metoda poput mlazova za hlađenje ili tretmana nakon obrade su ključne strategije za smanjenje obima termičkog uticaja i održavanje integriteta materijala.
Sveukupno, i mikropukotine i zone termičkog udara predstavljaju ključne izazove u tehnologiji rezanja pločica. Kontinuirana istraživanja, uz tehnološki napredak i mjere kontrole kvalitete, bit će neophodna za poboljšanje kvalitete poluvodičkih proizvoda i povećanje njihove konkurentnosti na tržištu.
Mjere za kontrolu zone termičkog udara:
Optimizacija parametara procesa rezanjaSmanjenje brzine i snage rezanja može efikasno smanjiti veličinu zone termičkog udara (TAZ). Ovo pomaže u kontroli količine toplote koja se generiše tokom procesa rezanja, što direktno utiče na svojstva materijala pločice.
Napredne tehnologije hlađenjaPrimjena tehnologija poput hlađenja tekućim dušikom i mikrofluidnog hlađenja može značajno ograničiti raspon zone termičkog udara. Ove metode hlađenja pomažu u efikasnijem odvođenju topline, čime se očuvaju materijalna svojstva pločice i minimiziraju termička oštećenja.
Izbor materijalaIstraživači istražuju nove materijale, poput ugljičnih nanocijevi i grafena, koji posjeduju odličnu toplinsku provodljivost i mehaničku čvrstoću. Ovi materijali mogu smanjiti zonu toplinskog udara, a istovremeno poboljšati ukupne performanse čipova.
Ukratko, iako je zona termičkog udara neizbježna posljedica tehnologija termičkog rezanja, ona se može efikasno kontrolisati optimiziranim tehnikama obrade i odabirom materijala. Buduća istraživanja će se vjerovatno fokusirati na fino podešavanje i automatizaciju procesa termičkog rezanja kako bi se postiglo efikasnije i preciznije rezanje pločica.
Strategija ravnoteže:
Postizanje optimalne ravnoteže između prinosa pločica i efikasnosti proizvodnje predstavlja stalni izazov u tehnologiji rezanja pločica. Proizvođači moraju uzeti u obzir više faktora, kao što su tržišna potražnja, troškovi proizvodnje i kvalitet proizvoda, kako bi razvili racionalnu strategiju proizvodnje i parametre procesa. Istovremeno, uvođenje napredne opreme za rezanje, poboljšanje vještina operatera i poboljšanje kontrole kvaliteta sirovina ključni su za održavanje ili čak poboljšanje prinosa uz povećanje efikasnosti proizvodnje.
Budući izazovi i prilike:
S napretkom tehnologije poluprovodnika, rezanje pločica suočava se s novim izazovima i prilikama. Kako se veličine čipova smanjuju, a integracija povećava, zahtjevi za preciznošću i kvalitetom rezanja značajno rastu. Istovremeno, nove tehnologije pružaju nove ideje za razvoj tehnika rezanja pločica. Proizvođači moraju pratiti dinamiku tržišta i tehnološke trendove, kontinuirano prilagođavajući i optimizirajući proizvodne strategije i parametre procesa kako bi zadovoljili promjene na tržištu i tehnološke zahtjeve.
Zaključno, integrirajući 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 pločice i efikasnosti proizvodnje tokom rezanja pločice, što dovodi do efikasne i visokokvalitetne proizvodnje poluprovodničkih proizvoda.
Budući izgledi:
S brzim tehnološkim napretkom, tehnologija poluprovodnika napreduje neviđenom brzinom. Kao ključni korak u proizvodnji poluprovodnika, tehnologija rezanja pločica spremna je za uzbudljive nove razvoje. Gledajući u budućnost, očekuje se da će tehnologija rezanja pločica postići značajna poboljšanja u preciznosti, efikasnosti i troškovima, ubrizgavajući novu vitalnost u kontinuirani rast industrije poluprovodnika.
Povećanje preciznosti:
U potrazi za većom preciznošću, tehnologija rezanja pločica će kontinuirano pomicati granice postojećih procesa. Dubinskim proučavanjem fizičkih i hemijskih mehanizama procesa rezanja i preciznom kontrolom parametara rezanja, postići će se finiji rezultati rezanja kako bi se zadovoljili sve složeniji zahtjevi dizajna kola. Osim toga, istraživanje novih materijala i metoda rezanja značajno će poboljšati prinos i kvalitet.
Povećanje efikasnosti:
Nova oprema za rezanje pločica fokusirat će se na pametan i automatizirani dizajn. Uvođenje naprednih kontrolnih sistema i algoritama omogućit će opremi da automatski prilagođava parametre rezanja kako bi se prilagodila različitim materijalima i dizajnerskim zahtjevima, čime će se značajno poboljšati efikasnost proizvodnje. Inovacije poput tehnologije rezanja više pločica i sistema za brzu zamjenu oštrica igrat će ključnu ulogu u povećanju efikasnosti.
Smanjenje troškova:
Smanjenje troškova je ključni smjer za razvoj tehnologije rezanja pločica. Kako se razvijaju novi materijali i metode rezanja, očekuje se da će se troškovi opreme i troškovi održavanja efikasno kontrolisati. Osim toga, optimizacija proizvodnih procesa i smanjenje stope otpada dodatno će smanjiti otpad tokom proizvodnje, što će dovesti do smanjenja ukupnih troškova proizvodnje.
Pametna proizvodnja i IoT:
Integracija pametne proizvodnje i tehnologija Interneta stvari (IoT) donijet će transformativne promjene u tehnologiju rezanja pločica. Kroz međusobnu povezanost i dijeljenje podataka između uređaja, svaki korak proizvodnog procesa može se pratiti i optimizirati u stvarnom vremenu. Ovo ne samo da poboljšava efikasnost proizvodnje i kvalitet proizvoda, već i pruža kompanijama preciznije prognoze tržišta i podršku u donošenju odluka.
U budućnosti, tehnologija rezanja pločica će ostvariti izuzetan napredak u preciznosti, efikasnosti i troškovima. Ovi napredci će podstaći kontinuirani razvoj poluprovodničke industrije i donijeti više tehnoloških inovacija i pogodnosti ljudskom društvu.
Vrijeme objave: 19. novembar 2024.