前幾天發(fā)了晶圓劃片文章，反響強(qiáng)烈，不少粉絲要求做進(jìn)一步介紹，今天請(qǐng)專業(yè)人士為你整理了晶圓切割機(jī)發(fā)展歷史沿革，供你參考，用得著的可以點(diǎn)贊評(píng)論分享給需要的人。切割機(jī)發(fā)展歷程
原來切割機(jī)經(jīng)歷了這三個(gè)階段
精密切割機(jī)主要用于硅片、陶瓷、玻璃、砷化鎵等材料的加工，也被廣泛應(yīng)用于集成電路 （IC）、半導(dǎo)體等行業(yè)。切割機(jī)作為半導(dǎo)體芯片后道工序的加工設(shè)備之一，用于晶圓的劃片、分割或開槽等微細(xì)加工，其切割的質(zhì)量與效率直接影響到芯片的質(zhì)量和生產(chǎn)成本。
縱觀過去的半個(gè)世紀(jì)，大規(guī)模集成電路時(shí)代已向超大規(guī)模方向發(fā)展，集成度越來越高，劃切槽也越來越窄，其對(duì)劃片的工藝要求越發(fā)精細(xì)化。迄今為止，在芯片的封裝工序中，劃片工藝的發(fā)展歷史大致可分為以下三個(gè)階段。
第一階段：金剛刀切割機(jī)
19世紀(jì)60年代是硅晶體管的發(fā)展初期，當(dāng)時(shí)主要應(yīng)用的劃片裝置是金剛石切割機(jī)，采用的是劃線加工法，類似于劃玻璃的原理。在晶片的切割街區(qū)劃出寬2-5μm，深0.15-1.5μm的切線，再從劃過線的晶片背面，用圓柱狀的碎片工具邊壓邊搓的分裂方法，將晶片分裂成單個(gè)芯片。這種方法非常依賴于人工操作，換句話說，操作人員的經(jīng)驗(yàn)成分占比很大，加壓分裂的依賴性就更大。因此，加工成品率很低。
第二階段：砂輪切割機(jī)
六十年代中期進(jìn)入集成電路時(shí)代，晶圓開始向2英寸、3英寸等大直徑化發(fā)展。同時(shí)，晶圓厚度也從100微米加厚到200-300μm。就器件的劃線街寬而言，晶體管發(fā)展到了60-100μm，IC為100-150μm，但是當(dāng)時(shí)的砂輪刀片的厚度為150-200μm。在這種情況下，采用原來的工藝方法并不適用。
此時(shí)，日本研制出世界第一臺(tái)極薄金剛石砂輪切割機(jī)，預(yù)示著切割機(jī)進(jìn)入了薄金剛砂輪切割機(jī)時(shí)代。這種砂輪切割機(jī)有效避免了晶圓的裂開性和切槽崩邊現(xiàn)象。其原理是通過電沉積法研制而成，即將金剛石粉附著在電鍍的金屬膜上，因沙粒與砂粒間的間隙被金屬填滿，增大了砂粒間的粘結(jié)力和砂輪的整體韌性，不會(huì)產(chǎn)生像樹脂和金屬粘結(jié)劑制成的砂輪上那樣的氣孔，達(dá)到了切割晶圓的使用目的。
激光切割機(jī)在當(dāng)時(shí)也被認(rèn)為是接近半導(dǎo)體劃片工序的理想設(shè)備。其是采用激光束的光熔化硅單晶而進(jìn)行切割，與金屬熔斷的加工工藝相似。因此，在切割晶體時(shí)燒出的硅粉會(huì)四處飛濺，氣化狀的硅微粒子附著在芯片表面造成污染，芯片也就不能用了。這也是激光切割機(jī)的致命缺點(diǎn)。
第三階段：自動(dòng)化切割機(jī)
對(duì)于金剛刀切割機(jī)和砂輪切割機(jī)來說，主要目的是提高劃片的成品率。但是，隨著半導(dǎo)體的需求和產(chǎn)量逐漸增大，對(duì)效率的要求越來越高。此時(shí)，就有了自動(dòng)化切割機(jī)的需求。自動(dòng)化切割機(jī)主要分為半自動(dòng)和全自動(dòng)兩種類型。
半自動(dòng)畫片機(jī)主要是指被加工物的安裝及卸載作業(yè)均采用手動(dòng)方式進(jìn)行，只有加工工序?qū)嵤┳詣?dòng)化操作的裝置。而全自動(dòng)畫片機(jī)可全部實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作。
自從進(jìn)入大規(guī)模集成電路時(shí)代之后，器件的設(shè)計(jì)原則開始追求微細(xì)化，即在提高元件工作速度的同時(shí)，減小芯片的面積。這時(shí)晶圓的線寬已經(jīng)發(fā)展到5μm、3μm，甚至達(dá)到1μm左右。由于芯片表面圖形復(fù)雜，若在劃片時(shí)產(chǎn)生磨屑附著在刀片上，在以后的工序中，不僅會(huì)造成電氣短路，封裝好后，芯片工作發(fā)熱也會(huì)使得硅屑向四周擴(kuò)散，致使保護(hù)膜和鋁線變質(zhì)。因此，劃片自動(dòng)化需要充分考慮劃片過程中所包含的各種不良因素，比如機(jī)床校準(zhǔn)、自動(dòng)畫片、故障診斷、各部件功能、性能和可靠性等。
目前，國際市場(chǎng)上的自動(dòng)化切割機(jī)已有效解決上述問題，且半自動(dòng)畫片機(jī)已實(shí)現(xiàn)切割速度為800mm/s,定位精度≤5μm ；全自動(dòng)切割速度最高達(dá)1000mm/s，定位精度≤2μm。
我國真正開始研制砂輪切割機(jī)是從70年代末開始的，一直到1982年研制出了第一臺(tái)國產(chǎn)化的砂輪切割機(jī)。經(jīng)過三十多年的努力與追趕，國內(nèi)自主研發(fā)的金剛砂輪切割機(jī)性能已基本與國際市場(chǎng)持平。例如，深圳博特的單軸、雙軸精密切割機(jī)，不僅切割精度均≤2μm，且實(shí)現(xiàn)6、8、12英寸一機(jī)兼容。
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