爱集微APP · 1月19日 · 江苏

和研科技公开针对各向异性晶片划切方案 解决复杂晶片划切难题

【爱集微点评】和研科技公开的针对各向异性晶片的划切方案,该方案基于物理划切原理,从加工源头避免化学污染,从加工方式降低划切复杂性,提供高效精密加工方法来实现功能晶体的划切。并针对单一或复杂晶向的晶片产品实施有效划切,具有较好的通用性和实用性。

集微网消息,多功能晶体材料在当前信息时代发挥着重要作用,随着各行业向着功能一体化方向逐渐发展以及多种能量之间相互转化的需求上升,功能晶体正朝着“复合化”、“高效能量转化”方向发展。

从天然晶体到人工晶体,从大尺寸晶体到微纳米晶体,从单一晶向到拉拔加工出各向异性的晶体,晶体的合成与制备正面向着科技发展的需求不断开拓,同样,晶体的改造与加工也随之面临新的挑战。在热、力、声、光、电、磁等多个领域里,各种功能晶体竞相展示出其特有优势,这也意味着面对功能晶体多样化、产业需求复杂化的信息时代,对于高精密加工领域无疑提出了更高的目标。

常规工艺划切晶体材料多采用激光切割,利用紫外或红外等激光器发射的能量束照射材料,这种热烧蚀方式会在切割区域附近产生局部熔蚀、热分解现象,材料表面受温度影响较大的物质会残留在表面或者分解产生有毒物质,这为工业生产环境造成极大麻烦,为此业界也在探寻新的加工方式来降低这种严峻危害。

除此之外,在超短脉冲时间内高速冲压材料,这种压缩应力带来的裂纹是后续裂片的关键点。整个过程中除了激光束应调整到合适的参数以外,它带来的压缩应力是否可为后续工艺提供有效基础仍是保证品质的关键。

为了探寻一种更加具有通用性的晶片划切方法,和研科技在2022年7月1日申请了一项名为“一种针对各向异性晶片的划切方法”的发明专利(申请号:202210774315.6),申请人为沈阳和研科技有限公司。

根据该专利目前公开的相关资料,让我们一起来看看这项技术方案吧。

在该方案中,提供了一种针对各向异性晶片的划切方法,首先,将晶片固定在粘合力大于0.12N/20mm的粘性衬底膜上,位置置于衬底膜的中心区域,并用与划片机工作盘相配套的金属环固定。晶片、衬底膜和金属环形成一个整体,通过划片机工作盘表面的金属边缘磁力吸附金属环,以及划片机的真空吸盘以不低于80kpa的负压吸附衬底膜实现晶片的固定。

其次,确定晶片划切方向的优先顺序:将上述晶片、衬底膜、金属环形成的整体固定在划片机工作台上,按照晶片表面切割道方向进行角度调整并沿着机台机械方向0°取直,切割道与基准线重合(误差不超过0.5微米),找到晶片的每一个方向上所要划切的初始位置,并在每一个方向的初始位置上边缘各划切一条线。

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如上图所示,对比两个方向划切后的切割边缘状态是否一致(两个方向划切后切割道的崩边平均差值在3微米以内)。若一致,则可正式划切产品,切割方向没有优先顺序;若不相似(两个方向划切后的崩边平均差值3~7微米),则找到边缘状态差的那个方向,作为优先切割方向。

此目的为减少作用在材料上的划切应力,减少对材料的损坏。原因在于对于各向异性晶体材料或者非单一晶向材料来说,不同方向原子排布周期性与疏密程度不同,导致原子间结合力不同,其表面显微硬度会有差别,因此沿不同方向划切时晶片受力所产生的切口状态不相同。

接着,设置划切参数:设备输入的材料尺寸较实际材料尺寸偏大5~15mm,划切参数转速设置范围为25000rpm~50000rpm,划切速度为10mm/s~60mm/s,最终切透材料的划切进衬底膜深度为相应衬底膜总厚度的4%~26%,砂轮片切割冷却水流量不低于1L/min,根据材料的需要选择相应的切割模式进行划切。

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最后,设定通道一为优先划切的方向,沿通道一方向进行划切,设置每划切一条切割线后机台主轴带动砂轮片移动图形步进的两倍距离划切下一条线。如上图,为砂轮片切割深度切进所切材料厚度的2/5晶片示意图,随后划切边缘状态好的方向。将切割完成的粒子在显微镜下进行观察,对正面背面崩边进行测量,正、背崩边均<10μm以内,侧面无裂纹,正、背面无碎裂即为合格品。

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如上图,为沿通道原来的划切路径进行切透的俯视图。在该过程中,划切路径不限定单轴或者双轴划切,也不限定砂轮片切割行进方向,并且沿通道一切割时,每切一条线之后的砂轮划片移动距离为原来步进的2倍~4倍。此目的在于初次划切将整个晶片拆解成小片区域,再在拆解的小片区域按照所需尺寸进行切割,通过这样可以将存在应力变形的晶片整体进行优先应力分解,降低晶片上下表面因应力不均造成的切割裂纹延伸问题。

同时,对于变形严重、质地硬脆、厚度较大的晶体材料,通道一和通道二的切割需要逐次加深切割深度,此目的在于保证砂轮片切割不受损伤,逐次加深切割深度能够避免材料受到接近其强度极限的切割应力而存在隐裂、破碎等问题,降低划切对材料的破环,减少崩边的大小与裂纹产生。

以上就是和研科技公开的针对各向异性晶片的划切方案,该方案基于物理划切原理,从加工源头避免化学污染,从加工方式降低划切复杂性,提供高效精密加工方法来实现功能晶体的划切。并针对单一或复杂晶向的晶片产品实施有效划切,具有较好的通用性和实用性。

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