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激光技术在芯片切割上的应用

文章来源:网络
添加人:管理员
添加时间:2008/8/25 18:32:32

    就激光器切割(Laser Cutting or Laser Scribing)而论,其原理系利用高能量集中于极小面积上所产生的热效应(Thermal Technique), 所以非常适用于切割具有硬(Hard)、脆(Brittle)特性的陶瓷材料, 氧化铝(Alumina)基板就是一个常见激光器切割成功的应用案例。 然而将激光器使用于8”以下硅芯片的切割案例并不多见, 虽然作者亦曾于1999 Productronica Munchen实地参观过瑞士Synova公司所开发以亚格激光器为核心的硅芯片切割机。至于学术界对于激光器切割硅材质的研究则至少可以追溯到1969年L. M. Lumley发表于Ceramic Bulletin的文章”Controlled Separation of Brittle Materials Using a Laser”。  

  将激光器切割机使用于硅芯片切割工艺, 除了激光器本身巨大的热量问题需要克服之外,其实不论就售价、工艺良率、与产能而论, 激光器切割机均未较以钻石刀具(Diamond Blade)为基础的芯片切割机(Wafer Saw)优越, 所以8”硅芯片的切割工艺目前仍以芯片切割机为主流, 不过由于电子产品轻薄化的趋势与硅芯片延伸至300 mm, 使得芯片切割机的地位受到激光器切割机极大的挑战, 请参考以下说明。  

  2. 芯片切割的未来 

  以钻石刀具来切割芯片将使得芯片的背面承受拉应力(Tension Stress), 因此, 当厚度变薄时会造成更严重的芯片背崩(Back Side Chipping or Cracking), 而Flip Chip的封装方式更加突显芯片背崩的品质问题.  虽然降低切割速度或者采取阶段切割(Step Cutting)的方式都可以改善芯片背崩的品质问题, 不过二者皆需付出降低产能的代价。日本DISCO公司研发出所谓DBG(Dicing Before Grinding)的工艺来解决此问题, 不过除了Dicing(切割)与Grinding(背磨)之外, 此DBG工艺尚包括繁复的Tape(上胶带)与De-tape(去胶带)程序,所以此构想至今并未广为业界接受。 

  如果切割时刀具能够不施力于芯片, 无疑的将可避免芯片背崩的产生, 因此非接触(Non Contact)的切割方式, 如激光器或者蚀刻(Etch), 就特别受到业者的注意与期待。不过以上的两种替代(Alternative)工艺亦都有其需要克服的问题, 所以目前亦未有量产的相关芯片切割机种出现.   除了芯片背崩的问题之外, 其实Low-k材质的出现才是目前激光器切割机受到大家瞩目的真正原因。许多Low-k材质由于其Porous或者Polymer的特性, 并不宜以钻石刀具来切割, 然而如以传统的激光器为之, 亦会因高热而产生不良的切割品质


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