Εξοπλισμός Laser Microfluidic για Επεξεργασία Δίσκων Ημιαγωγών

Επισκόπηση του Εξοπλισμού Τεχνολογίας Laser Microjet

Η τεχνολογία laser microjet είναι μια προηγμένη, ευρέως υιοθετημένη υβριδική μέθοδος μικροκατεργασίας που συνδυάζει ένα πίδακα νερού “σαν τρίχα” με μια δέσμη λέιζερ. Χρησιμοποιώντας έναν μηχανισμό καθοδήγησης ολικής εσωτερικής ανάκλασης παρόμοιο με μια οπτική ίνα, ο πίδακας νερού μεταφέρει με ακρίβεια την ενέργεια του λέιζερ στην επιφάνεια του τεμαχίου. Κατά την επεξεργασία, ο πίδακας ψύχει συνεχώς τη ζώνη αλληλεπίδρασης και απομακρύνει αποτελεσματικά τα παραγόμενα υπολείμματα και τη σκόνη, υποστηρίζοντας μια καθαρότερη και πιο σταθερή διαδικασία.

Ως μια ψυχρή, καθαρή και εξαιρετικά ελεγχόμενη διαδικασία λέιζερ, η τεχνολογία laser microjet μετριάζει αποτελεσματικά τα κοινά προβλήματα που σχετίζονται με τη μηχανική κατεργασία με ξηρό λέιζερ, συμπεριλαμβανομένης της θερμικής βλάβης, της μόλυνσης και της επανακατάθεσης, της παραμόρφωσης, της οξείδωσης, των μικρορωγμών και της κωνικότητας του αυλακιού. Αυτό το καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλο για σκληρά και εύθραυστα υλικά ημιαγωγών και προηγμένες εφαρμογές συσκευασίας όπου η απόδοση και η συνέπεια είναι κρίσιμες.

Βασική Περιγραφή της Μηχανικής Κατεργασίας Laser Microjet

1) Πηγή Laser

• Δίοδος-αντλούμενο στερεάς κατάστασης (DPSS) Nd:YAG laser

• Πλάτος παλμού: μs/ns επιλογές

• Μήκος κύματος: 1064 nm / 532 nm / 355 nm επιλογές

• Μέση ισχύς: 10–200 W (τυπικά ονομαστικά επίπεδα: 50/100/200 W)

2) Σύστημα Πίδακα Νερού

• Φιλτραρισμένο απιονισμένο (DI) νερό, παροχή χαμηλής/υψηλής πίεσης όπως απαιτείται

• Τυπική κατανάλωση: ~1 L/h (σε αντιπροσωπευτική πίεση 300 bar)

• Η προκύπτουσα δύναμη είναι αμελητέα: < 0.1 N

3) Ακροφύσιο

• Εύρος διαμέτρου ακροφυσίου: 30–150 μm

• Υλικά ακροφυσίου: ζαφείρι ή διαμάντι

4) Βοηθητικά Συστήματα

• Μονάδα αντλίας υψηλής πίεσης

• Σύστημα επεξεργασίας και φιλτραρίσματος νερού

​

Τεχνικές Προδιαγραφές (Δύο Διαμορφώσεις Αναφοράς)

Δυνατότητα Επεξεργασίας (Αναφορά)

• Τραχύτητα επιφάνειας: Ra ≤ 1.6 μm (Διαμόρφωση Α) / Ra ≤ 1.2 μm (Διαμόρφωση Β)

• Ταχύτητα διάτρησης/ανοίγματος: ≥ 1.25 mm/s

• Ταχύτητα περιφερειακής κοπής: ≥ 6 mm/s

• Γραμμική ταχύτητα κοπής: ≥ 50 mm/s

Τα εφαρμόσιμα υλικά περιλαμβάνουν κρυστάλλους νιτριδίου γαλλίου (GaN), ημιαγωγούς εξαιρετικά ευρείας ζώνης (π.χ., διαμάντι, οξείδιο του γαλλίου), υλικά ειδικά για την αεροδιαστημική, υποστρώματα LTCC άνθρακα-κεραμικού, φωτοβολταϊκά υλικά, κρυστάλλους σπινθηριστή και άλλα.

Επεξεργασία laser microjet

Εφαρμογές του Εξοπλισμού Τεχνολογίας Laser Microjet

1) Κοπή Δίσκων (Dicing)

• Υλικά: πυρίτιο (Si), καρβίδιο του πυριτίου (SiC), νιτρίδιο του γαλλίου (GaN) και άλλοι σκληροί/εύθραυστοι δίσκοι

• Αξία: αντικαθιστά την κοπή με λεπίδα διαμαντιού και μειώνει το θραύσμα

  • Θραύσμα άκρων: 20 μm)

• Παραγωγικότητα: η ταχύτητα κοπής μπορεί να αυξηθεί κατά ~30%

  • Παράδειγμα: κοπή SiC έως 100 mm/s

• Stealth dicing: εσωτερική τροποποίηση λέιζερ συν διαχωρισμός με τη βοήθεια πίδακα, κατάλληλο για εξαιρετικά λεπτούς δίσκους (< 50 μm)

•  

2) Διάτρηση Chip και Επεξεργασία Μικρο-Οπών

• Διάτρηση μέσω πυριτίου (TSV) για 3D IC

• Μηχανική διάταξης θερμικών μικρο-οπών για συσκευές ισχύος όπως IGBTs

• Τυπικές παράμετροι:

  • Διάμετρος οπής: 10–200 μm

  • Αναλογία διαστάσεων: έως 10:1

  • Τραχύτητα πλευρικού τοιχώματος: Ra 2 μm)

3) Προηγμένη Συσκευασία

• Άνοιγμα παραθύρου RDL: λέιζερ + πίδακας αφαιρεί την παθητικοποίηση και εκθέτει τα pads

• Συσκευασία σε επίπεδο δίσκου (WLP): επεξεργασία σύνθετου καλουπώματος εποξειδίου (EMC) για πακέτα Fan-Out

• Πλεονεκτήματα: μειώνει την παραμόρφωση που προκαλείται από μηχανική καταπόνηση. η απόδοση μπορεί να υπερβεί το 99,5%

4) Επεξεργασία Σύνθετων Ημιαγωγών

• Υλικά: GaN, SiC και άλλοι ημιαγωγοί ευρείας ζώνης

• Χρήσεις:

  • Επεξεργασία εσοχής/εγκοπής πύλης για συσκευές HEMT: η ελεγχόμενη με πίδακα παροχή ενέργειας βοηθά στην αποφυγή της θερμικής αποσύνθεσης GaN

  • Ανόπτηση λέιζερ: θέρμανση τοπικής περιοχής με τη βοήθεια microjet για την ενεργοποίηση περιοχών εμφύτευσης ιόντων (π.χ., περιοχές πηγής SiC MOSFET)

5) Επισκευή Ελαττωμάτων και Λεπτή Ρύθμιση

• Σύντηξη/αφαίρεση λέιζερ πλεοναζόντων κυκλωμάτων στη μνήμη (DRAM/NAND)

• Περικοπή συστοιχίας μικροφακών για οπτικούς αισθητήρες όπως ToF

• Ακρίβεια: έλεγχος ενέργειας ±1%. σφάλμα θέσης επισκευής < 0.1 μm

Συχνές ερωτήσεις | Εξοπλισμός Τεχνολογίας Laser Microjet (Water-Jet Guided)

Ε1: Τι είναι η τεχνολογία laser microjet;
A: Είναι μια υβριδική διαδικασία μικροκατεργασίας λέιζερ στην οποία ένας λεπτός πίδακας νερού υψηλής ταχύτητας καθοδηγεί μια δέσμη λέιζερ μέσω ολικής εσωτερικής ανάκλασης, παρέχοντας ενέργεια με ακρίβεια στο τεμάχιο εργασίας, ενώ παρέχει συνεχή ψύξη και απομάκρυνση υπολειμμάτων.

Ε2: Ποια είναι τα βασικά πλεονεκτήματα σε σχέση με την ξηρή επεξεργασία λέιζερ;
A: Μειωμένη θερμική βλάβη, λιγότερη μόλυνση και επανακατάθεση, μικρότερος κίνδυνος οξείδωσης και μικρορωγμών, ελαχιστοποιημένη κωνικότητα αυλακιού και βελτιωμένη ποιότητα άκρων σε σκληρά και εύθραυστα υλικά.

Ε3: Ποια υλικά ημιαγωγών είναι τα καταλληλότερα για την επεξεργασία laser microjet;
A: Σκληρά και εύθραυστα υλικά όπως SiC και GaN, καθώς και δίσκοι πυριτίου. Μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε υλικά εξαιρετικά ευρείας ζώνης (π.χ., διαμάντι, οξείδιο του γαλλίου) και επιλεγμένα προηγμένα κεραμικά υποστρώματα.