LED蓝宝石晶圆激光划片机
半导体精密划片机行业介绍及市场分析
半导体精密划片机行业介绍及市场分析陆芯半导体半导体工程师 2022-07-09 08:24 发表于北京一、精密划片机行业介绍划片机是使用刀片或通过激光等方式高精度切割被加工物的装置，是半导体后道封测中晶圆切割和WLP切割环节的关键设备。
随着集成电路沿大规模方向发展，划片工艺呈现愈发精细化、高效化的趋势。
从19世纪60年代采用划线加工法依赖于人工操作的金刚刀划片机，到1968年英国LP公司发明的金刚石砂轮划片机采用研磨的工艺替代了传统的划线断裂工艺，再到后续的自动化划片机进一步提升了划片的效率。
目前划片机广泛用于半导体封测、EMC导线架、陶瓷薄板、PCB、蓝宝石玻璃等材料的精密切割领域。
半导体晶圆划片机是将含有很多芯片的wafer晶圆分割成晶片颗粒，切割的质量与效率直接影响芯片的质量和生产成本。
半导体晶圆划片机主要包括砂轮划片机和激光划片机，砂轮划片机是综合了水气电、空气静压高速主轴、精密机械传动、传感器及自动化控制等技术的精密数控设备，其特点为切割成本低、效率高，适用较厚晶圆的切割。
激光划片机是利用高能激光束照射工件表面，使被照射区域局部熔化、气化，从而达到划片目的，其特点为切割精度高、切割速度快，适用于较薄晶圆的切割。
二、划片工艺1、工艺比较刀片切割方法包括一次切割和分步连续切割。
效率高、成本低、使用寿命长。
它是使用最广泛的切割工艺，在较厚的晶圆（>；100微米）上具有优势。
激光切割具有高精度和高速度。
它主要适用于切割较薄的晶圆（<；100微米）。
切割较厚的晶片时，存在高温损坏晶片的问题，需要刀片进行二次切割。
此外，激光头价格昂贵，使用寿命短。
目前，刀片切割占市场份额的80%，激光切割仅占20%。
刀片切割预计将长期保持主流模式。
2、主流技术金刚石切割是切割的主流技术。
切割采用金刚石颗粒和粘结剂组成的刀片。
切削过程中，金刚石颗粒以金属镍作为磨料颗粒固定在工具体上。
刀片以一定的速度旋转和进给，并使用水作为切削液。
封装工艺及设备
分辨率 μm
较高
性能 精度 线宽 μm μm
较高 较窄
样品要求
切深 μm
样品材料
样品 大小
样品 厚度μm
浅
GaAs、 InP
≤4inch
≤100
钻石刀 划片机
一般
一般 较窄
浅
Sapphir e、GaN
≤3inch
≤100
激光 划片机
砂轮 划片机
高 一般
高
窄
较深
Sapphir e、GaN
≤3inch
≤100
56
JSM-6390性能参数
最大放大倍数
300，000 ×
高真空分辨率
加速电压
分辨率
30 kV
3.0nm
15 kV
8.0nm
1 kV
15nm
57
JSM-6390实拍示例
58
JSM-6390工作模式
工作模式： 模式比较：
△ 二次电子像模式 △ 背散射电子像模式
主要利用 分辨率
二次电子像 形貌衬度 高
Chip
4. 凸点光刻
solder ball after reflow
Chip
5. 电镀焊料
Chip
Chip
6. 去除光刻胶 7. 去除凸点外底金属
电镀焊料凸点工艺流程
Chip
8. 回流
25
电镀凸点工艺样品示例
PCB上不同尺寸倒装焊样品 在软质底板上倒装焊
26
实验室现有引线键合设备
WEST·BOND 747677E
2.1. 对准
Step
CCD OPTICS
重复步骤1-4 42
两种压印方式比较
半导体划片机工作原理
半导体划片机工作原理
半导体划片机是一种将半导体晶体锭切割成薄片（片状晶体）的设备，其工作原理可分为以下几个步骤：
1. 晶体锭装夹：首先将半导体晶体锭放置于划片机的夹持装置中，并夹紧以保持稳定。
2. 涂层：在晶体锭表面涂覆一层切割液，切割液通常是由磨粒和润滑液组成，能够降低划割过程中的磨损和热量。
3. 切割：划片机通过旋转或摆动划片刀，将晶体锭切割成薄片。
划片刀可以是金刚石或其他坚硬材料制成，其尖端形状和刀口角度也可以根据需要进行调整。
划割的过程中，划片刀受到控制的加压力，如此可以确保切割出的薄片尺寸和厚度的一致性。
4. 加冷却液：在切割过程中，加冷却液可以通过冷却刀片或冷却夹持装置以提高划片质量和保护晶体锭。
5. 收集：已经切割好的薄片从切割区域移动到收集装置中，以便后续的处理和制造。
总的来说，半导体划片机通过涂覆切割液、划割切片、加冷却液和收集等步骤，将晶体锭切割成薄片，以满足半导体制造过程中对薄片质量和一致性的要求。
激光晶圆划片机安全操作及保养规程
激光晶圆划片机安全操作及保养规程一、前言激光晶圆划片机是一种用于划分硅片的高效设备。
为了确保使用激光晶圆划片机的安全性，减少意外伤害和设备损坏，必须了解安全操作和保养规程。
本文档详细介绍了激光晶圆划片机的安全操作和保养规程，希望可以帮助操作人员建立正确的安全意识和保养意识，确保设备的正常运行和生产效率的提高。
二、安全操作规程2.1 操作前的准备在使用激光晶圆划片机之前，必须了解设备的操作原理和各部分的功能。
操作前应先对设备进行检查和维护，并将设备移至操作平台。
具体的准备工作如下：1.安全检查：检查电气系统、气动系统、激光系统、机械系统是否运行正常。
2.环境检查：检查工作区域的环境是否符合操作标准（如洁净度等）。
3.动力系统检查：检查切割液、冷却水等液体的供给情况是否符合要求。
4.其他检查：检查配件是否完好、是否需要更换或修理。
2.2 操作时的注意事项在操作时，必须关注设备的各个部分的运行状态，确保整个设备的正常运行。
同时，还需要注意安全措施，以避免可能的事故。
具体的注意事项如下：1.防止射线伤害：激光输出口禁止直视光束，必须带上安全型护目镜。
2.防止异物伤害：切割时要确保晶圆表面干净，避免通过切割液引入异物。
3.防止燃烧伤害：不能让剩余的切割液和废料在设备内积聚，以防止因燃烧而导致的损坏。
4.防止爆炸伤害：避免在易燃的环境中操作设备。
5.其他事项：遵守设备的操作规程、勿触碰设备的运动部件、保持设备的适当温度等。
2.3 操作后的注意事项在操作结束后，必须对设备进行清理和维护，以保证设备的正常使用寿命和安全性。
同时，还需要对操作人员进行培训和巩固安全使用意识。
具体的注意事项如下：1.清理：将设备内的切割液完全排放并进行清洗。
2.维护：对设备进行检查和保养，弥补缺失和损坏的配件，并更换损坏的部件。
3.培训：对新操作人员进行安全培训，并进行安全意识巩固。
4.其他事项：将设备保护好，避免在值班期间设备被非法占用等。
LED用蓝宝石晶体衬底激光划片工艺
26中国照明电器CHINA LIGHT ＆LIGHTING2010年第3期LED 用蓝宝石晶体衬底激光划片工艺郭琛肖娜（武汉东隆科技有限公司，武汉430074）摘要本文对采用355nm 和266nm 波长激光在不同参数下切割蓝宝石衬底的效果进行比较，对如何取得好的切割效果和表面质量进行研究，实验结果表明266nm 激光更加适合进行蓝宝石衬底的切割，并且给出了获得更好的加工后表面质量的方法。
关键词蓝宝石衬底激光划片精密切割LED 衬底加工Laser Scribing Technology on LED with Sapphire SubstratesGuo ChenXiao Na（ETSC Technologies Co.，Wuhan 430074）Abstract ：This paper presents the sapphire scribing processing and the results based on different laser parameters ，shows the effect of laser wavelength on scribing kerf and surface quality.The results indicate that 266nm UV laser is better for sapphire substrate scribing application.And the author concludes the way to obtain the better surface quality when scribing with 266nm UV laser.Key words ：sapphire substrate ；laser scribing ；precisely cutting ；LED substrate machining1LED 用蓝宝石衬底激光划片工艺概况绝大多数的半导体材料都是原子晶体，而对此类材料的激光加工过程则是一个复杂的过程。
晶圆划片机指标
晶圆划片机指标一、前言晶圆划片机是半导体制造中必不可少的设备之一，其主要作用是将大面积的硅片或其他材料切割成小块，以便进行后续的加工和制造。
在半导体行业中，晶圆划片机的性能和稳定性直接影响到芯片质量和产能。
因此，在选择晶圆划片机时，需要考虑多方面的指标。
二、基本参数指标1. 切割方式：目前市场上主流的晶圆划片机有两种切割方式：钻孔式和线锯式。
钻孔式适用于硬度较高的材料，线锯式适用于硬度较低的材料。
2. 切割精度：晶圆划片机的切割精度直接影响到芯片质量。
通常情况下，要求精度在1um以内。
3. 切割速度：切割速度越快，产能越高。
4. 刀盘直径：一般来说，刀盘直径越大，可以处理的硅片尺寸就越大。
5. 刀盘转速：转速越快，产能越高。
三、控制系统指标1. 控制方式：晶圆划片机的控制方式有手动和自动两种。
自动控制方式可以提高生产效率，降低人工成本。
2. 控制精度：控制精度越高，切割质量越好。
3. 反馈系统：反馈系统可以实时监测切割过程中的变化，及时调整参数，提高切割精度和稳定性。
4. 数据采集和分析：数据采集和分析可以对生产过程进行监测和分析，及时发现问题并进行处理。
四、安全指标1. 紧急停机功能：在紧急情况下，晶圆划片机应该具备紧急停机功能，以保证操作人员的安全。
2. 电气安全：晶圆划片机应该符合相关的电气安全标准，并有专门的电气维护人员进行维护和检修。
3. 机械安全：晶圆划片机应该符合相关的机械安全标准，并有专门的维护人员进行维护和检修。
五、其他指标1. 能源消耗：能源消耗越低，生产成本就越低。
2. 维护成本：维护成本越低，生产成本就越低。
3. 噪音：噪音越小，操作人员的健康就越有保障。
4. 环境友好：晶圆划片机应该符合相关的环境保护标准，减少对环境的影响。
六、总结综上所述，晶圆划片机是半导体制造中必不可少的设备之一。
在选择晶圆划片机时，需要考虑多方面的指标，包括基本参数指标、控制系统指标、安全指标和其他指标等。
MSW晶圆激光划片机操作流程
MSW晶圆激光划片机操作流程晶圆切割类型半导体是导电性介于导体和绝缘体中间的一类物质。
与导体和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的，直到20世纪30年代，当材料的提纯技术改进以后，半导体的存在才真正被学术界认可。
半导体产品主要四种：集成电路，光电器件，分立器件，传感器，由于集成电路又占了市场80%以上的份额，因此通常将半导体和集成电路等同。
集成电路主要分为四大类：微处理器，存储器，逻辑器件，模拟器件，通常统称为芯片(IC)。
目前市面主流芯片尺寸多是8inch、12inch，也有少量的2inch、4inch、6inch产品。
根据客户不同需要，晶圆片通常都会规划有不同规格大小的DIE，它们之间都留有足够的切割道，此间隙称为划片街区。
将每一颗具有独立性能的DIE分离出来的过程叫做划片或切割。
随着工业技术的不断发展提升，衍生出多种晶圆划片工艺：1、机械式金刚石刀片切割。
这是当前主流的划片技术，技术成熟稳定，适用于市面上75%以上的晶圆切割。
2、水切割。
水切割即以20分为纯水切割与磨料液切割。
纯水切割主要切割软材或薄板。
高压水来切割各种材料，分为纯水切割与磨料液切割。
纯水切割主要切割软材或薄板。
3、激光切割。
主要针对高密度晶圆排版，崩边管控非常严格的晶圆切割。
主要应用于整流桥、可控硅、触发管、VNOS等，目前应用范围比较窄。
机械式金刚石划片刀工艺机械式金刚石刀片是晶圆划片的主流技术。
金刚石划片刀以每分钟30K-50K的高转速切割晶圆，同时，承载着晶圆的工作台以一定的速度沿切割道方向直线运动，切割晶圆产生的碎屑被冷却水及刀片的容屑槽带走。
因为硅材料的脆性，机械切割方式会对晶圆的正面和背面产生机械应力，在切割过程中在芯片的边缘产生正崩及背崩。
正崩和背崩崩角会降低芯片的机械强度，初始的芯片边缘裂隙在后续的封装工艺或在产品的使用中会进一步扩散，可能引起芯片断裂，从而导致电性失效。
另外，如果崩角进入了用于保护芯片内部电路、防止划片损伤的密封环内部时，芯片的电器性能和可靠性都会受到影响。
半导体切片机图产品资料
一、什么是划片机
划片机也叫切割机，它是指使用刀片，高精度地切断硅・玻璃・陶瓷等被加工物的装置，广泛用于半导体晶片、EMC导线架、陶瓷薄板、PCB、蓝宝石玻璃等材料的精密切割。
其中半导体晶片划片机主要用于封装环节，在晶圆生产完成之后，需要经过研磨减薄，然后将将含有很多芯片的 wafer 晶圆分割成一个一个晶片颗粒，实现芯片单体化，例如用于 LED 晶片的分割，形成 LED 芯粒。
目前，晶圆发展趋势是逐渐扩大，单位面积上集成的 IC 越来越多，留给分割的划切道也越来越小。
同时，芯片的厚度越来越薄，对晶圆切割划片设备性能的要求也越来越高，因此划片机对操作精度要求较高，从而导致目前国产率不足5%。
二、划片机类型
划片机目前主要分为两种方式，分别是砂轮划片机和激光划片机，但由于激光切割不能使用大功率以免产生热影响区（HAZ）破坏芯片以及造价高昂（一般在100 万美元/台以上），工序上需要二次切割，因此形成砂轮划片机占据80%的市场份额，激光划片机作为划片机补充，占据20%。
目前划片机整机中目前全球划片刀市场主要参与者约 10 家，且以国外的划片机为主，如日本DISCO，日本东京精密、以色列
ADT 等垄断，市场份额占据90%以上，其中 DISCO 约占全球70%以上份额。
以长电科技为例，2020年其对外的设备购置中，购买的划片机130 台（包括划片机和切割机），均为进口，由此可见国产划片机自产率有多低。
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IX-210 LED激光划片机
可以进行高精度、超窄切痕、高速LED划片，能够提高LED厂商加工晶圆的产量，每小时能够加工12片以上2英寸蓝光晶圆。
这与传统砂轮切割、金刚刀钻石划片相比，成本节省了20-30倍。
产品特点：
●加工产量高达每小时12片以上2英寸蓝光晶圆，器件优质率超过99％。
●超窄切痕宽度可达到2.5μm，使每片晶圆的芯片产量提高了24％。
●加工质量高：无表面裂痕，无Z形区，无芯片脱落chip-outs。
●可靠性高：激光器免维护，可以每天24小时运行。
●显微观察系统，微加工精度高达2μm以内。
●大工作范围：X-Y轴行程范围150x150mm，Z轴行程范围10mm。
产品应用：
●应用于高速LED激光划片
●微型钻孔
●喷墨嘴加工
●微流体器件加工
●薄膜图案化
●MEMS微机械加工
IX-260 LED激光剥离机
采用紫外激光器，通过光剥离（Laser Liftoff）的工艺，对材料进行精密加工。
●采用JPSA专利技术，加工精度可达1~100μm
●采用248nm或157nm紫外准分子激光器，输出均匀矩形光斑
●连续、高速重复的激光脉冲，适合于切削微小、可控制的材料量
●应用于大尺寸、高亮度、高功率LED生产，可有效提高LED出光效率，也可用于其他高精度掩模加工。