تجهیزات لیزری میکرو فلوئیدی برای پردازش وافرهای نیمه هادی

خلاصه ای از تجهیزات تکنولوژی لیزر مایکروجیت

تکنولوژی لیزر مایکروجت یک روش پیشرفته و به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته از میکرو ماشینکاری هیبریدی است که یک جت آب نازک را با یک پرتو لیزر ترکیب می کند.با استفاده از مکانیسم هدایت بازتاب داخلی کامل مشابه یک فیبر نوری، جت آب به طور دقیق انرژی لیزر را به سطح قطعه کار می رساند. در طول پردازش، جت به طور مداوم منطقه تعامل را خنک می کند و به طور موثر باقیمانده و پودر تولید شده را از بین می برد.حمایت از یک فرآیند تمیز و پایدارتر.

به عنوان یک فرآیند لیزری سرد، تمیز و بسیار قابل کنترل، تکنولوژی لیزر مایکروژت به طور موثر مشکلات رایج مرتبط با ماشینکاری لیزر خشک را کاهش می دهد، از جمله آسیب های ناشی از گرما،آلودگی و بازپرداخت، تغییر شکل، اکسیداسیون، میکرو ترک ها، و کرف کانر.این باعث می شود که آن را به ویژه مناسب برای مواد نیمه هادی سخت و شکننده و برنامه های کاربردی بسته بندی پیشرفته که در آن بهره وری و ثبات مهم است.

توضیحات اساسی ماشین آلات لیزری مایکروژت

1) منبع لیزر

• لیزر دیود پمپاژ شده در حالت جامد (DPSS) Nd:YAG

• عرض پالس: گزینه های μs/ns

• طول موج: 1064 nm / 532 nm / 355 nm گزینه ها

• قدرت متوسط: 10 ‰ 200 وات (مستوی نام تجاری معمولی: 50/100/200 وات)

2) سیستم جت آب

• آب فیلتر شده دی یونیزه شده (DI) ، فشار پایین / فشار بالا به صورت مورد نیاز

• مصرف معمولی: ~ 1 لیتری در ساعت (در فشار نماینده 300 بار)

• نیروی حاصل بی اهمیت است: < 0.1 N

3) نوزل

• محدوده قطر نوزل: 30-150 μm

• مواد نوزل: سفیر یا الماس

4) سیستم های کمکی

• ماژول پمپ با فشار بالا

• سیستم تصفیه و فیلتر کردن آب

​

مشخصات فنی (دو پیکربندی مرجع)

ظرفیت پردازش (مرجع)

• خشکی سطح: Ra ≤ 1.6 μm (Config A) / Ra ≤ 1.2 μm (Config B)

• سرعت حفاری/باز کردن: ≥ 1.25 mm/s

• سرعت برش محوری: ≥ 6 mm/s

• سرعت برش خطی: ≥ 50 mm/s

مواد قابل استفاده عبارتند از کریستال های گالیوم نیترید (GaN) ، نیمه هادی های بسیار گسترده (به عنوان مثال الماس، اکسید گالیوم) ، مواد تخصصی هوافضا، زیربناهای کربن سرامیکی LTCC،مواد خورشیدی، کریستال های فنگر و بیشتر.

پردازش لیزر مایکروژت

کاربردهای تجهیزات تکنولوژی لیزر مایکروجیت

1) برش وافره (دس کردن)

• مواد: سیلیکون (Si) ، کربید سیلیکون (SiC) ، نیترید گالیوم (GaN) و دیگر وافرهای سخت / شکننده

• ارزش: جایگزین برش تیغه الماس و کاهش تراشیدن

  • برش لبه: < 5 μm (شکنیدن تیغه به طور معمول > 20 μm)

• بهره وری: سرعت برش می تواند با ~ 30% افزایش یابد

  • مثال: SiC که به سرعت 100 mm/s کاهش می یابد

• قطعات مخفی: اصلاح لیزر داخلی و جداسازی با کمک جت، مناسب برای وافرهای بسیار نازک (< 50 μm)

•  

2) حفاری تراشه و پردازش میکرو سوراخ

• حفاری از طریق سیلیکون از طریق (TSV) برای IC 3D

• ماشین آلات حرارتی برای دستگاه های قدرت مانند IGBT

• پارامترهای معمولی:

  • قطر سوراخ: 10 ‰ 200 μm

  • نسبت ابعاد: تا 10:1

  • خشکی دیواره: Ra < 0.5 μm (بهتر از لیزر مستقیم، اغلب Ra > 2 μm)

3) بسته بندی پیشرفته

• باز کردن پنجره RDL: لیزر + جت حذف passivation و نشان می دهد پد

• بسته بندی سطح وافره (WLP): پردازش ترکیب قالب بندی اپوکسی (EMC) برای بسته بندی Fan-Out

• مزایا: کاهش انحراف ناشی از استرس مکانیکی؛ بازده می تواند بیش از 99.5٪ باشد

4) پردازش نیمه هادی ترکیبات

• مواد: GaN، SiC، و دیگر نیمه هادی های باند وسیع

• موارد استفاده:

  • پردازش گیت ریسیس / ناک برای دستگاه های HEMT: تحویل انرژی کنترل شده توسط جت کمک می کند تا از تجزیه حرارتی GaN جلوگیری شود

  • ليزری: گرم کردن محلی با کمک مایکروژت برای فعال کردن مناطق ایون کاشته شده (به عنوان مثال، مناطق منبع SiC MOSFET)

5) ترمیم نقص و تنظیم دقیق

• مدارهای اضافی در حافظه (DRAM/NAND)

• تراش تراش میکرو لنز برای سنسورهای نوری مانند ToF

• دقت: کنترل انرژی ±1%؛ خطای موقعیت تعمیر < 0.1 μm

سوالات عمومی. تجهیزات تکنولوژی لیزر مایکروجت

سوال1: تکنولوژی لیزر مایکروجت چیست؟
ج: این یک فرآیند میکرو ماشینکاری لیزر هیبریدی است که در آن یک جت آب نازک و با سرعت بالا یک پرتو لیزر را از طریق بازتاب داخلی کامل هدایت می کند.تحویل انرژی به طور دقیق به قطعه کار در حالی که خنک سازی مداوم و حذف زباله را فراهم می کند.

س2: مزایای اصلی در مقایسه با پردازش لیزر خشک چیست؟
A: کاهش آسیب ناشی از گرما، آلودگی کمتر و تغییر موقعیت، خطر کمتری از اکسیداسیون و میکروشکاف، به حداقل رساندن تراکم و کیفیت لبه در مواد سخت و شکننده.

س3: کدام مواد نیمه هادی برای پردازش لیزر مایکروژت مناسب تر هستند؟
A: مواد سخت و شکننده مانند SiC و GaN، و همچنین بلوک های سیلیکون.اکسید گالیوم) و زیربناهای سرامیکی پیشرفته انتخاب شده.