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激光器的應(yīng)用與芯片切割工藝的現(xiàn)況
點擊次數(shù)：1740 發(fā)布時間：2010-6-18
依據(jù)其波長的變化、輸出方式（連續(xù)波或者脈波輸出）的不同、不同的輸出功率與能量,不論是電子工業(yè)、汽車工業(yè)、飛機(jī)工業(yè)、五金加工、塑料加工、醫(yī)學(xué)、通訊、軍事、甚至于娛樂業(yè)都可以找到激光的應(yīng)用范例, 可謂不勝枚舉、洋洋大觀, 難怪有人稱激光器為工具。
專就激光器切割（Laser Cutting or Laser Scribing）而論,其原理系利用高能量集中于極小面積上所產(chǎn)生的熱效應(yīng)（Thermal Technique）, 所以非常適用于切割具有硬（Hard）、脆（Brittle）特性的陶瓷材料, 氧化鋁（Alumina）基板就是一個常見激光器切割成功的應(yīng)用案例。 然而將激光器使用于8”以下硅芯片的切割案例并不多見, 雖然作者亦曾于1999 Productronica Munchen實地參觀過瑞士Synova公司所開發(fā)以亞格激光器為核心的硅芯片切割機(jī)。至于學(xué)術(shù)界對于激光器切割硅材質(zhì)的研究則至少可以追溯到1969年L. M. Lumley發(fā)表于Ceramic Bulletin的文章”Controlled Separation of Brittle Materials Using a Laser”。
將激光器切割機(jī)使用于硅芯片切割工藝, 除了激光器本身巨大的熱量問題需要克服之外,其實不論就售價、工藝良率、與產(chǎn)能而論, 激光器切割機(jī)均未較以鉆石刀具（Diamond Blade）為基礎(chǔ)的芯片切割機(jī)（Wafer Saw）*, 所以8”硅芯片的切割工藝目前仍以芯片切割機(jī)為主流, 不過由于電子產(chǎn)品輕薄化的趨勢與硅芯片延伸至300 mm, 使得芯片切割機(jī)的地位受到激光器切割機(jī)*的挑戰(zhàn), 請參考以下說明。
2. 芯片切割的未來
以鉆石刀具來切割芯片將使得芯片的背面承受拉應(yīng)力（Tension Stress）, 因此, 當(dāng)厚度變薄時會造成更嚴(yán)重的芯片背崩（Back Side Chipping or Cracking）, 而Flip Chip的封裝方式更加突顯芯片背崩的品質(zhì)問題。
雖然降低切割速度或者采取階段切割（Step Cutting）的方式都可以改善芯片背崩的品質(zhì)問題, 不過二者皆需付出降低產(chǎn)能的代價。日本DISCO公司研發(fā)出所謂DBG（Dicing Before Grinding）的工藝來解決此問題, 不過除了Dicing（切割）與Grinding（背磨）之外, 此DBG工藝尚包括繁復(fù)的Tape（上膠帶）與De-tape（去膠帶）程序,所以此構(gòu)想至今并未廣為業(yè)界接受。
如果切割時刀具能夠不施力于芯片, 無疑的將可避免芯片背崩的產(chǎn)生, 因此非接觸（Non Contact）的切割方式, 如激光器或者蝕刻（Etch）, 就特別受到業(yè)者的注意與期待。不過以上的兩種替代（Alternative）工藝亦都有其需要克服的問題, 所以目前亦未有量產(chǎn)的相關(guān)芯片切割機(jī)種出現(xiàn)。
除了芯片背崩的問題之外, 其實Low-k材質(zhì)的出現(xiàn)才是目前激光器切割機(jī)受到大家矚目的真正原因。許多Low-k材質(zhì)由于其Porous或者Polymer的特性, 并不宜以鉆石刀具來切割, 然而如以傳統(tǒng)的激光器為之, 亦會因高熱而產(chǎn)生不良的切割品質(zhì)。
的狀況就是希望激光器的能量能夠全部用以去除Low-k材質(zhì), 而不會殘留多余的熱量, 換句話說, 激光器僅需負(fù)責(zé)去除Low-k材質(zhì), 而芯片本身則仍以傳統(tǒng)的鉆石刀具來切割, 除非日后芯片厚度薄到無法承受鉆石刀具的撞擊或者激光器光能夠?qū)⑵漭p易的切穿, 否則此種Hybrid（復(fù)合）的方式應(yīng)是比較合理的作法。
Low-k材質(zhì)的激光器切割機(jī)雖然被許多人看好, 不過它充其量只是許多候選設(shè)備中較被看好的一個, 在正式成為主流量產(chǎn)設(shè)備前, 它尚有許多問題需要去克服, 例如: 當(dāng)切割道（Cutting Street）有測試點（Metal Pad）時所造成的剝離品質(zhì)問題等等, 其實, 我們可由中國臺灣目前尚無乙臺被半導(dǎo)體業(yè)者驗證成功的Low-k材質(zhì)激光器切割機(jī)的這個事實來判斷, 就可以很清楚的了解這場戰(zhàn)役尚未結(jié)束, 國內(nèi)產(chǎn)學(xué)研如有不錯的構(gòu)想, 也不是*沒有在這場新的競賽里拔得*的機(jī)會。