一� 研磨首部曲——上�
上臘的制程,必須控制臘的厚度�2~3um,這與固蠟的選�、加壓方式及條件都有直接影響,并且直接關系著研磨后的完工厚度均勻性。而上臘機的加�、冷卻機構部�,大致可分成兩種,一為使用兩圓盤直接加壓方式,另一種則是除了加壓圓盤外,還增加了一個真空艙,在加壓時將艙體抽真�,增加將蠟均勻壓平的效果�
這兩種方�,嚴格來說差異并不大。但是某些芯�,卻不適用于真空加壓的方式上臘,例如芯片若是在磊晶制程前就已經在芯片正面的平邊作刻號,當加壓抽真空時,因為平邊的刻號隆起,會造成芯片下的臘被真空吸出,導致臘厚不足。研磨時,平邊區域非常容易就被磨掉。除了造成研磨缺角,也因裂痕的產生,容易使芯片破裂�
然而,加壓、冷卻的設計也有不同,一般下圓盤都會有冷卻水管路盤繞在盤內。但是有的是加壓后數十秒或兩分鐘才開始加冷卻水作冷卻,而有的則是邊加壓、邊冷卻�
當上臘作業時,有一個難�,即芯片上臘時的氣泡。氣泡會使芯片無法完全貼附于鐵盤或陶瓷盤�,研磨后會造成小裂�。(若芯片研磨后產生小十字型或人字型裂痕,則是上臘時有微塵未被清除而造成。)但是,近來已經有自動上臘機,如WEC、TECDIA。在Robot取片時,就能將氣泡大小控制在0.5mm以下,在經過加壓冷卻后,芯片上臘的狀況就十分良好。但是若以SpeedFAM的手動上臘機進行上臘時,去除臘中1mm大小的氣�,就必須依靠操作者的經驗與方�,才能獲得最佳的上臘效果�
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在上臘制程作業完成后,接下來的制程就是破壞力最高的“研磨制程��
過去最成熟的研磨制程就是Lapping,即是將芯片使用氧化鋁研磨粉作第一次研�。其作業方式是使用千分表量測與設定鐵盤外圍的鉆石�,再將其放置于磨盤上,使用研磨粉作研�。使用鉆石點的目的在于讓芯片研磨至設定厚度時,由于鉆石的硬度最高,所以芯片就不致于再被磨��
但是,由于藍�
Grinding制程設備可分成臥式與立式兩種,臥式研磨機所指的是研磨馬達與水平面平行,可適用于八片式以下的研磨設計。但是若�12片式研磨�,因陶瓷盤過大,則無法使用此設計方式。立式研磨機所指的是研磨馬達與水平面垂�,而八片式以上的研磨機以此設計為主�
在Grinding的制程方式中,使用鉆石砂輪搭配冷卻液(冷卻�+RO水或DI�)或鉆石切削液來研磨芯片。雖然冷卻方式會依原設計者的制程理念與經驗而有所不同,但是并不影響制程的結果。此制程作業之中,最主要的在于工作軸與砂輪軸的調整必須呈平行。再來,就是砂輪的磨石結��
由于Grinding研磨制程的速度效率�,若可以在研磨時將芯片厚度盡可能的減薄,則拋光的工時與成本就能降�。但是,研磨是高破壞性的制程作業,所以芯片減薄有一個極限�;另�,研磨制程中因鉆石所造成的刮痕約�15um,所以完工厚度值也影響著研磨減薄的厚度設定�
然�,在使用過的Grinding研磨機里,不論是T�、W�、SF牌等,最大的極限值都�95~105um。因為藍寶石
所�,LED的研磨制程主要在設備設計與使用者經驗的搭配。但是芯片的本質,仍是影響結果的主因�
三、LED芯片研磨三部曲——拋�
在芯片研磨之后,接下來的制程作業就是“拋光”。目的在處理Lapping研磨后產生的深孔,或Grinding研磨后的深刮�。一般而言,Lapping研磨后的孔洞深度約為10um,Grinding研磨后的刮痕深度�15um~20um�
以Lapping研磨后的拋光制程而言,拋光盤多數使用聚氨酯Pad,即一般所謂的軟拋。軟拋可以使制程作業后的表面光亮如鏡,但是其切削速率極低,約�0.2 um/min。另一個拋光方式是使用錫、鉛盤,因其盤面為金屬材�,所以一般稱為硬�。硬拋的切削速率可以達到0.7~1 um/min,加工速度比軟拋快。然�,使用金屬盤做拋光的風險較高。雖然為錫、鉛為軟質金�,但是盤面的狀況必須十分小心的作監�,尤其是盤面的修�。若在修整后,有金屬顆粒未除凈,拋光后易��
因此,為了增加切削速率與盤面的穩定性,近年來有了新式的拋光盤,其盤面是樹酯,基座是銅。就是現在所謂的“樹酯銅盤”。因為盤面材質的硬度介于聚氨酯與錫之間,也被稱作是硬拋的一種方�。使用樹酯銅盤做拋光,再搭配特制鉆石拋光液與每秒的噴灑量,切削率可達2.3~2.8um/min。搭配Grinding的研磨制程,就能增加大量的生產產出。當�,鉆石拋光液的消耗量也會隨之增加,但是在產能提升與損失風險較低的生產型態之下,每片芯片的生產成本未必會有增加�
�、探討樹酯銅盤的高切削率搭配
第一要素是銅盤溝槽與溝槽之間的間�,溝槽與溝槽之間的間隙寬度最好為溝槽寬度�1.3~1.5�。再來是拋光液的噴出�,必須依據無塵室環境與銅盤冷卻溫度而去作適當的設定、調��
鉆石拋光液大多使用多晶鉆石顆�,不僅切削穩定,若與其他溶劑的配方比例佳,切削速率并不遜色�
對比W牌與T牌的拋光�,以T牌的設計自動化最佳,但是W牌的設計補救能力最�。所�,在使用考慮�,選擇W�,避免研磨或拋光發生厚度不均勻的異常時,還能對大量的異常施以補救�
目前,使用W牌的一臺上蠟、兩臺研�、一臺拋光的五片機系�,加上個人的特殊制程改�,最高紀錄可以在15小時產出300�。若以四班二輪作平均計算,一天一個班(12小時)可以產出250片左��
所以,在適當的設備搭配與使用經驗作改善之下,其實拋光是芯片減薄�,最穩定的制造生��
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