前幾天發(fā)了晶圓劃片文章，反響強烈，不少粉絲要求做進(jìn)一步介紹，今天請專(zhuān)業(yè)人士為你整理了晶圓切割機發(fā)展歷史沿革，供你參考，用得著(zhù)的可以點(diǎn)贊評論分享給需要的人。切割機發(fā)展歷程
原來(lái)切割機經(jīng)歷了這三個(gè)階段
精密切割機主要用于硅片、陶瓷、玻璃、砷化鎵等材料的加工，也被廣泛應用于集成電路 （IC）、半導體等行業(yè)。切割機作為半導體芯片后道工序的加工設備之一，用于晶圓的劃片、分割或開(kāi)槽等微細加工，其切割的質(zhì)量與效率直接影響到芯片的質(zhì)量和生產(chǎn)成本。
縱觀(guān)過(guò)去的半個(gè)世紀，大規模集成電路時(shí)代已向超大規模方向發(fā)展，集成度越來(lái)越高，劃切槽也越來(lái)越窄，其對劃片的工藝要求越發(fā)精細化。迄今為止，在芯片的封裝工序中，劃片工藝的發(fā)展歷史大致可分為以下三個(gè)階段。
第一階段：金剛刀切割機
19世紀60年代是硅晶體管的發(fā)展初期，當時(shí)主要應用的劃片裝置是金剛石切割機，采用的是劃線(xiàn)加工法，類(lèi)似于劃玻璃的原理。在晶片的切割街區劃出寬2-5μm，深0.15-1.5μm的切線(xiàn)，再從劃過(guò)線(xiàn)的晶片背面，用圓柱狀的碎片工具邊壓邊搓的分裂方法，將晶片分裂成單個(gè)芯片。這種方法非常依賴(lài)于人工操作，換句話(huà)說(shuō)，操作人員的經(jīng)驗成分占比很大，加壓分裂的依賴(lài)性就更大。因此，加工成品率很低。
第二階段：砂輪切割機
六十年代中期進(jìn)入集成電路時(shí)代，晶圓開(kāi)始向2英寸、3英寸等大直徑化發(fā)展。同時(shí)，晶圓厚度也從100微米加厚到200-300μm。就器件的劃線(xiàn)街寬而言，晶體管發(fā)展到了60-100μm，IC為100-150μm，但是當時(shí)的砂輪刀片的厚度為150-200μm。在這種情況下，采用原來(lái)的工藝方法并不適用。
此時(shí)，日本研制出世界第一臺極薄金剛石砂輪切割機，預示著(zhù)切割機進(jìn)入了薄金剛砂輪切割機時(shí)代。這種砂輪切割機有效避免了晶圓的裂開(kāi)性和切槽崩邊現象。其原理是通過(guò)電沉積法研制而成，即將金剛石粉附著(zhù)在電鍍的金屬膜上，因沙粒與砂粒間的間隙被金屬填滿(mǎn)，增大了砂粒間的粘結力和砂輪的整體韌性，不會(huì )產(chǎn)生像樹(shù)脂和金屬粘結劑制成的砂輪上那樣的氣孔，達到了切割晶圓的使用目的。
激光切割機在當時(shí)也被認為是接近半導體劃片工序的理想設備。其是采用激光束的光熔化硅單晶而進(jìn)行切割，與金屬熔斷的加工工藝相似。因此，在切割晶體時(shí)燒出的硅粉會(huì )四處飛濺，氣化狀的硅微粒子附著(zhù)在芯片表面造成污染，芯片也就不能用了。這也是激光切割機的致命缺點(diǎn)。
第三階段：自動(dòng)化切割機
對于金剛刀切割機和砂輪切割機來(lái)說(shuō)，主要目的是提高劃片的成品率。但是，隨著(zhù)半導體的需求和產(chǎn)量逐漸增大，對效率的要求越來(lái)越高。此時(shí)，就有了自動(dòng)化切割機的需求。自動(dòng)化切割機主要分為半自動(dòng)和全自動(dòng)兩種類(lèi)型。
半自動(dòng)畫(huà)片機主要是指被加工物的安裝及卸載作業(yè)均采用手動(dòng)方式進(jìn)行，只有加工工序實(shí)施自動(dòng)化操作的裝置。而全自動(dòng)畫(huà)片機可全部實(shí)現全自動(dòng)化操作。
自從進(jìn)入大規模集成電路時(shí)代之后，器件的設計原則開(kāi)始追求微細化，即在提高元件工作速度的同時(shí)，減小芯片的面積。這時(shí)晶圓的線(xiàn)寬已經(jīng)發(fā)展到5μm、3μm，甚至達到1μm左右。由于芯片表面圖形復雜，若在劃片時(shí)產(chǎn)生磨屑附著(zhù)在刀片上，在以后的工序中，不僅會(huì )造成電氣短路，封裝好后，芯片工作發(fā)熱也會(huì )使得硅屑向四周擴散，致使保護膜和鋁線(xiàn)變質(zhì)。因此，劃片自動(dòng)化需要充分考慮劃片過(guò)程中所包含的各種不良因素，比如機床校準、自動(dòng)畫(huà)片、故障診斷、各部件功能、性能和可靠性等。
目前，國際市場(chǎng)上的自動(dòng)化切割機已有效解決上述問(wèn)題，且半自動(dòng)畫(huà)片機已實(shí)現切割速度為800mm/s,定位精度≤5μm ；全自動(dòng)切割速度最高達1000mm/s，定位精度≤2μm。
我國真正開(kāi)始研制砂輪切割機是從70年代末開(kāi)始的，一直到1982年研制出了第一臺國產(chǎn)化的砂輪切割機。經(jīng)過(guò)三十多年的努力與追趕，國內自主研發(fā)的金剛砂輪切割機性能已基本與國際市場(chǎng)持平。例如，深圳博特的單軸、雙軸精密切割機，不僅切割精度均≤2μm，且實(shí)現6、8、12英寸一機兼容。
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