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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。
砂轮划片机划切工艺参数优化方法当前对划切参数方面的研究尚停留在人为选取方面，并没有找到划切工艺参数与设备振动量之间的对应关系。
文章主要提出了利用回归正交设计法建立振动量与划切工艺参数之间的回归方程，并利用Matlab遗传算法对所建回归方程进行迭代优化，研究结果表明此方法能够得出对应最小振动量下的最佳工艺参数组合，同时通过试验验证了最佳工艺参数选取的合理性。
标签：砂轮划片机；划切工艺参数；优化方法1划切原理分析1.1刀口刀口为钻石颗粒和结合剂粘结时形成的空穴，在刀具的划切过程中有很重要的作用，刀口最基本的功能是排屑和冷却刀具。
刀口能在高速旋转的过程中将冷却液带到划切部位，达到冷却效果。
如果刀口被堵塞，冷却效果与切削力都会受到影响。
采用不同的结合剂将造成不同形式的刀口，但无论什么形式的刀口，在划切中都起同样的功用。
1.2自锐刀具在划切过程中，由于钻石颗粒的磨损，切削力会受到影响，导致划切品质变化，这就需要刀具具有自我再生的能力，就是我们所说的自锐。
由于钻石颗粒的硬度和结合剂不同，刀具的自锐有两种方式：金刚石断裂和金刚石磨损。
金刚石的断裂是指钻石颗粒在长期的撞击之下，某些钻石颗粒会破裂，并在断裂面形成一些锐角，使刀片能够继续维持在锋利的状态。
通常钻石颗粒为氮化硼时，多产生此类自锐。
金刚石的磨损是指因为长时间的摩擦使固定钻石颗粒的结合剂减少，当结合剂少到某一种程度，同时在外力的驱使下，钻石颗粒会自然脱落，而新的钻石颗粒也会显露出来，从而达到自锐的效果。
1.3撞击当划切材料是一些硬、脆材料时，例如硅晶圆、玻璃等，在划切过程中金刚石颗粒是以撞击的形式把加工物敲碎，然后利用刀口将产生的废屑带走，如图1所示。
1.4过载当刀口的空穴被一些柔性物质堵塞后，导致刀口不能发生作用，刀具也不能达到自锐的效果，如图2所示。
2砂轮划片机划切工艺参数优化方法划片机是太阳能电池和集成电路生产中划片工序的必备关键设备之一，其精度直接影响晶片的成品率和生产效率.实际生产中，划切工艺参数的设定是影响砂轮划片机加工精度的重要因素，划切工艺参数的不合理设定会引起设备的振动加剧，而设备的振动可直接反映其加工精度。
LTCC基板砂轮划片工艺研究近年来，随着电子设备的发展，对于电子元器件的集成度和性能要求越来越高。
LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramic）基板作为一种重要的电子封装基板材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。
其中，砂轮划片技术在LTCC基板制备过程中起到了至关重要的作用。
本文旨在对LTCC基板砂轮划片工艺进行研究，并提出相应的改进措施。
首先，介绍LTCC基板划片工艺的基本流程。
LTCC基板划片工艺主要包括三个步骤：基板切割、砂轮选择和划片加工。
在基板切割阶段，首先将整个LTCC基板切割成合适大小的小片；然后，在砂轮选择阶段，根据需要选择合适的砂轮，并进行适当的修整；最后，在划片加工阶段，将切割好的基板小片加工成所需的形状和尺寸。
其次，探讨LTCC基板划片工艺存在的问题。
在实际操作中，LTCC基板划片过程中存在一些问题，例如砂轮磨损严重、加工精度低等。
这些问题影响了划片工艺的稳定性和效率。
针对以上问题，提出相应的改进措施。
首先，改善砂轮磨损严重问题。
可以通过调整切割速度、刀具切削角度等方式，减少砂轮的磨损。
其次，提高加工精度。
可以通过优化切割参数，如提高切割速度、降低进给速度等，来提高划片的精度和表面质量。
此外，还可以使用更高精度的加工设备和工艺，如激光切割等，来提高划片加工的精度和效率。
最后，总结LTCC基板砂轮划片工艺的研究。
LTCC基板砂轮划片工艺是LTCC基板制备过程中不可或缺的关键环节。
对于砂轮的选择、划片加工参数的优化以及加工设备的选择等方面的研究，可以提高LTCC基板划片工艺的稳定性和效率，从而满足电子设备对LTCC基板的要求。
综上所述，LTCC基板砂轮划片工艺研究是非常重要的一项工作。
通过对划片工艺的改进和优化，可以提高LTCC基板的加工精度和表面质量，满足电子设备对于高性能基板的需求，推动电子封装技术的发展。
全自动双轴精密划片机的研制YIN Shaohui;LIAO Qisheng;HU Tian;GONG Sheng;CHEN Fengjun【摘要】为提高划片机的划片质量和划片效率,研制全自动双轴精密划片机.整机采用了龙门式结构,工具轴Y 1与Y 2采用并列平行的结构设计,使用全闭环控制;旋转工作台采用DD马达直接驱动;上下料系统可实现多盘的全自动上下料.检测结果表明:Y 1/Y 2轴的全程定位精度达到1.5μm,Z 1/Z 2轴的重复定位精度达到1.0μm,工作台平面度达到4.3μm.划切试验结果表明:划切沟槽的实际深度与设计深度的最大误差为5.2μm,划切痕迹的实际位置与设计位置的最大误差为4.8μm,划切表面平整光滑,崩边小,无毛刺.与国内传统的单轴划片机相比,所研制的双轴划片机划片效率提高了80％,划片质量得到了明显提高.【期刊名称】《金刚石与磨料磨具工程》【年(卷),期】2019(039)003【总页数】6页(P45-50)【关键词】自动上下料系统;定位精度;重复定位精度;崩边;相对缝宽【作者】YIN Shaohui;LIAO Qisheng;HU Tian;GONG Sheng;CHEN Fengjun 【作者单位】;;;;【正文语种】中文【中图分类】TG147;TG58精密划片机主要用于硅片、玻璃、蓝宝石、陶瓷、砷化镓、铁氧体等材料的加工，广泛应用于集成电路(IC)、半导体、LED、光学元器件等行业。
在集成电路的后封装工艺过程中，切割半导体芯片是第一道工序[1]，芯片分离要求切缝窄、崩边小、裂纹少、无分层[2]，设备切割的质量与效率直接影响到产品的质量和生产成本。
划片机作为半导体后序加工设备之一，受到了国内外各厂商的重视。
日本DISCO公司在1972年研制出了世界上第一台砂轮划片机[3]。
目前，市场上使用的主流划片机主要来自国外，包括日本DISCO、韩国NEONTHCH、以色列ADT等公司。
砂轮划片机切割工艺的改进声表公司张喆【摘要】砂轮划片工序是声表面波器件生产中的重要工序，为了有效利用材料和提高成品率，必须将切割道宽度和产生的崩边减至最小。
否则将直接影响到整条生产线的产品成品率和生产效率。
本文分析研究了砂轮划片机的主轴速度、切割速度、切割深度和冷却方式及流量等工艺参数，并对影响划切道宽度和产生崩边的主要因素进行了详细的阐述。
【关键词】砂轮划片机硬脆材料切割工艺。
1 引言随着科技的飞速发展，电子元器件的质量要求越来越高，而要想提高产品的质量，则需要从设计、生产、检验、运输使用各个环节进行严格的控制。
在声表面波器件生产中，各个工序的高质量和高效率是整个生产线高效运转的前提，作为声表面波器件生产后道工序的首个环节，砂轮划片工序的质量和效率直接影响着最终产品的质量以及整个生产线的成品率和生产效率，其重要性越来越明显。
2 砂轮划片机切割时主要会出现的问题半导体行业所用的材料属于硬脆材料，不同于普通的磨削加工。
经过多次试验，我们得出(1)当主轴转速和切割深度固定时，切割进给速度减小，切割道宽度降低。
(2)当切割进给速度和切割深度固定时，主轴转速增加，切割道宽度减小。
(3)使用顺切模式的切割道宽度比逆切模式的切割道宽度小。
利用顺切、慢的切割进给速度、较小的切割深度以及较高的主轴转速，能获得较低的切割力和较小的切割道宽度。
（4）受刀片厚度的影响，而刀片的钝化或进给速度不适合、切割机的轴向振动等现象，都会使切割道宽度变大。
(5)切割过程的操作方式、刀片种类、切割条件、振动大小、工件材料以及切割参数等不适合，都可能是引起基片过度破裂的因素。
3 硬脆材料的切割原理硬脆材料切割原理与金属材料加工有着显著的区别，硬脆材料的硬度高、脆性大，其物理机械性能尤其是韧性和强度与金属材料相比有很大差异，一般硬脆材料用断裂韧性和断裂强度表示材料属性。
材料去除原理一般可分为脆性断裂和塑性变形两大类。
通常情况下，脆性断裂的去除方式是通过空隙和裂纹的形成或扩展，剥落以及碎裂等方式来完成的。
ADT 7100砂轮划片机工作台与刀盘座的参数分析徐磊;吴文涛;王振亚;贾洁【摘要】对于金刚石砂轮划片机,工作台与刀盘座的质量和它们之间定位对划片质量有着重要的影响.基于以色列ADT公司的产品ADT7100划片机,介绍了工作台的平面度、刀盘端面的跳动误差以及刀盘端面与X轴的平行度等参数,分析了这些参数对划片质量和砂轮刀的影响;并结合实际,提出了针对这些参数的测量方法和超过标准的解决方法.【期刊名称】《电子工业专用设备》【年(卷),期】2016(045)012【总页数】5页(P34-38)【关键词】划片机;工作台;刀盘座【作者】徐磊;吴文涛;王振亚;贾洁【作者单位】南京电子器件研究所,江苏南京,210016;南京电子器件研究所,江苏南京,210016;南京电子器件研究所,江苏南京,210016;南京电子器件研究所,江苏南京,210016【正文语种】中文【中图分类】TN305金刚石砂轮划片机是圆片分离设备的一种，它采用高速旋转的金刚石砂轮将已做好元器件的晶圆分割成独立的单元。
工作台固定晶圆，刀盘座是固定砂轮，这两者的属性和它们之间的位置关系对划片质量有着直接的影响。
其中工作台平面度差使划切量不一致；刀盘端面的端面圆跳动、刀盘座上安装金刚石砂轮并与之接触的平面（如图1所示，本文简称：刀盘端面）与X轴的平行度不合要求会产生划痕宽、崩边、刀具使用寿命减少等不良影响。
本文将以色列ADT公司产品ADT7100金刚石砂轮划片机作为研究实例，结合工艺使用及设备维修实际，在研究工作台平面度、刀盘端面的跳动误差以及X轴与刀盘端面的平行度等技术参数的基础上，提出针对这些参数可能出现故障的解决方法。
本文涉及到测量时需要使用的千分表精度为1 μm。
测量前需要注意以下两点事项：（1）在做有关刀盘端面测量时，包括本文涉及到的刀盘端面的端面圆跳动、X轴与刀盘端面的平行度测量，需要使用酒精清理刀盘座，因为刀盘座上可能存在的微小颗粒就会导致测量结果远大于实际情况；（2）必需保证工作台与导轨之间是紧密贴合，不能有晃动。
砂轮划片机划切技术研究（1）-主轴砂轮划片机采用超薄金刚石刀作为划切加工刃具，主轴带动刀片高速旋转通过强力磨削对集成电路基片以及各种硬脆材料进行高精度开槽和分割。
除了设备本身的精度和功能外，划切技术的研究与应用是一个必不可少的环节，直接影响着划切质量和效率。
通过优化主轴、刀片、冷却、被划材料、吸盘及基片固定、划切速度和入刀速度、切的深度等技术及参数来保证。
下面分别对这些参数的选取和利弊进行分析研究。
1.主轴砂轮划片机主轴采用空气静压支承的电主轴，有交流和直流：交流轴转速为3000~40000r/min，直流轴转速为3000~60000r/min。
一般分2″和4″主轴，2″轴装φ50~φ76.2mm刀片，4″轴装φ100~φ127.0mm刀片。
主轴的精度、转速、功率、刚性等指标十分重要，转速的选择由用户根据划切的材料和所使用的刀片来确定，选择的好坏直接影响主轴的负载、划切质量和刀片的寿命。
对φ50mm的镍基刀划切硅片的主轴速度建议28000~32000r/min；对φ50~76.2mm的树脂刀主轴转速最大为30000r/min；对φ100mm的镍基刀主轴转速最大为30000r/min；对φ100mm的树脂刀主轴最大转速的选择与刀的厚度有关：≤0.375mm厚主轴最大转速16000r/min0.375~0.525mm厚主轴最大转速 14000r/min0.525~0.785mm厚主轴最大转速 12000r/min0.785mm厚主轴最大转速 10000r/min注意用树脂刀时，主轴转速千万别超过指定的最大转速，否则刀片会自动解体。
另外，在确定主轴转速时，也要考虑划切材料的硬度，划切软材料主轴转速比划切硬材料低，同一种材料，划切厚的主轴转速比划薄的高，同时划切厚硬材料时要考虑选用大功率的主轴。
摘要划片机精密测高系统的设计随着科学技术的进步，21世纪半导体行业的飞速发展，划片机市场在不断的扩大。
划片机属于半导体领域中的封装设备，该设备主要用于硅集成电路、片式二、三极管、LED芯片、压电陶瓷、石英、砷化镓、蓝宝石、氧化铁、玻璃光纤的划切加工。
划片机是半导体芯片生产的第一道关键设备，其作用是把制作好的晶片切割成单元芯片，为下道粘片工序做好准备。
所以，划片机的性能直接影响芯片的产量、成品率和生产效率。
目前，国内划片机设备制造生产厂家为数不多，同时划片机技术水平还与国外先进设备存在较大的差距，在市场上缺乏竞争力。
面对现在市场的迫切需求，提高划片机的性能指标对国内半导体行业有重要意义。
针对划片机设备存在的技术问题，将划片机的测高技术作为本论文的研究方向。
测高技术是划片机的一项关键技术，测高高度的数据是切割的关键数据，关系到划片机切割的精度与可靠性，同时也关系到主轴、刀片与和工作吸盘的安全性。
为了获得精确的测量高度数据，设计了精密测高系统。
本文首先介绍了测高系统的工作原理与应用功能。
然后详细阐述了测高系统的机械结构及电控选型的方法，最后在提出了测高系统硬件设计方案的基础上，给出了测高系统的软件设计方案，其中包括程序流程和上位机监控界面的设计，同时说明了提升测高系统可靠性的设计方法。
通过实验验证，分析测试结果表明：测高系统精度在微米级，测高时切割深度≤5μm，测高系统响应时间为50ms。
基本满足测高的稳定可靠、精度高、响应快等设计要求。
关键词：划片机，封装设备，刀具，测高系统AbstractThe design of the precision measuring system of Dicing SawWith the progress of science and technology, the rapid development of semiconductor industry in twenty-first Century, the market of dicing saw is constantly expanding. Dicing saw belongs to the field of semiconductor packaging equipment, the equipment is mainly used for silicon integrated circuit chip, two, transistor, LED chip, piezoelectric ceramic, quartz, GaAs, sapphire, iron oxide, glass fiber cutting processing. Dicing saw is the first key device in the production of semiconductor chips. The function of dicing saw is to cut the chip into a cell chip and prepare for the next bonding process. Therefore, the performance of dicing saw directly affects the chip yield, yield and production efficiency. At present, there are not many manufacturers of dicing saw equipment in China. At the same time, the level of dicing saw technology is still far from that of foreign advanced equipment, and lacks competitiveness in the market. Facing the urgent needs of the market, improving the performance index of dicing saw is of great significance to the domestic semiconductor industry.Aiming at the technical problems of dicing saw equipment, the height measurement technique of scribing machine is the research direction of this paper. Height measurement technology is a key technology of dicing saw, high altitude measurement data is the key to cutting data, the accuracy and reliability of dicing saw cutting, but also is related to the main shaft and blade suction cups and job security. In order to obtain accurate measurement height data, a precise height measurement system is designed. This paper first introduces the working principle and application function of height finding system. Then expound the method of mechanical structure and electronic control type altimeter system, based on the proposed altimeter system's hardware and software design is given including the system, process design and PC monitoring interface, and explained the design method to improve the reliability of the system.Through experimental verification, the test results show that the accuracy of the measuring system is at the micrometer level, the depth of the cutting depth is 5μm, and the response time of the high system is 50ms. It basically meets the design requirements of high stability, reliability, high accuracy and fast response.Keywords：Dicing saw, packaging equipment, cutting tools, measuring system目 录第1章绪论 (1)1.1研究背景与意义 (1)1.2划片机技术简介 (1)1.3划片机的发展概况 (3)1.4本文主要研究内容 (4)第2章测高系统简介 (6)2.1测高系统的功能简介 (6)2.2测高系统工作流程简介 (8)2.3测高系统的相关参数 (9)2.4本章小结 (10)第3章测高系统电控选型 (11)3.1测高系统的机械结构简介 (11)3.2测高系统电控结构示意图 (12)3.3测高系统电机选型 (12)3.3.1 X轴电机选型 (12)3.3.2 Y轴电机选型 (15)3.3.3 Z轴电机选型 (17)3.3.4 θ轴电机选型 (19)3.3.5 主轴电机选型 (20)3.4测高系统运动控制卡选型 (20)3.5本章小结 (22)第4章测高系统的设计与实现 (23)4.1测高系统的硬件设计方案 (23)4.2测高系统的软件设计方案 (26)4.2.1 测高系统程序流程 (26)4.2.2 测高系统上位机监控界面的设计 (27)4.2.3 测高系统可靠性检测的设计与实现 (31)4.2.4 测高系统软件设计与实现 (35)4.3本章小结 (36)第5章测高系统测试 (37)5.1测高系统测试 (37)5.2本章小结 (40)第6章总结与展望 (41)6.1本文总结 (41)6.2展望 (41)参考文献 (43)作者简介 (45)致谢 (46)第1章绪论1.1研究背景与意义近年来，由于计算机、通信设备、消费电子和汽车工业的迅速发展，尤其是LED照明由于拥有更高的效率与更长的使用寿命，其使用日益普及，正越来越广泛应用于照明改造、工业照明、商业照明、街道照明以及其它众多领域，这使得包括LED在内的半导体器件的封装产业也获得了快速发展。
划片设备个精度影响说明：1. Ｘ的直线度解释：X 的直线度（平坦度）主要测量的是X 水平方向移动过程中的震动，主要检测丝杠是否有问题。
大家都可以想象的，如图：2. Ｘ Ｙ的垂直度解释：确保X 的水平度平坦度的前提下进行Y 关于X 方向的垂直度测量。
主要的要求是主轴的刀片投影要与X 轴平行不能。
主要的质量表现是：1.刀痕变粗 CPK 超标准 2．刀片扭曲变形3．严重的造成产品正面的裂缝（很微小在200倍的显微镜都很难发现） 4．背面的碎角，正背面的绷边3．ＢＡＳＥ 基座的水平度解释：基座的水平度，基座相对于主轴的水平度。
包括直线移动中的水平，还有THETA 的旋转中的水平。
这个水平是当你在做陶瓷盘水平等无法达到目标以后做的最后一项调整。
而且设备的基座下面是陶瓷的，要极其的小心，如果有不水平的，需要垫垫片，垫片也不能找现成的，一般都是自己手磨的，带2500#以上的白玉油石或红玉油石。
困难最大的调整。
直接的影响就是，这个不调整好，你的设备永远也别想弄水平了，陶瓷盘是标准的，划片后就出现刀痕一边深一边浅了。
出现划不透的话，那么背面严重的绷边，裂角就来了，这个不要多解释。
4．陶瓷，金属切割盘的水平度，和表面粗糙平坦度解释：这个是检测你与产品接触的承载介质的表面质量的。
主要目的是检查出陶瓷盘是否由于使用年限磨损的厉害，已经产生了表面陶瓷粉末化，并出现部分高高底底的现象，甚至是出现不规则的小坑。
影响：对IC 大的产品和厚度较大的产品影响不是很大，但是TR 分立器件的产品影响很大。
主要表现是前面提到的出现局部划不透划不穿的问题，造成背面的崩裂，还有就是容易在切割过程中造成掉芯片，打坏刀片，大面积的造成产品表面擦伤报废。
5．主轴与底盘的垂直度，平行度解释：这是以水平的工作底盘为标准参考面，主轴的投影是否与工作底盘的水平面垂直。
图形表示：划片后结果影响如图：切割不规则，容易崩边。
刀片极其容易扭曲变形损坏。
造成大规模的刀痕异常，产品四周的破损变多。
