Miks on vaja harvendust?

Tagumise protsessi etapisvahvel (räni vahvelesiküljel olevad vooluringid) tuleb enne järgnevat kuubikuteks lõikamist, keevitamist ja pakkimist tagaküljel lahjendada, et vähendada pakendi paigalduskõrgust, vähendada kiibipakendi mahtu, parandada kiibi termilise difusiooni efektiivsust, elektrilist jõudlust, mehaanilisi omadusi ja vähendada kiibi kogust. kuubikuteks lõikamine. Tagasi lihvimise eelisteks on kõrge efektiivsus ja madal hind. See on asendanud traditsioonilised märgsöövitamise ja ioonsöövitamise protsessid, saades kõige olulisemaks tagasiharvendustehnoloogiaks.

Lahjendatud vahvel

Kuidas peenestada?

Vahvlite õhendamise põhiprotsess traditsioonilises pakkimisprotsessis

Konkreetsed sammudvahvelharvendamine on töödeldava vahvli sidumine õhendamiskilega ja seejärel hõrenemiskile ja sellel oleva kiibi adsorbeerimiseks vaakumi abil poorsele keraamilisele vahvlilauale, plaadi tööpinna sisemise ja välimise ringikujulise paadi keskjoone reguleerimine. tassikujuline teemantlihvketas ränivahvli keskele ning räniplaat ja lihvketas pöörlevad ümber oma vastavate telgede sisselõikamiseks. Lihvimine hõlmab kolme etappi: töötlemata lihvimine, peenlihvimine ja poleerimine.

Vahvlitehasest väljuv vahvel lihvitakse tagant, et õhendada vahvlit pakendamiseks vajaliku paksuseni. Vahvli lihvimisel tuleb vooluringi piirkonna kaitsmiseks kinnitada teip esiküljele (Active Area) ja samal ajal lihvida tagumist külge. Pärast lihvimist eemaldage lint ja mõõtke paksus.
Ränivahvlite valmistamisel edukalt rakendatud lihvimisprotsessid hõlmavad pöördlaua lihvimist,räni vahvelrotatsioonilihvimine, kahepoolne lihvimine jne. Ühekristalliliste ränivahvlite pinnakvaliteedi nõuete edasise täiustamisega pakutakse pidevalt välja uusi lihvimistehnoloogiaid, nagu TAIKO lihvimine, keemiline mehaaniline lihvimine, poleerimislihvimine ja planetaarketta lihvimine.

Pöördlaua lihvimine:

Pöördlaua lihvimine (pöördlaua lihvimine) on varajane lihvimisprotsess, mida kasutatakse ränivahvlite valmistamisel ja tagasihõrenemisel. Selle põhimõte on näidatud joonisel 1. Räniplaadid on kinnitatud pöörleva laua iminappadele ja pöörlevad pöörleva laua poolt sünkroonselt. Räniplaadid ise ei pöörle ümber oma telje; lihvketast toidetakse aksiaalselt suurel kiirusel pöörlemisel ja lihvketta läbimõõt on suurem kui räniplaadi läbimõõt. Pöördlauaga lihvimist on kahte tüüpi: näo sukellihvimine ja näo tangentsiaalne lihvimine. Säilituslihvimisel on lihvketta laius suurem kui räniplaadi läbimõõt ja lihvketta spindel toidab pidevalt piki selle teljesuunalist suunda, kuni liigne osa töödeldakse, ja seejärel pööratakse räniplaati pöördlaua ajami all; näo tangentsiaalsel lihvimisel toidab lihvketas oma teljesuunalist suunda ja räniplaati pööratakse pidevalt pöörleva ketta ajami all ning lihvimine lõpetatakse edasi-tagasi söötmise (reciprocation) või roome söötmisega (creepfeed).

Joonis 1, pöördlaua lihvimise (pinna puutuja) põhimõtte skemaatiline diagramm

Võrreldes lihvimismeetodiga on pöörleva laua lihvimise eeliseks kõrge eemaldamiskiirus, väikesed pinnakahjustused ja lihtne automatiseerimine. Kuid tegelik lihvimispindala (aktiivne lihvimine) B ja sisselõikenurk θ (nurk lihvketta välisringi ja räniplaadi välisringi vahel) muutuvad jahvatusprotsessis lõikeasendi muutumisega. lihvkettale, mille tulemuseks on ebastabiilne lihvimisjõud, mis muudab ideaalse pinnatäpsuse saavutamise keeruliseks (kõrge TTV väärtus) ja põhjustab kergesti defekte, nagu serva kokkuvarisemine ja serva kokkuvarisemine. Pöördlaua lihvimistehnoloogiat kasutatakse peamiselt alla 200 mm ühekristalliliste räniplaatide töötlemiseks. Ühekristalliliste ränivahvlite suuruse suurenemine on seadnud kõrgemad nõuded seadmete töölaua pinna- ja liikumistäpsusele, seega ei sobi pöördlaua lihvimine üle 300 mm ühekristalliliste räniplaatide lihvimiseks.
Lihvimise tõhususe parandamiseks kasutavad kaubanduslikud tasapinnalised tangentsiaalsed lihvimisseadmed tavaliselt mitme lihvketta struktuuri. Näiteks on seadmel komplekt töötlemata lihvketasid ja peenlihvketaste komplekt ning pöördlaud pöörab ühe ringi, et viia järgemööda töötlemata ja peenlihvimine. Seda tüüpi seadmete hulka kuulub Ameerika GTI ettevõtte G-500DS (joonis 2).

Joonis 2, Ameerika Ühendriikides asuva GTI Company pöörleva laua lihvimisseade G-500DS

Räniplaadi pöörlev lihvimine:

Suuremahuliste räniplaatide ettevalmistamise ja tagasihõrenemise töötlemise vajaduste rahuldamiseks ning hea TTV väärtusega pinna täpsuse saavutamiseks. 1988. aastal pakkus Jaapani teadlane Matsui välja ränivahvli pöörleva jahvatamise (in-feedgrinding) meetodi. Selle põhimõte on näidatud joonisel 3. Töölauale adsorbeeritud monokristalliline räniplaat ja topsikujuline teemantlihvketas pöörlevad ümber oma vastavate telgede ja lihvketast toidetakse samal ajal pidevalt piki teljesuunalist suunda. Nende hulgas on lihvketta läbimõõt suurem kui töödeldud räniplaadi läbimõõt ja selle ümbermõõt läbib räniplaadi keskpunkti. Lihvimisjõu ja lihvimissoojuse vähendamiseks lõigatakse vaakum-iminapp tavaliselt kumeraks või nõgusaks või reguleeritakse lihvketta spindli ja iminapa spindli telje vahelist nurka nii, et oleks tagatud poolkontaktne lihvimine. lihvketas ja räniplaat.

Joonis 3, räniplaadi pöörleva lihvimise põhimõtte skemaatiline diagramm

Võrreldes pöörleva laua lihvimisega on ränivahvli pöörleval lihvimisel järgmised eelised: ① Ühekordne ühe vahvliga lihvimine võib töödelda suuri, üle 300 mm suurusi ränivahvleid; ② Tegelik lihvimisala B ja lõikenurk θ on konstantsed ning lihvimisjõud on suhteliselt stabiilne; ③ Reguleerides lihvketta telje ja räniplaadi telje vahelist kaldenurka, saab monokristalli räniplaadi pinna kuju aktiivselt juhtida, et saavutada parem pinnakuju täpsus. Lisaks on ränivahvli pöörleva lihvimise lihvimispiirkonnal ja lõikenurgal θ eelised ka suure varu lihvimine, lihtne võrgus paksuse ja pinnakvaliteedi tuvastamine ja juhtimine, kompaktne seadme struktuur, lihtne mitme jaamaga integreeritud lihvimine ja kõrge lihvimise efektiivsus.
Tootmise tõhususe parandamiseks ja pooljuhtide tootmisliinide vajaduste rahuldamiseks kasutavad ränivahvli pöörleva lihvimise põhimõttel põhinevad kaubanduslikud lihvimisseadmed mitme spindliga mitme jaama struktuuri, mis võimaldab jämedat jahvatamist ja peenlihvimist ühe laadimise ja mahalaadimisega lõpule viia. . Koos muude abiseadmetega saab see realiseerida monokristallidest ränivahvlite täisautomaatse lihvimise "sisse-/kuivatamine" ja "kassett-kassett".

Kahepoolne lihvimine:

Kui räniplaadi pöörlev lihvimine töötleb ränivahvli ülemist ja alumist pinda, tuleb töödeldav detail ümber pöörata ja teostada etapiviisiliselt, mis piirab tõhusust. Samal ajal on ränivahvli pöörleval lihvimisel pinnavigade kopeerimine (kopeeritud) ja lihvimisjäljed (lihvimisjälg) ning pärast traadi lõikamist on võimatu tõhusalt eemaldada monokristallilise räniplaadi pinnale tekkinud defekte, nagu lainelisus ja kitsenemine. (mitmesaag), nagu on näidatud joonisel 4. Ülaltoodud defektide ületamiseks ilmus kahepoolse lihvimise tehnoloogia (kahepoolne lihvimine) 1990ndatel ja selle põhimõte on näidatud joonisel 5. Mõlemal küljel sümmeetriliselt jaotatud klambrid kinnitavad monokristalli räniplaadi kinnitusrõngas ja pöörlevad aeglaselt rulli abil. Paar tassikujulist teemantlihvketast paiknevad suhteliselt ühekristallilise räniplaadi mõlemal küljel. Õhklaagri elektrilise spindli poolt juhituna pöörlevad need vastassuundades ja toidavad aksiaalselt, et saavutada monokristalli räniplaadi kahepoolne lihvimine. Nagu jooniselt näha, võib kahepoolne lihvimine pärast traadi lõikamist tõhusalt eemaldada ühekristallilise räniplaadi pinnalt lainetuse ja kitsenemise. Vastavalt lihvketta telje paigutussuunale võib kahepoolne lihvimine olla horisontaalne ja vertikaalne. Nende hulgas võib horisontaalne kahepoolne lihvimine tõhusalt vähendada räniplaadi omakaalust põhjustatud räniplaadi deformatsiooni mõju jahvatuskvaliteedile ning on lihtne tagada, et lihvimisprotsess toimuks monokristallilise räni mõlemal küljel. vahvlid on samad ning abrasiivseid osakesi ja lihvimislaaste ei ole lihtne monokristallilise räniplaadi pinnale jääda. See on suhteliselt ideaalne lihvimismeetod.

Joonis 4, "Veakoopia" ja kulumisjälgede defektid räniplaadi pöörlemislihvimisel

Joonis 5, kahepoolse lihvimise põhimõtte skemaatiline diagramm

Tabelis 1 on toodud ülaltoodud kolme tüüpi ühekristalliliste räniplaatide jahvatamise ja kahepoolse lihvimise võrdlus. Kahepoolset lihvimist kasutatakse peamiselt alla 200 mm räniplaatide töötlemiseks ja sellel on suur vahvlite saagis. Fikseeritud abrasiivsete lihvketaste kasutamise tõttu võib ühekristalliliste räniplaatide lihvimine saavutada palju kõrgema pinnakvaliteedi kui kahepoolse lihvimisega. Seetõttu võivad nii ränivahvli pöörlev lihvimine kui ka kahepoolne lihvimine vastata tavaliste 300 mm räniplaatide töötlemise kvaliteedinõuetele ja on praegu kõige olulisemad lamestamise töötlemismeetodid. Ränivahvli lamestamise töötlemismeetodi valimisel tuleb põhjalikult arvestada ühekristallilise ränivahvli läbimõõdu suuruse, pinnakvaliteedi ja poleerimisvahvli töötlemise tehnoloogia nõudeid. Vahvli tagumise hõrenemisega saab valida ainult ühepoolse töötlemismeetodi, näiteks ränivahvli pöörleva lihvimismeetodi.

Lisaks jahvatusmeetodi valimisele ränivahvli jahvatamisel on vaja määrata ka mõistlike protsessiparameetrite valik, nagu positiivne rõhk, lihvketta tera suurus, lihvketta sideaine, lihvketta kiirus, ränivahvli kiirus, jahvatusvedeliku viskoossus ja voolukiirus jne ning määrake mõistlik protsessitee. Tavaliselt kasutatakse segmenteeritud lihvimisprotsessi, mis hõlmab töötlemata lihvimist, poolviimistluslihvimist, viimistlevat lihvimist, sädemevaba lihvimist ja aeglast tagakülge, et saada ühekristallilised räniplaadid, millel on kõrge töötlemistõhusus, kõrge pinnatasasus ja vähe pinnakahjustusi.