Equipo láser microfluídico para el procesamiento de obleas de semiconductores

Resumen del equipo de tecnología láser microjet

La tecnología láser microjet es un método de micromecanización híbrido avanzado y ampliamente adoptado que combina un chorro de agua “delgado como un pelo” con un haz láser.Utilizando un mecanismo de guía de reflexión interna total similar a una fibra óptica, el chorro de agua suministra con precisión la energía láser a la superficie de la pieza de trabajo.apoyar un proceso más limpio y estable.

Como un proceso láser frío, limpio y altamente controlable, la tecnología láser microjet mitiga eficazmente los problemas comunes asociados con el mecanizado con láser seco, incluidos los daños afectados por el calor,contaminación y reubicación, deformación, oxidación, micro grietas, y el corte del cono.Esto lo hace particularmente adecuado para materiales semiconductores duros y frágiles y aplicaciones de envasado avanzado donde el rendimiento y la consistencia son críticos.

Descripción básica del mecanizado con láser de microjet

1) Fuente láser

• Laser Nd:YAG de estado sólido (DPSS) bombeado por diodo

• Ancho de pulso: opciones μs/ns

• longitud de onda: opciones de 1064 nm / 532 nm / 355 nm

• Potencia media: 10200 W (niveles nominal típicos: 50/100/200 W)

2) Sistema de chorro de agua

• Agua desionizada (DI) filtrada, suministro a baja o alta presión según sea necesario

• Consumo típico: ~ 1 L/h (a una presión representativa de 300 bar)

• La fuerza resultante es insignificante: < 0,1 N

3) Boquilla

• Rango de diámetro de la boquilla: 30 ± 150 μm

• Materiales de las boquillas: zafiro o diamante

4) Sistemas auxiliares

• Módulo de bomba de alta presión

• Sistema de tratamiento y filtración del agua

- ¿ Qué?

Especificaciones técnicas (dos configuraciones de referencia)

Capacidad de procesamiento (referencia)

• La rugosidad de la superficie: Ra ≤ 1,6 μm (configuración A) / Ra ≤ 1,2 μm (configuración B)

• Velocidad de perforación/apertura: ≥ 1,25 mm/s

• Velocidad de corte por circunferencia: ≥ 6 mm/s

• Velocidad de corte lineal: ≥ 50 mm/s

Los materiales aplicables incluyen cristales de nitruro de galio (GaN), semiconductores de banda ultra ancha (por ejemplo, diamante, óxido de galio), materiales especiales para la industria aeroespacial, sustratos LTCC de cerámica de carbono,Materiales fotovoltaicos, cristales de scintillador, y más.

Procesamiento con láser de microjet

Aplicaciones del equipo de tecnología láser microjet

1) Cortar las obleas (dice)

• Materiales: silicio (Si), carburo de silicio (SiC), nitruro de galio (GaN) y otras obleas duras o frágiles

• Valor: sustituye el corte en trozos de la hoja de diamante y reduce la astilla

  • Las características de las máquinas de corte de bordes son las siguientes:

• Productividad: la velocidad de corte puede aumentar en ~ 30%

  • Ejemplo: SiC en pedazos hasta 100 mm/s

• Dibujo sigiloso: modificación interna con láser más separación asistida por chorro, adecuado para obleas ultrafinas (< 50 μm)

•  

2) Perforación de astillas y procesamiento de micro agujeros

• Perforación a través del silicio mediante (TSV) para IC 3D

• Mecanizado de matrices térmicas de microagujeros para dispositivos de potencia como IGBT

• Parámetros típicos:

  • Diámetro del agujero: 10 ‰ 200 μm

  • Proporción de aspecto: hasta 10:1

  • La rugosidad de la pared lateral: Ra < 0,5 μm (mejor que la ablación directa con láser, a menudo Ra > 2 μm)

3) Embalaje avanzado

• Abrir la ventana RDL: láser + chorro elimina la pasivación y expone las almohadillas

• Embalaje a nivel de obleas (WLP): procesamiento de compuestos de moldeo epoxi (EMC) para envases Fan-Out

• Ventajas: reduce la deformación inducida por esfuerzo mecánico; el rendimiento puede exceder el 99,5%

4) Procesamiento de semiconductores compuestos

• Materiales: GaN, SiC y otros semiconductores de banda ancha

• Casos de uso:

  • Procesamiento de receso/encasillado de puertas para dispositivos HEMT: la entrega de energía controlada por chorro ayuda a evitar la descomposición térmica de GaN

  • Rechazamiento láser: calentamiento localizado asistido por microjet para activar las regiones implantadas con iones (por ejemplo, áreas de origen de MOSFET SiC)

5) Reparación de defectos y ajuste fino

• Circuitos redundantes de fusión/ablación por láser en memoria (DRAM/NAND)

• Recorte de la matriz de microlentes para sensores ópticos tales como ToF

• Precisión: control de energía ± 1%; error en la posición de reparación < 0,1 μm

FAQ Microjet (Guiado por chorro de agua) Equipo de tecnología láser

P1: ¿Qué es la tecnología láser microjet?
R: Es un proceso de micromecanización láser híbrido en el que un chorro de agua delgado y de alta velocidad guía un haz láser a través de la reflexión interna total,suministrar energía con precisión a la pieza de trabajo, proporcionando un enfriamiento continuo y la eliminación de desechos.

P2: ¿Cuáles son las principales ventajas frente al procesamiento con láser seco?
R: Reducción de los daños causados por el calor, menos contaminación y reposicionamiento, menor riesgo de oxidación y micro grietas, reducción del cono de corte y mejora de la calidad del borde en materiales duros y frágiles.

P3: ¿Qué materiales semiconductores son los más adecuados para el procesamiento con láser microjet?
R: Materiales duros y quebradizos como el SiC y el GaN, así como obleas de silicio.el óxido de galio) y sustratos cerámicos avanzados seleccionados.