手把手教你正确选划片刀

开篇有言

随着终端电子产品往多功能化、智能化和小型化方向发展，芯片尺寸越做越小，留给晶圆切割的空间不断压缩，既要保证足够的良品率，又要确保加工效率，这对晶圆划切刀片以及切割工艺是不小的挑战。

 

从划片刀本身的制作来看，影响刀片性能乃至影响晶圆切割的几个重要因素是：金刚石颗粒大小、颗粒集中度、结合剂强度、刀片厚度、刀片长度、修刀工艺。

 

本文主要分析这几个因素的影响作用，帮助大家合理选刀。

 

 

金刚石颗粒大小的影响

主要参与划切加工的就是金刚石，结合剂主要起粘结金刚石的作用。不同颗粒大小的金刚石对切割品质的影响是比较明显的。大颗粒金刚石撞击力比较大，工件产生的裂纹比较大；

 

 

根据磨划机理特性，金刚石颗粒尺寸越大，对晶圆的撞击力越大，导致正面崩边尺寸越大。金刚石颗粒尺寸越大，越不容易产生刀片堵塞，就可以有效降低产品的背面崩边。小颗粒金刚石撞击力较小，正面崩边尺寸会越小。

 

然而这个原理只适合300um左右及以上厚度的晶圆，当处理200μm以下这种极薄的晶圆时，大颗粒金刚石产生的撞击力大，薄晶圆无法承受大的冲击力，这时候就需要选择颗粒较小的金刚石来保证良好的切割品质。

 

除了切割品质，金刚石颗粒大小还影响刀片寿命。颗粒越大，刀片寿命越长；颗粒越小，刀片寿命越短。

 

颗粒集中度的影响

颗粒集中度对切割质量也十分关键。对于相同的金刚石颗粒大小会生产出不同集中度的刀片，切割效果也会有很大差异。目前，划片刀常见有5种规格，分别是：50、70、90、110、130。

 

根据实际测试得出，高集中度的金刚石颗粒，切割阻力小，切割速度快，效率高，还可以延长划片刀的寿命，减少晶圆正面崩缺。但是高集中度刀片结合剂少，刀片韧性低，正面崩边大，容易断刀。

 

而低集中度的金刚石颗粒，负载小，切割阻力小，切割速度慢，效率低，但是可以减少背面崩缺。

 

结合剂强度的影响

结合剂的作用是将金刚石牢固地黏在一起，不同硬度的结合剂对刀片的寿命影响比较大。

 

软性结合剂能够加速金刚石颗粒的“自我锋利”，使划片刀始终保持比较锋利的状态，能减小晶圆的正面崩缺、分层及毛刺问题。硬性结合剂能更好地把持金刚石颗粒，增加刀片的耐磨性，提高刀片的寿命。

 

软性结合剂的缺点是刀片寿命的缩短，硬性结合剂的缺点是切割产品的品质较差。

 

刀片厚度的影响

1）刀片厚：一是刀片震动小、产品品质有保障；二是刀片强度强、不易断刀；三是切割接触面积大、阻力大、产生的碎屑多、进给速度慢、易污染。

 

2）刀片薄：一是切割接触面积小、阻力小、进给速度快；二是刀片震动小、产品品质有保障；三是刀片强度弱、易断刀。

 

刀片长度的影响

1）刀片长：一是使用寿命长；二是刀片强度弱、进给速度慢、易断刀；三是震动大、易发生偏摆、切割蛇形。
 

 

2）刀片短：一是使用寿命短；二是刀片强度强、进给速度快、不易断刀；三是震动小、不易发生偏摆、品质好。

 

修刀环节的影响

修刀的目的一是为了使刀刃表面的金刚石暴露，二是修正刀片与轮毂、法兰的偏心量。当新刀安装在主轴和法兰上，虽刀片与主轴顶部直接接触，但两者间依然是存在缝隙，这就是刀片的“偏心”。

 

如刀片在“偏心”的情况下使用，那刀片只有一部分刀片工作，负载过大，易造成逆刀与过载出现，影响产品品质。

 

为一个既定的划切材料选择合适的刀片，要求在刀片寿命与切割品质之间作出平衡。高寿命，品质降低；高品质，寿命降低。

 

选择刀片还要理解刀片外表硬度的影响，刀片外表硬度通常叫做基体硬度。基体硬度通过金刚石尺寸、浓度和粘合物硬度来决定。通常，较细的磨料尺寸、较高的金刚石浓度和较硬的粘合物将得到相对增加的基体硬度。通常建议，与其它因素综合考虑，较硬的材料需要较软的(基体)刀片来切，反之亦然。例如，砷化镓(GaAs)晶圆一般要求较细的金刚砂尺寸(较硬的刀片)，而钽酸锂(LiTaO3)晶圆最适合用较粗的金刚砂尺寸和较低的金刚石浓度(较软的刀片)。

 

除此外，诸如进给速度、主轴转速、膜、冷却水、切割方式等都也可能影响刀片选择。深圳西斯特会对这些影响因素的相互关联做深入研究，以应对市场诸多材料精密划切过程中面临的多样需求。

 

我们下期再分析其它因素对刀片选择的影响。