1 .Скрайбирование.

Пластины на отдельные кристаллы разделяют путем скрайбирования и последующей ломки.

Метод скрайбирования заключается в нанесении на поверхность пластины со стороны структур рисок резцом в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Риски делают шириной 20 - - 40 мкм и глубиной 10 - 15 мкм. Под рисками образуются напряженные области, и при слабом

19

механическом воздействии подножка разламывается по нанесенным рискам.

Алмазное скрайбирование.

В установке для скрайбирования столик с пластиной совершает возвратно-поступательные движения относительно резца. При прямом ходе резец наносит риску по всей длине пластины. При обратном ходе резец приподнимается, пропуская столик с пластиной, а стол осуществляет поперечную подачу на шаг. После нанесения всех рисок в одном направлении столик с пластиной поворачивают на 90° и наносят систему поперечных рисок.

В качестве режущего инструмента используют резцы в виде трехгранной или четырехгранной пирамиды из натурального или синтетического алмаза, ребра которых используют попеременно для нанесения рисок. Для керамики можно использовать стеклорезы, режущая часть которых выполнена по форме четырехгранной усеченной пирамиды.Нагрузка на резец в этом случае 1,5—2,5 Н.

Рисунок 4. Скрайбирование алмазным резцом.

1. нанесение рисок.

2. Пластина с рисками.

3. Конструкция алмазной пирамиды.

1. Режущая грань резца.

2. Дорожки для скрайбирования в слое защитного диэлектрика.

3. Полупроводниковые микросхемы.

4. Керамическая пластина.

Средняя стойкость режущего ребра ~ 3500 резов. Т. к. из-за наличия окисла на пластине нагрузка на резец увеличивается, что ведет к преждевременному износу, нужно по границам кристаллов делать зоны без покрытия (ширина 50-75 мкм).

Алмазный резец может заменяться вращающимся алмазным диском с частотой вращения около 20000об./мин. Ширина области разрезания составляет 20-70 мкм.

Достоинства и недостатки механического скрайбирования.

1. Отсутствуют пропилы в пластине.

2. Ширина риски мала.

3. Высокая производительность.

4. Возможность быстрой переналадки установки с одного размера кристалла на другой.

5. Для получения глубоких рисок требуется увеличение нагрузки на резец, что ведет к его износу и увеличению дефектной зоны (теряется полезная площадь пластины).

Лазерное скрайбирование.

Алмазный резец может быть заменен лучом лазера. При воздействии мощного сфокусированного (до 25 мкм) лазерного луча риски образуются испарением узкой полосы. Это позволяет в несколько раз повысить скорость резания по сравнению с механическим скрайбированием. При этом ширина разреза не превышает 30 мкм, а глубина разреза - 100 - 200 мкм. При лазерном скрайбировании можно выполнять многократные проходы (с перефокусировкой) вплоть до полного разделения пластины, что позволяет избежать ломки. Также отсутствуют сколы и микротрещины. Недостатком данного метода является необходимость защиты поверхности от частиц распыляемого материала.

Вспомогательные операции (установка и ориентация пластины, перефокусировка при повторных резах, установка режимов резания и др.) должны быть автоматизированы, т. к. скорость резки высока. Также автоматизация процесса обеспечивает безопасность оператора, у которого могут быть сильные ожоги из-за попадания луча установки.

2. Ломка пластин на платы.

Ломка пластин одна из самых важных операций. При неправильном разламывании даже хорошо проскрайбированных пластин возникает брак (царапины, сколы, неправильная геометрическая форма кристаллов и т. п.). В процессе ломки пластина лежит рисками вниз на гибкой опоре (резиновая подкладка), а стальные или резиновые валики диаметром 10 - - 20 мм с небольшим давлением прокатывают пластину последовательно в двух взаимно перпендикулярных направлениях(см. рис5). Разлом происходит вначале на полоски, а затем на отдельные прямоугольные или квадратные кристаллы. Движение валика должно осуществляться строго параллельно направлению скрайбирования для ломки по нанесенным рискам. Для избежания смещения полосок или отдельных кристаллов относительно друг друга между пластиной и роликом вводят эластичную тонкую пленку, что помогает сохранить исходную ориентацию кристаллов и исключить их произвольное разламывание и царапанье друг о друга Для производства СБИС и пластин диаметром до 150 мм применяют немеханические способы разделения (сквозное анизотропное травление, лазерная резка и т. п.).

Рисунок 5. Размалывание полупроводниковых пластин на кристаллы

валиком.

1. Валик.

2. Защитная пленка.

3. Кристалл.

4. Опора

3. Расчет. 1) Определение количества плат на одну заготовку.

Расчетная формула: N=S / (a+c/2p(b+c/2), где S =60048=2880 мм² -площадь заготовки. аПЬ = 20П24 - размеры платы.

С = 15 мкм - ширина риски (используется лазерное скрайбирование) N=2880 / (20+7.5П10'³) П(24 + 7.5 П 10~³)=6

2) Определение расхода материала для выпуска годового плана.

Расчетная формула:

К=М_ПОЛ/М_ИСХ 1,100%, где М_пол = пО Q - полезная масса материала.

m=N'a-b-l_cyM *р - полезная масса платы.

т=6-15-10-³-24-10-³-0,826-10-³-3,5-10³=6,244-10-³кг. М_пол= 6,244-10-³-950000=5931,8 кг.

М_исх =N010⁶- Q / Or G₂-G₃ = 8,326-10"³-10⁶ • 950000 / 88L193 [ : 73=

13239,5 кг К=5931,8/ 13239,5 • 100% = 44,8%.

Заключение.

Для изготовления платы тонкопленочной гибридной интегральной микросхемы из материала керамика 22ХС, был разработан технологический процесс. При этом коэффициент использования материала для рассматриваемых производственных условий составил 0,448. Низкий коэффициент является следствием того, что для механической обработки при получении пластин, необходимо удовлетворить требованиям планарной технологии, что привело к большому расходованию керамики.

Список используемой литературы:

Богородицкий Н.П. Пасынков В.В. "Электротехнические

материалы", Л.:Энергоиздат.,1985,304 стр.

Пасынков В. В. Сорокин В. С. "Материалы электронной техники",

М.гВысш. шк., 1986,367 стр.

Парфенов О. Д. "Технология микросхем",

М.:Высш. шк., 1986, 320 стр.

"Материалы микроэлектронной техники" под ред. Андреева В. М.,

М.гРадио и связь, 1989, 352 стр.

Стекломассы

[формирование изделия

[Отжиг при (773-873)К|

Термообработка при 373 К

Полуфабрикат (60 х 48) мм

Резка ситалла

Шлифовка (двусторонняя)

Полировка (одностороняя с рабочей стороны)

Разделение подложек на

платы лазерным скрайбироваием

Ь=50...100мкМ

с=25...40мкМ

у=100...200мм/с

Приложение 1

Тонко дисперсный порошок

Формирование

изделия

Спекание при Т=1800К

Термообработка при Т=600,.„700К

Полуфабрикат (60X48) мм

Резка керамики

Шлифовка (двухсторонняя)

Пол14р-едка (односторонняя с рабочей-сдюроны)

Разделение подложек на платы

лазерным скрайбированием

Н=50...100мкм

С=25...40мкм

У=100...200мм/с