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行业领域

制造业

需求背景

一、技术进步的推动

1. 晶圆尺寸增大：随着半导体技术的发展，晶圆尺寸逐渐从早期的2英寸、3英寸增大到目前的6英寸、8英寸，甚至12英寸以上。晶圆尺寸的增大使得每片晶圆能够产出的芯片数量增加，从而提高了生产效率并降低了单位芯片的成本。然而，这也对切割工艺提出了更高的要求，需要更先进的切割设备和更精细的切割工艺来确保切割的精度和质量。

2. 芯片设计复杂化：现代芯片设计越来越复杂，集成了更多的晶体管和其他元件，这使得芯片的尺寸更加微小，而功能却更加强大。这种趋势要求切割工艺必须具备更高的精度和稳定性，以确保在切割过程中不会损坏芯片内部的微细结构。

二、生产效率与成本控制

1. 提高生产效率：在半导体制造过程中，切割工艺是晶圆加工的最后一道工序，其效率直接影响到整个生产线的产能。因此，提高切割工艺的效率是降低生产成本、提高市场竞争力的关键。金刚石砂轮因其高硬度、高耐磨性和高切割效率等特点，成为提高切割工艺效率的重要工具。

2. 降低生产成本：随着半导体市场的竞争日益激烈，降低生产成本成为企业关注的焦点。金刚石砂轮切割工艺不仅能够提高切割效率，还能通过减少切割过程中的材料浪费和降低设备维护成本等方式来降低生产成本。

三、切割工艺的要求

1. 高精度：现代芯片对切割精度的要求极高，任何微小的偏差都可能导致芯片性能下降甚至失效。因此，金刚石砂轮切割工艺必须具备高精度的特点，以确保切割出的芯片尺寸和形状符合设计要求。

2. 低损伤：在切割过程中，机械应力可能会对芯片造成损伤，影响其性能和可靠性。金刚石砂轮切割工艺需要采用先进的切割技术和工艺参数设置，以最大限度地减少机械应力对芯片的损伤。

3. 高效率：为了提高生产效率，金刚石砂轮切割工艺需要具备高速切割的能力。同时，还需要通过优化切割路径和减少切割次数等方式来提高切割效率。

四、金刚石砂轮的优势

1. 高硬度：金刚石是自然界中最硬的物质之一，因此金刚石砂轮具有极高的硬度和耐磨性，能够胜任各种高难度的切割任务。

2. 高精度：金刚石砂轮切割工艺能够实现微米级的切割精度，满足现代芯片对切割精度的极高要求。

3. 长寿命：由于金刚石的高硬度和耐磨性，金刚石砂轮的使用寿命相对较长，能够降低设备维护成本和更换频率。

综上所述，芯片封装切割中金刚石砂轮及切割工艺的需求背景主要源于半导体行业对芯片制造精度、效率和成本的持续追求以及半导体技术的不断进步和芯片设计的小型化、复杂化趋势。金刚石砂轮因其高硬度、高精度和长寿命等特点成为提高切割工艺效率和质量的重要工具。

需解决的主要技术难题

1.刀片厚度小于40μm；现有芯片切割用烧结类超薄砂轮最小厚度约为45-48微米，为适应芯片封 装密度的提高，拟将划片到厚度降低至40微米以下。

2.可用于晶圆级封装芯片切割加工：为满足手机用图像传感器（CMOS Image Sensor）、声表滤波 器（Surface Acoustic Wave)、钽酸锶类陶瓷电容等晶圆级封装芯片晶圆级封装芯片与器件的划切加 工要求，同时避免不同芯片划切过程受到的芯片内部材料、结构差异等因素造成的刀具性能评价歧 义，本研究设计如图5中红框A所示的多层结构以模拟芯片多层结构、大切深划切加工要求，其中硼 硅酸玻璃厚度不小于400微米，键合层厚度不小于20微米，硅晶圆厚度不小于100微米。所制备砂轮 要求在B红框区域可以切透B区域所示的玻璃/键合层/硅晶圆三明治结构，切入划片粘贴胶带不小于2 0微米。

3.切割寿命大于200米：现有45-48微米厚度超薄砂轮切割寿命约为100米，只能进行半片晶圆切割，在工具损耗严重的同时，导致加工过程刀具更换频繁等问题，降低生产效率。

期望实现的主要技术目标

切割最大崩边小于50μm，切割刃口垂直度＞89°：为满足高密度封装下切割街区约束，切割 后保留足够、完整的绝缘层厚度，需将切割崩边（包括正面崩边和背面崩边）尺寸控制在50微米以 下，且切割刃口垂直度高于89度。

处理进度