UV固化工艺及设备
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2020-12-09
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UV固化工艺及设备固化工艺及设备
1 概述随着芯片尺寸的缩小(如分立器件)、圆片减薄厚度的进一步变薄(圆片背面粗糙度也更低)以及硬质材料(如
石英、陶瓷)采用薄型树脂刀片切割，若划片仍采用国内半导体常用的低粘度(非突变粘度)PV蓝膜，会出现小芯
片在划第二个方向时因面积小、粘附力小，在高速金刚石-树脂刀片切割所产生的力和冷却(清洗)水冲击下，芯
片会从膜上脱离，而后被水冲走；或因材料硬度大，为获得最佳生产效率和经济效益，切割刀片厚度会较切硅
等硬度低的圆片有3倍以上的增厚，金刚石颗粒度大，切割应力急剧增大，这也就要求粘附力要大，否则会造成
切割第二个方向时芯片被水冲掉。圆片背面贴膜的好坏不仅影响划片质量而且还影响划片刀的寿命。当膜与待
划
1 概述概述
随着芯片尺寸的缩小(如分立器件)、圆片减薄厚度的进一步变薄(圆片背面粗糙度也更低)以及硬质材料(如石英、陶瓷)采用薄型
树脂刀片切割，若划片仍采用国内半导体常用的低粘度(非突变粘度)PV蓝膜，会出现小芯片在划第二个方向时因面积小、粘附
力小，在高速金刚石-树脂刀片切割所产生的力和冷却(清洗)水冲击下，芯片会从膜上脱离，而后被水冲走；或因材料硬度大，
为获得最佳生产效率和经济效益，切割刀片厚度会较切硅等硬度低的圆片有3倍以上的增厚，金刚石颗粒度大，切割应力急剧
增大，这也就要求粘附力要大，否则会造成切割第二个方向时芯片被水冲掉。
圆片背面贴膜的好坏不仅影响划片质量而且还影响划片刀的寿命。当膜与待划片间存在气泡时，常造成切割过程中芯片的漂
移，使切割位置偏移出芯片的划片槽，使合格芯片报废，或因粘附不够牢固使裂纹增大而影响产品的可靠性品质。若粘附层中
有大的气泡，切割过程中芯片可能会掉下来，而掉下来的芯片对高速旋转的很薄的刀片来说是一个致命的打击，常使树脂刀片
产生裂纹，甚至在刀片上留下一个洞，刀片也因此报废。
针对上述问题，有以下几种解决方案：①采用双轴刀分两次划片，前刀先划1／2～2／3厚度，后刀再将余下的划透。这样必
须更换设备，费用高；②利用现有设备，分两次划片，第一遍先将芯片1／2～2／3厚度划开，第二遍再将芯片完全划开，这
样生产效率降低近1倍，在生产中一般不会采用；③使用高粘度的贴片膜。但膜粘附强度高后，又会使装片时拾取芯片变得困
难或使生产效率降低(降低速度以保证芯片与膜能蠕变脱开)，为此必须在装片前将膜粘附强度去掉或降低到自动装片机能自由
顺畅拾取芯片。因此常使用UV膜，并根据材料硬度和切割速度要求选择不同厚度的UV膜，并根据不同规格的UV膜采用不同
的UV固化设备。最后这种方案是我们在拓展时最常用的。
2 UV固化工艺固化工艺
UV膜一般是双层结构，透明的基膜和半透明的粘附层，透明的基膜对UV吸收作用很小甚至无吸收作用，而半透明的粘附层对
UV具有选择性吸收，待切割的片子有能透过UV的(如石英)和不能透过UV的(如硅片、多数陶瓷片)。UV同化处理就是用UV使
粘附层的粘性降低或完全失去，因此必须考虑以下几个问题。
2.1 紫外线的波长紫外线的波长
紫外线的波长通常在5～400nm，见图1。但对光源来说很难保证能提供单色光，即使是单色光也很难控制在较窄的波长范围
内，即使使用滤透片。图2是常见的2种UV灯光源的波长分布情况。对半导体最常采用的是365nm为吸收峰的UV膜，在此波长
范围内的紫外光最能有效使粘附层的胶变性失去原先的粘性，与此波长相差越大则对胶的改性作用越弱。在生产中，一般选用
低电压、光源辐射均匀、发热少和光源价格低而寿命长的灯光源，萤光紫外灯成了首选。
2.2 紫外光强紫外光强
为了满足生产要求的快速，紫外光源的能量密度应足够大，以使UV膜粘附层粘性在较短的时间内降到足够低。若紫外光的光
强弱，会使表层变性而内部变性很慢，因表层胶变性后对UV阻隔作用变大，会使后续的同化时间变得相当长，胶膜厚时甚至
不能完全去掉粘性；照射时间过长，设备内部温升也大，容易破坏胶膜且使芯片受到不良影响，同时安全性也降低。
考虑到以上情况，一般选用总输出在30～120 mW·cm-2之间的紫外灯，而且能量分布均匀度必须在±5％以内。
2.3 照射时间照射时间
照射时间长短主要取决于UV粘附层厚度、粘附层接收到的UV能量密度。对于同一品种，其胶膜的厚度是一定的，如划硅圆片
的UV膜厚度较划硬质材料的陶瓷或石英的要更薄。生产中一般固定UV光强，而通过调节UV照射时间来适应不同膜厚的变
化，照射的时间越长，接收的能量越多，使设备能够得到充分利用。
2.4 安全安全
UV对人的眼睛有伤害作用，长期刺激皮肤还会引起皮肤癌等。因此在生产中，UV不可照射到人体的任何部位，设备必须要有
安全防护，并保证在UV未关断的情况下不能打开密封盖，即使强行打开了密封盖，设备也能自动切断电源，以保证UV不泄
漏。
3 划片用划片用UV固化设备固化设备
UV膜固化工艺较简单，但购置一台专用的进口UV固化设备需10多万元，有时还不能满足工艺上多品种的要求。自己动手改造
一台适用的并不比制作一台UV固化设备省事，因而我们决定自己制作适合品种多、能适用于批量生产的UV固化设备。
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