國產(chǎn)劃片機 2025-03-06
在晶圓切割（劃片）過程中，高速旋轉(zhuǎn)的金剛石刀片與晶圓摩擦?xí)a(chǎn)生高溫和碎屑，可能導(dǎo)致以下問題：
熱損傷：局部高溫導(dǎo)致晶圓材料微裂紋或分層。
污染：碎屑附著在晶圓表面或刀片上，影響切割精度和設(shè)備壽命。
冷卻不足：傳統(tǒng)噴水罩可能存在水流覆蓋不均、壓力不穩(wěn)定或廢水回收效率低等問題。
現(xiàn)有噴水罩設(shè)計通常為固定式結(jié)構(gòu)，難以動態(tài)適配不同切割參數(shù)（如刀速、切割深度）或晶圓材料特性（如硅、化合物半導(dǎo)體、玻璃等），導(dǎo)致冷卻效率與清潔效果受限。
專利核心創(chuàng)新：噴水罩設(shè)計優(yōu)化
該專利可能聚焦于噴水罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計、流體控制及功能集成，具體創(chuàng)新點可能包括：
模塊化噴嘴陣列
采用可調(diào)節(jié)角度的多噴嘴設(shè)計，根據(jù)切割路徑動態(tài)調(diào)整水流方向，實現(xiàn)精準(zhǔn)冷卻和碎屑沖刷。
噴嘴間距和孔徑可適配不同刀片寬度（如薄刀片切割窄道時需更集中水流）。
動態(tài)水流控制系統(tǒng)
集成壓力傳感器和流量控制器，實時匹配切割參數(shù)（如刀片轉(zhuǎn)速、進給速度），實現(xiàn)自適應(yīng)水壓與流量調(diào)節(jié)。
例如：高速切割時增大水流壓力以快速散熱，低速切割時減少用水量以降低成本。
導(dǎo)流與防濺結(jié)構(gòu)
通過內(nèi)部導(dǎo)流槽或擋板設(shè)計，減少水流飛濺并提高廢水回收率（如專利可能提及“渦旋導(dǎo)流”技術(shù)）。
增設(shè)防霧化裝置（如微孔濾網(wǎng)），避免水霧污染設(shè)備光學(xué)組件或晶圓表面。
環(huán)保與節(jié)能設(shè)計
內(nèi)置過濾系統(tǒng)，分離切割碎屑與冷卻水，實現(xiàn)循環(huán)利用，減少純水消耗和廢水處理成本。
采用輕量化材料（如碳纖維增強塑料）降低設(shè)備負(fù)載，同時耐腐蝕延長使用壽命。
技術(shù)優(yōu)勢
提升切割質(zhì)量
均勻冷卻降低熱應(yīng)力，減少晶圓崩邊、微裂紋等缺陷，提高芯片良率。
高效碎屑清除避免刀片堵塞或劃傷晶圓。
增強工藝靈活性
適配多種材料（硅、GaN、陶瓷等）和良好封裝結(jié)構(gòu)（如TSV硅通孔、超薄晶圓）。
支持高精度切割（<10μm切割道）和異形切割（如曲線切割）。
降低運營成本
水資源循環(huán)利用減少耗水量（尤其在缺水地區(qū)意義重大）。
延長刀片壽命（減少因碎屑堆積導(dǎo)致的磨損）。
潛在應(yīng)用場景
良好封裝工藝
適用于Fan-out、3D IC等對切割潔凈度要求極高的場景，避免碎屑?xì)埩粲绊懞罄m(xù)鍵合或堆疊。
Mini/Micro LED晶圓切割
脆性材料（如藍寶石襯底）對冷卻均勻性敏感，優(yōu)化后的噴水罩可減少外延層損傷。
功率器件加工
SiC、GaN等寬禁帶半導(dǎo)體材料切割時產(chǎn)熱高，需高強度冷卻，動態(tài)水流控制可防止熱失控。
玻璃基板與光學(xué)元件切割
避免水漬或碎屑污染光學(xué)表面（如AR/VR鏡片、顯示屏玻璃）。
行業(yè)意義
國產(chǎn)替代加速：突破進口設(shè)備在精密流體控制領(lǐng)域的技術(shù)壁壘，助力國產(chǎn)劃片機搶占高端市場。
綠色制造升級：符合半導(dǎo)體行業(yè)節(jié)能減排趨勢，推動“零排放”晶圓廠建設(shè)。
技術(shù)延伸潛力：噴水罩的流體優(yōu)化技術(shù)可遷移至其他濕法工藝設(shè)備（如清洗機、蝕刻機）。
需驗證的關(guān)鍵問題
（專利細(xì)節(jié)未公開前提下需進一步確認(rèn)）
長期可靠性：噴嘴在高壓高頻工況下的抗堵塞和耐磨損性能。
兼容性驗證：是否支持行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)刀片接口（如Disco系列）及不同品牌切割機。
成本效益分析：模塊化設(shè)計是否導(dǎo)致維護復(fù)雜度增加，初期投入與長期節(jié)水的平衡點。
劃片機廠家的發(fā)明公開了一種帶有接觸測高裝置的晶圓加工劃片機，涉及劃片機測高技術(shù)領(lǐng)域，包括切割裝置和軌道支架組，切割裝置的下方設(shè)置有工作盤，軌道支架組軌道內(nèi)側(cè)傳動連接有檢測裝置，還包括平整度檢測機構(gòu)以及用于檢測切割裝置刀片磨損程度的磨損程度檢測機構(gòu)；平整度檢測機構(gòu)包括與檢測裝置限位滑動連接的檢測塊。本發(fā)明中，通過檢測塊的移動對工件表面的平整度進行檢測，可以對工件表面各處區(qū)域?qū)崿F(xiàn)實時檢測，通過第一傳動腔的上細(xì)下粗設(shè)計對檢測結(jié)果實現(xiàn)放大，可以提升區(qū)分度和提升檢測的精準(zhǔn)度，直接檢測出存在缺陷的工件，同時可以通過第二檢測腔對不平整區(qū)域進行記錄和統(tǒng)計，實現(xiàn)對工件整體表面質(zhì)量的評估。
該噴水罩專利通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與智能流體控制，解決了傳統(tǒng)劃片機冷卻效率低、資源浪費大的痛點，尤其適用于高精度、多材料、綠色化制造場景。若能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，將顯著提升國產(chǎn)劃片機的綜合競爭力，推動半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈向高端化、可持續(xù)化發(fā)展。
