Yarıiletken Yonga İşleme için Mikroakışkan Lazer Ekipmanı

Mikrojet Lazer Teknolojisi Ekipmanına Genel Bakış

Mikrojet lazer teknolojisi, bir lazer ışını ile bir “saç teli inceliğinde” su jetini birleştiren gelişmiş, yaygın olarak benimsenen bir hibrit mikrokazıma yöntemidir. Optik fiberlere benzer bir toplam iç yansıma kılavuz mekanizması kullanan su jeti, lazer enerjisini iş parçası yüzeyine hassas bir şekilde iletir. İşleme sırasında, jet sürekli olarak etkileşim bölgesini soğutur ve oluşan kalıntıları ve tozu verimli bir şekilde uzaklaştırarak daha temiz ve daha istikrarlı bir süreci destekler.

Soğuk, temiz ve yüksek oranda kontrol edilebilir bir lazer süreci olan mikrojet lazer teknolojisi, ısıdan etkilenen hasar, kontaminasyon ve yeniden birikme, deformasyon, oksidasyon, mikro çatlaklar ve kerf konikliği dahil olmak üzere kuru lazer işleme ile ilişkili yaygın sorunları etkili bir şekilde azaltır. Bu, onu özellikle sert ve kırılgan yarı iletken malzemeler ve verim ve tutarlılığın kritik olduğu gelişmiş paketleme uygulamaları için çok uygun hale getirir.

Mikrojet Lazer İşlemenin Temel Tanımı

1) Lazer Kaynağı

• Diyotla pompalanan katı hal (DPSS) Nd:YAG lazer

• Darbe genişliği: μs/ns seçenekleri

• Dalga boyu: 1064 nm / 532 nm / 355 nm seçenekleri

• Ortalama güç: 10–200 W (tipik nominal seviyeler: 50/100/200 W)

2) Su Jeti Sistemi

• Filtrelenmiş deiyonize (DI) su, gerektiği gibi düşük basınçlı/yüksek basınçlı besleme

• Tipik tüketim: ~1 L/sa (300 bar'lık temsili bir basınçta)

• Elde edilen kuvvet ihmal edilebilir: < 0.1 N

3) Nozul

• Nozul çapı aralığı: 30–150 μm

• Nozul malzemeleri: safir veya elmas

4) Yardımcı Sistemler

• Yüksek basınçlı pompa modülü

• Su arıtma ve filtrasyon sistemi

​

Teknik Özellikler (İki Referans Konfigürasyonu)

İşleme Yeteneği (Referans)

• Yüzey pürüzlülüğü: Ra ≤ 1.6 μm (Yapılandırma A) / Ra ≤ 1.2 μm (Yapılandırma B)

• Delme/açma hızı: ≥ 1.25 mm/s

• Çevresel kesme hızı: ≥ 6 mm/s

• Doğrusal kesme hızı: ≥ 50 mm/s

Uygulanabilir malzemeler arasında galyum nitrür (GaN) kristalleri, ultra geniş bant aralıklı yarı iletkenler (örneğin, elmas, galyum oksit), havacılık özel malzemeleri, LTCC karbon-seramik alt tabakalar, fotovoltaik malzemeler, sintilatör kristalleri ve daha fazlası bulunur.

Mikrojet lazer işleme

Mikrojet Lazer Teknolojisi Ekipmanının Uygulamaları

1) Yonga Kesme (Dilimleme)

• Malzemeler: silisyum (Si), silisyum karbür (SiC), galyum nitrür (GaN) ve diğer sert/kırılgan yongalar

• Değer: elmas bıçakla dilimlemenin yerini alır ve yontmayı azaltır

  • Kenar yontma: 20 μm)

• Verimlilik: kesme hızı ~%30 artabilir

  • Örnek: 100 mm/s'ye kadar SiC dilimleme

• Gizli dilimleme: ultra ince yongalar için uygun, iç lazer modifikasyonu artı jet destekli ayırma (< 50 μm)

•  

2) Çip Delme ve Mikro Delik İşleme

• 3D IC için silisyumdan geçiş (TSV) delme

• IGBT'ler gibi güç cihazları için termal mikro delik dizisi işleme

• Tipik parametreler:

  • Delik çapı: 10–200 μm

  • En boy oranı: 10:1'e kadar

  • Yan duvar pürüzlülüğü: Ra 2 μm)

3) Gelişmiş Paketleme

• RDL pencere açma: lazer + jet, pasivasyonu kaldırır ve pedleri açığa çıkarır

• Yonga seviyesinde paketleme (WLP): Fan-Out paketleri için epoksi kalıplama bileşiği (EMC) işleme

• Avantajları: mekanik gerilmeden kaynaklanan çarpılmayı azaltır; verim %99,5'i aşabilir

4) Bileşik Yarı İletken İşleme

• Malzemeler: GaN, SiC ve diğer geniş bant aralıklı yarı iletkenler

• Kullanım durumları:

  • HEMT cihazları için kapı oyuğu/çentik işleme: jet kontrollü enerji dağıtımı, GaN termal bozunmasını önlemeye yardımcı olur

  • Lazer tavlama: iyon implante bölgeleri (örneğin, SiC MOSFET kaynak alanları) aktive etmek için mikrojet destekli lokalize ısıtma

5) Kusur Onarımı ve İnce Ayar

• Bellekteki (DRAM/NAND) yedek devrelerin lazerle birleştirilmesi/ablasyonu

• ToF gibi optik sensörler için mikrolens dizisi düzeltme

• Doğruluk: enerji kontrolü ±1%; onarım konum hatası < 0.1 μm

SSS | Mikrojet (Su Jeti Kılavuzlu) Lazer Teknolojisi Ekipmanı

S1: Mikrojet lazer teknolojisi nedir?
A: İnce, yüksek hızlı bir su jetinin, enerjiyi hassas bir şekilde iş parçasına iletirken sürekli soğutma ve kalıntı giderme sağlayan, toplam iç yansıma yoluyla bir lazer ışınını yönlendirdiği hibrit bir lazer mikrokazıma işlemidir.

S2: Kuru lazer işlemeye göre temel avantajları nelerdir?
A: Isıdan etkilenen hasarın azalması, daha az kontaminasyon ve yeniden birikme, oksidasyon ve mikro çatlak riskinin azalması, kerf konikliğinin en aza indirilmesi ve sert ve kırılgan malzemelerde geliştirilmiş kenar kalitesi.

S3: Mikrojet lazer işleme için hangi yarı iletken malzemeler en uygunudur?
A: SiC ve GaN gibi sert ve kırılgan malzemelerin yanı sıra silisyum yongalar. Ayrıca ultra geniş bant aralıklı malzemelere (örneğin, elmas, galyum oksit) ve seçilmiş gelişmiş seramik alt tabakalara da uygulanabilir.