يعد قطع رقاقة السيليكون أحد الخطوات الأكثر حساسية وأهمية في تصنيع أشباه الموصلات. فهو يتطلب الدقة وانضباط الغرفة النظيفة ومجموعة المعدات المناسبة للحفاظ على سلامة هيكل الرقاقة مع تحقيق أبعاد دقيقة للمعالجة اللاحقة.

فهم رقائق السيليكون

رقاقة السيليكون هي شريحة رقيقة من مادة شبه موصلة تستخدم كركيزة للأجهزة الإلكترونية الدقيقة. يتراوح قطرها عادة من 100 مم إلى 300 مم وسمكها بضع مئات من الميكرومتر فقط، ويتم تلميع هذه الرقائق حتى تصبح مرآة. وهي بمثابة الأساس الذي تُبنى عليه الدوائر المتكاملة وأجهزة استشعار MEMS وأجهزة الطاقة.

يجب أن يتم قطع الرقاقة دون إدخال شقوق دقيقة أو تقطيع، حيث يمكن لهذه العيوب أن تؤثر على أداء الجهاز.

الأدوات والمعدات المطلوبة

قبل البدء في عملية القطع، يقوم الفنيون بإعداد معدات متخصصة مصممة لمعالجة أشباه الموصلات عالية الدقة. تشمل الأدوات الشائعة ما يلي:

تتمتع كل طريقة بمزاياها الخاصة اعتمادًا على سمك الرقاقة ونوع المادة والتطبيق.

عملية قطع رقاقة السيليكون خطوة بخطوة

الخطوة 1: التحضير والتنظيف

يجب أن يكون سطح الرقاقة نظيفًا تمامًا قبل القطع. يمكن لأي غبار أو بقايا أن تنحرف الشفرة أو الليزر، مما يؤدي إلى قطع غير متساوية. يتم استخدام التنظيف بالموجات فوق الصوتية وشطف الماء منزوع الأيونات بشكل شائع لضمان النظافة. ثم يتم تجفيف الرقاقة وتثبيتها على فيلم لاصق متصل بإطار معدني لتحقيق الاستقرار.

الخطوة 2: المحاذاة والعلامات

تستخدم معدات التقطيع الحديثة أنظمة محاذاة بصرية للكشف عن علامات اتجاه الرقاقة. يتبع مسار القطع "خطوط الكتابة" أو "الشوارع" بين القوالب. تضمن المحاذاة الدقيقة بقاء كل رقاقة ضمن هندستها المحددة.

الخطوة 3: القطع باستخدام منشار النرد

تدور شفرة الماس بسرعات تتجاوز 20000 دورة في الدقيقة، وتقطع الرقاقة بعمق متحكم فيه وتدفق سائل التبريد. يتم رش الماء منزوع الأيونات بشكل مستمر لتقليل الحرارة وغسل الحطام. يتم تعديل معدل التغذية وسمك الشفرة وسرعة المغزل بناءً على حجم الرقاقة وصلابة المادة.

الخطوة 4: التقطيع بالليزر

بالنسبة للرقائق الرقيقة للغاية أو الهشة، يوفر القطع بالليزر حلاً خاليًا من التلامس. يقوم شعاع الليزر فوق البنفسجي أو تحت الأحمر بتبخير المواد على طول خط القطع بدقة على مستوى الميكرون. تنتج هذه العملية الحد الأدنى من التقطيع ويمكنها حتى القطع من خلال الرقائق المكدسة أو ركائز الزجاج.

الخطوة 5: الكسر والتفتيش

إذا تم استخدام النقش اليدوي، يتم ثني الرقاقة برفق على طول الخط المنقوش حتى تنكسر بشكل نظيف. بعد القطع، يتم فحص كل قالب تحت المجهر بحثًا عن جودة الحافة، وتلف السطح، وتلوث الجسيمات. تنتقل الرقائق الخالية من العيوب فقط إلى التعبئة والتغليف.

مقارنة الأساليب

يعتمد اختيار الطريقة الصحيحة على حجم الإنتاج والعائد المطلوب.

شروط السلامة والغرف النظيفة

تتطلب عملية قطع رقائق السيليكون بيئة خاضعة للرقاقة. يمكن للجسيمات المحمولة جواً أن تلتصق بأسطح الرقاقة وتتسبب في إتلاف أنماط الدائرة. يجب على المشغلين العمل في ظروف غرفة نظيفة من الفئة 1000 أو أفضل أثناء ارتداء الملابس المضادة للكهرباء الساكنة. يجب معايرة المعدات بانتظام لمنع الأخطاء الناجمة عن الاهتزاز.

يجب استبدال سوائل التبريد، وشفرات الماس، وبصريات الليزر بشكل دوري للحفاظ على نتائج متسقة. كما أن التخلص السليم من جزيئات السيليكون والمياه أمر ضروري أيضًا لتلبية المعايير البيئية.

التطبيقات بعد القطع

بمجرد تقطيع الرقاقة، تصبح كل شريحة - المعروفة باسم "القالب" - جاهزة للاختبار والتعبئة والتغليف. تشكل هذه القوالب جوهر عدد لا يحصى من التقنيات: المعالجات الدقيقة، والخلايا الشمسية، ووحدات الطاقة، وأجهزة استشعار الصور. تؤثر دقة القطع بشكل مباشر على أداء وعمر هذه الأجهزة.

الشراكة مع مصنعي الرقائق المحترفين

لمعالجة الرقاقة عالية الدقة، من الأفضل التعاون مع مزود مواد أشباه الموصلات ذي الخبرة. البلوتونيومتقدم شركة بلوتوسيمي، وهي شركة تصنيع محترفة متخصصة في رقائق السيليكون ومكونات أشباه الموصلات، خدمات قطع وتلميع متقدمة مصممة لضمان الجودة والإنتاجية المتسقة. تضمن معداتها الدقيقة وخبرتها الفنية حواف ناعمة، وكسرًا ضئيلًا، وتوافقًا مع خطوات التصنيع اللاحقة. تعرف على المزيد حول قدراتها في Plutosemi.

خاتمة

إن قطع رقاقة السيليكون هو علم وفن في نفس الوقت. من التحضير الأولي إلى الفحص النهائي، يجب تنفيذ كل خطوة بدقة شديدة. إن المزيج الصحيح من المعدات والبيئة والخبرة يضمن أن الرقاقات تلبي المعايير الصارمة لصناعة أشباه الموصلات. من خلال الاعتماد على الشركات المصنعة المتخصصة مثل بلوتوسيمي، يمكنك تحقيق دقة وموثوقية استثنائية في جميع مراحل إنتاج الرقاقة.