في تصنيع أشباه الموصلات، يعد تقطيع الرقاقة أحد المراحل النهائية والأكثر أهمية قبل التعبئة والتغليف. خلال هذه العملية، يتم تقطيع رقاقة السيليكون التي تحتوي على مئات أو آلاف الدوائر المتكاملة إلى قوالب فردية باستخدام الشفرات أو الليزر أو أنظمة تقطيع البلازما. تؤثر الدقة والتحكم اللذان يتم ممارستهما في هذه المرحلة بشكل مباشر على عدد الرقائق الوظيفية التي يمكن تعبئتها واختبارها وشحنها. إن فهم كيفية تأثير معلمات التقطيع على إنتاج الرقاقة أمر ضروري لتحقيق الأداء الأمثل وتقليل الخسائر المكلفة.

دور تقطيع الرقاقات في إنتاج أشباه الموصلات

تخضع كل رقاقة لسلسلة من العمليات المعقدة مثل الطباعة الضوئية، وزرع الأيونات، والحفر قبل أن تصل إلى مرحلة التقطيع. يحول التقطيع الرقاقة المعالجة إلى رقائق فردية، ولكنه يعرض الأجهزة أيضًا لضغوط ميكانيكية وحرارية. يمكن أن يؤدي القطع غير السليم إلى حدوث شقوق دقيقة أو تقطيع أو تلوث يقلل من الموثوقية الكهربائية للمنتج النهائي. وبالتالي، فإن الحفاظ على رقابة صارمة على جودة التقطيع يضمن إنتاجية أعلى وإنتاجية إجمالية محسنة.

العوامل التي تؤثر على العائد أثناء التقطيع

1. نوع الشفرة والحدة

إن اختيار مادة الشفرة وحالتها يحددان مدى نظافة قطع الرقاقة. تُستخدم على نطاق واسع شفرات الراتنج ذات الحبيبات الماسية أو شفرات الرابطة المعدنية، ولكن معدل تآكلها وحجم حبيباتها يؤثران على عرض الشق ومستوى التقطيع. يمكن أن تتسبب الشفرة الباهتة أو التالفة في حدوث كسور في الحافة تمتد إلى مناطق الجهاز النشط، مما يؤدي إلى فشل وظيفي. إن تجهيز الشفرة بانتظام ومراقبة عمق القطع أمران ضروريان لاستقرار الخضوع.

2. سرعة المغزل ومعدل التغذية

تعمل مناشير النرد بسرعات دوران عالية، تتجاوز في كثير من الأحيان 30000 دورة في الدقيقة. العلاقة بين سرعة المغزل ومعدل التغذية تحدد الضغط الواقع على الرقاقة. يمكن للسرعات العالية تحسين تشطيب السطح ولكنها تزيد أيضًا من الاهتزاز والحرارة. يعتمد التوازن الأمثل على سمك الرقاقة وصلابة المادة وتخطيط القالب. يقلل التحكم الدقيق في هذه المعلمات من توليد الجسيمات والضغط الميكانيكي الذي يؤدي إلى فقدان الرقاقة.

3. أنظمة التبريد والتنظيف

يتم استخدام الماء منزوع الأيونات أو سوائل القطع الخاصة لتبريد الشفرة وغسل الحطام. يؤدي التبريد غير الكافي إلى تسخين موضعي، مما قد يؤدي إلى تشويه أو كسر الرقاقة. وبالمثل، فإن التنظيف غير الكافي يترك الطين أو الجسيمات على سطح الرقاقة، مما يؤدي إلى التلوث أثناء التعبئة والتغليف. يساعد الحفاظ على نظام تدفق وترشيح مستقر في الحفاظ على سلامة بنية الرقاقة ونظافتها.

4. تصميم الشوارع حسب الطلب

يلعب عرض ونمط شوارع التقطيع - المناطق غير الوظيفية التي تفصل القوالب - دورًا حيويًا في العائد. تسمح الشوارع الضيقة بمزيد من الرقائق لكل رقاقة ولكنها تقلل من التسامح مع انحراف الشفرة. يضمن مسار التقطيع المصمم جيدًا الحد الأدنى من فقدان المواد مع منع التطفل الميكانيكي في المناطق النشطة. يضمن محاذاة الطباعة الحجرية المتقدمة تحديد المواقع بدقة أثناء القطع.

5. تركيب الرقاقة ولصق الشريط

قبل التقطيع، يتم تثبيت الرقائق على أشرطة لاصقة على إطارات التقطيع. إذا كانت قوة الالتصاق منخفضة للغاية، يمكن أن تتحرك القوالب أثناء القطع. يجعل الالتصاق القوي للغاية التقاط القالب صعبًا ويزيد من خطر تلوث الجزء الخلفي. يساعد التحكم في شد التركيب وتوحيد المادة اللاصقة والعوامل البيئية مثل الرطوبة على تثبيت موضع القالب وتحسين اتساق المحصول.

6. ابتكارات تقطيع الليزر والبلازما

إلى جانب القطع بالشفرة التقليدية، تكتسب تقنيات تقطيع الليزر والبلازما قوة جذب متزايدة. يستخدم تقطيع الليزر طاقة مركزة لفصل القوالب دون اتصال ميكانيكي، مما يقلل من التقطيع وتوليد الجسيمات. يحقق تقطيع البلازما، الذي يستخدم النقش الأيوني التفاعلي، حواف فائقة النعومة وشقوق أضيق. تعمل هذه الطرق على تحسين العائد، وخاصة بالنسبة للرقائق الرقيقة والعقد المتقدمة حيث تكون القوة الميكانيكية محدودة.

آليات فقدان المحصول الشائعة

عادة ما ينشأ انخفاض العائد أثناء التقطيع من عدة قضايا مترابطة:

يمكن أن تؤدي كل آلية إلى خسائر تراكمية، مما يجعل تحسين العملية أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على إنتاجية عالية.

التحكم في العمليات ومراقبتها

تستخدم مصانع أشباه الموصلات الحديثة أنظمة مراقبة في الوقت الفعلي لتتبع معلمات القطع مثل اهتزاز المغزل ودرجة حرارة سائل التبريد والانبعاثات الصوتية. تعمل حلقات التغذية الراجعة الآلية على ضبط ظروف القطع بشكل ديناميكي، مما يضمن الحد الأدنى من التباين عبر الرقائق. تعمل أدوات القياس المتقدمة، مثل التفتيش البصري وقياس سطح الرقاقة، على تقييم جودة الحافة واكتشاف العيوب الخفية في وقت مبكر. يساعد هذا النهج القائم على البيانات في الحفاظ على خط أساس ثابت للإنتاج عبر دفعات الإنتاج.

استراتيجيات تحسين العائد

يمكن للشركات المصنعة تعزيز إنتاج الرقائق من خلال:

• دراسات دورية لعمر الشفرة: تحديد فترة الاستبدال المثالية بناءً على أنماط التآكل.

• محطات التنظيف الآلية: منع التلوث بين التقطيع والترابط بالقالب.

• مواد الشريط المحسنة: اختيار الأشرطة التي تحافظ على الالتصاق أثناء القطع ثم تنطلق بشكل نظيف بعد ذلك.

• محاكاة العملية: استخدام تحليل العناصر المحدودة للتنبؤ بتوزيع الضغوط وضبط سرعات التغذية وفقًا لذلك.

• التعاون بين الوظائف المختلفة: التنسيق بين مهندسي العمليات وفرق مراقبة الجودة لتقليل التباين.

يتطلب تحسين العائد المستمر دمج الضوابط الميكانيكية والكيميائية والبرمجيات لتحقيق التوازن بين كفاءة التكلفة وموثوقية الجهاز.

الاتجاهات المستقبلية في إدارة إنتاج تقطيع الرقاقات

مع زيادة أحجام الرقاقات إلى 300 ملم و450 ملم، يزداد الطلب على أنظمة التقطيع عالية الدقة ومنخفضة الضرر. وتتجه الصناعة نحو حلول هجينة تجمع بين القطع المسبق بالليزر والتشطيب بالشفرة، أو التقطيع البلازمي الكامل للرقاقات فائقة الرقة المستخدمة في التطبيقات المحمولة والذكاء الاصطناعي. وسيؤدي التكامل مع التحليلات التنبؤية والتفتيش القائم على الذكاء الاصطناعي إلى تقليل التدخل البشري بشكل أكبر وتمكين إدارة العائد التكيفية.

خاتمة

تمثل عملية تقطيع الرقائق خطوة حاسمة تؤثر بشكل مباشر على إنتاج الرقاقة النهائي. يلعب كل جانب - من تآكل الشفرة والتحكم في التبريد إلى التقطيع غير الميكانيكي المتقدم - دورًا حاسمًا في تحديد عدد الرقائق التي تبقى سليمة من خلال التعبئة والاختبار. إن عملية التقطيع الدقيقة والخالية من التلوث لا تعزز الإنتاج فحسب، بل تضمن أيضًا الأداء الكهربائي المتسق عبر الدفعة بأكملها.

لمصنعي أشباه الموصلات المتقدمة الذين يبحثون عن حلول عالية الدقة للتقطيع وتحسين الإنتاج، البلوتونيوم تقدم شركة البلوتونيوم الدعم الشامل. بفضل خبرتها في معدات معالجة الرقائق وتكامل الغرف النظيفة، توفر أنظمة مبتكرة تعمل على تعزيز الدقة وتقليل العيوب وتحقيق عائدات أعلى للجيل القادم من أجهزة أشباه الموصلات.