Peralatan Laser Mikrofluida untuk Pemrosesan Wafer Semikonduktor

Ikhtisar Peralatan Teknologi Laser Microjet

Teknologi laser microjet adalah metode mikromachining hibrida canggih yang diadopsi secara luas yang menggabungkan jet air “setipis rambut” dengan berkas laser. Menggunakan mekanisme pemanduan refleksi internal total yang mirip dengan serat optik, jet air secara tepat mengirimkan energi laser ke permukaan benda kerja. Selama pemrosesan, jet terus-menerus mendinginkan zona interaksi dan secara efisien menghilangkan serpihan dan bubuk yang dihasilkan, mendukung proses yang lebih bersih dan stabil.

Sebagai proses laser yang dingin, bersih, dan sangat terkontrol, teknologi laser microjet secara efektif mengurangi masalah umum yang terkait dengan pemesinan laser kering, termasuk kerusakan akibat panas, kontaminasi dan pengendapan kembali, deformasi, oksidasi, retakan mikro, dan lancip kerf. Hal ini membuatnya sangat cocok untuk bahan semikonduktor yang keras dan rapuh serta aplikasi pengemasan canggih di mana hasil dan konsistensi sangat penting.

Deskripsi Dasar Pemesinan Laser Microjet

1) Sumber Laser

• Laser Nd:YAG solid-state (DPSS) yang dipompa dioda

• Lebar pulsa: opsi μs/ns

• Panjang gelombang: opsi 1064 nm / 532 nm / 355 nm

• Daya rata-rata: 10–200 W (tingkat terukur tipikal: 50/100/200 W)

2) Sistem Jet Air

• Air deionisasi (DI) yang disaring, pasokan tekanan rendah/tinggi sesuai kebutuhan

• Konsumsi tipikal: ~1 L/jam (pada tekanan representatif 300 bar)

• Gaya yang dihasilkan dapat diabaikan: < 0.1 N

3) Nosel

• Rentang diameter nosel: 30–150 μm

• Bahan nosel: safir atau berlian

4) Sistem Tambahan

• Modul pompa bertekanan tinggi

• Sistem pengolahan dan penyaringan air

​

Spesifikasi Teknis (Dua Konfigurasi Referensi)

Kemampuan Pemrosesan (Referensi)

• Kekasaran permukaan: Ra ≤ 1.6 μm (Konfigurasi A) / Ra ≤ 1.2 μm (Konfigurasi B)

• Kecepatan pengeboran/pembukaan: ≥ 1.25 mm/s

• Kecepatan pemotongan keliling: ≥ 6 mm/s

• Kecepatan pemotongan linier: ≥ 50 mm/s

Bahan yang berlaku termasuk kristal gallium nitrida (GaN), semikonduktor pita lebar ultra (misalnya, berlian, gallium oksida), bahan khusus dirgantara, substrat keramik-karbon LTCC, bahan fotovoltaik, kristal sintilator, dan banyak lagi.

Pemrosesan laser microjet

Aplikasi Peralatan Teknologi Laser Microjet

1) Pemotongan Wafer (Dicing)

• Bahan: silikon (Si), silikon karbida (SiC), gallium nitrida (GaN), dan wafer keras/rapuh lainnya

• Nilai: menggantikan pemotongan pisau berlian dan mengurangi chipping

  • Chipping tepi: 20 μm)

• Produktivitas: kecepatan pemotongan dapat meningkat hingga ~30%

  • Contoh: pemotongan SiC hingga 100 mm/s

• Pemotongan siluman: modifikasi laser internal ditambah pemisahan berbantuan jet, cocok untuk wafer ultra-tipis (< 50 μm)

•  

2) Pengeboran Chip dan Pemrosesan Lubang Mikro

• Pengeboran melalui silikon via (TSV) untuk 3D IC

• Pemesinan susunan lubang mikro termal untuk perangkat daya seperti IGBT

• Parameter tipikal:

  • Diameter lubang: 10–200 μm

  • Rasio aspek: hingga 10:1

  • Kekasaran dinding samping: Ra 2 μm)

3) Pengemasan Lanjutan

• Pembukaan jendela RDL: laser + jet menghilangkan pasivasi dan memaparkan bantalan

• Pengemasan tingkat wafer (WLP): pemrosesan senyawa cetakan epoksi (EMC) untuk paket Fan-Out

• Keuntungan: mengurangi lengkungan yang disebabkan oleh tekanan mekanis; hasil dapat melebihi 99.5%

4) Pemrosesan Semikonduktor Majemuk

• Bahan: GaN, SiC, dan semikonduktor pita lebar lainnya

• Kasus penggunaan:

  • Pemrosesan reses/takik gerbang untuk perangkat HEMT: pengiriman energi yang dikontrol jet membantu menghindari dekomposisi termal GaN

  • Annealing laser: pemanasan lokal berbantuan microjet untuk mengaktifkan wilayah yang diimplantasi ion (misalnya, area sumber SiC MOSFET)

5) Perbaikan Cacat dan Penyetelan Halus

• Laser memfusi/mengablasi sirkuit berlebihan dalam memori (DRAM/NAND)

• Pemangkasan susunan microlens untuk sensor optik seperti ToF

• Akurasi: kontrol energi ±1%; kesalahan posisi perbaikan < 0.1 μm

FAQ | Peralatan Teknologi Laser Microjet (Berpandu Jet-Air)

Q1: Apa itu teknologi laser microjet?
A: Ini adalah proses mikromachining laser hibrida di mana jet air tipis berkecepatan tinggi memandu berkas laser melalui refleksi internal total, mengirimkan energi secara tepat ke benda kerja sambil memberikan pendinginan dan penghilangan serpihan secara terus-menerus.

Q2: Apa keuntungan utama dibandingkan dengan pemrosesan laser kering?
A: Mengurangi kerusakan akibat panas, lebih sedikit kontaminasi dan pengendapan kembali, risiko oksidasi dan retakan mikro yang lebih rendah, meminimalkan lancip kerf, dan meningkatkan kualitas tepi pada bahan yang keras dan rapuh.

Q3: Bahan semikonduktor mana yang paling cocok untuk pemrosesan laser microjet?
A: Bahan keras dan rapuh seperti SiC dan GaN, serta wafer silikon. Ini juga dapat diterapkan pada bahan pita lebar ultra (misalnya, berlian, gallium oksida) dan substrat keramik canggih tertentu.