Broyeur à plaquettes DISCO DFG8830

La DISCO DFG8830 est une machine entièrement automatisée d'amincissement et de polissage pour matériaux durs et fragiles, lancée par DISCO Corporation au Japon. Elle est principalement conçue pour l'amincissement efficace et à faible dommage des matériaux durs et fragiles de troisième génération utilisés dans les semi-conducteurs et l'optique, tels que le SiC et le saphir. Grâce à son architecture à 4 axes et 5 étapes, elle offre un équilibre optimal entre débit élevé et haute précision, ce qui en fait une machine de choix pour l'amincissement de plaquettes dures et fragiles de 6 à 8 pouces.

I. Positionnement de base et scénarios d'application

1. Positionnement central

Une machine de polissage et d'amincissement entièrement automatisée, spécialement conçue pour les matériaux à haute dureté et à haute fragilité (SiC, saphir, céramique, verre, etc.), résolvant les problèmes de faible efficacité de traitement, de dommages importants et de faible rendement des équipements traditionnels.

2. Applications typiques

Semiconducteurs : Amincissement des plaquettes de puissance SiC/GaN (6-8 pouces), amincissement des substrats en saphir (puces LED).

Optique : Amincissement du verre optique, des substrats céramiques et des matériaux infrarouges.

Conditionnement avancé : Amincissement des plaquettes composites avec des substrats de support en verre/céramique (épaisseur totale ≤ 3,5 mm).

3. Tailles compatibles

Plaquettes traitées : Φ4/5/6 pouces (Φ150 mm maximum).

Supports de substrats : Φ5/6/8 pouces (compatible avec les substrats de 8 pouces supportant des plaquettes de 6 pouces).

II. Structure générale et configuration de base

1. Architecture générale

Agencement : 4 broches + 5 tables porte-broches + 1 table rotative, intégrant l'ensemble du processus de chargement, de meulage, de nettoyage, de séchage et de déchargement, occupant seulement 3,5 m², compact et efficace.

Dimensions (L×P×H) : 1400×2500×2000 mm ; Poids : Environ 6000 kg.

2. Composants principaux

(1) Système de broche (4 axes, Z1-Z4)

Puissance : Les axes Z1 à Z3 développent une puissance de 6,3 kW (rigidité et couple élevés, adaptés aux charges importantes sur les matériaux durs et cassants) ; l’axe Z4 est l’axe de finition. Vitesse de rotation : 1 000 à 4 000 tr/min (puissance constante, adaptée au dégrossissage et au meulage fin).

Meule : Meule diamantée standard Φ300 mm (grand diamètre, taux d'enlèvement de matière élevé, convient aux matériaux durs et fragiles).

(2) Système de table de travail

5 tables de travail à ventouses sous vide et 1 table rotative permettent un traitement parallèle et un fonctionnement continu, avec une UPH (capacité maximale par heure) trois fois supérieure à celle des équipements à axe unique (tels que le DFG8340).

L'adsorption sous vide + la précision de positionnement ±2μm garantissent que le TTV (écart d'épaisseur total) de la plaquette après amincissement est ≤2μm.

(3) Système de contrôle

Interface utilisateur : écran tactile de 15 pouces, fonctionnement par icônes, prise en charge de la surveillance en temps réel, du stockage des paramètres et des alarmes anormales.

Noyau de commande : servomoteur haute précision + réseau en boucle fermée, précision de contrôle d’épaisseur ±0,1 µm, supporte un amincissement au micron près (jusqu’à 50 µm). 3. Modules clés

Module de rectification : division du travail sur 4 axes (Z1 rectification grossière → Z2 rectification moyenne → Z3 rectification fine → Z4 polissage/finition), réalisant plusieurs processus en un seul serrage, réduisant les dommages liés à la manutention.

Module de nettoyage et de séchage : Pulvérisation d’eau pure + séchage à l’air ionisé après le meulage, ne laissant aucun résidu ni trace d’eau, répondant aux exigences de propreté des semi-conducteurs.

Chargement et déchargement automatiques : boîtes à double matériau (25 plaquettes par boîte), identification automatique des plaquettes/substrats, réduisant l'intervention manuelle.

III. Principe de fonctionnement et flux de processus

1. Principe de broyage

Ce procédé utilise la rotation de la plaquette et la rectification par alimentation continue : la plaquette tourne à grande vitesse sur la table de travail, tandis que la meule diamantée avance axialement, enlevant de la matière par abrasion et microfracturation. Pour les matériaux durs et fragiles, l’enlèvement de matière par fragilisation est la méthode principale, complétée par un enlèvement de matière plastique, la profondeur des fissures étant limitée à 5 µm.

2. Flux de processus standard

Chargement : Un bras robotisé saisit la plaquette dans la boîte de matériaux → la positionne → l'aspire sur la table de travail.

Broyage grossier (Z1) : Taux d'enlèvement élevé (50-100 μm/min), amincissement rapide jusqu'à l'épaisseur cible + 20 μm.

Broyage moyen (Z2) : Taux d'enlèvement moyen (20-50 μm/min), réduisant la couche endommagée à l'épaisseur cible + 5 μm.

Broyage fin (Z3) : Faible taux d'enlèvement (5-10 μm/min), TTV ≤ 2 μm, couche endommagée ≤ 2 μm.

Polissage/Finition de surface (Z4) : Finition miroir, rugosité de surface Ra ≤ 0,1 μm.

Nettoyage et séchage : Pulvérisation d'eau pure → séchage à l'air ionique → déchargement dans la boîte à matériaux.

3. Flux de traitement du substrat de support : Adapté aux plaquettes composites de substrat en verre/céramique (épaisseur totale ≤ 3,5 mm), l'adsorption sous vide du substrat protège la face avant de la plaquette, le meulage ne concerne que la face arrière, résolvant ainsi les problèmes de déformation et de casse des plaquettes ultra-minces.

IV. Principaux avantages technologiques

1. Forte capacité d'adaptation aux matériaux durs et cassants

Broche haute puissance (6,3 kW) + meule diamantée de grand diamètre, augmentant l'efficacité de traitement du SiC/saphir par 3 et prolongeant la durée de vie de la meule de 50 %.

Procédé de rectification à faible dommage : couche endommagée ≤2μm, rendement ≥99%, dépassant de loin les procédés de rodage traditionnels.

2. Capacité de production à haut rendement (4 axes, 5 tables de travail)

Traitement parallèle : 4 axes fonctionnant simultanément, 5 tables de travail en rotation continue, UPH≥30 plaquettes (6 pouces SiC), 3 fois plus que l'équipement à axe unique.

Entièrement automatisé : chargement, déchargement, broyage, nettoyage et séchage intégrés ; fonctionnement continu sans surveillance pendant 24 heures.

3. Haute précision et grande stabilité

Contrôle de l'épaisseur : ±0,1 μm, TTV ≤ 2 μm, répondant aux exigences des plaquettes SiC de qualité automobile.

Structure rigide : corps en fonte + conception anti-vibrations, vibrations ≤ 0,5 µm, précision stable même en fonctionnement prolongé. 4. Grande flexibilité et faibles coûts d’exploitation.

Compatibilité multi-formats : Compatible avec les plaquettes de 6 pouces et les substrats de 8 pouces, permettant une utilisation polyvalente et réduisant les investissements en équipement.

Procédé écologique : utilise uniquement de l’eau pure, éliminant ainsi la pollution due aux boues de polissage ; les eaux usées peuvent être rejetées directement, réduisant les coûts d’exploitation de 30 %.

V. Tableau des principaux paramètres techniques

Valeur du paramètre du tableau

Taille des plaquettes de traitement Φ4/5/6 pouces (Φ150 mm maximum)

Dimensions du support : Φ5/6/8 pouces

Nombre de broches / Puissance 4 axes, Z1-Z3 : 6,3 kW

Vitesse de broche 1000-4000 min⁻¹

Spécifications de la meule diamantée Φ300 mm

Précision du contrôle d'épaisseur : ±0,1 µm

TTV (écart d'épaisseur totale) ≤ 2 μm

Rugosité de surface Ra ≤ 0,1 μm

Capacité (6 pouces SiC) UPH≥30 plaquettes

Dimensions hors tout de la machine (L×P×H) : 1400×2500×2000 mm

Poids approximatif : 6000 kg

Surface au sol 3,5 m²

VI. Comparaison avec des équipements similaires (DFG8830 vs DFG8340)

Table comparative : DFG8830 (4 axes, 5 tables de travail) DFG8340 (1 axe, 2 étages)

Configuration de la broche : 4 × 6,3 kW, division ébauche/finition/polissage : 1 × 4,2 kW, processus unique

Capacité : UPH≥30 plaquettes (SiC de 6 pouces), UPH≤10 plaquettes (SiC de 6 pouces)

Précision de traitement : TTV ≤ 2 µm, couche endommagée ≤ 2 µm, TTV ≤ 5 µm, couche endommagée ≤ 5 µm

Matériaux appropriés : SiC, saphir, plaquettes composites (avec substrat), plaquettes de silicium, céramiques à faible dureté

Héritage : 3,5 m², 2 m²

Scénarios d'application : Production en série, matériaux à haute dureté et fragiles ; Petites séries, plaquettes de silicium/matériaux à faible dureté

VII. Résumé et valeur pour l'industrie

La machine DISCO DFG8830, avec son architecture à 4 axes et 5 étages, sa broche haute puissance et son procédé à faible endommagement, est devenue une référence pour l'amincissement des semi-conducteurs de troisième génération (SiC/GaN) et des substrats optiques en saphir. Elle résout les problèmes majeurs de l'industrie liés à la faible efficacité, aux dommages importants et au faible rendement lors du traitement de matériaux durs et fragiles. Dans des domaines tels que les véhicules à énergies nouvelles, les communications 5G et l'éclairage LED, la DFG8830 contribue à la production en série des dispositifs de puissance en SiC et des puces LED en saphir, orientant ainsi l'industrie des semi-conducteurs vers des bandes interdites plus larges, des profils plus fins et des performances accrues.