Moedor de wafers DISCO DFG8830

A DISCO DFG8830 é uma máquina totalmente automatizada para desbaste e polimento de materiais duros e frágeis, lançada pela DISCO Corporation do Japão. Seu foco principal é o desbaste eficiente e com baixo dano de materiais semicondutores/ópticos duros e frágeis de terceira geração, como SiC e safira. Com uma arquitetura de 4 eixos e 5 estágios, ela equilibra alta produtividade e alta precisão, tornando-se uma máquina convencional para o desbaste de wafers duros e frágeis de 6 a 8 polegadas.

I. Posicionamento Central e Cenários de Aplicação

1. Posicionamento Central

Uma máquina de polimento e desbaste totalmente automatizada, projetada especificamente para materiais de alta dureza e fragilidade (SiC, safira, cerâmica, vidro, etc.), solucionando os problemas de baixa eficiência de processamento, alto índice de danos e baixo rendimento dos equipamentos tradicionais.

2. Aplicações típicas

Semicondutores: Afinamento de wafers de potência SiC/GaN (6-8 polegadas), afinamento de substratos de safira (chips de LED).

Óptica: Adelgaçamento de vidro óptico, substratos cerâmicos e materiais infravermelhos.

Embalagem avançada: Afinamento de wafers compostos com substratos de suporte de vidro/cerâmica (espessura total ≤ 3,5 mm).

3. Tamanhos Compatíveis

Wafers processados: Φ4/5/6 polegadas (máximo Φ150mm).

Substratos suportados: Φ5/6/8 polegadas (compatível com substratos de 8 polegadas que suportam wafers de 6 polegadas).

II. Estrutura Geral e Configuração Central

1. Arquitetura Geral

Layout: 4 fusos + 5 mesas de fixação + 1 mesa rotativa, integrando todo o processo de carregamento, retificação, limpeza, secagem e descarregamento, ocupando apenas 3,5㎡, compacto e eficiente.

Dimensões (L×P×A): 1400×2500×2000mm; Peso: Aproximadamente 6000kg.

2. Componentes Essenciais

(1) Sistema de fuso (4 eixos, Z1-Z4)

Potência: Z1-Z3 com 6,3 kW (alta rigidez, alto torque, adequados para cargas pesadas em materiais duros e quebradiços); Z4 é o eixo de acabamento. Velocidade de rotação: 1000-4000 min⁻¹ (potência constante, adequada para desbaste/acabamento).

Disco de desbaste: Disco de desbaste diamantado padrão de Φ300mm (diâmetro grande, alta taxa de remoção, adequado para materiais duros e quebradiços).

(2) Sistema de mesa de trabalho

Cinco mesas de trabalho com ventosas a vácuo e uma mesa rotativa permitem o processamento paralelo e a operação contínua, com uma UPH (capacidade máxima por hora) três vezes maior que a de equipamentos de eixo único (como o DFG8340).

A adsorção a vácuo com precisão de posicionamento de ±2μm garante que o TTV (desvio total da espessura) do wafer após o afinamento seja ≤2μm.

(3) Sistema de controle

Interface operacional: GUI sensível ao toque de 15 polegadas, operação baseada em ícones, suporta monitoramento em tempo real, armazenamento de parâmetros e alarmes de anormalidades.

Núcleo de controle: Servo de alta precisão + circuito fechado de grade, precisão de controle de espessura de ±0,1 μm, suporta afinamento em nível micrométrico (até 50 μm). 3. Módulos principais

Módulo de retificação: divisão de trabalho em 4 eixos (retificação grosseira Z1 → retificação média Z2 → retificação fina Z3 → polimento/acabamento Z4), realizando múltiplos processos em uma única fixação, reduzindo danos durante o manuseio.

Módulo de limpeza e secagem: Pulverização com água pura + secagem com ar iônico após a retificação, não deixando resíduos ou marcas d'água, atendendo aos requisitos de limpeza de semicondutores.

Carregamento e descarregamento automáticos: Caixas com dois materiais (25 wafers por caixa), identificando automaticamente os wafers/substratos, reduzindo a intervenção manual.

III. Princípio de funcionamento e fluxo do processo

1. Princípio de moagem

Utiliza o método de rotação do wafer + retificação por avanço axial: o wafer gira em alta velocidade com a mesa de trabalho, e a rebolo diamantada avança axialmente, removendo material por meio de corte abrasivo + microfratura. Para materiais duros e frágeis, a remoção por fragilidade é o método principal, complementado pela remoção por plasticidade, controlando a profundidade da trinca para ≤5 μm.

2. Fluxograma de Processo Padrão

Carregamento: Um braço robótico pega o wafer da caixa de materiais → posiciona-o → o adsorve a vácuo na mesa de trabalho.

Moagem grossa (Z1): Alta taxa de remoção (50-100 μm/min), reduzindo rapidamente a espessura até o alvo + 20 μm.

Moagem média (Z2): Taxa de remoção média (20-50 μm/min), reduzindo a camada danificada à espessura alvo + 5 μm.

Retificação fina (Z3): Baixa taxa de remoção (5-10 μm/min), TTV ≤ 2 μm, camada danificada ≤ 2 μm.

Polimento/Acabamento de Superfície (Z4): Acabamento espelhado, rugosidade superficial Ra ≤ 0,1 μm.

Limpeza e secagem: Pulverização com água pura → secagem com ar iônico → descarregamento na caixa de materiais.

3. Fluxo de Processamento do Substrato de Suporte: Adapta-se a wafers compostos de substrato de vidro/cerâmica (espessura total ≤ 3,5 mm), a adsorção a vácuo do substrato protege a face frontal do wafer, retificando apenas a face posterior, resolvendo os problemas de empenamento e quebra de wafers ultrafinos.

IV. Principais vantagens tecnológicas

1. Forte adaptabilidade a materiais duros e quebradiços

Eixo de alta potência (6,3 kW) + rebolo diamantado de grande diâmetro, aumentando a eficiência do processamento de SiC/safira em 3 vezes e prolongando a vida útil do rebolo em 50%.

Processo de retificação com baixo dano: Camada danificada ≤2μm, rendimento ≥99%, superando em muito os processos de lapidação tradicionais.

2. Alta capacidade de produção (4 eixos, 5 mesas de trabalho)

Processamento paralelo: 4 eixos trabalhando simultaneamente, 5 mesas de trabalho girando continuamente, UPH≥30 wafers (SiC de 6 polegadas), 3 vezes maior que o equipamento de eixo único.

Totalmente automatizado: Carregamento, descarregamento, moagem, limpeza e secagem integrados; operação contínua e sem supervisão, 24 horas por dia.

3. Alta precisão e alta estabilidade

Controle de espessura: ±0,1μm, TTV≤2μm, atendendo aos requisitos de wafers de SiC de grau automotivo.

Estrutura rígida: Corpo em ferro fundido + design com amortecimento de vibrações, vibração ≤0,5 μm, sem desvio na precisão durante operação de longo prazo. 4. Adaptabilidade flexível e baixos custos operacionais.

Compatibilidade com vários tamanhos: Compatível com wafers de 6 polegadas e substratos de 8 polegadas, permitindo uso multifuncional e reduzindo o investimento em equipamentos.

Processamento ecológico: Utiliza apenas água pura, eliminando a poluição por lama de polimento; as águas residuais podem ser descartadas diretamente, reduzindo os custos operacionais em 30%.

V. Tabela de Parâmetros Técnicos Principais

Valor do parâmetro da tabela

Processamento de wafers de Φ4/5/6 polegadas (máximo Φ150mm)

Tamanho do substrato de suporte: Φ5/6/8 polegadas

Número de fusos / Potência: 4 eixos, Z1-Z3: 6,3 kW

Velocidade do fuso 1000-4000 min⁻¹

Especificações do disco de desbaste: Disco de desbaste diamantado de Φ300mm

Precisão do controle de espessura: ±0,1 μm

TTV (Desvio Total da Espessura) ≤2μm

Rugosidade da superfície Ra≤0,1μm

Capacidade (SiC de 6 polegadas) UPH≥30 wafers

Dimensões totais da máquina (L×P×A): 1400×2500×2000 mm

Peso aproximado: 6000 kg

Área do piso: 3,5㎡

VI. Comparação com equipamentos similares (DFG8830 vs DFG8340)

Comparação de mesas Item DFG8830 (4 eixos, 5 mesas de trabalho) DFG8340 (1 eixo, 2 estágios)

Configuração do fuso: 4×6,3 kW, divisão de desbaste/acabamento/polimento: 1×4,2 kW, processo único

Capacidade: UPH≥30 wafers (SiC de 6 polegadas), UPH≤10 wafers (SiC de 6 polegadas)

Precisão de processamento: TTV≤2μm, camada danificada≤2μm, TTV≤5μm, camada danificada≤5μm

Materiais adequados: SiC, safira, wafers compostos (com substrato), wafers de silício, cerâmicas de baixa dureza.

Legado: 3,5㎡, 2㎡

Cenários de aplicação: Produção em massa, materiais de alta dureza e frágeis; Pequenos lotes, wafers de silício/materiais de baixa dureza

VII. Resumo e Valor da Indústria

A DISCO DFG8830, com sua arquitetura de 4 eixos e 5 estágios, fuso de alta potência e processo de baixo dano, tornou-se um equipamento de referência para o adelgaçamento de semicondutores de terceira geração (SiC/GaN) e substratos ópticos de safira, solucionando os principais problemas da indústria: baixa eficiência, alto índice de danos e baixo rendimento no processamento de materiais duros e frágeis. Em áreas como veículos de novas energias, comunicações 5G e iluminação LED, a DFG8830 contribui para a produção em massa de dispositivos de potência SiC e chips de LED de safira, impulsionando a indústria de semicondutores em direção a bandas proibidas mais amplas, perfis mais finos e maior desempenho.