Molino de obleas DISCO DFG8830

La DISCO DFG8830 es una máquina de adelgazamiento y pulido totalmente automatizada para materiales duros y frágiles, lanzada por DISCO Corporation de Japón. Su principal objetivo es el adelgazamiento eficiente y con mínimo daño de materiales semiconductores/ópticos duros y frágiles de tercera generación, como SiC y zafiro. Con una arquitectura de 4 ejes y 5 etapas, combina un alto rendimiento con una alta precisión, lo que la convierte en una máquina de uso general para el adelgazamiento de obleas duras y frágiles de 6 a 8 pulgadas.

I. Posicionamiento principal y escenarios de aplicación

1. Posicionamiento central

Una máquina de pulido y adelgazamiento totalmente automatizada, diseñada específicamente para materiales de alta dureza y gran fragilidad (SiC, zafiro, cerámica, vidrio, etc.), que soluciona los problemas de baja eficiencia de procesamiento, alto daño y bajo rendimiento de los equipos tradicionales.

2. Aplicaciones típicas

Semiconductores: Adelgazamiento de obleas de potencia de SiC/GaN (de 6 a 8 pulgadas), adelgazamiento de sustratos de zafiro (chips LED).

Óptica: Adelgazamiento de vidrio óptico, sustratos cerámicos y materiales infrarrojos.

Embalaje avanzado: Adelgazamiento de obleas compuestas con sustratos de soporte de vidrio/cerámica (espesor total ≤ 3,5 mm).

3. Tallas compatibles

Obleas procesadas: Φ4/5/6 pulgadas (máximo Φ150 mm).

Sustratos compatibles: Φ5/6/8 pulgadas (compatible con sustratos de 8 pulgadas que admiten obleas de 6 pulgadas).

II. Estructura general y configuración principal

1. Arquitectura general

Distribución: 4 husillos + 5 mesas de mandril + 1 mesa giratoria, que integra todo el proceso de carga, rectificado, limpieza, secado y descarga, ocupando tan solo 3,5 m², compacta y eficiente.

Dimensiones (ancho × profundidad × alto): 1400 × 2500 × 2000 mm; Peso: Aproximadamente 6000 kg.

2. Componentes principales

(1) Sistema de husillo (4 ejes, Z1-Z4)

Potencia: Z1-Z3 son de 6,3 kW (alta rigidez, alto par, apto para cargas pesadas en materiales duros y quebradizos); Z4 es el eje de acabado. Velocidad de rotación: 1000-4000 min⁻¹ (potencia constante, apto para desbaste/afilado).

Muela abrasiva: Muela abrasiva de diamante estándar de Φ300 mm (gran diámetro, alta tasa de remoción, adecuada para materiales duros y quebradizos).

(2) Sistema de mesa de trabajo

Cinco mesas de trabajo con ventosas de vacío y una mesa giratoria permiten el procesamiento en paralelo y el funcionamiento continuo, con una UPH (capacidad máxima por hora) tres veces superior a la de los equipos de un solo eje (como el DFG8340).

La adsorción al vacío y la precisión de posicionamiento de ±2 μm garantizan que la desviación total del espesor (TTV) de la oblea después del adelgazamiento sea ≤2 μm.

(3) Sistema de control

Interfaz de funcionamiento: interfaz gráfica táctil de 15 pulgadas, funcionamiento basado en iconos, compatible con monitorización en tiempo real, almacenamiento de parámetros y alarmas por anomalías.

Núcleo de control: Servo de alta precisión + bucle cerrado de rejilla, precisión de control de espesor ±0,1 μm, admite adelgazamiento a nivel micrométrico (hasta 50 μm). 3. Módulos clave

Módulo de rectificado: división del trabajo en 4 ejes (Z1 rectificado basto → Z2 rectificado medio → Z3 rectificado fino → Z4 pulido/acabado), que permite completar múltiples procesos en una sola sujeción, reduciendo los daños durante la manipulación.

Módulo de limpieza y secado: Pulverización con agua pura + secado con aire iónico después del pulido, sin dejar residuos ni marcas de agua, cumpliendo con los requisitos de limpieza de semiconductores.

Carga y descarga automáticas: Cajas de doble material (25 obleas por caja), con identificación automática de obleas/sustratos, lo que reduce la intervención manual.

III. Principio de funcionamiento y flujo del proceso

1. Principio de molienda

Emplea el método de rotación de la oblea + rectificado en avance: La oblea gira a alta velocidad con la mesa de trabajo, y la muela abrasiva de diamante avanza axialmente, eliminando material mediante corte abrasivo + microfractura. Para materiales duros y frágiles, la eliminación de material frágil es el método principal, complementada con la eliminación de material plástico, controlando la profundidad de la grieta a ≤5 μm.

2. Diagrama de flujo del proceso estándar

Carga: Un brazo robótico recoge la oblea de la caja de material → la coloca → el vacío la adhiere a la mesa de trabajo.

Desbaste grueso (Z1): Alta tasa de remoción (50-100 μm/min), adelgazamiento rápido hasta el espesor objetivo + 20 μm.

Desbaste medio (Z2): Tasa de remoción media (20-50 μm/min), reduciendo la capa dañada al espesor objetivo + 5 μm.

Rectificado fino (Z3): Baja tasa de remoción (5-10 μm/min), TTV ≤ 2 μm, capa dañada ≤ 2 μm.

Pulido/Acabado superficial (Z4): Acabado espejo, rugosidad superficial Ra ≤ 0,1 μm.

Limpieza y secado: Pulverización con agua pura → secado con aire iónico → descarga en la caja de materiales.

3. Soporte para el flujo de procesamiento del sustrato: Se adapta a obleas compuestas de sustrato de vidrio/cerámica (espesor total ≤ 3,5 mm), la adsorción al vacío del sustrato protege la cara frontal de la oblea, puliendo solo la cara posterior, lo que resuelve los problemas de deformación y rotura de las obleas ultrafinas.

IV. Ventajas tecnológicas clave

1. Gran adaptabilidad a materiales duros y quebradizos.

Husillo de alta potencia (6,3 kW) + muela abrasiva de diamante de gran diámetro, que aumenta la eficiencia del procesamiento de SiC/zafiro en 3 veces y prolonga la vida útil de la muela en un 50 %.

Proceso de rectificado de bajo daño: capa dañada ≤2 μm, rendimiento ≥99 %, muy superior a los procesos de lapeado tradicionales.

2. Alta capacidad de producción (4 ejes, 5 mesas de trabajo)

Procesamiento en paralelo: 4 ejes funcionando simultáneamente, 5 mesas de trabajo girando continuamente, UPH ≥ 30 obleas (SiC de 6 pulgadas), 3 veces superior al de los equipos de un solo eje.

Totalmente automatizado: Carga, descarga, molienda, limpieza y secado integrados; funcionamiento continuo sin supervisión durante 24 horas.

3. Alta precisión y alta estabilidad

Control de espesor: ±0,1 μm, TTV ≤ 2 μm, cumpliendo con los requisitos de las obleas de SiC de grado automotriz.

Estructura rígida: Cuerpo de hierro fundido + diseño de amortiguación de vibraciones, vibración ≤0,5 μm, sin desviación en la precisión durante el funcionamiento a largo plazo. 4. Adaptabilidad flexible y bajos costos operativos.

Compatibilidad con múltiples tamaños: Compatible con obleas de 6 pulgadas y sustratos de 8 pulgadas, lo que permite un uso multifuncional y reduce la inversión en equipos.

Procesamiento ecológico: Utiliza únicamente agua pura, eliminando la contaminación por lodos de pulido; las aguas residuales pueden descargarse directamente, reduciendo los costos operativos en un 30 %.

V. Tabla de parámetros técnicos clave

Valor del parámetro de la tabla

Tamaño de oblea de procesamiento Φ4/5/6 pulgadas (máximo Φ150 mm)

Tamaño del sustrato de soporte Φ5/6/8 pulgadas

Número de husillos / Potencia de 4 ejes, Z1-Z3: 6,3 kW

Velocidad del husillo 1000-4000 min⁻¹

Especificaciones de la muela abrasiva: muela abrasiva de diamante de Φ300 mm

Precisión del control de espesor ±0,1 μm

TTV (Desviación total del espesor) ≤2 μm

Rugosidad superficial Ra≤0,1 μm

Capacidad (SiC de 6 pulgadas) UPH ≥ 30 obleas

Dimensiones generales de la máquina (ancho × profundidad × alto): 1400 × 2500 × 2000 mm

Peso aproximado: 6000 kg

Superficie del suelo: 3,5 m²

VI. Comparación con equipos similares (DFG8830 frente a DFG8340)

Tabla comparativa: DFG8830 (4 ejes, 5 mesas de trabajo) y DFG8340 (1 eje, 2 etapas).

Configuración del husillo: 4 × 6,3 kW, división de desbaste/acabado/pulido: 1 × 4,2 kW, proceso único

Capacidad: UPH ≥ 30 obleas (SiC de 6 pulgadas), UPH ≤ 10 obleas (SiC de 6 pulgadas)

Precisión de procesamiento: TTV≤2μm, capa dañada≤2μm, TTV≤5μm, capa dañada≤5μm

Materiales adecuados: SiC, zafiro, obleas compuestas (con sustrato), obleas de silicio, cerámicas de baja dureza.

Legado: 3,5 m², 2 m²

Escenarios de aplicación: Producción en masa, materiales de alta dureza y frágiles; Lotes pequeños, obleas de silicio/materiales de baja dureza.

VII. Resumen y valor para la industria

La DISCO DFG8830, con su arquitectura de 4 ejes y 5 etapas, husillo de alta potencia y proceso de bajo daño, se ha convertido en un equipo de referencia para el adelgazamiento de semiconductores de tercera generación (SiC/GaN) y sustratos ópticos de zafiro, solucionando los problemas de la industria relacionados con la baja eficiencia, el alto daño y el bajo rendimiento en el procesamiento de materiales duros y frágiles. En campos como los vehículos de nueva energía, las comunicaciones 5G y la iluminación LED, la DFG8830 ayuda a que los dispositivos de potencia de SiC y los chips LED de zafiro alcancen la producción en masa, impulsando a la industria de semiconductores hacia una banda prohibida más amplia, perfiles más delgados y un mayor rendimiento.