Máy nghiền wafer DISCO DFG8830

Máy DISCO DFG8830 là máy làm mỏng và đánh bóng hoàn toàn tự động dành cho các vật liệu cứng và giòn, được sản xuất bởi tập đoàn DISCO của Nhật Bản. Trọng tâm chính của máy là làm mỏng hiệu quả, ít gây hư hại cho các vật liệu bán dẫn/quang học thế hệ thứ ba cứng và giòn như SiC và sapphire. Với kiến ​​trúc 4 trục, 5 giai đoạn, máy cân bằng giữa năng suất cao và độ chính xác cao, trở thành một máy móc chủ đạo để làm mỏng các tấm wafer cứng và giòn có kích thước 6-8 inch.

I. Định vị cốt lõi và các kịch bản ứng dụng

1. Định vị cốt lõi

Máy đánh bóng và làm mỏng hoàn toàn tự động được thiết kế đặc biệt cho các vật liệu có độ cứng cao, độ giòn cao (SiC, sapphire, gốm sứ, thủy tinh, v.v.), giải quyết các vấn đề về hiệu quả gia công thấp, hư hỏng cao và năng suất thấp của các thiết bị truyền thống.

2. Các ứng dụng điển hình

Chất bán dẫn: Làm mỏng các tấm wafer SiC/GaN công suất cao (6-8 inch), làm mỏng các chất nền sapphire (chip LED).

Quang học: Làm mỏng thủy tinh quang học, chất nền gốm và vật liệu hồng ngoại.

Công nghệ đóng gói tiên tiến: Làm mỏng các tấm wafer composite với chất nền hỗ trợ bằng thủy tinh/gốm (tổng độ dày ≤ 3,5mm).

3. Kích thước tương thích

Các tấm wafer đã qua xử lý: Φ4/5/6 inch (đường kính tối đa Φ150mm).

Các loại đế đỡ: Φ5/6/8 inch (tương thích với đế 8 inch hỗ trợ wafer 6 inch).

II. Cấu trúc tổng thể và cấu hình cốt lõi

1. Kiến trúc tổng thể

Bố trí: 4 trục chính + 5 bàn kẹp phôi + 1 bàn xoay, tích hợp toàn bộ quy trình nạp, mài, làm sạch, sấy khô và dỡ phôi, chỉ chiếm diện tích 3,5㎡, nhỏ gọn và hiệu quả.

Kích thước (Rộng × Sâu × Cao): 1400 × 2500 × 2000 mm; Trọng lượng: Khoảng 6000 kg.

2. Các thành phần cốt lõi

(1) Hệ thống trục chính (4 trục, Z1-Z4)

Công suất: Trục Z1-Z3 có công suất 6,3kW (độ cứng cao, mô-men xoắn lớn, phù hợp với tải trọng nặng trên các vật liệu cứng và giòn); Z4 là trục hoàn thiện. Tốc độ quay: 1000-4000 vòng/phút (công suất đầu ra không đổi, phù hợp cho mài thô/mài tinh).

Đá mài: Đá mài kim cương tiêu chuẩn Φ300mm (đường kính lớn, tốc độ loại bỏ vật liệu cao, thích hợp cho các vật liệu cứng và giòn).

(2) Hệ thống bàn làm việc

5 bàn làm việc hút chân không và 1 bàn xoay cho phép xử lý song song và vận hành liên tục, với năng suất tối đa mỗi giờ (UPH) gấp ba lần so với thiết bị một trục (như DFG8340).

Quá trình hút chân không kết hợp với độ chính xác định vị ±2μm đảm bảo rằng TTV (độ lệch tổng độ dày) của tấm wafer sau khi làm mỏng là ≤2μm.

(3) Hệ thống điều khiển

Giao diện vận hành: Màn hình cảm ứng GUI 15 inch, thao tác dựa trên biểu tượng, hỗ trợ giám sát thời gian thực, lưu trữ thông số và cảnh báo bất thường.

Lõi điều khiển: Servo độ chính xác cao + vòng kín lưới, độ chính xác điều khiển độ dày ±0,1μm, hỗ trợ làm mỏng ở mức micromet (xuống đến 50μm). 3. Các mô-đun chính

Mô-đun mài: Phân công lao động 4 trục (mài thô Z1 → mài trung bình Z2 → mài tinh Z3 → đánh bóng/hoàn thiện Z4), hoàn thành nhiều quy trình trong một lần kẹp phôi, giảm thiểu hư hại do thao tác.

Mô-đun làm sạch và sấy khô: Phun nước tinh khiết + sấy khô bằng khí ion sau khi mài, không để lại cặn hoặc vết nước, đáp ứng yêu cầu về độ sạch của chất bán dẫn.

Hệ thống nạp và dỡ tự động: Hai hộp chứa vật liệu (25 tấm wafer mỗi hộp), tự động nhận diện wafer/chất nền, giảm thiểu sự can thiệp thủ công.

III. Nguyên lý hoạt động và quy trình vận hành

1. Nguyên lý nghiền

Sử dụng phương pháp quay tấm wafer + mài trong quá trình cấp liệu: Tấm wafer quay với tốc độ cao cùng với bàn làm việc, và bánh mài kim cương di chuyển theo trục, loại bỏ vật liệu thông qua quá trình cắt mài mòn + vi nứt. Đối với các vật liệu cứng và giòn, phương pháp loại bỏ giòn là phương pháp chính, được bổ sung bằng phương pháp loại bỏ dẻo, kiểm soát độ sâu vết nứt ≤5μm.

2. Quy trình chuẩn

Đang tải: Một cánh tay robot nhặt tấm bán dẫn từ hộp vật liệu → đặt vào vị trí → hút chân không tấm bán dẫn lên bàn làm việc.

Nghiền thô (Z1): Tốc độ loại bỏ vật liệu cao (50-100μm/phút), làm mỏng nhanh chóng đến độ dày mục tiêu + 20μm.

Mài trung bình (Z2): Tốc độ loại bỏ vật liệu trung bình (20-50μm/phút), giảm lớp bị hư hại xuống độ dày mục tiêu + 5μm.

Mài mịn (Z3): Tốc độ loại bỏ vật liệu thấp (5-10μm/phút), TTV ≤ 2μm, lớp bị hư hại ≤ 2μm.

Đánh bóng/Hoàn thiện bề mặt (Z4): Bề mặt bóng như gương, độ nhám bề mặt Ra ≤ 0,1μm.

Vệ sinh và sấy khô: Phun nước tinh khiết → sấy khô bằng khí ion → đổ vào thùng chứa vật liệu.

3. Hỗ trợ quy trình xử lý chất nền: Thích ứng với các tấm wafer composite chất nền thủy tinh/gốm (tổng độ dày ≤ 3,5mm), hút chân không chất nền bảo vệ mặt trước của wafer, chỉ mài mặt sau, giải quyết các vấn đề cong vênh và vỡ của các wafer siêu mỏng.

IV. Ưu điểm công nghệ cốt lõi

1. Khả năng thích ứng cao với vật liệu cứng và giòn

Trục chính công suất cao (6,3kW) + đá mài kim cương đường kính lớn, giúp tăng hiệu quả gia công SiC/sapphire lên gấp 3 lần và kéo dài tuổi thọ đá mài thêm 50%.

Quy trình mài ít gây hư hại: Lớp hư hại ≤2μm, hiệu suất ≥99%, vượt xa các quy trình mài bóng truyền thống.

2. Năng lực sản xuất hiệu quả cao (4 trục, 5 bàn làm việc)

Xử lý song song: 4 trục hoạt động đồng thời, 5 bàn làm việc quay liên tục, UPH≥30 tấm wafer (SiC 6 inch), gấp 3 lần so với thiết bị một trục.

Hoàn toàn tự động: Tích hợp các công đoạn nạp, dỡ, nghiền, làm sạch và sấy khô; vận hành liên tục không cần giám sát trong 24 giờ.

3. Độ chính xác cao và độ ổn định cao

Kiểm soát độ dày: ±0,1μm, TTV≤2μm, đáp ứng yêu cầu của tấm wafer SiC tiêu chuẩn ô tô.

Cấu trúc chắc chắn: Thân máy bằng gang + thiết kế giảm chấn rung, độ rung ≤0,5μm, không có sự thay đổi độ chính xác trong quá trình vận hành lâu dài. 4. Khả năng thích ứng linh hoạt và chi phí vận hành thấp

Khả năng tương thích đa kích thước: Tương thích với tấm wafer 6 inch và đế 8 inch, cho phép sử dụng đa mục đích và giảm chi phí đầu tư thiết bị.

Công nghệ xử lý xanh: Chỉ sử dụng nước tinh khiết, loại bỏ ô nhiễm do bùn đánh bóng; nước thải có thể được xả trực tiếp, giảm chi phí vận hành đến 30%.

V. Bảng thông số kỹ thuật chính

Giá trị tham số bảng

Kích thước wafer xử lý: Φ4/5/6 inch (tối đa Φ150mm)

Kích thước đế đỡ: Φ5/6/8 inch

Số trục chính / Công suất 4 trục, Z1-Z3: 6,3kW

Tốc độ trục chính 1000-4000 vòng/phút⁻¹

Thông số kỹ thuật đá mài: Đá mài kim cương Φ300mm

Độ chính xác kiểm soát độ dày ±0,1μm

TTV (Độ lệch tổng độ dày) ≤2μm

Độ nhám bề mặt Ra≤0,1μm

Công suất (SiC 6 inch) UPH≥30 tấm wafer

Kích thước tổng thể của máy (Rộng × Sâu × Cao): 1400 × 2500 × 2000 mm

Trọng lượng xấp xỉ 6000kg

Diện tích sàn: 3,5㎡

VI. So sánh với các thiết bị tương tự (DFG8830 so với DFG8340)

Bảng so sánh các sản phẩm: DFG8830 (4 trục, 5 bàn làm việc) và DFG8340 (1 trục, 2 giai đoạn).

Cấu hình trục chính: 4×6,3kW, phân chia gia công thô/tinh/đánh bóng: 1×4,2kW, quy trình đơn

Công suất: UPH≥30 tấm wafer (SiC 6 inch), UPH≤10 tấm wafer (SiC 6 inch)

Độ chính xác gia công: TTV≤2μm, lớp hư hỏng≤2μm, TTV≤5μm, lớp hư hỏng≤5μm

Vật liệu phù hợp: SiC, sapphire, tấm wafer composite (có lớp nền), tấm wafer silicon, gốm có độ cứng thấp.

Diện tích cũ: 3,5m², 2m²

Các trường hợp áp dụng: Sản xuất hàng loạt, vật liệu có độ cứng cao và dễ vỡ; Sản xuất theo lô nhỏ, tấm silicon/vật liệu có độ cứng thấp.

VII. Tóm tắt và Giá trị Ngành

Máy DISCO DFG8830, với kiến ​​trúc 4 trục, 5 giai đoạn, trục chính công suất cao và quy trình ít gây hư hại, đã trở thành thiết bị chuẩn mực cho việc làm mỏng chất bán dẫn thế hệ thứ ba (SiC/GaN) và chất nền quang học sapphire, giải quyết các vấn đề nan giải trong ngành về hiệu suất thấp, hư hại cao và năng suất thấp trong quá trình gia công các vật liệu cứng và giòn. Trong các lĩnh vực như xe năng lượng mới, truyền thông 5G và chiếu sáng LED, DFG8830 giúp các thiết bị điện SiC và chip LED sapphire đạt được sản xuất hàng loạt, thúc đẩy ngành công nghiệp bán dẫn hướng tới dải năng lượng rộng hơn, cấu hình mỏng hơn và hiệu suất cao hơn.