LED芯片研磨方法分享
2014-04-26 10:52阅读：
LED芯片研磨方法分享概述
LED芯片研磨制程的
首要动作即“上腊”，这与硅芯片的CMP化学研磨的贴胶意义相同。将芯片固定在铁制(Lapping制程)或陶瓷(Grounding制程)圆盘上。先将
固态蜡均匀的涂抹在加热约90~110℃的圆盘上，再将芯片正面置放贴附于圆盘，经过加压、冷却后，芯片则确实固定于盘面，完成上腊的动作。
LED芯片研磨一步——上蜡
上腊的制程，必须控制腊
的厚度在2~3um，这与固蜡的选择、加压方式及条件都有直接影响，并且直接关系着研磨后的完工厚度均匀性。而上腊机的加压、冷却机构部分，大致可分成两
种，一为使用两圆盘直接加压方式，另一种则是除了加压圆盘外，还增加了一个真空舱，在加压时将舱体抽真空，增加将蜡均匀压平的效果。
这两种方式，严格来说差
异并不大。但是某些芯片，却不适用于真空加压的方式上腊，例如芯片若是在磊晶制程前就已经在芯片正面的平边作刻号，当加压抽真空时，因为平边的刻号隆起，
会造成芯片下的腊被真空吸出，导致腊厚不足。研磨时，平边区域非常容易就被磨掉。除了造成研磨缺角，也因裂痕的产生，容易使芯片破裂。
然而，加压、冷却的设计也有不同，一般下圆盘都会有冷却水管路盘绕在盘内。但是有的是加压后数十秒或两分钟才开始加冷却水作冷却，而有的则是边加压、边冷却。
当上腊作业时，有一个难
题，即芯片上腊时的气泡。气泡会使芯片无法完全贴附于铁盘或陶瓷盘上，研磨后会造成小裂痕。(若芯片研磨后产生小十字型或人字型裂痕，则是上腊时有微尘未
被清除而造成。)但是，近来已经有自动上腊机，如WEC、TECDIA。在Robot取片时，就能将气泡大小控制在0.5mm以下，在经过加压冷却后，芯
片上腊的状况就十分良好。但是若以SpeedFAM的手
动上腊机进行上腊时，去除腊中1mm大小的气泡，就必须依靠操作者的经验与方法，才能获得最佳的上 腊效果。
LED芯片研磨二步曲——研磨
在上腊制程作业完成后，接下来的制程就是破坏力最高的“研磨制程”。
过去最成熟的研磨制程就
是Lapping，即是将芯片使用氧化铝研磨粉作第一次研磨。其作业方式是使用千分表量测与设定铁盘外围的钻石点，再将其放置于磨盘上，使用研磨粉作研
磨。使用钻石点的目的在于让芯片研磨至设定厚度时，由于钻石的硬度最高，所以芯片就不致于再被磨耗。
但是，由于蓝光LED基板为蓝宝石，硬度高，所以使用Lapping的方式研磨时，会导致制程时间过长。因此，近几年来以Grinding的方式进行蓝光LED的芯片研磨，降低制程工时。
Grinding制程设备可分成卧式与立式两种，卧式研磨机所指的是研磨马达与水平面平行，可适用于八片式以下的研磨设计。但是若为12片式研磨时，因陶瓷盘过大，则无法使用此设计方式。立式研磨机所指的是研磨马达与水平面垂直，而八片式以上的研磨机以此设计为主。
在Grinding的制
程方式中，使用钻石砂轮搭配冷却液(冷却油+RO水或DI水)或钻石切削液来研磨芯片。虽然冷却方式会依原设计者的制程理念与经验而有所不同，但是并不影
响制程的结果。此制程作业之中，最主要的在于工作轴与砂轮轴的调整必须呈平行。再来，就是砂轮的磨石结构。
由于Grinding研
磨制程的速度效率高，若可以在研磨时将芯片厚度尽可能的减薄，则抛光的工时与成本就能降低。但是，研磨是高破坏性的制程作业，所以芯片减薄有一个极限值;
另外，研磨制程中因钻石所造成的刮痕约为15um，所以完工厚度值也影响着研磨减薄的厚度设定。
然而，在使用过的Grinding研磨机里，不论是T牌、W牌、SF牌等，最大的极限值都在95~105um。因为蓝宝石基板的硬度与翘曲，而使得完工后在100um以下的结果相当不稳定。
所以，LED的研磨制程主要在设备设计与使用者经验的搭配。但是芯片的本质，仍是影响结果的主因。
LED芯片研磨三步曲——抛光
在芯片研磨之后，接下来的制程作业就是“抛光”。目的在处理Lapping研磨后产生的深孔，或Grinding研磨后的深刮痕。一般而言，Lapping研磨后的孔洞深度约为10um，Grinding研磨后的刮痕深度为15um~20um。
以Lapping研磨后
的抛光制程而言，抛光盘多数使用聚氨酯Pad，即一般所谓的软抛。软抛可以使制程作业后的表面光亮如镜，但是其切削速率极低，约为0.2um/min。另
一个抛光方式是使用锡、铅盘，因其盘面为金属材质，所以一般称为硬抛。硬抛的切削速率可以达到0.7~1um/min，加工速度比软抛快。然而，使用金属
盘做抛光的风险较高。虽然为锡、铅为软质金属，但是盘面的状况必须十分小心的作监控，尤其是盘面的修整。若在修整后，有金属颗粒未除净，抛光后易碎。
因此，为了增加切削速率
与盘面的稳定性，近年来有了新式的抛光盘，其盘面是树酯，基座是铜。就是现在所谓的“树酯铜盘”。因为盘面材质的硬度介于聚氨酯与锡之间，也被称作是硬抛
的一种方式。使用树酯铜盘做抛光，再搭配特制钻石抛光液与每秒的喷洒量，切削率可达2.3~2.8um/min。搭配Grinding的研磨制程，就能增
加大量的生产产出。当然，钻石抛光液的消耗量也会随之增加，但是在产能提升与损失风险较低的生产型态之下，每片芯片的生产成本未必会有增加。
探讨树酯铜盘的高切削率搭配
第一要素是铜盘沟槽与沟槽之间的间隙，沟槽与沟槽之间的间隙宽度最好为沟槽宽度的1.3~1.5倍。再来是抛光液的喷出量，必须依据无尘室环境与铜盘冷却温度而去作适当的设定、调整。
钻石抛光液大多使用多晶钻石颗粒，不仅切削稳定，若与其他溶剂的配方比例佳，切削速率并不逊色。
海德研磨机参数
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主要特点：（产品的图片和参数仅供参考，海德可以根据客户的要求定制）
○ 本机床属于4道行星轮系运动原理的研磨机床。
○
本机托盘重量通过空心轴、固定套配成对锥轴承和三个支撑脚全部落入底板，可以保证极高的托盘端跳。另外本机还配有修正轮，用来修复上下研磨盘的平面度误差。
○ 通过减速机带动链轮，从动链轮带动三根丝杆，使得齿圈平稳上下移动，具有较高的自动化程度。
○
本机床配有对工件加压研磨的
压力检测系统＊，自动检测工件当前所受压力，还配有与之相配套的用于自动加压调整的
电气比例阀＊。
○ 本机配有安全自锁气缸，当上研磨盘上升到上限位点时，插板伸出，防止上研磨盘落下，确保操作者、设备安全。
○ 采用PLC控制，控制方式灵活可靠。
○ 用触摸屏做为人机界面显示报警和机床状态的实时信息；界面友好，信息量大。
＊注：压力检测系统与电气比例阀为选配。
项目
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单位
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参数
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上研磨盘尺寸（外径×内径×厚度
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mm
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Φ933×Φ358×45
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下研磨盘尺寸（外径×内径×厚度）
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mm
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Φ933×Φ358×45
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修正轮尺寸
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mm
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厚度δ=20（金刚石修正轮25）外径Φ315mm，齿数147，DP=12
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加工件最小尺寸
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mm
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0.3
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加工件最大尺寸
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mm
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260（直径/对角线）
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被加工件精度
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mm
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单件平面度及平行度0.006mm以内，整盘工件厚度尺寸精度0.008mm以内
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下研磨盘转速
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rpm
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10-60
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外型尺寸（约:长×宽×高）
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mm
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1620×1350×2650
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设备质量
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kg
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4000
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