依據其波長的變化、輸出方式(連續波或者脈波輸出)的不同、不同的輸出功率與(yu) 能量,不論是電子工業(ye) 、汽車工業(ye) 、飛機工業(ye) 、五金加工、塑料加工、醫學、通訊、軍(jun) 事、甚至於(yu) 娛樂(le) 業(ye) 都可以找到激光的應用範例, 可謂不勝枚舉(ju) 、洋洋大觀, 難怪有人稱激光器為(wei) 萬(wan) 能工具。

        專(zhuan) 就激光器切割(Laser Cutting or Laser Scribing)而論,其原理係利用高能量集中於(yu) 極小麵積上所產(chan) 生的熱效應(Thermal Technique), 所以非常適用於(yu) 切割具有硬(Hard)、脆(Brittle)特性的陶瓷材料, 氧化鋁(Alumina)基板就是一個(ge) 常見激光器切割成功的應用案例。 然而將激光器使用於(yu) 8”以下矽芯片的切割案例並不多見, 雖然作者亦曾於(yu) 1999 Productronica Munchen實地參觀過瑞士Synova公司所開發以亞(ya) 格激光器為(wei) 核心的矽芯片切割機。至於(yu) 學術界對於(yu) 激光器切割矽材質的研究則至少可以追溯到1969年L. M. Lumley發表於(yu) Ceramic Bulletin的文章”Controlled Separation of Brittle Materials Using a Laser”。

        將激光器切割機使用於(yu) 矽芯片切割工藝, 除了激光器本身巨大的熱量問題需要克服之外,其實不論就售價(jia) 、工藝良率、與(yu) 產(chan) 能而論, 激光器切割機均未較以鑽石刀具(Diamond Blade)為(wei) 基礎的芯片切割機(Wafer Saw)優(you) 越, 所以8”矽芯片的切割工藝目前仍以芯片切割機為(wei) 主流, 不過由於(yu) 電子產(chan) 品輕薄化的趨勢與(yu) 矽芯片延伸至300 mm,  使得芯片切割機的地位受到激光器切割機極大的挑戰, 請參考以下說明。

2. 芯片切割的未來

         以鑽石刀具來切割芯片將使得芯片的背麵承受拉應力(Tension Stress), 因此, 當厚度變薄時會(hui) 造成更嚴(yan) 重的芯片背崩(Back Side Chipping or Cracking), 而Flip Chip的封裝方式更加突顯芯片背崩的品質問題。

        雖然降低切割速度或者采取階段切割(Step Cutting)的方式都可以改善芯片背崩的品質問題, 不過二者皆需付出降低產(chan) 能的代價(jia) 。日本DISCO公司研發出所謂DBG(Dicing Before Grinding)的工藝來解決(jue) 此問題, 不過除了Dicing(切割)與(yu) Grinding(背磨)之外, 此DBG工藝尚包括繁複的Tape(上膠帶)與(yu) De-tape(去膠帶)程序,所以此構想至今並未廣為(wei) 業(ye) 界接受。

        如果切割時刀具能夠不施力於(yu) 芯片, 無疑的將可避免芯片背崩的產(chan) 生, 因此非接觸(Non Contact)的切割方式, 如激光器或者蝕刻(Etch), 就特別受到業(ye) 者的注意與(yu) 期待。不過以上的兩(liang) 種替代(Alternative)工藝亦都有其需要克服的問題, 所以目前亦未有量產(chan) 的相關(guan) 芯片切割機種出現。

        除了芯片背崩的問題之外, 其實Low-k材質的出現才是目前激光器切割機受到大家矚目的真正原因。許多Low-k材質由於(yu) 其Porous或者Polymer的特性, 並不宜以鑽石刀具來切割, 然而如以傳(chuan) 統的激光器為(wei) 之, 亦會(hui) 因高熱而產(chan) 生不良的切割品質。

        最理想的狀況就是希望激光器的能量能夠全部用以去除Low-k材質, 而不會(hui) 殘留多餘(yu) 的熱量, 換句話說, 激光器僅(jin) 需負責去除Low-k材質, 而芯片本身則仍以傳(chuan) 統的鑽石刀具來切割, 除非日後芯片厚度薄到無法承受鑽石刀具的撞擊或者激光器光能夠將其輕易的切穿, 否則此種Hybrid(複合)的方式應是比較合理的作法。

         Low-k材質的激光器切割機雖然被許多人看好, 不過它充其量隻是許多候選設備中較被看好的一個(ge) , 在正式成為(wei) 主流量產(chan) 設備前, 它尚有許多問題需要去克服, 例如: 當切割道(Cutting Street)有測試點(Metal Pad)時所造成的剝離品質問題等等, 其實, 我們(men) 可由台灣目前尚無乙台被半導體(ti) 業(ye) 者驗證成功的Low-k材質激光器切割機的這個(ge) 事實來判斷, 就可以很清楚的了解這場戰役尚未結束, 國內(nei) 產(chan) 學研如有不錯的構想, 也不是完全沒有在這場新的競賽裏拔得頭籌的機會(hui) 。