CN116387144A - 红外探测芯片的减薄方法及红外探测芯片 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种红外探测芯片的减薄方法及红外探测芯片，所述方法包括：提供单点金刚石车床的工件固定装置，并将红外探测芯片固定在所述工件固定装置；利用所述单点金刚石车床对所述红外探测芯片进行粗车加工；利用所述单点金刚石车床对粗车加工的红外探测芯片进行半精车加工；利用所述单点金刚石车床对半精车加工的红外探测芯片进行精车加工。本申请通过采用单点金刚石车床对红外探测芯片进行车削以实现减薄加工，从而可解决磨削抛光技术中减薄效率低、厚度和表面面型难以控制的问题，并且对芯片内部损伤较小，进而提高减薄加工的加工效率和加工质量。
Description
技术领域
本申请涉及芯片制造技术领域，尤其涉及一种红外探测芯片的减薄方法及红外探测芯片。
背景技术
芯片，又称微电路、微芯片和集成电路，是指内含集成电路的硅片，常常作为计算机或者其他电子设备的一部分。在安全防范、森林防火、红外激光等应用领域中，多使用包含红外探测芯片的红外探测器进行环境探测。由于红外探测技术是利用目标物体与背景环境之间的红外辐射差形成相应的热点或图像，以便于通过该热点或图像获取目标物体及背景环境的信息，因此，红外探测芯片的表面粗糙度、芯片厚度和透光性等芯片特性影响着红外探测芯片的探测识别能力。
红外探测芯片是将厚度约为500μm的芯片进行研磨、粗抛和精抛等处理，以将芯片的厚度减薄到100μm以下，表面TTV(Total Thickness Variation，总厚度偏差)小于2μm，表面平整光滑且机械损伤小。目前，现有技术是采用CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光)技术来实现红外探测芯片的减薄处理。然而，CMP技术的磨抛工艺繁琐，需要历经多个工艺步骤，存在加工时间长且难以精确控制减薄厚度的问题。
发明内容
本申请的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是现有技术中加工时间长且难以精确控制减薄厚度的技术缺陷。
第一方面，本申请实施例提供了一种红外探测芯片的减薄方法，所述方法包括：
提供单点金刚石车床的工件固定装置，并将红外探测芯片固定在所述工件固定装置；
利用所述单点金刚石车床对所述红外探测芯片进行粗车加工；
利用所述单点金刚石车床对粗车加工的红外探测芯片进行半精车加工；
利用所述单点金刚石车床对半精车加工的红外探测芯片进行精车加工。
在其中一个实施例中，所述利用所述单点金刚石车床对所述红外探测芯片进行粗车加工，包括：
触发所述单点金刚石车床以20μm～30μm作为单次减薄厚度，以F30mm/min～F50mm/min作为进给速度，对所述红外探测芯片进行加工。
在其中一个实施例中，所述利用所述单点金刚石车床对粗车加工的红外探测芯片进行半精车加工，包括：
触发所述单点金刚石车床以10μm～15μm作为单次减薄厚度，以F20mm/min～F25mm/min作为车削速度，对粗车加工的红外探测芯片进行加工。
在其中一个实施例中，所述利用所述单点金刚石车床对半精车加工的红外探测芯片进行精车加工，包括：
触发所述单点金刚石车床以8μm～12μm作为单次减薄厚度，以F12mm/min～F18mm/min作为车削速度，对半精车加工的红外探测芯片进行加工。
在其中一个实施例中，所述提供单点金刚石车床的工件固定装置，包括：
选取金刚石车刀，所述金刚石车刀的刀具前角为-25°～-20°，刀具半径为1.2mm～1.6mm；
将所述金刚石车刀固定在所述单点金刚石车床的飞刀盘；
将原始固定装置进行水平度矫正；
采用所述金刚石车刀对矫正后的原始固定装置进行飞切，以得到所述工件固定装置，所述工件固定装置的水平差小于或等于1μm。
在其中一个实施例中，所述采用所述金刚石车刀对矫正后的原始固定装置进行飞切之后，还包括：
对所述金刚石车刀和所述工件固定装置进行清理，以去除车削碎屑。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
当精车加工结束时，对所述金刚石车刀和所述工件固定装置进行清理，以去除车削碎屑。
在其中一个实施例中，所述工件固定装置为吸盘，所述吸盘安装在所述单点金刚石车床的空气吸附装置上；
所述当精车加工结束时，对所述金刚石车刀和所述工件固定装置进行清理，以去除车削碎屑之后，还包括：
关闭所述空气吸附装置，卸载所述吸盘。
在其中一个实施例中，所述关闭所述空气吸附装置，卸载所述吸盘之后，还包括：
对精车加工的红外探测芯片分别进行厚度检测、刀纹检测、面型检测和平行度检测。
第二方面，本申请实施例提供了一种红外探测芯片，所述红外探测芯片通过上述任一实施例所述的红外探测芯片的减薄方法处理获得。
在本申请的红外探测芯片的减薄方法及红外探测芯片中，通过采用单点金刚石车床对红外探测芯片进行车削以实现减薄加工，从而可解决磨削抛光技术中减薄效率低、厚度和表面面型难以控制的问题，并且对芯片内部损伤较小，进而提高减薄加工的加工效率和加工质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为一个实施例中红外探测芯片的减薄方法的流程示意图之一；
图2为一个实施例中红外探测芯片的减薄方法的流程示意图之二。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在一个实施例中，本申请提供了一种红外探测芯片的减薄方法，如图1所示，该方法具体可包括如下步骤：
S102：提供单点金刚石车床的工件固定装置，并将红外探测芯片固定在所述工件固定装置；
S104：利用所述单点金刚石车床对所述红外探测芯片进行粗车加工；
S106：利用所述单点金刚石车床对粗车加工的红外探测芯片进行半精车加工；
S108：利用所述单点金刚石车床对半精车加工的红外探测芯片进行精车加工。
其中，工件固定装置是指单点金刚石车床中，用于将工件固定在车床主轴中心的装置。可以理解，该工件固定装置可以采用任意方式实现工件固定，例如可以是通过真空吸附、粘结或者机械装夹的方式固定工件。依据固定方式的不同，工件固定装置的具体结构可有所区别。在一个示例中，单点金刚石车床可以通过真空吸附的方式固定工件，本文所述的工件固定装置可以是开设有吸附孔的吸盘，该吸盘可以安装在单点金刚石车床的空气吸附装置上，使得红外探测芯片可以固定于吸附孔。
在通过工件固定装置固定红外探测芯片后，可以利用单点金刚石车床对红外探测芯片依次进行粗车加工、半精车加工和精车加工。其中，粗车加工可用于控制红外探测芯片的厚度，半精车加工可用于减少车削时对红外探测芯片的内部损伤，精车加工可用于优化红外探测芯片的表面面型精度及光洁度。
在其中一个实施例中，利用所述单点金刚石车床对所述红外探测芯片进行粗车加工，包括：触发单点金刚石车床以20μm～30μm作为单次减薄厚度，以F30mm/min～F50mm/min作为进给速度，对红外探测芯片进行加工。换言之，在进行粗车加工的过程中，金刚石车刀每分钟沿径向或轴向的走刀速度为30mm～50mm，从而可控制红外探测芯片的厚度。进一步地，在一个示例中，可以触发单点金刚石车床以25μm作为单次减薄厚度，以F50mm/min作为进给速度，以25次作为进给次数，对红外探测芯片进行加工。
在其中一个实施例中，利用单点金刚石车床对粗车加工的红外探测芯片进行半精车加工，包括：触发单点金刚石车床以10μm～15μm作为单次减薄厚度，以F20mm/min～F25mm/min作为车削速度，对粗车加工的红外探测芯片进行加工，如此，可减少车削时对芯片的内部损伤。进一步地，在一个示例中，可以触发单点金刚石车床以15μm作为单次减薄厚度，以F25mm/min作为车削速度，以20次作为进给次数，对红外探测芯片进行加工。
在其中一个实施例中，利用所述单点金刚石车床对半精车加工的红外探测芯片进行精车加工，包括：触发所述单点金刚石车床以8μm～12μm作为单次减薄厚度，以F12mm/min～F18mm/min作为车削速度，对半精车加工的红外探测芯片进行加工，如此，可优化红外探测芯片的表面面型精度及光洁度。
本申请通过采用单点金刚石车床对红外探测芯片进行车削以实现减薄加工，相比于CMP技术，加工更加快捷。同时，由于单点金刚石车床重复定位精度高，因此，每次加工后，红外探测芯片的剩余厚度差值可在±0.5μm内，且光洁度良好，以及对芯片内部损伤较小，大幅提升了加工质量。进一步地，在一个示例中，可以触发单点金刚石车床以12μm作为单次减薄厚度，以F18mm/min作为车削速度，以10次作为进给次数，对红外探测芯片进行加工。
在一个实施例中，所述提供单点金刚石车床的工件固定装置，包括：
选取金刚石车刀，所述金刚石车刀的刀具前角为-25°～-20°，刀具半径为1.2mm～1.6mm；
将所述金刚石车刀固定在所述单点金刚石车床的飞刀盘；
将原始固定装置进行水平度矫正；
采用所述金刚石车刀对矫正后的原始固定装置进行飞切，以得到所述工件固定装置，所述工件固定装置的水平差小于或等于1μm。
具体而言，可选取刀具前角为-25°～-20°，刀具半径为1.2mm～1.6mm的金刚石车刀作为用于减薄切削的车刀，并在单点金刚石车床的飞刀盘上安装该金刚石车刀，在飞刀盘上安装另一刀具进行配置，以进行动平衡调节，使得刀具旋转时处于动态平衡状态。在一个示例中，可将飞刀盘的动态平衡调节至20μm以下。在另一个示例中，刀具前角可以是-25°，刀具半径可以是1.203mm。
在固定金刚石车刀后，可通过单点金刚石车床对原始吸盘进行飞切，以得到满足要求的工件固定装置。具体地，可将原始固定装置固定在单点金刚石车床的主轴上，并可使用机械千分表或者电子千分表对原始固定装置进行水平度矫正，采用金刚石车刀对原始固定装置的表面进行车削，使得该平面在单点金刚石车床的X轴上处于完全水平的状态。在飞切后，可使用机械千分表或者电子千分表对飞切后的原始固定装置的平面偏差进行确认，当飞切后的原始固定装置的平行差小于或等于1μm时，可确定该平面处于完全水平状态，并得到工件固定装置。
在其中一个实施例中，所述采用所述金刚石车刀对矫正后的原始固定装置进行飞切之后，还包括：对所述金刚石车刀和所述工件固定装置进行清理，以去除车削碎屑。具体地，可采用无水乙醇对工件固定装置及金刚石车刀进行清理，以去除车削时产生的碎屑及粉尘，确保平行差测量结果的准确性。
本实施例中，通过利用金刚石车床对原始固定装置进行飞切，以得到工件固定装置，从而可确保工件固定装置在的单点金刚石车床的X轴上处于完全水平的状态，进一步提高芯片的加工质量。
在一个实施例中，本申请的红外探测芯片的减薄方法还可包括：当精车加工结束时，对所述金刚石车刀和所述工件固定装置进行清理，以去除车削碎屑。进一步地，在精车加工结束后，可采用无水乙醇分别清理金刚石车刀和工件固定装置，以去除车削时产生的碎屑及粉尘。
在一个实施例中，本申请可采用吸盘作为工件固定装置，并通过真空吸附的方式将红外探测芯片固定在单点金刚石车床上。在此情况下，吸盘可以安装在单点金刚石车床的空气吸附装置上。
当精车加工结束时，对所述金刚石车刀和所述工件固定装置进行清理，以去除车削碎屑之后，还包括：关闭所述空气吸附装置，卸载所述吸盘。具体地，车削结束后，可分别清理金刚石车刀和工件固定装置，并在清理后，在保证吸盘安全的情况下关闭空气吸附装置，卸载吸盘，进而得到减薄后的红外探测芯片。
进一步地，在得到减薄后的红外探测芯片后，本申请的方法还可包括：对精车加工的红外探测芯片分别进行厚度检测、刀纹检测、面型检测和平行度检测。具体地，可对减薄后的红外探测芯片的各项指标进行检测，以便于根据各项指标判断减薄后的红外探测芯片是否达标。进一步地，可采用厚度计或高度计对红外探测芯片进行厚度检测，并记录其减薄后的厚度是否达到所需要求。可采用数码显微镜对红外探测芯片进行刀纹检测，以确定芯片的表面在减薄后是否存在车削刀纹及破损点。可采用激光干涉仪对红外探测芯片进行面型检测和平行度检测，以测试芯片的表面面型情况和平行度，以便于判断红外探测芯片是否发生变形。
在一个实施例中，本申请提供了一种红外探测芯片的减薄方法，如图2所示，该方法具体可包括如下步骤：
S202：开启单点金刚石车床及冷干机电源，并令单点金刚石车床处于待机状态；
S204：选取刀具前角为-25°，刀具半径为1.203mm的金刚石车刀；
S206：将金刚石车刀固定在飞刀盘，并将飞刀盘的动态平衡调节至20μm以下；
S208：调整切削液喷口，使得切削液喷洒覆盖刀尖切削位置，以便于及时冲去加工时产生的粉尘及碎屑，防止粉尘和碎屑对芯片材料表面的影响；
S210：将吸盘固定在单点金刚石车床的主轴上，并调整金刚石车刀的位置，利用单点金刚石车床对吸盘进行车削，以使吸盘的车削平面在单点金刚石车床的X轴上处于完全水平状态；
S212：使用无水乙醇对吸盘及金刚石车刀进行清理，以去除车削时产生的碎屑及粉尘；
S214：卸载吸盘，使用无尘布和无水乙醇再次清理吸盘，并将清理后的吸盘安装在单点金刚石车床的空气吸附工装上，将红外探测芯片固定在吸盘的吸附孔；
S216：移动单点金刚石车床的Z轴，调整金刚石车刀的位置，调节X轴车削长度为15mm，使红外探测芯片完全车削，单点金刚石的刀尖与红外探测芯片表面的距离小于或等于2μm，并将该刀具位置作为Z轴的零点，编译循环程序以对红外探测芯片依次进行粗车加工、半精车加工和精车加工；
其中，粗车加工的单次减薄厚度为25μm，进给速度为F50mm/min，进给次数25次；半精车加工的单次减薄厚度为15μm，车削速度为F25mm/min,进给次数20次；精车加工的单次减薄厚度为12μm，车削速度为F18mm/min,进给次数10次；总车削厚度1.216mm，剩余厚度0.5mm；
S218：在加工结束后，控制飞刀盘停止旋转并将其移动至安全位置，再次使用无水乙醇对吸盘和刀具进行清理，在保证吸盘安全的情况下关闭空气吸附装置，卸载吸盘；
S220：对减薄后的红外探测芯片的各项指标进行检测；例如，可将红外探测芯片放置于厚度计或高度计下进行检测，记录其减薄后的厚度是否达到所需要求；将红外探测芯片放置于数码显微镜下，放大1000倍进行观测，观察减薄后的芯片表面是否存在车削刀纹及破损点；将芯片放置于激光干涉仪下进行检测，测试其表面面型情况及其平行度；
S222：将各项参数录入***，判断减薄后的红外探测芯片的各项要求是否达到标准。
在一个实施例中，本申请还提供了一种红外探测芯片，该红外探测芯片通过上述任一实施例所述的红外探测芯片的减薄方法处理获得。
在一个实施例中，本申请还提供了一种红外探测器，该红外探测器可包括上述任一实施例所述的红外探测芯片。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，“一”、“一个”、“所述”、“该”和“其”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。多个是指至少两个的情况，如2个、3个、5个或8个等。“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间可以根据需要进行组合，且相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种红外探测芯片的减薄方法，其特征在于，所述方法包括：
提供单点金刚石车床的工件固定装置，并将红外探测芯片固定在所述工件固定装置；
利用所述单点金刚石车床对所述红外探测芯片进行粗车加工；
利用所述单点金刚石车床对粗车加工的红外探测芯片进行半精车加工；
利用所述单点金刚石车床对半精车加工的红外探测芯片进行精车加工。
2.根据权利要求1所述的红外探测芯片的减薄方法，其特征在于，所述利用所述单点金刚石车床对所述红外探测芯片进行粗车加工，包括：
触发所述单点金刚石车床以20μm～30μm作为单次减薄厚度，以F30mm/min～F50mm/min作为进给速度，对所述红外探测芯片进行加工。
3.根据权利要求1所述的红外探测芯片的减薄方法，其特征在于，所述利用所述单点金刚石车床对粗车加工的红外探测芯片进行半精车加工，包括：
触发所述单点金刚石车床以10μm～15μm作为单次减薄厚度，以F20mm/min～F25mm/min作为车削速度，对粗车加工的红外探测芯片进行加工。
4.根据权利要求1所述的红外探测芯片的减薄方法，其特征在于，所述利用所述单点金刚石车床对半精车加工的红外探测芯片进行精车加工，包括：
触发所述单点金刚石车床以8μm～12μm作为单次减薄厚度，以F12mm/min～F18mm/min作为车削速度，对半精车加工的红外探测芯片进行加工。
5.根据权利要求1所述的红外探测芯片的减薄方法，其特征在于，所述提供单点金刚石车床的工件固定装置，包括：
选取金刚石车刀，所述金刚石车刀的刀具前角为-25°～-20°，刀具半径为1.2mm～1.6mm；
将所述金刚石车刀固定在所述单点金刚石车床的飞刀盘；
将原始固定装置进行水平度矫正；
采用所述金刚石车刀对矫正后的原始固定装置进行飞切，以得到所述工件固定装置，所述工件固定装置的水平差小于或等于1μm。
6.根据权利要求5所述的红外探测芯片的减薄方法，其特征在于，所述采用所述金刚石车刀对矫正后的原始固定装置进行飞切之后，还包括：
对所述金刚石车刀和所述工件固定装置进行清理，以去除车削碎屑。
7.根据权利要求1至6任一项所述的红外探测芯片的减薄方法，其特征在于，所述方法还包括：
当精车加工结束时，对所述金刚石车刀和所述工件固定装置进行清理，以去除车削碎屑。
8.根据权利要求7所述的红外探测芯片的减薄方法，其特征在于，所述工件固定装置为吸盘，所述吸盘安装在所述单点金刚石车床的空气吸附装置上；
所述当精车加工结束时，对所述金刚石车刀和所述工件固定装置进行清理，以去除车削碎屑之后，还包括：
关闭所述空气吸附装置，卸载所述吸盘。
9.根据权利要求8所述的红外探测芯片的减薄方法，其特征在于，所述关闭所述空气吸附装置，卸载所述吸盘之后，还包括：
对精车加工的红外探测芯片分别进行厚度检测、刀纹检测、面型检测和平行度检测。
10.一种红外探测芯片，其特征在于，所述红外探测芯片通过如权利要求1至9任一项所述的红外探测芯片的减薄方法处理获得。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310457765.7A CN116387144A (zh) | 2023-04-25 | 2023-04-25 | 红外探测芯片的减薄方法及红外探测芯片 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN116387144A true CN116387144A (zh) | 2023-07-04 |
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