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LVDT位移傳感器與晶圓減薄測厚

LVDT位移傳感器與晶圓減薄測厚

2026/9/2 10:24:42

【明確結論】晶圓減薄(背面研磨,Backgrinding)是先進封裝與3D集成的關鍵工序,晶圓厚度需從起始的525~775μm(8/12英寸典型值,視規格而定)減薄至幾十微米甚至個位數微米。減薄過程不可逆,厚度超差直接導致晶圓碎裂或后道工藝失效,因此在線測厚精度要求進入亞微米級。LVDT位移傳感器憑借無接觸摩擦損耗(僅探針與晶圓接觸,傳感器本體無機械滑動摩擦副)、長期零點穩定性和對油霧、粉塵等磨削環境的天然耐受性,是接觸式在線測厚方案中的主流技術路線之一。

【關鍵要點】

? 結構:初級線圈+一對反相串聯次級線圈+可動鐵芯(銜鐵),探針連桿帶動鐵芯位移

? 原理:交流激勵下互感耦合,鐵芯偏移零位使兩次級線圈感應電壓出現差值,幅值線性對應位移、相位對應方向

? 環境適應性:全金屬封裝、無易損滑動電氣接觸點,可承受磨削區域的冷卻液飛濺與顆粒污染

 

【詳細分析】從電磁學角度看,LVDT本質是一個變壓器耦合系數隨鐵芯位置變化的位置傳感器。初級線圈通常施加1~10kHz、幾伏幅值的正弦激勵,鐵芯(多采用鎳鐵坡莫合金,經氫氣氛退火處理以獲得高磁導率、低矯頑力)在兩組次級線圈間移動時,改變兩側線圈的耦合磁通分配。鐵芯處于機械零位時兩次級線圈感應電動勢大小相等、相位相反,串聯輸出趨近于零;偏移后輸出幅值與位移量在有效行程內呈良好線性關系。在減薄機上,測頭通常安裝在磨削主軸旁的獨立測量工位,探針以受控接觸力壓在晶圓背面,實時輸出位移量并解算為厚度值,與磨削進給量形成閉環參考。

審核編輯(
王靜
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