Βιομηχανία	Κατασκευή ημιαγωγών, προηγμένα κεραμικά, υλικά ημιαγωγών τρίτης γενιάς
Διαδικασία	Επεξεργασία λέιζερ με καθοδήγηση με πίδακα νερού (WJGL) με ένα πέρασμα μέσω οπής
Διάλυμα	Προσαρμοσμένα υποστρώματα SiC 35mm × 2mm με μικρο-οπές ακριβείας Φ0,15mm
Υπηρεσίες	Τεχνικές συμβουλές, ανάπτυξη διεργασιών, εκθέσεις επιθεώρησης, προσαρμοσμένη επίστρωση & μηχανική κατεργασία
Αποτελέσματα	• Ομοιόμορφη γεωμετρία οπών από την είσοδο στην έξοδο επιβεβαιωμένη από το SEM • Χωρίς μετρήσιμη κωνικότητα. αναλογία διαστάσεων κατάλληλη για πάχος 2mm • Ελάχιστη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα και ουσιαστικά χωρίς θρυμματισμό σε σκληρό εύθραυστο SiC • Επιτυχής παράδοση και αποδοχή από τον πελάτη για ανάπτυξη υλικού δευτερογενούς μπαταρίας

Εικόνα 1:φωτογραφία προϊόντος υποστρώματος SiC 35mm × 2mm μετά από κατεργασία με λέιζερ μικρο-οπής με καθοδήγηση νερού

Εικόνα2：Εικόνα SEM της επεξεργασμένης με λέιζερ VeTek οπής Φ0,15 mm σε υπόστρωμα SiC

Η τεχνολογία καθοδηγούμενης με νερό λέιζερ (WJGL) της VeTek Semiconductor επιτρέπει την κατεργασία μικροοπών με ένα πέρασμα, χωρίς κωνικότητα σε παχύρρευστα υποστρώματα καρβιδίου του πυριτίου (SiC). Σε ένα πρόσφατο έργο, διαμπερείς οπές Φ0,15 mm επεξεργάστηκαν επιτυχώς σε υποστρώματα 4H-SiC τύπου N διαμέτρου 35 mm x πάχους 2 mm. Η επιθεώρηση SEM επαλήθευσε εξαιρετικά ομοιόμορφα τοιχώματα οπών από την είσοδο στην έξοδο, πληρώντας τις αυστηρές απαιτήσεις ποιότητας ημιαγωγών.

1. Πώς το λέιζερ καθοδηγούμενο με νερό επιτυγχάνει τρύπες SiC χωρίς κωνικότητα;

Εικόνα3:Αρχή του καθοδηγούμενου λέιζερ με νερό: ενέργεια λέιζερ που περιορίζεται από μικροπίδακα νερού υψηλής πίεσης (οπτική ίνα νερού)

Το νερό υψηλής πίεσης ωθείται μέσω ενός ακροφυσίου ακριβείας (διαμέτρου 30–120 μm) για να σχηματιστεί ένας σταθερός μικροεκτόξευση. Ένα εστιασμένο λέιζερ 532 nm συνδέεται σε αυτόν τον πίδακα μέσω ενός γυάλινου παραθύρου. Μόλις μπει στη στήλη του νερού, το λέιζερ περιορίζεται από την ολική εσωτερική ανάκλαση και ταξιδεύει ως μια «οπτική ίνα νερού» υψηλής ενεργειακής πυκνότητας. Όταν ο μικροεκτόξευση έρχεται σε επαφή με το τεμάχιο εργασίας, το λέιζερ αφαιρεί το υλικό ενώ η συνεχής ροή νερού ψύχει τη ζώνη κοπής και ξεπλένει τα συντρίμμια.

Επειδή το μέσο οδήγησης είναι μια κυλινδρική στήλη σταθερής διαμέτρου, η αναδυόμενη ενέργεια λέιζερ παραμένει παράλληλη σε μια απόσταση εργασίας αρκετών δεκάδων χιλιοστών. Κατά συνέπεια, το τοίχωμα κοπής παραμένει κατακόρυφο ακόμη και σε SiC πάχους 2 mm (και έως 60 mm), εξαλείφοντας την ανάγκη παρακολούθησης εστίασης και αποτρέποντας την κωνικότητα που εμφανίζεται στη διάτρηση με λέιζερ ελεύθερου χώρου.

Εικόνα 4: Πραγματική φωτογραφία της σκηνής εργασίας με λέιζερ με καθοδήγηση νερού

Βασικά πλεονεκτήματα διαδικασίας για σκληρά εύθραυστα υλικά

• Δεν απαιτείται ρύθμιση εστίασης για πάχη έως 60 mm

• Μηδενική ή σχεδόν μηδενική κωνικότητα (10–20 μm διαφορά εισόδου-εξόδου)

• Η συνεχής ψύξη καταστέλλει τη θερμική καταπόνηση και το θρυμματισμό των άκρων

• Η ομοιόμορφη κατανομή ενέργειας σε όλη τη διατομή του πίδακα μειώνει την τραχύτητα της επιφάνειας (Ra 0,3–1 μm)

• Πλάτος κερκίδας τόσο στενό όσο 50 μm, ελαχιστοποιώντας την απώλεια υλικού σε ακριβό SiC

2. Πλεονεκτήματα του καθοδηγούμενου λέιζερ με νερό στην επεξεργασία κεραμικών ημιαγωγών

Εικόνα5. Εξοπλισμός λέιζερ με καθοδήγηση νερού VeTek (σειρά WL)

Η παραδοσιακή μηχανική διάνοιξη οπών Φ0,15 mm σε SiC 2 mm συχνά υποφέρει από θραύση εργαλείου, θραύση άκρων και προοδευτική διακύμανση διαμέτρου. Η διάτρηση με λέιζερ ελεύθερου χώρου, ενώ δεν έρχεται σε επαφή, δημιουργεί ζώνες που επηρεάζονται από τη θερμότητα, αναδιατυπωμένα στρώματα και αισθητή κωνικότητα. Το λέιζερ καθοδηγούμενο με νερό ξεπερνά και τα δύο σύνολα περιορισμών:

1. Δυνατότητα οπής με ένα πέρασμα– εξαλείφει τα σφάλματα ευθυγράμμισης της επεξεργασίας διπλής όψης.

2. Υψηλός λόγος διαστάσεων– συνήθως επιτυγχάνονται αναλογίες άνω του 30:1.

3. Εξαιρετικά χαμηλή μηχανική δύναμη– Η δύναμη εκτόξευσης νερού είναι μόνο ~1 N, επιτρέποντας την ασφαλή επεξεργασία εξαιρετικά λεπτών ή εύθραυστων γκοφρετών.

4. Καθαρές επιφάνειες χωρίς σκωρίες– Το συνεχές ξέπλυμα αφαιρεί τα υπολείμματα και αποτρέπει την εκ νέου εναπόθεση.

3. Εφαρμογές λέιζερ με καθοδήγηση νερού για μικροτρύπες υψηλής αναλογίας σε SiC

Εικόνα6. Κεραμικά εξαρτήματα ακριβείας επεξεργασμένα με λέιζερ καθοδήγησης νερού

Οι τυπικές δυνατότητες περιλαμβάνουν:

• Εύρος πάχους επεξεργασίας: 0,05–60 mm (SiC, κεραμικά καρβιδίου του βορίου)

• Ελάχιστο διάφραγμα: 0,1 mm (εξαρτάται από το πάχος)

• Ακρίβεια διαστάσεων: ±0,01 mm

• Τραχύτητα επιφάνειας: 0,3–1 μm

• Πλατφόρμες εξοπλισμού: WL-DCS200 (200 × 240 mm επιφάνεια εργασίας, 50–60 W) και WL-LCS500 (500 × 500 mm, 100–200 W)

Εικόνα7.Επαλήθευση SEM πελάτη ομοιόμορφης διαμπερούς οπής Φ0,15mm από είσοδο σε έξοδο σε υπόστρωμα SiC 2mm

Στοιχεία έργου: Φ0,15 mm Τρύπα σε 2 mm SiC

Σε συνεργασία με έναν κορεάτη συνεργάτη τεχνολογίας, η VeTek παρέδωσε πέντε υποστρώματα 4H-SiC τύπου N διαμέτρου 35 mm, πάχους 2 mm, το καθένα που περιέχει μια διαμπερή οπή ακριβείας Φ0,15 mm. Η ανάλυση SEM που πραγματοποιήθηκε από τον τελικό πελάτη επιβεβαίωσε ότι η οπή του ακροφυσίου διατηρούσε ένα ομοιόμορφο κυλινδρικό σχήμα από την πλευρά εισόδου λέιζερ έως την πλευρά εξόδου. Τα εξαρτήματα έγιναν δεκτά για αξιολόγηση στην ανάπτυξη υλικού ανόδου από κράμα πυριτίου για μπαταρίες ιόντων λιθίου επόμενης γενιάς.

4. FAQ

Ε1: Μπορεί το υδροκαθοδηγούμενο λέιζερ να επεξεργαστεί οπές μικρότερες από Φ0,15 mm σε SiC 2 mm;

A: Για ανοίγματα σημαντικά κάτω από 0,15 mm σε πάχος 2 mm, η τεχνική δυσκολία αυξάνεται απότομα. Συνιστώνται μικρότερες οπές (π.χ. 0,06 mm) σε λεπτότερα υποστρώματα (≤0,4 mm) για διατήρηση της απόδοσης και της γεωμετρίας.

Ε2: Είναι η διαδικασία πραγματικά single-pass;

Α: Ναι. Η δέσμη καθοδήγησης με πίδακα νερού διαδίδεται σε όλο το πάχος σε μία συνεχή λειτουργία, εξαλείφοντας τον κίνδυνο λανθασμένης ευθυγράμμισης της γεώτρησης εμπρός και πίσω.

Ε3: Ποια δεδομένα επιθεώρησης μπορούν να παρασχεθούν;

Α: Αναφορές μετρήσεων διαστάσεων, οπτικές εικόνες και εικόνες SEM της διατομής της οπής και δεδομένα τραχύτητας επιφάνειας παρέχονται με κάθε παρτίδα. Τα βίντεο πλήρους διαδικασίας παραμένουν εμπιστευτικά, αλλά η επαλήθευση δειγμάτων γεωμετρίας είναι τυπική.

5. Σύναψη

Η τεχνολογία λέιζερ με καθοδήγηση νερού από την VeTek Semiconductor προσφέρει μια αξιόπιστη διαδρομή υψηλής απόδοσης σε μικροχαρακτηριστικά ακριβείας σε σκληρά και εύθραυστα υλικά ημιαγωγών. Είτε χρειάζεστε προσαρμοσμένα υποστρώματα SiC με μικρο-οπές, κεραμικά εξαρτήματα για εξοπλισμό διεργασίας ή προηγμένες επιστρώσεις CVD SiC / TaC, η ομάδα μηχανικών μας είναι έτοιμη να υποστηρίξει το επόμενο έργο σας.

Εξερευνήστε το δικό μαςΔιαλύματα επίστρωσης SiC για περαιτέρω τεχνικές λεπτομέρειες ή επικοινωνήστε μαζί μας για να συζητήσουμε τις συγκεκριμένες απαιτήσεις κατεργασίας σας.