Teollisuus	Puolijohteiden valmistus, edistynyt keramiikka, kolmannen sukupolven puolijohdemateriaalit
Käsitellä	Vesisuihkuohjattu laser (WJGL) yhden läpimenon reiän koneistus
Ratkaisu	Mukautetut 35 mm × 2 mm SiC-substraatit Φ0,15 mm tarkoilla mikrorei'illä
Palvelut	Tekninen konsultointi, prosessikehitys, tarkastusraportit, räätälöity pinnoitus ja koneistus
Tulokset	• Tasainen reiän geometria tuloaukosta ulostuloon SEM:n vahvistama • Ei mitattavissa olevaa kapenemista; kuvasuhde sopii 2 mm:n paksuudelle • Minimaalinen kuumuuden aiheuttama vyöhyke ja käytännössä ei lohkeilua kovassa hauraassa piikarbidissa • Onnistunut toimitus ja asiakkaiden hyväksyntä toissijaisten akkumateriaalien kehittämisessä

Kuva 1: tuotekuva 35 mm × 2 mm SiC-substraatista vesiohjatun lasermikroreikätyöstön jälkeen

Kuva2：SEM-kuva VeTek-vesiohjatusta laserkoneistettusta Φ0,15 mm:n reiästä SiC-substraatissa

VeTek Semiconductorin vesiohjattu laser (WJGL) -tekniikka mahdollistaa yhden kierron, kartiomaisen mikroreiän koneistuksen paksuissa piikarbidi (SiC) substraateissa. Äskettäisessä projektissa Φ0,15 mm:n läpimeneviä reikiä työstettiin onnistuneesti halkaisijaltaan 35 mm × 2 mm paksuilla N-tyypin 4H-SiC-substraateilla. SEM-tarkastuksessa varmistettiin erittäin tasaiset reiän seinämät tuloaukosta ulostuloon, ja ne täyttävät tiukat puolijohdetason vaatimukset.

1. Kuinka vesiohjatulla laserilla saadaan kartiomaisia ​​piikarbidireikiä?

Kuva3:Vesiohjatun laserin periaate: korkeapaineisen vesimikrosuihkun (vesioptinen kuitu) rajoittama laserenergia

Korkeapaineinen vesi pakotetaan tarkkuussuuttimen läpi (halkaisija 30–120 µm) muodostamaan vakaan mikrosuihkun. Tarkennettu 532 nm:n laser on kytketty tähän suihkuun lasi-ikkunan läpi. Kun laser on vesipatsaan sisällä, sitä rajoittaa täydellinen sisäinen heijastus ja se kulkee korkean energiatiheyden omaavana "vesioptisena kuiduna". Kun mikrosuihku koskettaa työkappaletta, laser poistaa materiaalin samalla, kun jatkuva vesivirta jäähdyttää leikkausvyöhykettä ja huuhtelee roskat.

Koska ohjausväline on sylinterimäinen pylväs, jonka halkaisija on vakio, esiin tuleva laserenergia pysyy samansuuntaisena useiden kymmenien millimetrien työskentelyetäisyyden ajan. Näin leikattu seinä pysyy pystysuorassa jopa 2 mm (ja jopa 60 mm) paksuisella SiC:llä, mikä eliminoi tarkennuksen seurannan tarpeen ja estää vapaan tilan laserporauksessa syntyvän suippenemisen.

Kuva 4: Todellinen kuva vesiohjatusta lasertyöskentelystä

Tärkeimmät prosessiedut koville ja hauraille materiaaleille

• Tarkennuksen säätöä ei tarvita 60 mm:n paksuuteen asti

• Nolla tai lähes nolla kartio (10–20 µm ero tulon ja ulostulon välillä)

• Jatkuva jäähdytys vähentää lämpörasitusta ja reunahalkeilua

• Tasainen energian jakautuminen suihkun poikkileikkauksessa vähentää pinnan karheutta (Ra 0,3-1 µm)

• Karan leveys jopa 50 µm minimoi materiaalihäviön kalliissa piikarbidissa

2. Vesiohjatun laserin edut puolijohdekeraamien käsittelyssä

Kuva5. VeTek vesiohjatut laserlaitteet (WL-sarja)

Perinteinen Φ0,15 mm:n reikien mekaaninen poraus 2 mm:n piikarbidiin kärsii usein työkalun rikkoutumisesta, reunamurtumisesta ja progressiivisesta halkaisijan vaihtelusta. Vapaan tilan laserporaus, vaikka se ei koske kosketusta, synnyttää lämpövaikutteisia vyöhykkeitä, uudelleenvalattuja kerroksia ja huomattavaa kapenemista. Vesiohjattu laser voittaa molemmat rajoitukset:

1. Yhden reiän läpivientimahdollisuus– eliminoi kaksipuolisen käsittelyn kohdistusvirheet.

2. Korkea kuvasuhde– yli 30:1 suhteet saavutetaan rutiininomaisesti.

3. Erittäin pieni mekaaninen voima– Vesisuihkun voima on vain ~1 N, mikä mahdollistaa erittäin ohuiden tai särkyvien kiekkojen turvallisen käsittelyn.

4. Puhtaat, kuonattomat pinnat– Jatkuva huuhtelu poistaa roskat ja estää uudelleensaostumisen.

3. Vesiohjatut lasersovellukset korkean kuvasuhteen mikroreikille piikarbidissa

Kuva6. Tarkkuuskeraamiset komponentit, jotka on käsitelty vesiohjatulla laserilla

Tyypillisiä ominaisuuksia ovat:

• Käsittelypaksuusalue: 0,05–60 mm (SiC, boorikarbidikeramiikka)

• Pienin aukko: 0,1 mm (paksuudesta riippuen)

• Mittatarkkuus: ±0,01 mm

• Pinnan karheus: 0,3-1 µm

• Laitealustat: WL-DCS200 (200 × 240 mm työalue, 50–60 W) ja WL-LCS500 (500 × 500 mm, 100–200 W)

Kuva7.Asiakkaan SEM-tarkistus yhtenäisestä Φ0,15 mm:n läpimenosta tuloaukosta ulostuloon 2 mm:n SiC-substraatissa

Projektin todisteet: Φ0,15 mm reikä 2 mm piikarbidissa

VeTek toimitti yhteistyössä korealaisen teknologiakumppanin kanssa viisi halkaisijaltaan 35 mm, 2 mm paksua N-tyypin 4H-SiC-substraattia, joissa kussakin oli Φ0,15 mm:n tarkkuusreikä. Loppuasiakkaan tekemä SEM-analyysi vahvisti, että suuttimen reikä säilyi tasaisen lieriömäisenä laserin sisääntulopuolelta ulostulopuolelle. Osat hyväksyttiin arvioitavaksi piiseosanodimateriaalien kehittämisessä seuraavan sukupolven litiumioniakkuja varten.

4. FAQ

K1: Voiko vesiohjattu laser käsitellä reikiä, jotka ovat pienempiä kuin Φ0,15 mm 2 mm:n SiC:ssä?

V: Aukoille, jotka ovat huomattavasti alle 0,15 mm 2 mm:n paksuudella, tekniset vaikeudet kasvavat jyrkästi. Pienempiä reikiä (esim. 0,06 mm) suositellaan ohuemmille alustoille (≤0,4 mm) myönteen ja geometrian säilyttämiseksi.

Q2: Onko prosessi todella yksikertainen?

V: Kyllä. Vesisuihkuohjattu palkki etenee koko paksuuden läpi yhdellä jatkuvalla toimenpiteellä, mikä eliminoi etu- ja takaporauksen kohdistusvirheriskin.

Q3: Mitä tarkastustietoja voidaan toimittaa?

V: Mittausraportit, optiset ja SEM-kuvat reiän poikkileikkauksesta sekä pinnan karheustiedot toimitetaan jokaisen erän mukana. Koko prosessivideot pysyvät luottamuksellisina, mutta näytegeometrian tarkistus on vakiona.

5. Johtopäätös

VeTek Semiconductorin vesiohjattu lasertekniikka tarjoaa luotettavan ja tehokkaan reitin kovien ja hauraiden puolijohdemateriaalien tarkkoihin mikroominaisuuksiin. Tarvitsetpa räätälöityjä SiC-substraatteja mikrorei'illä, keraamisia komponentteja prosessilaitteisiin tai kehittyneitä CVD SiC / TaC -pinnoitteita, suunnittelutiimimme on valmis tukemaan seuraavaa projektiasi.

Tutustu meidänSiC-pinnoitusratkaisut lisätietoja teknisistä tiedoista tai ota yhteyttä keskustellaksesi erityisistä koneistusvaatimuksistasi.