Εισαγωγή
Το καρβίδιο του πυριτίου (SiC) έχει γίνει ένα από τα πιο σημαντικά προηγμένα υλικά για τα ηλεκτρονικά ισχύος, τα ηλεκτρικά οχήματα (EVs), τα συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, την αεροδιαστημική και την κατασκευή ημιαγωγών. Χάρη στην εξαιρετική του σκληρότητα, την υψηλή θερμική αγωγιμότητα, τη χημική σταθερότητα και τις ιδιότητες μεγάλου χάσματος ζώνης, το SiC επιτρέπει στις συσκευές να λειτουργούν κάτω από υψηλότερες τάσεις, θερμοκρασίες και συχνότητες μεταγωγής από το συμβατικό πυρίτιο.
Ωστόσο, αυτές οι ίδιες ιδιότητες καθιστούν επίσης το καρβίδιο του πυριτίου ένα από τα πιο δύσκολα υλικά για μηχανική επεξεργασία. Οι συμβατικές μηχανικές μέθοδοι συχνά υποφέρουν από σοβαρή φθορά του εργαλείου, θρυμματισμό άκρων, μικρο-ρωγμές και χαμηλή απόδοση κατεργασίας, ειδικά κατά την επεξεργασία κεραμικών εξαρτημάτων υψηλής-ακρίβειας ή πλακών ημιαγωγών.
Ως αποτέλεσμα, η επεξεργασία λέιζερ έχει γίνει βασική τεχνολογία κατασκευής σε όλη την αλυσίδα αξίας καρβιδίου του πυριτίου. Από την προετοιμασία κρυστάλλων και την κατασκευή γκοφρέτας έως τη συσκευασία τσιπ και την κατεργασία κεραμικών ακριβείας, η τεχνολογία λέιζερ επιτρέπει μεγαλύτερη ακρίβεια, μικρότερες απώλειες υλικού και μεγαλύτερη απόδοση παραγωγής από πολλές παραδοσιακές μεθόδους κατεργασίας.
Σε αυτόν τον οδηγό, θα εξερευνήσουμε τις κύριες τεχνολογίες επεξεργασίας λέιζερ που χρησιμοποιούνται για το καρβίδιο του πυριτίου, τις τυπικές εφαρμογές τους και τα πλεονεκτήματα που προσφέρουν στη σύγχρονη κατασκευή. Θα εστιάσουμε επίσης στις λύσεις κοπής, διάτρησης και γραψίματος με λέιζερ που χρησιμοποιούνται ευρέως για κεραμικά εξαρτήματα ακριβείας SiC
.
Πού χρησιμοποιείται η επεξεργασία λέιζερ στην παραγωγή καρβιδίου του πυριτίου;
Η επεξεργασία με λέιζερ εμπλέκεται σχεδόν σε κάθε στάδιο της διαδικασίας παραγωγής καρβιδίου του πυριτίου. Ανάλογα με την εφαρμογή, επιλέγονται διαφορετικές τεχνολογίες λέιζερ για τη βελτίωση της ακρίβειας, της παραγωγικότητας και της χρήσης του υλικού.
Οι κύριοι τομείς εφαρμογής μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες:
>>Κατασκευή Γκοφρέτας & Προετοιμασία Υποστρώματος
>>Semiconductor Back-End Processing & Packaging
>> Κατεργασία κεραμικών εξαρτημάτων ακριβείας
Ας δούμε κάθε στάδιο με περισσότερες λεπτομέρειες.
1. Κατασκευή Γκοφρέτας & Προετοιμασία Υποστρώματος
Στο μπροστινό άκρο της διαδικασίας παραγωγής SiC, η τεχνολογία λέιζερ βοηθά στη μετατροπή των κρυσταλλικών πλινθωμάτων καρβιδίου του πυριτίου σε γκοφρέτες υψηλής{{0}ποιότητας, ενώ παράλληλα μειώνει τη σπατάλη υλικών και βελτιώνει την αποδοτικότητα της παραγωγής.
Τεμαχισμός γκοφρέτας με λέιζερ (Ανύψωση λέιζερ-Απενεργοποίηση)
Ο τεμαχισμός γκοφρέτας με λέιζερ είναι μια από τις πιο υποσχόμενες τεχνολογίες στην κατασκευή υποστρώματος καρβιδίου του πυριτίου. Σε σύγκριση με το συμβατικό πριόνισμα πολλαπλών συρμάτων, οι μέθοδοι που βασίζονται σε λέιζερ-μπορούν να μειώσουν σημαντικά τον χρόνο επεξεργασίας, να αυξήσουν τη χρήση υλικού και να ελαχιστοποιήσουν τη ζημιά στο υπόγειο.
Οι τρέχουσες τεχνολογίες περιλαμβάνουν:
>> Ανύψωση λέιζερ-απενεργοποιημένη
>> Στελθ τεμαχισμός με λέιζερ
>> Εσωτερικός τροποποιημένος-διαχωρισμός επιπέδων
Αυτές οι τεχνικές έχουν εφαρμοστεί με επιτυχία σε υποστρώματα SiC με διάμετρο από 4 ίντσες έως 12 ίντσες.
Σήμανση με λέιζερ
Η σήμανση λέιζερ χρησιμοποιείται ευρέως για τη δημιουργία μόνιμων κωδικών αναγνώρισης σε γκοφρέτες SiC και μεμονωμένα τσιπ για ποιοτικό έλεγχο και ιχνηλασιμότητα. Σε αντίθεση με την εκτύπωση με μελάνι ή τη μηχανική χάραξη, η σήμανση με λέιζερ δεν είναι-επαφή, είναι εξαιρετικά ακριβής και δεν προκαλεί μηχανική καταπόνηση.
2. Ημιαγωγός Πίσω-Επεξεργασία και συσκευασία τέλους
Η επεξεργασία με λέιζερ είναι πλέον μια από τις πιο ώριμες τεχνολογίες στη συσκευασία ημιαγωγών, επηρεάζοντας άμεσα την απόδοση και την αξιοπιστία της συσκευής.
Laser Stealth Dicing
Αντί να κόβεται από την επιφάνεια, το stealth dicing εστιάζει το λέιζερ μέσα στη γκοφρέτα για να δημιουργήσει ένα τροποποιημένο στρώμα. Στη συνέχεια η γκοφρέτα διαχωρίζεται με ελεγχόμενη μηχανική δύναμη.
Τα βασικά πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν:
>> Ελάχιστη κοπή άκρων
>> Χωρίς υπολείμματα κοπής
>> Στενό πλάτος κορυφών
>> Υψηλότερη χρήση γκοφρέτας
>> Ιδανικό για εξαιρετικά-λεπτές γκοφρέτες
Αφαίρεση & αυλάκωση μετάλλου πίσω πλευράς
Πολλές συσκευές ισχύος SiC είναι επικαλυμμένες με μεταλλικά στρώματα στο πίσω μέρος, όπως νικέλιο ή τιτάνιο πριν από τη συσκευασία. Η επεξεργασία με λέιζερ αφαιρεί αυτά τα μεταλλικά στρώματα κατά μήκος των οδών κοπής σε κύβους με υψηλή ακρίβεια, βελτιώνοντας τον επακόλουθο διαχωρισμό και την ποιότητα της συσκευασίας.
Ανόπτηση με λέιζερ
Η ανόπτηση με λέιζερ είναι μια κρίσιμη διαδικασία για την κατασκευή συσκευών υψηλής απόδοσης SiC-. Με την ταχεία θέρμανση μόνο της μεταλλικής-διεπαφής SiC μέσα σε νανοδευτερόλεπτα, η ανόπτηση λέιζερ σχηματίζει ωμικές επαφές χαμηλής-αντίστασης ενώ ελαχιστοποιεί τη θερμική επίδραση στα γύρω υλικά.
3. Κεραμική κατεργασία με καρβίδιο πυριτίου ακριβείας
Πέρα από την επεξεργασία πλακιδίων ημιαγωγών, η τεχνολογία λέιζερ χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο για τη μηχανική κατεργασία δομικών και λειτουργικών κεραμικών καρβιδίου του πυριτίου για βιομηχανικές εφαρμογές.
Οι τυπικές διαδικασίες λέιζερ περιλαμβάνουν:
>> Κοπή με λέιζερ – Σύνθετα προφίλ, περιγράμματα ακριβείας και κεραμικά μέρη λεπτών-τοίχων SiC.
>> Διάτρηση με λέιζερ – Μικροοπές, οπές ψύξης, οπές αισθητήρων και τρύπες συσκευασίας.
>> Laser Scribing – Ελεγχόμενες γραμμές θραύσης και κατεργασία αυλακώσεων ακριβείας.
>> Laser Micromachining – Προσαρμοσμένες μικροδομές για προηγμένα κεραμικά εξαρτήματα.
Αυτές οι τεχνολογίες εφαρμόζονται ευρέως σε:
>> Ηλεκτρονικά ισχύος
>> Εξοπλισμός ημιαγωγών
>> Μονάδες ισχύος EV
>> Εξαρτήματα αεροδιαστημικής
>> Μηχανήματα ακριβείας
>> Συστήματα θερμικής διαχείρισης
Γιατί η επεξεργασία με λέιζερ είναι ιδανική για το καρβίδιο του πυριτίου;
Η ευρεία υιοθέτηση της επεξεργασίας λέιζερ οφείλεται σε πολλά μοναδικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις συμβατικές μεθόδους κατεργασίας.
Μηχανική Μηχανική Επεξεργασία Laser
Φθορά εργαλείου Καμία φθορά εργαλείου
Μηχανική επαφή Επεξεργασία χωρίς-επαφή
Τρίψιμο άκρων Μειωμένο θρυμματισμό
Υψηλή δύναμη κοπής Χωρίς μηχανική καταπόνηση
Χαμηλότερη ακρίβεια Υψηλή ακρίβεια
Δύσκολο για πολύπλοκα σχήματα Εξαιρετική ευελιξία σχεδιασμού
Συχνή αντικατάσταση εργαλείου Χαμηλή συντήρηση
Χαμηλότερος αυτοματισμός Εύκολη ενσωμάτωση με την αυτοματοποιημένη παραγωγή
Ψάχνετε για μια λύση επεξεργασίας λέιζερ καρβιδίου πυριτίου;
Η επιλογή της σωστής διαδικασίας λέιζερ είναι μόνο το ήμισυ της εξίσωσης. Εξίσου σημαντική είναι η επιλογή εξοπλισμού που παρέχει σταθερή ακρίβεια, αξιόπιστη απόδοση και βελτιστοποίηση διαδικασιών για συγκεκριμένες εφαρμογές-.
YCLaserειδικεύεται στον εξοπλισμό επεξεργασίας λέιζερ ακριβείας για προηγμένα κεραμικά, προσφέροντας προσαρμοσμένες λύσεις για κοπή, διάτρηση, χάραξη και μικροκατεργασία καρβιδίου του πυριτίου. Με την εκτεταμένη εμπειρία σε σκληρά και εύθραυστα υλικά, βοηθάμε τους κατασκευαστές να βελτιώσουν την ποιότητα μηχανικής κατεργασίας, να αυξήσουν την απόδοση και να μειώσουν το κόστος παραγωγής.
Εάν σχεδιάζετε ένα νέο έργο SiC ή αξιολογείτε εξοπλισμό επεξεργασίας λέιζερ,μη διστάσετε να επικοινωνήσετε με την ομάδα μηχανικών μαςγια δοκιμές δειγμάτων και συστάσεις εφαρμογής
