Tööstus	Pooljuhtide tootmine, täiustatud keraamika, kolmanda põlvkonna pooljuhtmaterjalid
Protsess	Water Jet Guided Laser (WJGL) ühe läbisõiduga aukude töötlemine
Lahendus	Kohandatud 35 mm × 2 mm SiC substraadid Φ0,15 mm täppis mikroaukudega
Teenused	Tehniline konsultatsioon, protsesside arendamine, kontrolliaruanded, kohandatud katmine ja töötlemine
Tulemused	• SEM-iga kinnitatud avade ühtlane geomeetria sisselaskeavast väljalaskeni • Puudub mõõdetav kitsenemine; kuvasuhe sobib 2 mm paksusele • Minimaalne kuumusest mõjutatud tsoon ja praktiliselt puudub kõva hapra SiC lõhe • Edukas tarnimine ja klientide aktsepteerimine sekundaarse aku materjali arendamiseks

Joonis 1: tootefoto 35 mm × 2 mm SiC substraadist pärast vesijuhitavat lasermikroaugu töötlemist

Joonis2：VeTeki vesijuhitava laseriga töödeldud Φ0,15 mm augu SEM-pilt SiC substraadis

VeTek Semiconductori vesijuhitava laseri (WJGL) tehnoloogia võimaldab paksu ränikarbiidi (SiC) substraatide ühekäigulist koonusevaba mikroauku töötlemist. Hiljutises projektis töödeldi edukalt Φ0, 15 mm läbimõõduga auke läbimõõduga 35 mm × 2 mm paksustel N-tüüpi 4H-SiC substraatidel. SEM-kontroll kinnitas, et aukude seinad on sisselaskeavast väljalaskeavast väga ühtlased ja vastavad rangetele pooljuhtklassi nõuetele.

1. Kuidas saavutab vesijuhitava laseriga koonusevabad SiC augud?

Joonis3:Veega juhitava laseri põhimõte: laserenergia on piiratud kõrgsurvevee mikrojoaga (vee optiline kiud)

Kõrgsurvevesi surutakse läbi täppisdüüsi (läbimõõt 30–120 µm), et moodustada stabiilne mikrojoa. Selle joaga ühendatakse läbi klaasakna fokuseeritud 532 nm laser. Veesambasse sattudes piirab laser täielikku sisemist peegeldust ja liigub suure energiatihedusega "veeoptilise kiuduna". Kui mikrojoa puutub kokku töödeldava detailiga, eemaldab laser materjali, samal ajal kui pidev veevool jahutab lõiketsooni ja loputab prahti.

Kuna juhtkeskkond on konstantse läbimõõduga silindriline sammas, jääb tekkiv laserenergia paralleelseks mitmekümne millimeetri pikkusel töökaugusel. Järelikult püsib lõigatud sein vertikaalne isegi 2 mm (ja kuni 60 mm) paksusel SiC-l, välistades vajaduse fookuse jälgimise järele ja vältides vaba ruumi laserpuurimisel tekkivat kitsenemist.

Joonis 4: Tegelik foto vesijuhitava laseriga töötamisest

Kõvade ja rabedate materjalide peamised protsessieelised

• Kuni 60 mm paksuse puhul pole teravustamise reguleerimine vajalik

• Null- või nullilähedane koonus (10–20 µm sisselaskeava ja väljapääsu vahe)

• Pidev jahutamine vähendab termilist pinget ja servade lõhenemist

• Ühtlane energiajaotus kogu joa ristlõikes vähendab pinna karedust (Ra 0,3–1 µm)

• Kerfi laius on nii kitsas kui 50 µm, mis minimeerib materjalikadu kalli ränikarbiidi korral

2. Vesijuhitava laseri eelised pooljuhtkeraamika töötlemisel

Joonis5. VeTeki vesijuhitavad laserseadmed (WL-seeria)

Traditsiooniline Φ0,15 mm aukude mehaaniline puurimine 2 mm SiC-s kannatab sageli tööriista purunemise, serva murdumise ja läbimõõdu järkjärgulise muutumise tõttu. Vaba ruumi laserpuurimine, kuigi mittekontaktne, tekitab kuumusest mõjutatud tsoone, uuesti valatud kihte ja märgatavat kitsenemist. Veega juhitav laser ületab mõlemad piirangud:

1. Ühe läbipääsu võimalus– välistab kahepoolse töötlemise joondusvead.

2. Kõrge kuvasuhe– tavapäraselt saavutatakse suhted, mis ületavad 30:1.

3. Ülimadal mehaaniline jõud– veejoa jõud on vaid ~1 N, võimaldades üliõhukeste või haprate vahvlite ohutut töötlemist.

4. Puhtad, räbuvabad pinnad– pidev loputus eemaldab prahi ja takistab uuesti ladestumist.

3. Vesijuhitavad laserrakendused suure kuvasuhtega mikroaukude jaoks SiC-s

Joonis6. Veepõhise laseriga töödeldud täppiskeraamilised komponendid

Tüüpilised võimalused hõlmavad järgmist:

• Töötlemispaksuse vahemik: 0,05–60 mm (SiC, boorkarbiidkeraamika)

• Minimaalne ava: 0,1 mm (sõltub paksusest)

• Mõõtmete täpsus: ±0,01 mm

• Pinna karedus: 0,3–1 µm

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

Joonis7.Kliendi SEM-kontroll ühtlase Φ0,15 mm läbiva ava kohta sisselaskeavast väljalaskeavast 2 mm ränikarbiidi substraadis

Projekti tõendid: Φ0,15 mm auk 2 mm SiC-l

Koostöös Korea tehnoloogiapartneriga tarnis VeTek viis 35 mm läbimõõduga ja 2 mm paksust N-tüüpi 4H-SiC substraati, millest igaühel oli täppis Φ0,15 mm läbiv ava. Lõppkliendi tehtud SEM-analüüs kinnitas, et düüsi auk säilitas ühtlase silindrilise kuju lasersisenemise poolelt kuni väljumiseni. Osad võeti hindamiseks vastu järgmise põlvkonna liitiumioonakude ränisulamist anoodimaterjalide väljatöötamisel.

4. KKK

K1: Kas vesijuhitava laseriga saab töödelda auke, mis on väiksemad kui Φ0,15 mm 2 mm SiC-s?

V: Avade puhul, mis on 2 mm paksusel oluliselt alla 0,15 mm, tõusevad tehnilised raskused järsult. Õhematel aluspindadel (≤0,4 mm) on soovitatav kasutada väiksemaid auke (nt 0,06 mm), et säilitada saagikust ja geomeetriat.

Q2: Kas protsess on tõesti ühekäiguline?

V: Jah. Veejoaga juhitav tala levib ühe pideva toiminguga läbi kogu paksuse, välistades ette- ja tahapuurimisel tekkiva vale joondamise ohu.

Q3: Milliseid kontrolliandmeid saab esitada?

V: Iga partiiga on kaasas mõõtmete mõõtmise aruanded, ava ristlõike optilised ja SEM-kujutised ning andmed pinna kareduse kohta. Kogu protsessi videod jäävad konfidentsiaalseks, kuid geomeetria näidiste kontrollimine on standardne.

5. Järeldus

VeTek Semiconductori vesijuhitav lasertehnoloogia pakub usaldusväärset ja suure tootlikkusega teed kõvade ja rabedate pooljuhtmaterjalide täpsete mikroomaduste saavutamiseks. Ükskõik, kas vajate kohandatud mikroaukudega SiC substraate, protsessiseadmete keraamilisi komponente või täiustatud CVD SiC / TaC katteid, meie insenerimeeskond on valmis teie järgmist projekti toetama.

Tutvuge meiegaSiC katte lahendused tehniliste üksikasjade saamiseks või võtke meiega ühendust, et arutada oma spetsiifilisi töötlemisnõudeid.