Bevezetés
A szilícium-karbid (SiC) a teljesítményelektronika, az elektromos járművek (EV-k), a megújuló energiarendszerek, a repülőgépgyártás és a félvezetőgyártás egyik legfontosabb fejlett anyagává vált. Kivételes keménységének, nagy hővezető képességének, kémiai stabilitásának és széles sávszélességének köszönhetően a SiC lehetővé teszi, hogy az eszközök magasabb feszültségen, hőmérsékleten és kapcsolási frekvencián működjenek, mint a hagyományos szilícium.
Ugyanakkor ugyanezek a tulajdonságok a szilícium-karbidot is az egyik legnehezebb megmunkálást igénylő anyaggá teszik. A hagyományos mechanikai eljárások gyakran szenvednek súlyos szerszámkopást, élletörést, mikro-repedéseket és alacsony megmunkálási hatékonyságot, különösen a nagy-precíziós kerámia alkatrészek vagy félvezető lapkák feldolgozásakor.
Ennek eredményeként a lézeres feldolgozás kulcsfontosságú gyártástechnológiává vált a szilícium-karbid értékláncban. A kristály-előkészítéstől és az ostyagyártástól a forgácscsomagolásig és a precíziós kerámiamegmunkálásig a lézertechnológia nagyobb pontosságot, kisebb anyagveszteséget és nagyobb gyártási hatékonyságot tesz lehetővé, mint sok hagyományos megmunkálási módszer.
Ebben az útmutatóban megvizsgáljuk a szilícium-karbid főbb lézeres feldolgozási technológiáit, azok tipikus alkalmazásait, valamint a modern gyártásban kínált előnyöket. A precíziós SiC kerámia alkatrészekhez széles körben használt lézeres vágási, fúrási és karcolási megoldásokra is összpontosítunk.
.
Hol alkalmazzák a lézeres feldolgozást a szilícium-karbid gyártásban?
A lézeres feldolgozás a szilícium-karbid gyártási folyamat szinte minden szakaszában részt vesz. Az alkalmazástól függően különböző lézertechnológiákat választanak ki a pontosság, a termelékenység és az anyagfelhasználás javítása érdekében.
A fő alkalmazási területek három kategóriába sorolhatók:
>>Ostya gyártás és hordozó előkészítés
>>Félvezető hátsó{0}}végfeldolgozás és csomagolás
>> Precíziós kerámia alkatrészek megmunkálása
Nézzük meg részletesebben az egyes szakaszokat.
1. Ostya gyártása és hordozó előkészítése
A szilícium-karbid gyártási folyamat elején a lézertechnológia segít a szilícium-karbid kristály rúdokból kiváló minőségű szeletké alakítani, miközben csökkenti az anyagpazarlást és javítja a gyártási hatékonyságot.
Lézeres szeletelés (lézeres emelés{0}}ki)
A lézeres szeletelés az egyik legígéretesebb technológia a szilícium-karbid szubsztrátumgyártásban. A hagyományos több-huzalos fűrészeléssel összehasonlítva a lézer-alapú módszerek jelentősen csökkenthetik a feldolgozási időt, növelhetik az anyagfelhasználást, és minimálisra csökkenthetik a felszín alatti károkat.
A jelenlegi technológiák a következők:
>> Lézeremelés-ki
>> Lopakodó lézeres szeletelés
>> Belső módosított{0}}rétegelválasztás
Ezeket a technikákat sikeresen alkalmazták 4 hüvelyk és 12 hüvelyk közötti átmérőjű SiC szubsztrátumokon.
Lézeres jelölés
A lézeres jelölést széles körben használják állandó azonosító kódok létrehozására SiC lapkákon és egyedi chipeken a minőségellenőrzés és a nyomon követhetőség érdekében. A tintanyomtatástól és a mechanikus gravírozástól eltérően a lézeres jelölés érintésmentes, nagyon pontos, és nem okoz mechanikai igénybevételt.
2. Félvezető hátsó-végfeldolgozás és csomagolás
A lézeres feldolgozás ma már az egyik legfejlettebb technológia a félvezető csomagolásban, amely közvetlenül befolyásolja az eszközök teljesítményét és megbízhatóságát.
Lézeres lopakodó kockázás
A felületről történő vágás helyett a lopakodó kockázás a lézert az ostyába fókuszálja, így módosított réteget hoz létre. Az ostyát ezután szabályozott mechanikai erővel szétválasztják.
A legfontosabb előnyök közé tartozik:
>> Minimális élforgácsolás
>> Nincs vágási törmelék
>> Keskeny vágásszélesség
>> Magasabb ostya kihasználtság
>> Ideális ultravékony ostyákhoz{0}}
Hátoldali fém eltávolítás és hornyolás
Sok SiC tápegységet a csomagolás előtt bevonnak hátoldali fémrétegekkel, például nikkellel vagy titánnal. A lézeres feldolgozás nagy pontossággal távolítja el ezeket a fémrétegeket a kockázó utcák mentén, javítva a későbbi ostyaleválasztást és a csomagolás minőségét.
Lézeres izzítás
A lézeres lágyítás kritikus folyamat a nagy teljesítményű SiC áramellátó eszközök-gyártásában. Csak a fém-SiC interfész nanoszekundumokon belüli gyors felmelegítésével a lézerrel végzett lágyítás kis-ellenállású ohmos érintkezőket képez, miközben minimálisra csökkenti a környező anyagokra gyakorolt hőhatást.
3. Precíziós szilícium-karbid kerámia megmunkálás
A félvezető lapkafeldolgozáson túl a lézertechnológiát egyre gyakrabban használják szerkezeti és funkcionális szilícium-karbid kerámiák megmunkálására ipari alkalmazásokhoz.
A tipikus lézeres eljárások a következők:
>> Lézeres vágás – Összetett profilok, precíziós kontúrok és vékony{0}}falú SiC kerámia alkatrészek.
>> Lézeres fúrás – Mikrolyukak, hűtőfuratok, érzékelőfuratok és csomagfuratok.
>> Lézeres beírás – Ellenőrzött törésvonalak és precíziós horonymegmunkálás.
>> Lézeres mikromegmunkálás – Testreszabott mikrostruktúrák fejlett kerámia alkatrészekhez.
Ezeket a technológiákat széles körben alkalmazzák:
>> Teljesítmény elektronika
>> Félvezető berendezések
>> EV tápmodulok
>> Repülési alkatrészek
>> Precíziós gépek
>> Hőgazdálkodási rendszerek
Miért ideális a lézeres feldolgozás a szilícium-karbidhoz?
A lézeres feldolgozás széleskörű elterjedését a hagyományos megmunkálási módszerekkel szemben számos egyedi előny vezérli.
Mechanikai megmunkálás lézeres feldolgozás
Szerszámkopás Nincs szerszámkopás
Mechanikus kapcsolattartás Az érintkezés nélküli{0}}feldolgozás
Élek forgácsolása Csökkentett forgácsolás
Nagy vágóerő Nincs mechanikai igénybevétel
Alacsonyabb pontosság Nagy pontosság
Bonyolult formákhoz nehéz Kiváló tervezési rugalmasság
Gyakori szerszámcsere Alacsony karbantartási igény
Alacsonyabb automatizálás Könnyű integráció az automatizált gyártással
Szilícium-karbid lézeres feldolgozási megoldást keres?
A megfelelő lézeres eljárás kiválasztása csak a fele az egyenletnek. Ugyanilyen fontos, hogy olyan berendezéseket válasszunk, amelyek stabil pontosságot, megbízható teljesítményt és alkalmazás-{1}}specifikus folyamatoptimalizálást biztosítanak.
YCLaserprecíziós lézeres megmunkáló berendezésekre specializálódott fejlett kerámiákhoz, testre szabott megoldásokat kínálva a szilícium-karbid vágáshoz, fúráshoz, karcoláshoz és mikromegmunkáláshoz. A kemény és törékeny anyagok terén szerzett széleskörű tapasztalattal segítjük a gyártókat a megmunkálás minőségének javításában, a hozam növelésében és a gyártási költségek csökkentésében.
Ha új SiC projektet tervez, vagy lézeres feldolgozó berendezést értékel,bátran forduljon mérnöki csapatunkhozmintavizsgálathoz és alkalmazási javaslatokhoz
