Silicijev karbid (SiC) se široko uporablja v močnostnih polprevodnikih, rezinah SiC, napredni keramiki, avtomobilski elektroniki in visoko{0}}temperaturnih strukturnih komponentah. Zaradi visoke trdote, krhkosti, toplotne prevodnosti in kemične stabilnosti je običajna strojna obdelava zahtevna.
Laserska obdelava zagotavlja brez{0}}kontaktno metodo za rezanje, rezanje, žlebljenje in vrtanje SiC. Vendar pa izbira stroja za lasersko rezanje iz silicijevega karbida ne pomeni le izbire največje moči laserja. Prava rešitev je odvisna od debeline materiala, zahtevane kakovosti robov, natančnosti obdelave, produktivnosti in splošnih proizvodnih zahtev.
Tu so ključni dejavniki, ki jih morate upoštevati pri izbiri stroja za lasersko rezanje SiC.
1. Začnite z materialom in uporabo SiC
Različni izdelki SiC zahtevajo različne laserske konfiguracije.
Tipične aplikacije vključujejo:
SiC rezine in tanke plošče:Nizko število odkruškov, nizka toplotna poškodba, ozek zarez in visoka natančnost pozicioniranja
SiC keramične podlage:Ravnovesje med kakovostjo rezanja in učinkovitostjo obdelave
Debela SiC keramika in strukturni deli:Visoka zmogljivost odstranjevanja materiala in učinkovitost obdelave
Mikro luknje in utori:Majhna velikost mesta, natančno pozicioniranje in natančen nadzor procesa
Preden zahtevate ponudbo, definirajte:
Vrsta materiala → Debelina → Velikost obdelovanca → Metoda obdelave → Zahteve glede kakovosti → Obseg proizvodnje
Ta informacija je pomembnejša od preproste primerjave moči laserja.
2. Katera laserska valovna dolžina je najboljša za SiC?
Laserska valovna dolžina ima pomemben vpliv na obdelavo SiC.
Ker je SiC material s široko{0}}pasovno vrzeljo, je njegova interakcija z različnimi valovnimi dolžinami odvisna od dejavnikov, kot so vrsta materiala, kristalna struktura, stanje površine in parametri obdelave. Zato ni enotne valovne dolžine, ki bi bila idealna za vsako aplikacijo SiC.
355nm UV laser
355 nm UV-laserji se na splošno uporabljajo za natančno obdelavo SiC zaradi krajše valovne dolžine in manjše dosegljive fokusne točke.
Še posebej so primerni za:
Tanke SiC rezine in keramične plošče
Fine konture in mikrostrukture
Aplikacije, ki zahtevajo ozke zareze
Visoko{0}}natančno rezanje
Za tanke in natančne SiC komponente je 355nm UV laserski rezalni stroj dobra možnost za oceno.
532nm zeleni laser
Zeleni laserji se lahko uporabljajo tudi za določene natančne aplikacije SiC. Njihovo primernost je treba oceniti glede na debelino materiala, zahtevano kakovost robov in dejanske rezultate obdelave.
1064–1080nm vlakna / QCW laser
Visoko{0}}zmogljive optične in QCW laserje je mogoče upoštevati za debelejšo SiC keramiko in strukturne komponente, kjer sta pomembni hitrost odstranjevanja materiala in učinkovitost obdelave.
Zato laserjev 1064–1080 nm ne bi smeli enostavno označiti kot "neprimerne" za SiC. Ustrezen laser je odvisen od aplikacije.
Kot splošno vodilo:
Za tanke in natančne SiC komponente najprej ocenite 355nm UV rešitve. Za debelejšo SiC keramiko in strukturne dele so morda bolj-zmogljive QCW ali laserske rešitve z vlakni.
3. Nanosekundni ali pikosekundni laser?
Trajanje impulza je še en pomemben dejavnik pri laserski obdelavi SiC.
Nanosekundni laser
Nanosekundni laserji nudijo praktično ravnotežje med zmogljivostjo obdelave, ceno opreme in industrijsko uporabnostjo.
355 nm UV nanosekundni laser je lahko primeren za številne aplikacije tankega SiC in natančne keramike, če so moč laserja, energija impulza, stopnja ponavljanja, hitrost skeniranja in strategija obdelave pravilno optimizirani.
Pikosekundni/femtosekundni laser
Izjemno hitri laserji lahko dodatno zmanjšajo toplotne učinke in lahko zagotovijo prednosti, ko so potrebne izjemno nizke toplotne poškodbe, minimalno drobljenje ali fine mikrostrukture.
Vendar pa imajo tudi višje stroške opreme.
Boljši pristop je, da najprej določite zahtevano kakovost, nato pa izberete ustrezno trajanje impulza.
4. Sistem gibanja je pomemben enako kot laser
Laser določa, kako energija vpliva na SiC, medtem ko sistem gibanja določa, kako natančno in dosledno se izvaja procesna pot.
Pri ocenjevanju stroja preverite:
Pozicioniranje in ponovljivost
Ne osredotočajte se le na oglaševano ponavljajočo natančnost pozicioniranja.
Upoštevajte tudi:
Dejanska natančnost obdelave
Natančnost pozicioniranja
Ponovljivost
Naravnost
Dolgoročna stabilnost delovanja-
Za uporabo rezin in natančne keramike je dejanska natančnost obdelave bolj pomembna kot ena sama specifikacija na podatkovnem listu.
Linearni motor in povratna-zanka
Visoko-natančni laserski stroji lahko uporabljajo linearne motorje skupaj z-linearnimi lestvicami visoke-ločljivosti za pozicioniranje v zaprti{2}}zanki.
Ta konfiguracija lahko zagotovi hiter odziv in natančen nadzor gibanja, zlasti za aplikacije natančnega rezanja.
5. Pozicioniranje vida in dinamično ostrenje
Pri rezinah SiC in preciznih keramičnih komponentah je treba upoštevati tudi sisteme za vid in ostrenje.
CCD Vision Positioning
Sistem vida lahko prepozna:
Robovi oblatov
Poravnalne oznake
Rezanje ulic
Konture obdelovanca
Obdelava položajev
Natančno pozicioniranje vida je še posebej pomembno, kadar se mora laserska pot ujemati z obstoječimi funkcijami na rezini ali substratu.
Dinamično ostrenje
Če površina obdelovanca ni popolnoma ravna ali je material razmeroma debel, se lahko fiksno žarišče med obdelavo odmakne od optimalnega položaja.
Sistem dinamičnega ostrenja lahko kompenzira spremembe višine obdelovanca in ohrani doslednejši položaj žarišča.
Pomembno je razlikovati med dvema funkcijama:
Dinamično ostrenje nadzoruje položaj žarišča, medtem ko podatkovna zbirka procesov nadzoruje laserske parametre za različne materiale, debeline in poti obdelave.
6. Proces Know-How je pomembnejši od same laserske moči
Dva stroja, ki uporabljata podobne laserske vire, lahko ustvarita zelo različne rezultate rezanja SiC.
Eden od pomembnih razlogov je razvoj procesa.
Pri izbiri stroja za lasersko rezanje SiC se vprašajte, ali ima dobavitelj izkušnje z optimizacijo parametrov za različne:
SiC debeline
Vrste kristalov
Rezalne geometrije
Laserske moči
Hitrosti skeniranja
Strategije obdelave
Sposoben dobavitelj bi moral biti sposoben preizkusiti vaš dejanski material in razviti ustrezen postopek, namesto da zagotovi samo standardni niz parametrov.
7. Izberite stroj glede na vašo aplikacijo
| Aplikacija | Ključne zahteve | Priporočena smer |
| Rezanje/narezovanje rezin SiC | Majhno drobljenje, ozek zarez, natančnost pozicioniranja | 355nm UV + natančen vid |
| Tanke SiC keramične plošče | Kakovost robov, nizke toplotne poškodbe | UV nanosekundni ali ultrahitri laser |
| SiC keramične podlage | Ravnovesje kakovosti in učinkovitosti | UV ali QCW, odvisno od debeline |
| Debela SiC keramika / strukturni deli | Odstranjevanje materiala in učinkovitost | Visok{0}}zmogljiv QCW/laser z vlakni |
| Mikro luknje / utori | Majhna točka, natančno pozicioniranje | UV ali ultra hiter laser |
| Raziskave in razvoj/malo-serijska proizvodnja | Prilagodljivost in nadzor parametrov | Nastavljiva moč + več procesnih načinov |
Ni enotnega stroja za lasersko rezanje SiC, ki bi bil optimalen za vsako debelino in uporabo.
8. Pred nakupom vedno preizkusite svoj dejanski material SiC
Testiranje vzorcev bi moralo biti eden najpomembnejših korakov v procesu izbire opreme.
Stroja ne ocenjevajte samo glede na:
Laserska moč
Največja debelina reza
Največja hitrost rezanja
Ponovite natančnost pozicioniranja
Namesto tega preizkusite svoj dejanski material in izmerite:
Kakovost rezanja
Čipiranje
Razpoke
Toplotno{0}}območje
Širina zareza
Kakovost površine reza
Hrapavost površine
Učinkovitost obdelave
Čas obdelave na del
Hitrost rezanja
Število skeniranj
Nenehna stabilnost obdelave
Dimenzijska natančnost
Končne dimenzije konture
Premer luknje
Natančnost položaja
Dolgoročna-doslednost dimenzij
Za proizvodne aplikacije se priporočajo neprekinjeni preskusi obdelave namesto ocenjevanja samo enega vzorca
9. WHYC Laser SiC rešitve za lasersko obdelavo
WHYC Laser nudi laserske sisteme za obdelavo napredne keramike in drugih trdih, krhkih materialov.
Za tanke in natančne SiC komponente je mogoče oceniti 355nm UV nanosekundne laserske sisteme za visoko-natančno rezanje in mikro obdelavo.
Za debelejšo SiC keramiko in strukturne komponente je mogoče razmisliti o-zmogljivih optičnih laserskih sistemih QCW, kadar so potrebne višje stopnje odstranjevanja materiala in učinkovitost obdelave.
Konfiguracije stroja je mogoče prilagoditi glede na aplikacijo, vključno z:
UV ali QCW laserski viri
Platforme za natančno gibanje
CCD vidno pozicioniranje
Samodejno ali dinamično ostrenje
Prilagojeni procesni parametri
Avtomatsko nakladanje in razkladanje
Končno konfiguracijo laserja je treba vedno določiti s testiranjem dejanskega vzorca na podlagi naročnikovih zahtev glede materiala, debeline, geometrije in kakovosti.
Zaključek
Izbira pravega stroja za lasersko rezanje iz silicijevega karbida ni le stvar izbire največje moči laserja.
Ključno je najti pravo kombinacijo:
Laserska valovna dolžina + trajanje impulza + natančnost gibanja + pozicioniranje vida + razvoj procesa
Najbolj zanesljiv nakupni postopek je:
Določite material → Izberite lasersko tehnologijo → Preizkusite dejanske vzorce → Izmerite kakovost rezanja → Preverite stabilnost proizvodnje → Dokončajte konfiguracijo stroja.
Če iščete primerno rešitev laserskega rezanja za vaše SiC materiale, vas prosimo, da to storitekontaktirajte YCLaser. Ponudili vam bomo brezplačno proizvodnjo vzorcev in preverjanje postopka.
