Uvod
Silicijev karbid (SiC) je postal eden najpomembnejših naprednih materialov za energetsko elektroniko, električna vozila (EV), sisteme obnovljivih virov energije, vesoljsko proizvodnjo in proizvodnjo polprevodnikov. Zahvaljujoč izjemni trdoti, visoki toplotni prevodnosti, kemični stabilnosti in lastnostim širokega pasovnega razmika SiC omogoča napravam delovanje pri višjih napetostih, temperaturah in preklopnih frekvencah kot običajni silicij.
Vendar je zaradi teh lastnosti silicijev karbid eden najzahtevnejših materialov za strojno obdelavo. Konvencionalne mehanske metode pogosto trpijo zaradi hude obrabe orodja, odkruškov robov, mikro-razpok in nizke učinkovitosti obdelave, zlasti pri obdelavi visoko-natančnih keramičnih komponent ali polprevodniških rezin.
Posledično je laserska obdelava postala ključna proizvodna tehnologija v celotni vrednostni verigi silicijevega karbida. Od priprave kristalov in izdelave rezin do pakiranja čipov in natančne obdelave keramike laserska tehnologija omogoča višjo natančnost, nižje izgube materiala in večjo učinkovitost proizvodnje kot številne tradicionalne metode obdelave.
V tem priročniku bomo raziskali glavne tehnologije laserske obdelave, ki se uporabljajo za silicijev karbid, njihove tipične aplikacije in prednosti, ki jih ponujajo v sodobni proizvodnji. Osredotočili se bomo tudi na rešitve laserskega rezanja, vrtanja in piskanja, ki se pogosto uporabljajo za natančne keramične komponente SiC.
.
Kje se laserska obdelava uporablja pri proizvodnji silicijevega karbida?
Laserska obdelava je vključena v skoraj vsako fazo postopka izdelave silicijevega karbida. Glede na aplikacijo so izbrane različne laserske tehnologije za izboljšanje natančnosti, produktivnosti in izkoristka materiala.
Glavna področja uporabe lahko razdelimo v tri kategorije:
>>Izdelava rezin in priprava podlage
>>Končna-obdelava in pakiranje polprevodnikov
>> Natančna obdelava keramičnih komponent
Oglejmo si vsako stopnjo podrobneje.
1. Izdelava rezin in priprava podlage
Na začetku proizvodnega procesa SiC laserska tehnologija pomaga preoblikovati kristalne ingote silicijevega karbida v visoko{0}}kakovostne rezine, hkrati pa zmanjša odpad materiala in izboljša učinkovitost proizvodnje.
Lasersko rezanje oblatov (laserski dvig-izklopljen)
Lasersko rezanje rezin je ena najbolj obetavnih tehnologij pri izdelavi substratov iz silicijevega karbida. V primerjavi z običajnim več{1}}žičnim žaganjem lahko laserske-metode znatno skrajšajo čas obdelave, povečajo izkoristek materiala in zmanjšajo poškodbe pod površino.
Trenutne tehnologije vključujejo:
>> Lasersko dviganje-izključeno
>> Prikrito lasersko rezanje
>> Notranje spremenjeno-ločevanje plasti
Te tehnike so bile uspešno uporabljene za substrate SiC s premeri od 4 palcev do 12 palcev.
Lasersko označevanje
Lasersko označevanje se pogosto uporablja za ustvarjanje trajnih identifikacijskih kod na SiC rezinah in posameznih čipih za nadzor kakovosti in sledljivost. Za razliko od tiskanja s črnilom ali mehanskega graviranja je lasersko označevanje brez-kontaktno, zelo natančno in ne povzroča mehanskih obremenitev.
2. Končna-obdelava in pakiranje polprevodnikov
Laserska obdelava je zdaj ena najbolj zrelih tehnologij v embalaži polprevodnikov, ki neposredno vpliva na izkoristek in zanesljivost naprave.
Lasersko skrito kockanje
Namesto rezanja s površine prikrito rezanje na kocke usmeri laser v notranjost rezine, da ustvari spremenjeno plast. Nato se rezina loči z nadzorovano mehansko silo.
Glavne prednosti vključujejo:
>> Minimalno lomljenje robov
>> Brez ostankov rezanja
>> Ozka širina zareza
>> Večji izkoristek rezin
>> Idealno za ultra-tanke rezine
Odstranjevanje in žlebljenje zadnje kovine
Veliko SiC napajalnih naprav je pred pakiranjem prevlečenih s kovinskimi plastmi na zadnji strani, kot sta nikelj ali titan. Laserska obdelava odstrani te kovinske plasti vzdolž rezalnih ulic z visoko natančnostjo, izboljša kasnejše ločevanje rezin in kakovost pakiranja.
Lasersko žarjenje
Lasersko žarjenje je kritičen postopek pri izdelavi visoko-zmogljivih močnostnih naprav iz SiC. S hitrim segrevanjem samo kovinskega -SiC vmesnika v nanosekundah lasersko žarjenje oblikuje ohmske kontakte z nizko-upornostjo, hkrati pa zmanjša toplotni vpliv na okoliške materiale.
3. Natančna obdelava keramike iz silicijevega karbida
Poleg obdelave polprevodniških rezin se laserska tehnologija vedno bolj uporablja za strojno obdelavo strukturne in funkcionalne keramike iz silicijevega karbida za industrijsko uporabo.
Tipični laserski postopki vključujejo:
>> Lasersko rezanje – zapleteni profili, natančne konture in tanko{0}}stenski keramični deli iz SiC.
>> Lasersko vrtanje – mikro luknje, hladilne luknje, senzorske luknje in paketne luknje.
>> Lasersko praskanje – nadzorovane lomne linije in natančna obdelava utorov.
>> Laserska mikroobdelava – prilagojene mikrostrukture za napredne keramične komponente.
Te tehnologije se pogosto uporabljajo v:
>> Močnostna elektronika
>> Polprevodniška oprema
>> EV napajalni moduli
>> Letalske in vesoljske komponente
>> Natančni stroji
>> Sistemi toplotnega upravljanja
Zakaj je laserska obdelava idealna za silicijev karbid?
Široko sprejetje laserske obdelave poganja več edinstvenih prednosti pred običajnimi metodami obdelave.
Mehanska obdelava Laserska obdelava
Obraba orodja Brez obrabe orodja
Mehanski kontakt Brez{0}}obdelava
Krušenje robov Zmanjšano krušenje
Visoka rezalna sila Brez mehanskih obremenitev
Manjša natančnost Visoka natančnost
Težko za zapletene oblike Odlična prilagodljivost oblikovanja
Pogosta menjava orodja Nizko vzdrževanje
Nižja avtomatizacija Enostavna integracija z avtomatizirano proizvodnjo
Iščete rešitev za lasersko obdelavo silicijevega karbida?
Izbira pravega laserskega postopka je le polovica enačbe. Enako pomembna je izbira opreme, ki zagotavlja stabilno natančnost, zanesljivo delovanje in-optimizacijo procesa za specifično aplikacijo.
YCLaserje specializirano za opremo za natančno lasersko obdelavo napredne keramike, ki ponuja prilagojene rešitve za rezanje s silicijevim karbidom, vrtanje, praskanje in mikroobdelavo. Z bogatimi izkušnjami s trdimi in krhkimi materiali pomagamo proizvajalcem izboljšati kakovost strojne obdelave, povečati izkoristek in zmanjšati proizvodne stroške.
Če načrtujete nov projekt SiC ali ocenjujete opremo za lasersko obdelavo,stopite v stik z našo inženirsko ekipoza testiranje vzorcev in priporočila za uporabo
