Uvod
Silicijev karbid (SiC) postao je jedan od najvažnijih naprednih materijala za energetsku elektroniku, električna vozila (EV), sustave obnovljive energije, zrakoplovstvo i proizvodnju poluvodiča. Zahvaljujući svojoj izuzetnoj tvrdoći, visokoj toplinskoj vodljivosti, kemijskoj stabilnosti i svojstvima širokog pojasnog razmaka, SiC omogućuje uređajima da rade pod višim naponima, temperaturama i frekvencijama prebacivanja od konvencionalnog silicija.
Međutim, ta ista svojstva također čine silicijev karbid jednim od najzahtjevnijih materijala za obradu. Konvencionalne mehaničke metode često pate od ozbiljnog trošenja alata, pucanja rubova, mikro-pukotina i niske učinkovitosti obrade, posebno pri obradi visoko-preciznih keramičkih komponenti ili poluvodičkih pločica.
Kao rezultat toga, laserska obrada postala je ključna tehnologija proizvodnje u cijelom vrijednosnom lancu silicijevog karbida. Od pripreme kristala i proizvodnje pločica do pakiranja čipova i precizne strojne obrade keramike, laserska tehnologija omogućuje veću preciznost, manji gubitak materijala i veću učinkovitost proizvodnje od mnogih tradicionalnih metoda strojne obrade.
U ovom ćemo vodiču istražiti glavne tehnologije laserske obrade koje se koriste za silicijev karbid, njihove tipične primjene i prednosti koje nude u modernoj proizvodnji. Također ćemo se usredotočiti na rješenja laserskog rezanja, bušenja i piskanja koja se široko koriste za precizne SiC keramičke komponente
.
Gdje se laserska obrada koristi u proizvodnji silicij karbida?
Laserska obrada uključena je u gotovo svaku fazu procesa proizvodnje silicij karbida. Ovisno o primjeni, odabiru se različite laserske tehnologije za poboljšanje preciznosti, produktivnosti i iskorištenja materijala.
Glavna područja primjene mogu se podijeliti u tri kategorije:
>>Proizvodnja vafla i priprema podloge
>>Završna-obrada i pakiranje poluvodiča
>> Precizna obrada keramičkih komponenti
Pogledajmo detaljnije svaku fazu.
1. Proizvodnja vafla i priprema podloge
Na prednjem kraju proizvodnog procesa SiC-a, laserska tehnologija pomaže transformirati kristale silicijevog karbida u visoko{0}}kvalitetne pločice uz smanjenje rasipanja materijala i poboljšanje učinkovitosti proizvodnje.
Lasersko rezanje vafla (lasersko podizanje-isključeno)
Lasersko rezanje pločica jedna je od tehnologija koje najviše obećavaju u proizvodnji supstrata od silicij karbida. U usporedbi s uobičajenim piljenjem s više-žica, laserske-metode mogu znatno smanjiti vrijeme obrade, povećati iskoristivost materijala i minimalizirati oštećenje površine.
Trenutne tehnologije uključuju:
>> Lasersko podizanje-isključeno
>> Nevidljivo lasersko rezanje
>> Interno modificirano-odvajanje slojeva
Ove su tehnike uspješno primijenjene na SiC podloge u rasponu promjera od 4 inča do 12 inča.
Lasersko označavanje
Lasersko označavanje naširoko se koristi za stvaranje trajnih identifikacijskih kodova na SiC pločicama i pojedinačnim čipovima za kontrolu kvalitete i sljedivost. Za razliku od ispisa tintom ili mehaničkog graviranja, lasersko označavanje je be-kontaktno, vrlo precizno i ne izaziva mehanički stres.
2. Završna-obrada i pakiranje poluvodiča
Laserska obrada sada je jedna od najzrelijih tehnologija u pakiranju poluvodiča, koja izravno utječe na učinak i pouzdanost uređaja.
Lasersko nevidljivo kockanje
Umjesto rezanja s površine, prikriveno rezanje na kockice fokusira laser unutar ploče kako bi stvorio modificirani sloj. Pločica se zatim odvaja kontroliranom mehaničkom silom.
Ključne prednosti uključuju:
>> Minimalno pucanje rubova
>> Nema ostataka rezanja
>> Uska širina reza
>> Veća iskoristivost pločica
>> Idealno za ultra{0}}tanke vafle
Uklanjanje stražnje strane metala i urezivanje
Mnogi SiC uređaji za napajanje presvučeni su stražnjim metalnim slojevima poput nikla ili titana prije pakiranja. Laserska obrada uklanja ove metalne slojeve duž rezanja s visokom preciznošću, poboljšavajući kasnije odvajanje pločica i kvalitetu pakiranja.
Lasersko žarenje
Lasersko žarenje kritičan je proces u proizvodnji-SiC energetskih uređaja visokih performansi. Brzim zagrijavanjem samo metalnog-SiC sučelja unutar nanosekundi, lasersko žarenje stvara omske kontakte niskog-otpora dok minimalizira toplinski utjecaj na okolne materijale.
3. Precizna obrada keramike od silicij karbida
Osim obrade poluvodičkih pločica, laserska tehnologija se sve više koristi za strojnu obradu strukturne i funkcionalne keramike od silicij karbida za industrijske primjene.
Tipični laserski procesi uključuju:
>> Lasersko rezanje – Složeni profili, precizne konture i dijelovi od SiC keramike-tankih stijenki.
>> Lasersko bušenje – mikro rupe, rupe za hlađenje, rupe za senzore i rupe za pakiranje.
>> Lasersko crtanje – kontrolirane linije loma i precizna obrada utora.
>> Laserska mikrostrojna obrada – prilagođene mikrostrukture za napredne keramičke komponente.
Ove tehnologije se široko primjenjuju u:
>> Energetska elektronika
>> Poluvodička oprema
>> EV moduli napajanja
>> Zrakoplovne komponente
>> Precizni strojevi
>> Sustavi toplinskog upravljanja
Zašto je laserska obrada idealna za silicij karbid?
Široko prihvaćanje laserske obrade potaknuto je nekoliko jedinstvenih prednosti u odnosu na konvencionalne metode strojne obrade.
Mehanička obrada Laserska obrada
Trošenje alata Nema trošenja alata
Mehanički kontakt Obrada bez{0}}kontakta
Rubljenje rubova Smanjeno lomljenje
Visoka sila rezanja Bez mehaničkog naprezanja
Niža preciznost Visoka preciznost
Teško za složene oblike Izvrsna fleksibilnost dizajna
Česta zamjena alata Nisko održavanje
Niža automatizacija Jednostavna integracija s automatiziranom proizvodnjom
Tražite rješenje za obradu silicij karbid laserom?
Odabir pravog laserskog procesa samo je pola jednadžbe. Jednako je važan odabir opreme koja pruža stabilnu preciznost, pouzdane performanse i-optimizaciju procesa specifične za aplikaciju.
YCLaserspecijalizirana je za preciznu lasersku opremu za obradu napredne keramike, nudeći prilagođena rješenja za rezanje silicij karbidom, bušenje, crtanje i mikrostrojnu obradu. S velikim iskustvom u tvrdim i krhkim materijalima, pomažemo proizvođačima poboljšati kvalitetu strojne obrade, povećati prinos i smanjiti troškove proizvodnje.
Ako planirate novi SiC projekt ili procjenjujete opremu za lasersku obradu,slobodno se obratite našem inženjerskom timuza testiranje uzoraka i preporuke za primjenu
