Ipar	Félvezető gyártás, fejlett kerámia, harmadik generációs félvezető anyagok
Folyamat	Vízsugárral irányított lézeres (WJGL) egymenetes átmenő furatmegmunkálás
Megoldás	Egyedi 35 mm × 2 mm-es SiC hordozók Φ0,15 mm-es precíziós mikrolyukakkal
Szolgáltatások	Műszaki tanácsadás, folyamatfejlesztés, vizsgálati jelentések, egyedi bevonat és megmunkálás
Eredmények	• Egységes furatgeometria a bemenettől a kimenetig, SEM által megerősítve • Nincs mérhető kúposság; 2 mm vastagsághoz megfelelő méretarány • Minimális hőhatás zóna és gyakorlatilag nincs forgácsolás a kemény, rideg SiC-n • Sikeres szállítás és ügyfélfogadás a másodlagos akkumulátoros anyagok fejlesztéséhez

1. ábra: termékfotó 35 mm × 2 mm-es SiC hordozóról vízvezérelt lézeres mikrolyuk megmunkálás után

Ábra2：SEM kép a VeTek vízvezérelt lézerrel megmunkált Φ0,15 mm-es lyukról SiC hordozón

A VeTek Semiconductor vízvezérelt lézeres (WJGL) technológiája egymenetes, kúpmentes mikrolyuk megmunkálást tesz lehetővé vastag szilícium-karbid (SiC) hordozókban. Egy közelmúltbeli projektben Φ0,15 mm-es átmenő lyukakat dolgoztak fel sikeresen 35 mm átmérőjű × 2 mm vastag N-típusú 4H-SiC hordozókon. A SEM-ellenőrzés igazolta, hogy a furatfalak nagyon egységesek a bemenettől a kimenetig, megfelelve a szigorú félvezető-minőségi követelményeknek.

1. Hogyan ér el a vízvezérelt lézer kúpos szilícium-karbamid lyukakat?

Ábra3:A vízvezérelt lézer elve: a lézerenergia nagynyomású vízsugárral (vízoptikai szál) korlátozva

A nagynyomású vizet egy precíziós fúvókán (30–120 µm átmérőjű) nyomják át, hogy stabil mikrosugarat képezzenek. Egy fókuszált 532 nm-es lézer egy üvegablakon keresztül kapcsolódik ehhez a sugárhoz. A vízoszlopba kerülve a lézert teljes belső visszaverődés korlátozza, és nagy energiasűrűségű „vízoptikai szálként” halad. Amikor a mikrosugár érintkezik a munkadarabbal, a lézer eltávolítja az anyagot, miközben a folyamatos vízáramlás lehűti a vágási zónát és kiöblíti a törmeléket.

Mivel a vezető közeg egy állandó átmérőjű hengeres oszlop, a kilépő lézerenergia több tíz milliméteres munkatávolságon keresztül párhuzamos marad. Következésképpen a vágott fal még 2 mm (és akár 60 mm) vastag SiC-on is függőleges marad, így nincs szükség fókuszkövetésre, és megakadályozza a szabad terű lézerfúrásnál megjelenő elvékonyodást.

4. ábra: A vízvezérelt lézeres munkajelenet tényleges fotója

Főbb folyamatelőnyök a kemény-törékeny anyagokhoz

• 60 mm-es vastagságig nincs szükség fókuszbeállításra

• Nulla vagy közel nulla kúpos (10-20 µm különbség a bemenet és a kilépés között)

• A folyamatos hűtés csökkenti a termikus igénybevételt és az élek letöredezését

• Az egyenletes energiaeloszlás a sugár keresztmetszetében csökkenti a felület érdességét (Ra 0,3-1 µm)

• A szegélyszélesség akár 50 µm, minimálisra csökkentve az anyagveszteséget a drága SiC miatt

2. A vízvezérelt lézer előnyei a félvezető kerámia feldolgozásban

Ábra5. VeTek vízvezérelt lézeres berendezés (WL sorozat)

A 0,15 mm-es Φ0,15 mm-es furatok 2 mm-es SiC-ba való hagyományos mechanikus fúrása gyakran szenved a szerszámtöréstől, az éltöréstől és az átmérő fokozatos változásától. A szabad térben végzett lézerfúrás érintésmentes, de hőhatású zónákat, újraöntött rétegeket és észrevehető elvékonyodást hoz létre. A vízvezérelt lézer mindkét korlátot legyőzi:

1. Egy áteresztő furat képesség– kiküszöböli a kétoldalas feldolgozás igazítási hibáit.

2. Magas képarány– rutinszerűen elérik a 30:1-et meghaladó arányokat.

3. Ultra alacsony mechanikai erő– a vízsugár ereje mindössze ~1 N, ami lehetővé teszi az ultravékony vagy törékeny ostyák biztonságos feldolgozását.

4. Tiszta, salakmentes felületek– a folyamatos öblítés eltávolítja a törmeléket és megakadályozza az újralerakódást.

3. Vízvezérelt lézeres alkalmazások nagy képarányú mikrolyukakhoz SiC-ben

Ábra6. Vízvezérelt lézerrel feldolgozott precíziós kerámia alkatrészek

A jellemző képességek a következők:

• Feldolgozási vastagság tartomány: 0,05-60 mm (SiC, bórkarbid kerámia)

• Minimális rekesznyílás: 0,1 mm (vastagságtól függően)

• Méretpontosság: ±0,01 mm

• Felületi érdesség: 0,3-1 µm

• Felszerelési platformok: WL-DCS200 (200 × 240 mm munkaterület, 50–60 W) és WL-LCS500 (500 × 500 mm, 100–200 W)

Ábra7.Ügyfél SEM-ellenőrzése egységes Φ0,15 mm-es átmenő lyukak bemenetétől a kimenetig 2 mm-es SiC hordozón

Projekt bizonyíték: Φ0,15 mm-es lyuk 2 mm-es SiC-n

Egy koreai technológiai partnerrel együttműködve a VeTek öt darab 35 mm átmérőjű, 2 mm vastag N-típusú 4H-SiC szubsztrátumot szállított, amelyek mindegyike 0,15 mm-es precíziós átmenőlyukkal rendelkezik. A végfelhasználó által végzett SEM-elemzés megerősítette, hogy a fúvóka nyílása a lézer bemeneti oldalától a kimeneti oldalig egyenletes hengeres alakot tartott. Az alkatrészeket a következő generációs lítium-ion akkumulátorokhoz való szilíciumötvözet anód anyagfejlesztés során értékelték.

4. GYIK

1. kérdés: A vízvezérelt lézer képes Φ0,15 mm-nél kisebb furatokat feldolgozni 2 mm-es SiC-ben?

V: A 2 mm vastagságon lényegesen 0,15 mm alatti nyílásoknál a műszaki nehézségek meredeken emelkednek. Vékonyabb aljzatokon (≤0,4 mm) kisebb lyukak (pl. 0,06 mm) használata javasolt a hozam és a geometria megőrzése érdekében.

2. kérdés: Valóban egymenetes a folyamat?

V: Igen. A vízsugárral vezérelt gerenda a teljes vastagságban egy folyamatos műveletben terjed, kiküszöbölve az elülső és hátulsó fúrás eltolódásának kockázatát.

3. kérdés: Milyen ellenőrzési adatok szolgáltathatók?

V: Minden tételhez mellékeljük a méretmérési jelentéseket, a furat keresztmetszetének optikai és SEM képeit, valamint a felületi érdességadatokat. A teljes folyamatról készült videók bizalmasak maradnak, de a geometriai minta ellenőrzése szabványos.

5. Következtetés

A VeTek Semiconductor vízvezérelt lézertechnológiája megbízható, nagy hozamú utat kínál a kemény és törékeny félvezető anyagok precíziós mikrofunkcióihoz. Függetlenül attól, hogy egyedi SiC szubsztrátumokra van szüksége mikrolyukakkal, kerámia alkatrészekre a technológiai berendezésekhez vagy fejlett CVD SiC / TaC bevonatokra, mérnöki csapatunk készen áll a következő projektek támogatására.

Fedezze fel a miSiC bevonat megoldások további műszaki részletekért, vagy lépjen kapcsolatba velünk, hogy megbeszéljük konkrét megmunkálási igényeit.