Karbid křemíku (SiC) se široce používá ve výkonových polovodičích, destičkách SiC, pokročilé keramice, automobilové elektronice a vysokoteplotních konstrukčních součástech. Jeho vysoká tvrdost, křehkost, tepelná vodivost a chemická stabilita činí konvenční obrábění náročným.
Laserové zpracování poskytuje bez{0}}kontaktní metodu řezání, rýhování, drážkování a vrtání SiC. Výběr laserového řezacího stroje z karbidu křemíku však není jen o výběru nejvyššího výkonu laseru. Správné řešení závisí na tloušťce materiálu, požadované kvalitě hran, přesnosti zpracování, produktivitě a celkových požadavcích výroby.
Zde jsou klíčové faktory, které je třeba vzít v úvahu při výběru SiC laserového řezacího stroje.
1. Začněte s materiálem a aplikací SiC
Různé produkty SiC vyžadují různé konfigurace laseru.
Mezi typické aplikace patří:
SiC destičky a tenké plechy:Nízké vylamování, nízké tepelné poškození, úzký zářez a vysoká přesnost polohování
SiC keramické substráty:Rovnováha mezi kvalitou řezu a efektivitou zpracování
Silná SiC keramika a konstrukční díly:Vysoká schopnost úběru materiálu a efektivita zpracování
Mikro otvory a drážky:Malá velikost místa, přesné umístění a přesné řízení procesu
Než požádáte o cenovou nabídku, definujte:
Druh materiálu → Tloušťka → Velikost obrobku → Způsob zpracování → Požadavky na kvalitu → Objem výroby
Tato informace je důležitější než pouhé porovnávání výkonu laseru.
2. Která vlnová délka laseru je nejlepší pro SiC?
Vlnová délka laseru má významný vliv na zpracování SiC.
Protože SiC je materiál se širokým{0}}pásmovým odstupem, jeho interakce s různými vlnovými délkami závisí na faktorech, jako je typ materiálu, krystalová struktura, stav povrchu a parametry zpracování. Proto neexistuje jediná vlnová délka, která by byla ideální pro každou aplikaci SiC.
355nm UV laser
355nm UV lasery jsou široce zvažovány pro přesné zpracování SiC, protože mají kratší vlnovou délku a menší dosažitelný zaostřený bod.
Jsou vhodné zejména pro:
Tenké SiC destičky a keramické desky
Jemné kontury a mikrostruktury
Aplikace vyžadující úzké spáry
Vysoce přesné řezání
U tenkých a přesných SiC komponentů je 355nm UV laserový řezací stroj silnou možností k vyhodnocení.
532nm zelený laser
Zelené lasery lze také použít pro určité přesné SiC aplikace. Jejich vhodnost je třeba posoudit podle tloušťky materiálu, požadované kvality hran a skutečných výsledků zpracování.
1064–1080nm vlákno / QCW laser
Vysokovýkonné vláknové a QCW lasery lze zvážit pro silnější keramiku SiC a konstrukční součásti, kde je důležitá rychlost úběru materiálu a efektivita zpracování.
Proto by 1064–1080nm lasery neměly být jednoduše klasifikovány jako „nevhodné“ pro SiC. Vhodný laser závisí na aplikaci.
Jako obecné vodítko:
U tenkých a přesných SiC komponent nejprve vyhodnoťte 355nm UV roztoky. Pro silnější keramiku SiC a konstrukční díly mohou být vhodnější řešení QCW s vysokým výkonem nebo vláknový laser.
3. Nanosekundový nebo pikosekundový laser?
Trvání pulsu je dalším důležitým faktorem při zpracování SiC laserem.
Nanosekundový laser
Nanosekundové lasery nabízejí praktickou rovnováhu mezi schopností zpracování, cenou zařízení a průmyslovou využitelností.
355nm UV nanosekundový laser může být vhodný pro mnoho tenkých SiC a přesných keramických aplikací, když je výkon laseru, energie pulzu, opakovací frekvence, rychlost skenování a strategie zpracování správně optimalizovány.
Pikosekundový/femtosekundový laser
Ultrarychlé lasery mohou dále snižovat tepelné účinky a mohou poskytovat výhody, když je vyžadováno extrémně nízké tepelné poškození, minimální odštěpování nebo jemné mikrostruktury.
Přinášejí však také vyšší náklady na vybavení.
Lepší přístup je nejprve definovat požadovanou kvalitu a poté zvolit vhodnou dobu trvání pulzu.
4. Na pohybovém systému záleží stejně jako na laseru
Laser určuje, jak energie interaguje s SiC, zatímco pohybový systém určuje, jak přesně a konzistentně je cesta zpracování provedena.
Při hodnocení stroje zkontrolujte:
Umístění a opakovatelnost
Nezaměřujte se pouze na inzerovanou přesnost opakovaného polohování.
Zvažte také:
Skutečná přesnost obrábění
Přesnost polohování
Opakovatelnost
Přímost
Dlouhodobá-stabilita provozu
Pro waferové a přesné keramické aplikace je skutečná přesnost obrábění smysluplnější než jediná specifikace v datovém listu.
Lineární motor a zpětná vazba-s uzavřenou smyčkou
Vysoce{0}}přesné laserové stroje mohou používat lineární motory spolu s-lineárními stupnicemi s vysokým rozlišením pro polohování v uzavřeném okruhu-.
Tato konfigurace může poskytnout rychlou odezvu a přesné řízení pohybu, zejména pro aplikace s přesným řezáním.
5. Polohování vidění a dynamické ostření
U destiček SiC a přesných keramických součástí je třeba vzít v úvahu také systémy vidění a zaostřování.
CCD Vision Positioning
Systém vidění dokáže identifikovat:
Okraje oplatky
Zarovnávací značky
Řezání ulic
Obrysy obrobku
Zpracování pozic
Přesné umístění zraku je zvláště důležité, když dráha laseru musí odpovídat existujícím prvkům na plátku nebo substrátu.
Dynamické ostření
Když povrch obrobku není dokonale rovný nebo materiál je relativně tlustý, může se pevné ohnisko během zpracování odchýlit od optimální polohy.
Systém dynamického zaostřování může kompenzovat změny výšky obrobku a udržovat konzistentnější ohniskovou polohu.
Je důležité rozlišovat dvě funkce:
Dynamické zaostřování řídí polohu ohniska, zatímco databáze procesů řídí parametry laseru pro různé materiály, tloušťky a cesty zpracování.
6. Zpracovat znalosti-jak je důležitější než samotný výkon laseru
Dva stroje používající podobné laserové zdroje mohou produkovat velmi odlišné výsledky řezání SiC.
Jedním z důležitých důvodů je vývoj procesů.
Při výběru SiC laserového řezacího stroje se zeptejte, zda má dodavatel zkušenosti s optimalizací parametrů pro různé:
Tloušťky SiC
Typy krystalů
Řezné geometrie
Síly laseru
Rychlosti skenování
Strategie zpracování
Schopný dodavatel by měl být schopen otestovat váš skutečný materiál a vyvinout vhodný proces namísto poskytování pouze standardní sady parametrů.
7. Vyberte stroj podle vaší aplikace
| Aplikace | Klíčové požadavky | Doporučený směr |
| Řezání / krájení plátků SiC | Nízká tříska, úzká spára, přesnost polohování | 355nm UV + přesné vidění |
| Tenké SiC keramické desky | Kvalita hran, nízké tepelné poškození | UV nanosekundový nebo ultrarychlý laser |
| SiC keramické substráty | Rovnováha kvality a efektivity | UV nebo QCW v závislosti na tloušťce |
| Silná SiC keramika / konstrukční díly | Úběr materiálu a účinnost | Vysokovýkonný-QCW/vláknový laser |
| Mikro otvory / drážky | Malé místo, přesné umístění | UV nebo ultrarychlý laser |
| Výzkum a vývoj / malosériová-výroba | Flexibilita a kontrola parametrů | Nastavitelný výkon + více režimů procesu |
Neexistuje jediný SiC laserový řezací stroj, který by byl optimální pro každou tloušťku a aplikaci.
8. Před nákupem vždy otestujte svůj skutečný SiC materiál
Testování vzorků by mělo být jedním z nejdůležitějších kroků v procesu výběru zařízení.
Nehodnoťte stroj pouze podle:
Výkon laseru
Maximální tloušťka řezu
Maximální řezná rychlost
Opakujte přesnost polohování
Místo toho otestujte svůj skutečný materiál a změřte:
Kvalita řezání
Čipování
Trhliny
Oblast ovlivněná teplem-
Šířka řezu
Kvalita povrchu řezu
Drsnost povrchu
Efektivita zpracování
Doba zpracování na díl
Rychlost řezání
Počet skenů
Trvalá stabilita zpracování
Rozměrová přesnost
Konečné obrysové rozměry
Průměr otvoru
Přesnost polohy
Dlouhodobá konzistence rozměrů-
Pro produkční aplikace se doporučují kontinuální testy zpracování spíše než vyhodnocování pouze jednoho vzorku
9. WHYC Laserová řešení pro zpracování SiC laserem
WHYC Laser poskytuje systémy laserového zpracování pro pokročilou keramiku a další tvrdé, křehké materiály.
U tenkých a přesných SiC komponent lze u 355nm UV nanosekundových laserových systémů hodnotit vysoce přesné řezání a mikrozpracování.
U silnějších SiC keramiky a konstrukčních součástí lze uvažovat o vysoce{0}}výkonových vláknových laserových systémech QCW, pokud jsou vyžadovány vyšší rychlosti úběru materiálu a efektivita zpracování.
Konfigurace stroje lze přizpůsobit podle aplikace, včetně:
UV nebo QCW laserové zdroje
Přesné pohybové plošiny
Polohování CCD vidění
Automatické nebo dynamické ostření
Přizpůsobené parametry procesu
Automatizované nakládání a vykládání
Konečná konfigurace laseru by měla být vždy určena skutečným testováním vzorku na základě požadavků zákazníka na materiál, tloušťku, geometrii a kvalitu.
Závěr
Výběr správného laserového řezacího stroje z karbidu křemíku není jen otázkou výběru nejvyššího výkonu laseru.
Základem je najít správnou kombinaci:
Vlnová délka laseru + trvání pulsu + přesnost pohybu + polohování vidění + vývoj procesu
Nejspolehlivější nákupní proces je:
Definujte materiál → Vyberte laserovou technologii → Testujte skutečné vzorky → Změřte kvalitu řezu → Ověřte stabilitu výroby → Dokončete konfiguraci stroje.
Pokud hledáte vhodné řešení řezání laserem pro vaše materiály SiC, neváhejtekontaktujte YCLaser. Nabídneme vám bezplatnou výrobu vzorku a ověření procesu.
