Zavedení
Karbid křemíku (SiC) se stal jedním z nejdůležitějších pokročilých materiálů pro výkonovou elektroniku, elektrická vozidla (EV), systémy obnovitelné energie, letecký průmysl a výrobu polovodičů. Díky své výjimečné tvrdosti, vysoké tepelné vodivosti, chemické stabilitě a vlastnostem širokého pásma umožňuje SiC zařízením pracovat při vyšších napětích, teplotách a spínacích frekvencích než konvenční křemík.
Tyto stejné vlastnosti však také dělají z karbidu křemíku jeden z nejnáročnějších materiálů na obrábění. Konvenční mechanické metody často trpí silným opotřebením nástroje, odlamováním břitu, mikro-trhlinami a nízkou účinností obrábění, zejména při zpracování vysoce přesných keramických součástek nebo polovodičových destiček.
V důsledku toho se laserové zpracování stalo klíčovou výrobní technologií v celém hodnotovém řetězci karbidu křemíku. Od přípravy krystalů a výroby plátků až po balení čipů a přesné keramické obrábění, laserová technologie umožňuje vyšší přesnost, nižší materiálové ztráty a vyšší efektivitu výroby než mnoho tradičních obráběcích metod.
V této příručce prozkoumáme hlavní technologie laserového zpracování používané pro karbid křemíku, jejich typické aplikace a výhody, které nabízejí v moderní výrobě. Zaměříme se také na řešení laserového řezání, vrtání a rýhování široce používaná pro přesné keramické komponenty SiC
.
Kde se laserové zpracování používá při výrobě karbidu křemíku?
Laserové zpracování je součástí téměř každé fáze výrobního procesu karbidu křemíku. V závislosti na aplikaci se volí různé laserové technologie pro zlepšení přesnosti, produktivity a využití materiálu.
Hlavní oblasti použití lze rozdělit do tří kategorií:
>>Výroba plátků a příprava substrátu
>>Semiconductor Back-Konec zpracování a balení
>> Přesné obrábění keramických součástí
Podívejme se na každou fázi podrobněji.
1. Výroba plátků a příprava substrátu
Na předním konci výrobního procesu SiC pomáhá laserová technologie transformovat krystalové ingoty karbidu křemíku na vysoce kvalitní -wafery, přičemž snižuje plýtvání materiálem a zlepšuje efektivitu výroby.
Laserové krájení plátků (Laser Lift-Vypnuto)
Řezání plátků laserem je jednou z nejslibnějších technologií při výrobě substrátu z karbidu křemíku. Ve srovnání s konvenčním více-drátěným řezáním mohou metody založené na laseru- výrazně zkrátit dobu zpracování, zvýšit využití materiálu a minimalizovat podpovrchové poškození.
Mezi současné technologie patří:
>> Laserový zvedák-vypnout
>> Stealth laserové krájení
>> Interně upravená-oddělení vrstev
Tyto techniky byly úspěšně aplikovány na SiC substráty o průměru od 4 do 12 palců.
Laserové značení
Laserové značení je široce používáno k vytváření trvalých identifikačních kódů na SiC waferech a jednotlivých čipech pro kontrolu kvality a sledovatelnost. Na rozdíl od inkoustového tisku nebo mechanického gravírování je laserové značení bez-kontaktní, vysoce přesné a nevyvolává mechanické namáhání.
2. Semiconductor Back-Konec zpracování a balení
Laserové zpracování je nyní jednou z nejvyspělejších technologií v oblasti balení polovodičů, která přímo ovlivňuje výtěžnost a spolehlivost zařízení.
Laserové stealth kostky
Namísto řezání z povrchu se stealth kostky soustředí laser uvnitř waferu, aby se vytvořila upravená vrstva. Oplatka je poté oddělena řízenou mechanickou silou.
Mezi hlavní výhody patří:
>> Minimální vylamování hran
>> Žádné zbytky po řezání
>> Úzká šířka zářezu
>> Vyšší využití waferu
>> Ideální pro ultra-tenké wafery
Odstraňování a drážkování zadní strany kovu
Mnoho napájecích zařízení SiC je před zabalením potaženo zadními kovovými vrstvami, jako je nikl nebo titan. Laserové zpracování odstraňuje tyto kovové vrstvy podél krájecích ulic s vysokou přesností, čímž zlepšuje následnou separaci plátků a kvalitu balení.
Laserové žíhání
Laserové žíhání je kritickým procesem při výrobě-výkonných zařízení SiC. Rychlým zahřátím pouze kovového-SiC rozhraní během nanosekund, laserové žíhání vytváří ohmické kontakty s nízkým-odporem a zároveň minimalizuje tepelný dopad na okolní materiály.
3. Přesné obrábění keramiky z karbidu křemíku
Kromě zpracování polovodičových plátků se laserová technologie stále více používá k obrábění strukturální a funkční keramiky z karbidu křemíku pro průmyslové aplikace.
Typické laserové procesy zahrnují:
>> Řezání laserem – složité profily, přesné obrysy a tenkostěnné- keramické díly SiC.
>> Laserové vrtání – mikrootvory, chladicí otvory, otvory pro senzory a otvory pro balení.
>> Laserové rýhování – řízené vylamovací linie a přesné obrábění drážek.
>> Laserové mikroobrábění – přizpůsobené mikrostruktury pro pokročilé keramické komponenty.
Tyto technologie jsou široce používány v:
>> Výkonová elektronika
>> Polovodičová zařízení
>> EV napájecí moduly
>> Letecké komponenty
>> Přesné stroje
>> Systémy tepelného managementu
Proč je laserové zpracování ideální pro karbid křemíku?
Široké přijetí laserového zpracování je poháněno několika jedinečnými výhodami oproti konvenčním metodám obrábění.
Mechanické obrábění Laserové zpracování
Opotřebení nástroje Žádné opotřebení nástroje
Mechanický kontakt Bez{0}}kontaktní zpracování
Vylamování hran Snížené vylamování
Vysoká řezná síla Žádné mechanické namáhání
Nižší přesnost Vysoká přesnost
Obtížné pro složité tvary Vynikající flexibilita designu
Častá výměna nářadí Nízká údržba
Nižší automatizace Snadná integrace s automatizovanou výrobou
Hledáte řešení pro laserové zpracování karbidu křemíku?
Výběr správného laserového procesu je jen polovinou rovnice. Neméně důležitý je výběr zařízení, které poskytuje stabilní přesnost, spolehlivý výkon a optimalizaci procesů-pro konkrétní aplikaci.
YCLaserse specializuje na přesná laserová zpracovatelská zařízení pro pokročilou keramiku a nabízí přizpůsobená řešení pro řezání, vrtání, rýhování a mikroobrábění z karbidu křemíku. Díky rozsáhlým zkušenostem s tvrdými a křehkými materiály pomáháme výrobcům zlepšit kvalitu obrábění, zvýšit výtěžnost a snížit výrobní náklady.
Pokud plánujete nový projekt SiC nebo hodnotíte zařízení pro laserové zpracování,neváhejte kontaktovat náš technický týmpro testování vzorků a doporučení aplikace
