Sissejuhatus
Ränikarbiidist (SiC) on saanud üks tähtsamaid täiustatud materjale jõuelektroonikas, elektrisõidukites (EV), taastuvenergiasüsteemides, kosmosetööstuses ja pooljuhtide tootmises. Tänu oma erakordsele kõvadusele, kõrgele soojusjuhtivusele, keemilisele stabiilsusele ja laiale ribalaiusele võimaldab SiC seadmetel töötada kõrgema pinge, temperatuuri ja lülitussagedusega kui tavaline räni.
Kuid need samad omadused muudavad ränikarbiidi ka üheks kõige keerulisemaks töödeldavaks materjaliks. Tavapärased mehaanilised meetodid kannatavad sageli tööriista tugeva kulumise, servade lõhenemise, mikro-pragude ja madala töötlusefektiivsuse tõttu, eriti kui töödeldakse ülitäpseid keraamilisi komponente või pooljuhtplaate.
Selle tulemusena on lasertöötlusest saanud kogu ränikarbiidi väärtusahelas võtmetähtsusega tootmistehnoloogia. Alates kristallide ettevalmistamisest ja vahvlite valmistamisest kuni kiibi pakendamise ja täppiskeraamika töötlemiseni võimaldab lasertehnoloogia suuremat täpsust, väiksemat materjalikadu ja suuremat tootmistõhusust kui paljud traditsioonilised töötlemismeetodid.
Selles juhendis uurime peamisi ränikarbiidi lasertöötlustehnoloogiaid, nende tüüpilisi rakendusi ja eeliseid, mida need kaasaegses tootmises pakuvad. Keskendume ka laserlõikamis-, puurimis- ja kriimustuslahendustele, mida kasutatakse laialdaselt täpsete SiC keraamiliste komponentide jaoks.
.
Kus kasutatakse ränikarbiidi tootmisel lasertöötlust?
Lasertöötlus on seotud peaaegu igas ränikarbiidi tootmisprotsessi etapis. Olenevalt rakendusest valitakse täpsuse, tootlikkuse ja materjalikasutuse parandamiseks erinevad lasertehnoloogiad.
Peamised rakendusvaldkonnad võib jagada kolme kategooriasse:
>>Vahvlite valmistamine ja substraadi ettevalmistamine
>>Pooljuhtide taga{0}}töötlemine ja pakendamine
>> Keraamiliste komponentide täppistöötlus
Vaatame iga etappi üksikasjalikumalt.
1. Vahvlite valmistamine ja substraadi ettevalmistamine
SiC tootmisprotsessi alguses aitab lasertehnoloogia muuta ränikarbiidi kristallkangid kvaliteetseteks{0}}plaatideks, vähendades samal ajal materjali raiskamist ja parandades tootmise efektiivsust.
Laserplaatide lõikamine (laserlift{0}}väljas)
Laserplaatide viilutamine on ränikarbiidist substraadi valmistamisel üks paljutõotavamaid tehnoloogiaid. Võrreldes tavapärase multi-traadisaagimisega võivad laser-põhised meetodid märkimisväärselt lühendada töötlemisaega, suurendada materjali kasutust ja minimeerida maa-aluseid kahjustusi.
Praegused tehnoloogiad hõlmavad järgmist:
>> Lasertõstuk-välja
>> Varjatud laser viilutamine
>> Sisemine muudetud{0}}kihtide eraldamine
Neid tehnikaid on edukalt rakendatud SiC substraatide puhul, mille läbimõõt on vahemikus 4-tolline kuni 12-tolline.
Lasermärgistus
Lasermärgistust kasutatakse laialdaselt püsivate identifitseerimiskoodide loomiseks SiC-plaatidele ja üksikutele kiipidele kvaliteedikontrolli ja jälgitavuse tagamiseks. Erinevalt tindiga printimisest või mehaanilisest graveerimisest on lasermärgistus kontaktivaba, väga täpne ega tekita mehaanilist pinget.
2. Pooljuhtide taga-töötlemine ja pakendamine
Lasertöötlemine on nüüd üks küpsemaid tehnoloogiaid pooljuhtpakendites, mis mõjutab otseselt seadmete tootlikkust ja töökindlust.
Laser varjatud kuubikuteks lõikamine
Pinnalt lõikamise asemel fokusseerib salajane kuubikuteks laser vahvli sees, et luua modifitseeritud kiht. Seejärel eraldatakse vahvel kontrollitud mehaanilise jõuga.
Peamised eelised hõlmavad järgmist:
>> Minimaalne serva purustamine
>> Lõikusprahti pole
>> Kitsas lõikelaius
>> Suurem vahvlikasutus
>> Ideaalne üliõhukeste{0}}vahvlite jaoks
Tagakülje metalli eemaldamine ja soonimine
Paljud ränikarbiidi toiteseadmed on enne pakendamist kaetud metalli tagumiste kihtidega, nagu nikkel või titaan. Lasertöötlus eemaldab need metallikihid piki kuubikuteks lõigatud tänavaid suure täpsusega, parandades järgnevat vahvlite eraldamist ja pakendi kvaliteeti.
Laserlõõmutamine
Laserlõõmutamine on suure jõudlusega ränikarbiidi{0}}toiteseadmete valmistamisel kriitiline protsess. Kuumendades kiiresti nanosekundite jooksul ainult metalli{2}}SiC liidest, moodustab laserlõõmutamine madala-takistusega oomilised kontaktid, minimeerides samal ajal ümbritsevate materjalide termilist mõju.
3. Täpne ränikarbiidi keraamiline töötlemine
Lisaks pooljuhtplaatide töötlemisele kasutatakse lasertehnoloogiat üha enam tööstuslike rakenduste jaoks mõeldud struktuurse ja funktsionaalse ränikarbiidkeraamika töötlemiseks.
Tüüpilised laserprotsessid hõlmavad järgmist:
>> Laserlõikamine – keerulised profiilid, täpsed kontuurid ja õhukese{0}}seinaga SiC keraamilised osad.
>> Laserpuurimine – mikroaugud, jahutusaugud, anduriaugud ja pakendiaugud.
>> Laserkriipsutamine – kontrollitud murdejooned ja soonte täppistöötlus.
>> Laser-mikrotöötlus – kohandatud mikrostruktuurid täiustatud keraamiliste komponentide jaoks.
Neid tehnoloogiaid kasutatakse laialdaselt:
>> Jõuelektroonika
>> Pooljuhtseadmed
>> EV toitemoodulid
>> Lennunduse komponendid
>> Täppismasinad
>> Soojusjuhtimissüsteemid
Miks on laseriga töötlemine ränikarbiidi jaoks ideaalne?
Lasertöötluse laialdane kasutuselevõtt on tingitud mitmetest unikaalsetest eelistest tavapäraste töötlemismeetodite ees.
Mehaaniline töötlemine Lasertöötlus
Tööriista kulumine Tööriista kulumine puudub
Kontaktide mehaaniline töötlemine{0}}kontaktivaba
Serva purustamine Vähendatud hakkimine
Suur lõikejõud Mehaaniline pinge puudub
Madalam täpsus Kõrge täpsus
Keeruliste kujundite puhul keeruline Suurepärane disaini paindlikkus
Tööriistade sagedane vahetamine Vähe hooldust
Madalam automatiseeritus Lihtne integreerimine automatiseeritud tootmisega
Kas otsite ränikarbiidi lasertöötluslahendust?
Õige laserprotsessi valimine on vaid pool võrrandist. Sama oluline on valida seadmed, mis tagavad stabiilse täpsuse, usaldusväärse jõudluse ja rakendusespetsiifilise protsessi optimeerimise.
YCLaseron spetsialiseerunud täiustatud keraamika täppis-lasertöötlusseadmetele, pakkudes kohandatud lahendusi ränikarbiidi lõikamiseks, puurimiseks, kriimustamiseks ja mikrotöötluseks. Omades laialdasi kogemusi kõvade ja rabedate materjalide alal, aitame tootjatel parandada töötlemise kvaliteeti, suurendada saagikust ja vähendada tootmiskulusid.
Kui plaanite uut SiC projekti või hindate lasertöötlusseadmeid,võtke julgelt ühendust meie insenerimeeskonnagaproovitestide ja rakendussoovituste jaoks
