Johdanto
Piikarbidista (SiC) on tullut yksi tärkeimmistä edistyneistä materiaaleista tehoelektroniikassa, sähköajoneuvoissa (EV), uusiutuvan energian järjestelmissä, ilmailussa ja puolijohteiden valmistuksessa. Poikkeuksellisen kovuuden, korkean lämmönjohtavuuden, kemiallisen stabiiliuden ja laajan kaistavälin ominaisuuksien ansiosta SiC mahdollistaa laitteiden toiminnan korkeammilla jännitteillä, lämpötiloissa ja kytkentätaajuuksilla kuin perinteinen pii.
Nämä samat ominaisuudet tekevät piikarbidista kuitenkin myös yhden haastavimmista työstettävistä materiaaleista. Perinteiset mekaaniset menetelmät kärsivät usein voimakkaasta työkalun kulumisesta, reunojen halkeilusta, mikro-halkeamista ja alhaisesta koneistustehokkuudesta, varsinkin kun käsitellään korkean-tarkkuuden keraamisia komponentteja tai puolijohdekiekkoja.
Tämän seurauksena laserkäsittelystä on tullut keskeinen valmistustekniikka piikarbidin koko arvoketjussa. Laserteknologia mahdollistaa suuremman tarkkuuden, pienemmän materiaalihäviön ja suuremman tuotantotehokkuuden kuin monet perinteiset työstömenetelmät kiteiden valmistuksesta ja kiekkojen valmistuksesta sirupakkaukseen ja tarkkuuskeraamiseen työstöön.
Tässä oppaassa tutkimme tärkeimpiä piikarbidin laserkäsittelytekniikoita, niiden tyypillisiä sovelluksia ja etuja, joita ne tarjoavat nykyaikaisessa valmistuksessa. Keskitymme myös laserleikkaus-, poraus- ja piirustusratkaisuihin, joita käytetään laajalti tarkkuuskeraamisissa piikarbidikomponenteissa
.
Missä laserkäsittelyä käytetään piikarbidin valmistuksessa?
Laserkäsittely on mukana lähes kaikissa piikarbidin valmistusprosessin vaiheissa. Sovelluksesta riippuen valitaan erilaisia lasertekniikoita parantamaan tarkkuutta, tuottavuutta ja materiaalin käyttöä.
Tärkeimmät sovellusalueet voidaan jakaa kolmeen luokkaan:
>>Kiekkojen valmistus ja alustan valmistelu
>>Semiconductor Back{0}}Loppukäsittely ja pakkaus
>> Tarkkuuskeraamisten komponenttien työstö
Katsotaanpa jokaista vaihetta tarkemmin.
1. Kiekkojen valmistus ja alustan valmistelu
Piikarbidin valmistusprosessin alkupäässä lasertekniikka auttaa muuttamaan piikarbidikideharkot korkealaatuisiksi-kiekoiksi samalla vähentäen materiaalihukkaa ja parantaen tuotannon tehokkuutta.
Laserkiekkojen viipalointi (Laser Lift{0}}Pois)
Laserkiekkojen viipalointi on yksi lupaavimmista piikarbidisubstraattien valmistuksen tekniikoista. Verrattuna tavanomaiseen moni-lankasahaukseen, laser-pohjaiset menetelmät voivat lyhentää merkittävästi käsittelyaikaa, lisätä materiaalin käyttöä ja minimoida pinnan aiheuttamat vauriot.
Nykyiset tekniikat sisältävät:
>> Laser lift{0}}pois
>> Hiljainen laserleikkaus
>> Sisäinen muokattu{0}}kerroserottelu
Näitä tekniikoita on sovellettu menestyksekkäästi SiC-substraateille, joiden halkaisija vaihtelee 4 tuumasta 12 tuumaan.
Lasermerkintä
Lasermerkintää käytetään laajalti pysyvien tunnistuskoodien luomiseen SiC-kiekoihin ja yksittäisiin siruihin laadunvalvontaa ja jäljitettävyyttä varten. Toisin kuin mustetulostus tai mekaaninen kaiverrus, lasermerkintä on kosketukseton-, erittäin tarkka eikä aiheuta mekaanista rasitusta.
2. Semiconductor Back-End Processing & Packaging
Laserkäsittely on nyt yksi kypsimmistä puolijohdepakkausten teknologioista, joka vaikuttaa suoraan laitteiden tuottoon ja luotettavuuteen.
Laser Stealth Dicing
Pinnasta leikkaamisen sijaan varkain kuutioi laserin fokusoimalla kiekon sisään muokatun kerroksen luomiseksi. Sitten kiekko erotetaan kontrolloidulla mekaanisella voimalla.
Keskeisiä etuja ovat:
>> Minimaalinen reunahalkeus
>> Ei leikkausjätettä
>> Kapea uurreleveys
>> Korkeampi kiekkojen käyttöaste
>> Ihanteellinen erittäin{0}}ohuille kiekoille
Takaosan metallin poisto ja uritus
Monet piikarbiditeholaitteet on päällystetty taustapuolen metallikerroksilla, kuten nikkelillä tai titaanilla, ennen pakkaamista. Laserkäsittely poistaa nämä metallikerrokset viipalointikaduilta erittäin tarkasti, mikä parantaa kiekkojen myöhempää erotusta ja pakkauksen laatua.
Laserhehkutus
Laserhehkutus on kriittinen prosessi korkean suorituskyvyn{0}}piikarbiditeholaitteiden valmistuksessa. Kuumentamalla nopeasti vain metalli-SiC-rajapintaa nanosekunnissa, laserhehkutus muodostaa alhaisen-resistanssin ohmiset koskettimet ja minimoi lämpövaikutuksen ympäröiviin materiaaleihin.
3. Tarkkuus piikarbidikeraaminen työstö
Puolijohdekiekkojen käsittelyn lisäksi lasertekniikkaa käytetään yhä enemmän rakenteellisten ja toiminnallisten piikarbidikeramiikan koneistamiseen teollisiin sovelluksiin.
Tyypillisiä laserprosesseja ovat:
>> Laserleikkaus – Monimutkaiset profiilit, tarkat ääriviivat ja ohuet{0}}seinämäiset piikarbidikeramiikkaosat.
>> Laserporaus – mikroreiät, jäähdytysreiät, anturireiät ja pakkausreiät.
>> Laserkirjoitus – Hallitut katkaisulinjat ja tarkkuus urien työstö.
>> Lasermikrotyöstö – Räätälöidyt mikrorakenteet edistyneille keraamisille komponenteille.
Näitä tekniikoita käytetään laajasti:
>> Tehoelektroniikka
>> Puolijohdelaitteet
>> EV-virtamoduulit
>> Ilmailun komponentit
>> Tarkkuuskoneet
>> Lämmönhallintajärjestelmät
Miksi laserkäsittely on ihanteellinen piikarbidille?
Laserprosessoinnin laajaa käyttöönottoa ohjaavat useat ainutlaatuiset edut perinteisiin koneistusmenetelmiin verrattuna.
Mekaaninen koneistus Laserkäsittely
Työkalujen kuluminen Ei työkalujen kulumista
Mekaaninen kosketus Kontaktiton{0}}käsittely
Reunalastu Vähentynyt lastuaminen
Suuri leikkausvoima Ei mekaanista rasitusta
Pienempi tarkkuus Suuri tarkkuus
Vaikea monimutkaisille muodoille Erinomainen suunnittelun joustavuus
Toistuva työkalun vaihto Vähäinen huolto
Alempi automaatio Helppo integrointi automatisoituun tuotantoon
Etsitkö piikarbidilaserkäsittelyratkaisua?
Oikean laserprosessin valitseminen on vain puolet yhtälöstä. Yhtä tärkeää on valita laitteet, jotka tarjoavat vakaan tarkkuuden, luotettavan suorituskyvyn ja sovelluskohtaisen prosessin optimoinnin.
YCLaseron erikoistunut edistyneen keramiikan tarkkuuslaserprosessointilaitteisiin ja tarjoaa räätälöityjä ratkaisuja piikarbidin leikkaukseen, poraukseen, piirrokseen ja mikrokoneistukseen. Laajan kokemuksella kovista ja hauraista materiaaleista autamme valmistajia parantamaan koneistuksen laatua, lisäämään tuottoa ja alentamaan tuotantokustannuksia.
Jos suunnittelet uutta SiC-projektia tai arvioit laserkäsittelylaitteita,ota rohkeasti yhteyttä suunnittelutiimiimmenäytetestausta ja sovellussuosituksia varten
