Pikoszekundumos lézerek alkalmazása szilícium-karbid szubsztrátumok vágására

A szubsztrát egy félvezető lapka alatta lévő anyag, amely főként a fizikai támasztó, a hővezető képesség és az elektromos vezetőképesség szerepét tölti be. A szilícium-karbid nagyobb elektromos vezetőképességgel és erősebb termikus stabilitással rendelkezik, mint a hagyományos szilícium anyagok, az egyik ideális anyag magas hőmérsékletű, nagyfrekvenciás, nagy teljesítményű, nagyfeszültségű eszközök készítéséhez, amelyeket széles körben használnak napenergiában, járműalkatrészekben , töltőcölöpök, tápegységek és az élet és a termelés számos más területe.
A szilícium-karbid szubsztrátum gyártása során nyersanyagszintézisen, kristálynövekedésen, kristályvágáson, ostyamaráson és -feldolgozáson, valamint tisztításon, polírozáson, tesztelésen és sok más kapcsolaton kell keresztülmennie. A vágóelem az egyik kulcsfontosságú láncszem, a szilícium-karbid nagy keménysége, 9,5-ös Mohs-keménysége és nagy ridegsége miatt, ami megnehezíti a feldolgozási kapcsolat vágását, nagy törési sebesség, egyes adatok azt mutatják, hogy a szilícium-karbid feldolgozó kapcsolat hozama körülbelül 70%, a költségek körülbelül 50%-ot tettek ki. Ezért a vágási hozam arányának javítása segít csökkenteni a szilícium-karbid szubsztrát gyártási költségeit, de összhangban van a félvezetőipar költségcsökkentéssel és a szilícium-karbid feldolgozás hatékonyságával kapcsolatos elvárásaival is.
Jelenleg a szilícium-karbid anyagok hagyományos vágási programja a gyémánthuzalvágás folyamatában van a habarcsos huzalvágás helyett, de még mindig vannak problémák, mint például a nagyobb veszteség és a fogyóeszközök vágási költsége. A lézeres vágás a többvezetékes vágás alternatívájaként előnyökkel jár a pontosságban, a vágási hatékonyságban, a veszteségben, a termékhozamban stb., ami segít csökkenteni a szilícium-karbid költségét, így felgyorsítja a késztermékek bejutását a szilíciummal történő félvezető piacra hordozóanyagként keményfém.

A pikoszekundumos impulzusszélességű ultragyors pikoszekundumos lézerek rendkívül hatékony eszközök a szilícium-karbid hordozóanyagok vágásához. A szilícium-karbid hordozóanyagok lézeres vágása iránti piaci kereslet alapján a Nuffy Optoelectronics széles körben vizsgálta a szilícium-karbid lézeres vágását saját fejlesztésű pikoszekundumos lézerrel fényforrásként. Ennek a pikoszekundumos lézernek az impulzusszélessége 10ps körül van, a sugár minősége kiváló (M²<1.3), and the pulse stability and power stability are very high, both less than 1% RMS. The ultra-high stability can provide a long-lasting and reliable output for the cutting process, which ensures the requirements of industrial-grade scenario cutting applications, as well as a higher consistency of the cutting to enhance the yield rate.
Ha a lézert pikoszekundumos impulzusidővel a szilícium-karbid anyagra visszük fel, az impulzusenergia meredek növekedése mellett, az ultra-nagy csúcsteljesítmény könnyen lehántja a külső elektronréteget, így az elektronok elszakadnak az atomok kötődésétől és plazmaképzés, majd az anyag eltávolításának megvalósítása, ami egy hideg feldolgozási folyamat. A pikoszekundumos lézer hideg feldolgozása jobban kíméli a szilícium-karbid kemény és rideg tulajdonságait, és kevésbé hajlamos a forgácsolásra, valamint a vágás közbeni repedésre. Ahogy a lézersugár az anyag felületén mozog, nagyon szűk szélességű rést képez, és befejezi az anyag vágását.
Ugyanakkor a lézer kölcsönhatási ideje az anyaggal nagyon rövid, csak körülbelül 10 ps, ​​az ionok lekerülnek az anyag felületéről, mielőtt az energia átkerülne a környező anyagba, és nincs hőhatás a környező anyagra. anyag, és a hőhatás zóna nagyon kicsi. Ezenkívül érintésmentes vágás, mechanikai igénybevétel nélkül, ami rendkívül hatékonyvá teszi a szilícium-karbid vágást, kis vágási hasításokkal és magas anyagfelhasználással, megbízható teljesítmény és költségelőnyök mellett, és ideális helyettesítő berendezés lehet a szilícium-karbid gyémánt huzalvágó technológiához. .

A nagy méretű szilícium-karbid szubsztrátum segít a költségcsökkentésben és a hatékonyságban, és a fejlesztés fő irányvonalává vált. Minél nagyobb a szubsztrátum mérete, annál több forgácsot lehet előállítani egységnyi hordozóra, így alacsonyabb a forgácsegységenkénti költség, míg az élhulladék csökkentése tovább csökkenti a forgácsgyártás költségeit. A médiában megjelent jelentések szerint a szilícium-karbid hordozó jelenlegi globális mérete 6 hüvelyk, átmenetben van 8- hüvelykes hordozóra, a hazai szilícium-karbid hordozó fő mérete 4 hüvelyk, és az átállás a 6- hüvelykes hordozó, várhatóan 2025 ~ 2030 6-hüvelykes ostyák a hazai piacon 600,000 darabra nő a kereslet. A nagyobb méret nagyobb feldolgozási nehézséget jelent, az új időszakban az új helyzetben a Nuffield Optoelectronics a tudomány és a technológia határterületei iránti jelenlegi piaci keresletre épül, fokozza a tudományos kutatást és a kísérleti feltárást a félvezetőipar áttöréseihez a felhatalmazás fejlesztésében.