Savol: SiC gofretni kesish va qayta ishlashda qo'llaniladigan asosiy texnologiyalar qanday?
A:Silikon karbid (SiC) qattiqligi bo'yicha olmosdan keyin ikkinchi bo'lib, juda qattiq va mo'rt material hisoblanadi. O'stirilgan kristallarni yupqa gofretlarga kesishni o'z ichiga olgan kesish jarayoni ko'p vaqt talab etadi va parchalanishga moyil. Birinchi qadam sifatidaSiCyagona kristalli ishlov berish, kesish sifati keyingi silliqlash, parlatish va yupqalashga sezilarli ta'sir qiladi. Kesish ko'pincha sirt va er osti yoriqlarini keltirib chiqaradi, bu esa gofretning sinish tezligini va ishlab chiqarish xarajatlarini oshiradi. Shuning uchun, kesish paytida sirt yorilishining shikastlanishini nazorat qilish SiC qurilmasini ishlab chiqarishni rivojlantirish uchun juda muhimdir.
Hozirda xabar qilingan SiC tilimlash usullari orasida qattiq abraziv, erkin abraziv kesish, lazer bilan kesish, qatlamni uzatish (sovuq ajratish) va elektr zaryadsizlanishini kesish kiradi. Bular orasida qattiq olmosli abrazivlar bilan o'zaro ko'p simli kesish SiC monokristallarini qayta ishlash uchun eng ko'p ishlatiladigan usuldir. Biroq, ingot o'lchamlari 8 dyuym va undan yuqori bo'lganligi sababli, an'anaviy simni arralash yuqori uskunalar talablari, xarajatlar va past samaradorlik tufayli kamroq amaliy bo'ladi. Tezda arzon, kam yo‘qotish va yuqori samarali dilimlash texnologiyalariga ehtiyoj sezilmoqda.
Savol: Lazerli kesishning an'anaviy ko'p simli kesishdan qanday afzalliklari bor?
Javob: An'anaviy simni arralashSiC quymasima'lum bir yo'nalish bo'ylab bir necha yuz mikron qalinlikdagi bo'laklarga bo'linadi. Keyin bo'laklar arra izlari va er osti shikastlanishlarini olib tashlash uchun olmos bulamaçlari yordamida maydalanadi, so'ngra global planarizatsiyaga erishish uchun kimyoviy mexanik polishing (CMP) va nihoyat SiC gofretlarini olish uchun tozalanadi.
Biroq, SiC ning yuqori qattiqligi va mo'rtligi tufayli, bu qadamlar osongina egilishga, yorilishga, sinish tezligining oshishiga, ishlab chiqarish xarajatlarining oshishiga olib kelishi mumkin va natijada yuqori sirt pürüzlülüğü va ifloslanishi (chang, chiqindi suv va boshqalar) paydo bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, simni arralash sekin va past rentabellikka ega. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, an'anaviy ko'p simli kesish materialdan atigi 50% foydalanishga erishadi va abraziv va silliqlashdan keyin materialning 75% gacha yo'qoladi. Dastlabki xorijiy ishlab chiqarish ma'lumotlari shuni ko'rsatdiki, 10 000 ta gofret ishlab chiqarish uchun 24 soatlik uzluksiz ishlab chiqarish taxminan 273 kun davom etishi mumkin, bu juda ko'p vaqt talab qiladi.
Mahalliy miqyosda ko'plab SiC kristalli o'sish kompaniyalari o'choq quvvatini oshirishga qaratilgan. Biroq, ishlab chiqarishni kengaytirish o'rniga, yo'qotishlarni qanday kamaytirishni ko'rib chiqish muhimroqdir - ayniqsa, kristall o'sishi unumdorligi hali optimal bo'lmaganda.
Lazerli kesish uskunalari moddiy yo'qotishlarni sezilarli darajada kamaytirishi va hosilni yaxshilashi mumkin. Misol uchun, bitta 20 mm dan foydalanishSiC quymasi:Sim arralash 350 mkm qalinlikdagi 30 ga yaqin gofret olishi mumkin. Lazer bilan kesish 50 dan ortiq gofret olishi mumkin. Agar gofret qalinligi 200 mkm ga kamaytirilsa, xuddi shu ingotdan 80 dan ortiq gofret ishlab chiqarilishi mumkin. Simli arralash 350 mkm qalinlikdagi plastinalarda keng qo'llaniladi. SiC ingot an'anaviy usullar bilan 10-15 kun davom etishi mumkin, bu yuqori darajadagi uskunalarni talab qiladi va past samaradorlik bilan yuqori xarajatlarni talab qiladi. Bunday sharoitda lazerli kesishning afzalliklari aniq bo'lib, uni 8 dyuymli gofretlar uchun kelajakdagi asosiy texnologiyaga aylantiradi.
Lazer bilan kesish bilan 8 dyuymli gofret uchun kesish vaqti 20 daqiqadan kam bo'lishi mumkin, har bir gofret uchun material yo'qolishi 60 mkm dan kam bo'lishi mumkin.
Xulosa qilib aytganda, ko'p simli kesish bilan solishtirganda, lazerli kesish yuqori tezlik, yaxshi rentabellik, kamroq material yo'qotilishi va toza ishlov berishni taklif qiladi.
Savol: SiC lazerini kesishda asosiy texnik qiyinchiliklar qanday?
Javob: Lazerni kesish jarayoni ikkita asosiy bosqichni o'z ichiga oladi: lazerni o'zgartirish va gofretni ajratish.
Lazerli modifikatsiyaning yadrosi nurni shakllantirish va parametrlarni optimallashtirishdir. Lazer quvvati, nuqta diametri va skanerlash tezligi kabi parametrlar materialning ablasyon sifatiga va keyingi gofretni ajratish muvaffaqiyatiga ta'sir qiladi. O'zgartirilgan zonaning geometriyasi sirt pürüzlülüğünü va ajratish qiyinligini aniqlaydi. Yuqori sirt pürüzlülüğü keyinchalik silliqlashni qiyinlashtiradi va material yo'qotilishini oshiradi.
Modifikatsiyadan so'ng, gofretni ajratish odatda sovuq sinish yoki mexanik stress kabi kesish kuchlari orqali amalga oshiriladi. Ba'zi mahalliy tizimlar ajratish uchun tebranishlarni qo'zg'atish uchun ultratovushli transduserlardan foydalanadi, ammo bu chipping va chekka nuqsonlarga olib kelishi mumkin va yakuniy hosilni pasaytiradi.
Ushbu ikki bosqich o'z-o'zidan qiyin bo'lmasa-da, kristal sifatidagi nomuvofiqliklar - turli o'sish jarayonlari, doping darajalari va ichki stress taqsimoti tufayli - kesish qiyinligi, hosildorlik va material yo'qotilishiga sezilarli ta'sir qiladi. Faqat muammoli joylarni aniqlash va lazerli skanerlash zonalarini sozlash natijalarni sezilarli darajada yaxshilamasligi mumkin.
Keng tarqalishning kaliti turli ishlab chiqaruvchilarning kristall sifatlarining keng doirasiga moslasha oladigan innovatsion usullar va uskunalarni ishlab chiqish, jarayon parametrlarini optimallashtirish va universal qo'llanilishi mumkin bo'lgan lazerli kesish tizimlarini yaratishdir.
Savol: Lazerli kesish texnologiyasi SiC dan tashqari boshqa yarimo'tkazgichli materiallarga ham qo'llanilishi mumkinmi?
Javob: Lazerli kesish texnologiyasi tarixan keng assortimentdagi materiallarga qo'llanilgan. Yarimo'tkazgichlarda u dastlab gofretlarni kesish uchun ishlatilgan va keyinchalik katta hajmli monokristallarni kesish uchun kengaytirilgan.
SiC dan tashqari, lazerli kesish olmos, galliy nitridi (GaN) va galiy oksidi (Ga₂O₃) kabi boshqa qattiq yoki mo'rt materiallar uchun ham ishlatilishi mumkin. Ushbu materiallar bo'yicha dastlabki tadqiqotlar yarimo'tkazgichlarni qo'llash uchun lazerli kesishning maqsadga muvofiqligi va afzalliklarini ko'rsatdi.
Savol: Hozirda etuk mahalliy lazerli kesish uskunalari mahsulotlari bormi? Tadqiqotingiz qaysi bosqichda?
Javob: Katta diametrli SiC lazerli kesish uskunasi 8 dyuymli SiC gofret ishlab chiqarishning kelajagi uchun keng tarqalgan asosiy uskuna hisoblanadi. Hozirda bunday tizimlarni faqat Yaponiya taqdim eta oladi va ular qimmat va eksport cheklovlari mavjud.
SiC ishlab chiqarish rejalari va mavjud simli arra quvvatiga asoslanib, lazerli kesish / yupqalash tizimlariga ichki talab taxminan 1000 donani tashkil qiladi. Yirik mahalliy kompaniyalar rivojlanishga katta sarmoya kiritdilar, biroq yetuk, tijoratda mavjud bo'lgan mahalliy asbob-uskunalar hali sanoatda foydalanishga yetib bormadi.
Tadqiqot guruhlari 2001 yildan beri xususiy lazerni ko'tarish texnologiyasini ishlab chiqdilar va endi buni katta diametrli SiC lazerli kesish va yupqalash uchun kengaytirdilar. Ular quyidagilarga qodir bo'lgan prototip tizimi va kesish jarayonlarini ishlab chiqdilar: 4–6 dyuymli yarim izolyatsiyalovchi SiC gofretlarini kesish va yupqalash 6–8 dyuymli o'tkazuvchan SiC ingotlarini kesish Ishlash ko'rsatkichlari: 6–8 dyuymli yarim izolyatsion SiC: kesish vaqti 10–15 minut/gofret; moddiy yo'qotish <30 mkm6-8 dyuymli Supero'tkazuvchilar SiC: kesish vaqti 14-20 daqiqa / gofret; moddiy yo'qotish <60 mkm
Gofretning taxminiy hosildorligi 50% dan oshdi
Kesishdan keyin gofretlar silliqlash va parlatishdan keyin geometriya bo'yicha milliy standartlarga javob beradi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, lazerdan kelib chiqqan termal effektlar gofretlardagi stress yoki geometriyaga sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi.
Xuddi shu uskuna olmos, GaN va Ga₂O₃ monokristallarini kesish imkoniyatini tekshirish uchun ham ishlatilgan.
Xabar vaqti: 23-may-2025-yil