Savol: SiC gofretini kesish va qayta ishlashda qo'llaniladigan asosiy texnologiyalar qanday?
A:Silikon karbid (SiC) qattiqligi bo'yicha faqat olmosdan keyin ikkinchi o'rinda turadi va juda qattiq va mo'rt material hisoblanadi. Yetishtirilgan kristallarni yupqa plastinkalarga kesishni o'z ichiga olgan kesish jarayoni ko'p vaqt talab etadi va parchalanishga moyil. Birinchi qadam sifatidaSiCmonokristalli ishlov berishda kesish sifati keyingi silliqlash, abrazivlash va yupqalashga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Kesish ko'pincha sirt va yer osti yoriqlarini keltirib chiqaradi, bu esa plastinka sinish tezligini va ishlab chiqarish xarajatlarini oshiradi. Shuning uchun, kesish paytida sirt yoriqlarining shikastlanishini nazorat qilish SiC qurilmalarini ishlab chiqarishni rivojlantirish uchun juda muhimdir.
Hozirda ma'lum bo'lgan SiC kesish usullariga qat'iy abraziv, erkin abraziv kesish, lazer bilan kesish, qatlam o'tkazish (sovuq ajratish) va elektr razryadli kesish kiradi. Ular orasida qat'iy olmos abrazivlari bilan o'zaro ko'p simli kesish SiC monokristallarini qayta ishlash uchun eng ko'p qo'llaniladigan usul hisoblanadi. Biroq, quyma o'lchamlari 8 dyuym va undan yuqoriga yetganligi sababli, an'anaviy simli arralash yuqori uskunalar talablari, xarajatlar va past samaradorlik tufayli amaliy bo'lib qolmoqda. Arzon, kam yo'qotishli, yuqori samarali kesish texnologiyalariga shoshilinch ehtiyoj mavjud.
Savol: Lazerli kesishning an'anaviy ko'p simli kesishga nisbatan qanday afzalliklari bor?
A: An'anaviy simli arra kesishni qisqartiradiSiC quymasima'lum bir yo'nalish bo'ylab bir necha yuz mikron qalinlikdagi bo'laklarga bo'linadi. Keyin bo'laklar arra izlari va yer osti shikastlanishlarini olib tashlash uchun olmos shlamlari yordamida maydalanadi, so'ngra global tekislikka erishish uchun kimyoviy mexanik abrazivlash (CMP) amalga oshiriladi va nihoyat SiC plastinkalarini olish uchun tozalanadi.
Biroq, SiC ning yuqori qattiqligi va mo'rtligi tufayli, bu bosqichlar osongina egilish, yorilish, sinish tezligining oshishiga, ishlab chiqarish xarajatlarining oshishiga olib kelishi va yuqori sirt pürüzlülüğü va ifloslanishiga (chang, chiqindi suv va boshqalar) olib kelishi mumkin. Bundan tashqari, simni arralash sekin va past hosildorlikka ega. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, an'anaviy ko'p simli kesish materialdan foydalanishning atigi 50% ga etadi va abrazivlash va silliqlashdan keyin materialning 75% gacha yo'qoladi. Dastlabki xorijiy ishlab chiqarish ma'lumotlari shuni ko'rsatdiki, 10 000 ta plastinka ishlab chiqarish uchun taxminan 273 kun uzluksiz 24 soatlik ishlab chiqarish kerak bo'lishi mumkin - bu juda ko'p vaqt talab etadi.
Mahalliy miqyosda ko'plab SiC kristallarini ishlab chiqaruvchi kompaniyalar pech quvvatini oshirishga e'tibor qaratmoqda. Biroq, shunchaki ishlab chiqarishni kengaytirish o'rniga, ayniqsa, kristallarni ishlab chiqarish rentabelligi hali optimal bo'lmagan hollarda, yo'qotishlarni qanday kamaytirishni ko'rib chiqish muhimroqdir.
Lazerli kesish uskunasi material yo'qotilishini sezilarli darajada kamaytirishi va hosildorlikni oshirishi mumkin. Masalan, bitta 20 mm dan foydalanishSiC quymasiSimli arralash 350 mkm qalinlikdagi 30 ta plastinka hosil qilishi mumkin. Lazerli kesish 50 dan ortiq plastinka hosil qilishi mumkin. Agar plastinka qalinligi 200 mkm gacha kamaytirilsa, bir xil quymadan 80 dan ortiq plastinka ishlab chiqarish mumkin. Simli arralash 6 dyuym va undan kichikroq plastinkalar uchun keng qo'llanilsa-da, 8 dyuymli SiC quymasini kesish an'anaviy usullar bilan 10-15 kun davom etishi mumkin, bu yuqori darajadagi uskunalarni talab qiladi va past samaradorlik bilan yuqori xarajatlarga olib keladi. Bunday sharoitlarda lazerli kesishning afzalliklari aniq bo'lib, uni 8 dyuymli plastinkalar uchun asosiy kelajakdagi texnologiyaga aylantiradi.
Lazer bilan kesish bilan, 8 dyuymli plastinka uchun kesish vaqti 20 daqiqadan kam bo'lishi mumkin, plastinka uchun material yo'qotilishi esa 60 μm dan kam.
Xulosa qilib aytganda, ko'p simli kesish bilan solishtirganda, lazerli kesish yuqori tezlik, yaxshiroq hosil, pastroq material yo'qotilishi va toza ishlov berishni taklif etadi.
Savol: SiC lazerli kesishda asosiy texnik qiyinchiliklar qanday?
A: Lazer bilan kesish jarayoni ikkita asosiy bosqichni o'z ichiga oladi: lazer modifikatsiyasi va gofretni ajratish.
Lazer modifikatsiyasining asosiy qismi nurni shakllantirish va parametrlarni optimallashtirishdir. Lazer kuchi, nuqta diametri va skanerlash tezligi kabi parametrlarning barchasi material ablasyon sifatiga va keyingi plastinka ajratish muvaffaqiyatiga ta'sir qiladi. Modifikatsiyalangan zonaning geometriyasi sirt pürüzlülüğünü va ajratish qiyinligini belgilaydi. Yuqori sirt pürüzlülüğü keyinchalik silliqlashni murakkablashtiradi va material yo'qotilishini oshiradi.
Modifikatsiyadan so'ng, plastinkalarni ajratish odatda sovuq sinish yoki mexanik kuchlanish kabi siljish kuchlari orqali amalga oshiriladi. Ba'zi maishiy tizimlar ajratish uchun tebranishlarni keltirib chiqarish uchun ultratovushli o'zgartirgichlardan foydalanadi, ammo bu parchalanish va chekka nuqsonlariga olib kelishi mumkin, bu esa yakuniy hosilni pasaytiradi.
Bu ikki bosqich o'z-o'zidan qiyin bo'lmasa-da, kristall sifatidagi nomuvofiqliklar - turli o'sish jarayonlari, qo'shimchalar darajasi va ichki stress taqsimoti tufayli - kesish qiyinligi, hosildorlik va material yo'qotilishiga sezilarli darajada ta'sir qiladi. Muammoli joylarni aniqlash va lazer skanerlash zonalarini sozlash natijalarni sezilarli darajada yaxshilamasligi mumkin.
Keng qo'llanilishning kaliti turli ishlab chiqaruvchilarning kristall xususiyatlarining 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'tkazgich materiallarga ham qo'llanilishi mumkinmi?
A: Lazerli kesish texnologiyasi tarixan turli xil materiallarga qo'llanilgan. Yarimo'tkazgichlarda u dastlab gofretni maydalash uchun ishlatilgan va keyinchalik katta hajmli monokristallarni kesishga kengaygan.
SiC dan tashqari, lazer bilan kesish boshqa qattiq yoki mo'rt materiallar, masalan, olmos, galliy nitridi (GaN) va galliy oksidi (Ga₂O₃) uchun ham ishlatilishi mumkin. Ushbu materiallar bo'yicha dastlabki tadqiqotlar yarimo'tkazgichli dasturlar uchun lazer bilan kesishning amaliyligi va afzalliklarini ko'rsatdi.
Savol: Hozirda yetuk mahalliy lazerli kesish uskunalari mahsulotlari bormi? Tadqiqotingiz qaysi bosqichda?
A: Katta diametrli SiC lazerli kesish uskunasi 8 dyuymli SiC gofret ishlab chiqarish kelajagi uchun asosiy uskunalar hisoblanadi. Hozirda bunday tizimlarni faqat Yaponiya taqdim eta oladi va ular qimmat va eksport cheklovlariga bog'liq.
SiC ishlab chiqarish rejalari va mavjud simli arra quvvatiga asoslanib, lazerli kesish/yupqalash tizimlariga bo'lgan ichki talab taxminan 1000 donani tashkil etadi deb taxmin qilinmoqda. Yirik mahalliy kompaniyalar rivojlanishga katta mablag' sarfladilar, ammo hali yetuk, tijoratda mavjud bo'lgan mahalliy uskunalar sanoat miqyosiga chiqmagan.
Tadqiqot guruhlari 2001-yildan beri patentlangan lazerli ko'tarish texnologiyasini ishlab chiqmoqdalar va endi buni katta diametrli SiC lazerli kesish va yupqalashtirishga ham kengaytirdilar. Ular quyidagilarga qodir bo'lgan prototip tizimi va kesish jarayonlarini ishlab chiqdilar: 4–6 dyuymli yarim izolyatsiyalovchi SiC plastinkalarini kesish va yupqalashtirish 6–8 dyuymli o'tkazuvchan SiC quymalarini kesish Ishlash ko'rsatkichlari: 6–8 dyuymli yarim izolyatsiyalovchi SiC: plastinka kesish vaqti 10–15 daqiqa; material yo'qotilishi <30 μm 6–8 dyuymli o'tkazuvchan SiC: plastinka kesish vaqti 14–20 daqiqa; material yo'qotilishi <60 μm
Taxminiy gofret hosildorligi 50% dan ortiqqa oshdi
Kesilgandan so'ng, plastinkalar silliqlash va abrazivlashdan keyin geometriya bo'yicha milliy standartlarga javob beradi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, lazer ta'sirida hosil bo'lgan issiqlik effektlari plastinkalardagi kuchlanish yoki geometriyaga sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi.
Xuddi shu uskunalar olmos, GaN va Ga₂O₃ monokristallarini kesish imkoniyatini tekshirish uchun ham ishlatilgan.
Nashr vaqti: 2025-yil 23-may