อุตสาหกรรม	การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เซรามิกขั้นสูง วัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม
กระบวนการ	Water Jet Guided Laser (WJGL) การตัดเฉือนรูทะลุผ่านครั้งเดียว
สารละลาย	พื้นผิว SiC ขนาด 35 มม. × 2 มม. แบบกำหนดเองพร้อมรูไมโครความแม่นยำ Φ0.15 มม
บริการ	การให้คำปรึกษาทางเทคนิค การพัฒนากระบวนการ รายงานการตรวจสอบ การเคลือบและการตัดเฉือนแบบกำหนดเอง
ผลลัพธ์	• รูปทรงของรูที่สม่ำเสมอจากทางเข้าไปยังทางออกที่ได้รับการยืนยันโดย SEM • ไม่มีความเรียวที่วัดได้ อัตราส่วนภาพเหมาะสำหรับความหนา 2 มม • บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนน้อยที่สุดและแทบไม่มีการบิ่นบน SiC ที่เปราะแข็ง • การส่งมอบที่ประสบความสำเร็จและการยอมรับของลูกค้าสำหรับการพัฒนาวัสดุแบตเตอรี่สำรอง

รูปที่ 1：ภาพผลิตภัณฑ์ของซับสเตรต SiC ขนาด 35 มม. × 2 มม. หลังจากการตัดเฉือนไมโครรูด้วยเลเซอร์ด้วยน้ำนำ

รูป2：ภาพ SEM ของ VeTek ที่ใช้เลเซอร์นำทางด้วยน้ำ เจาะรู Φ0.15 มม. ในซับสเตรต SiC

เทคโนโลยีเลเซอร์นำวิถีน้ำ (WJGL) ของ VeTek Semiconductor ช่วยให้สามารถตัดเฉือนรูขนาดเล็กแบบไม่มีเทเปอร์ในวัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) หนาได้ในครั้งเดียว ในโครงการล่าสุด รูทะลุ Φ0.15 มม. ได้รับการประมวลผลบนพื้นผิว 4H-SiC ชนิด N ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 35 มม. × หนา 2 มม. ได้สำเร็จ การตรวจสอบ SEM ตรวจสอบผนังรูที่มีความสม่ำเสมอสูงตั้งแต่ทางเข้าไปยังทางออก ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดเกรดเซมิคอนดักเตอร์ที่เข้มงวด

1. เลเซอร์นำวิถีน้ำทำให้รู SiC ไร้เรียวได้อย่างไร

รูป3:หลักการของเลเซอร์นำวิถีน้ำ: พลังงานเลเซอร์ถูกจำกัดโดยไมโครเจ็ทน้ำแรงดันสูง (ใยแก้วนำแสงน้ำ)

น้ำแรงดันสูงถูกบังคับผ่านหัวฉีดที่มีความแม่นยำ (เส้นผ่านศูนย์กลาง 30–120 µm) เพื่อสร้างไมโครเจ็ทที่เสถียร เลเซอร์โฟกัสขนาด 532 นาโนเมตรจะเชื่อมต่อเข้ากับเจ็ตนี้ผ่านหน้าต่างกระจก เมื่อเข้าไปในคอลัมน์น้ำ เลเซอร์จะถูกจำกัดโดยการสะท้อนภายในทั้งหมด และเคลื่อนที่เป็น "เส้นใยนำแสงน้ำ" ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง เมื่อไมโครเจ็ทสัมผัสกับชิ้นงาน เลเซอร์จะระเหยวัสดุในขณะที่การไหลของน้ำอย่างต่อเนื่องจะทำให้บริเวณการตัดเย็นลงและชะล้างเศษซาก

เนื่องจากตัวกลางนำทางเป็นคอลัมน์ทรงกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางคงที่ พลังงานเลเซอร์ที่เกิดขึ้นจึงยังคงขนานกันในระยะห่างการทำงานหลายสิบมิลลิเมตร ดังนั้น ผนังที่ตัดจะยังคงอยู่ในแนวตั้งแม้บน SiC ที่มีความหนา 2 มม. (และสูงถึง 60 มม.) ทำให้ไม่จำเป็นต้องติดตามโฟกัสและป้องกันไม่ให้เทเปอร์ปรากฏขึ้นในการเจาะด้วยเลเซอร์ในพื้นที่ว่าง

รูปที่ 4: ภาพถ่ายจริงของฉากการทำงานของเลเซอร์นำวิถีน้ำ

ข้อได้เปรียบหลักของกระบวนการสำหรับวัสดุที่เปราะแข็ง

• ไม่จำเป็นต้องปรับโฟกัสสำหรับความหนาสูงสุด 60 มม

• เทเปอร์เป็นศูนย์หรือใกล้ศูนย์ (ความแตกต่างทางเข้า-ออก 10–20 µm)

• การระบายความร้อนอย่างต่อเนื่องจะช่วยลดความเครียดจากความร้อนและการบิ่นที่ขอบ

• การกระจายพลังงานที่สม่ำเสมอทั่วทั้งหน้าตัดของเจ็ทช่วยลดความหยาบของพื้นผิว (Ra 0.3–1 µm)

• ความกว้างของเคอร์ฟแคบถึง 50 µm ช่วยลดการสูญเสียวัสดุจาก SiC ที่มีราคาแพง

2. ข้อดีของเลเซอร์นำวิถีน้ำในการประมวลผลเซรามิกเซมิคอนดักเตอร์

รูป5. อุปกรณ์เลเซอร์นำวิถีน้ำ VeTek (ซีรี่ส์ WL)

การเจาะเชิงกลแบบดั้งเดิมที่มีรู Φ0.15 มม. ใน SiC ขนาด 2 มม. มักประสบปัญหาการแตกหักของเครื่องมือ คมตัดแตกหัก และการเปลี่ยนแปลงของเส้นผ่านศูนย์กลางที่เพิ่มขึ้น การเจาะด้วยเลเซอร์ในพื้นที่ว่างในขณะที่ไม่สัมผัส จะสร้างโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน หล่อชั้นใหม่ และเทเปอร์ที่เห็นได้ชัดเจน เลเซอร์นำวิถีน้ำเอาชนะข้อจำกัดทั้งสองชุด:

1. ความสามารถทะลุผ่านรูเดียว– ขจัดข้อผิดพลาดในการจัดตำแหน่งของการประมวลผลแบบสองด้าน

2. อัตราส่วนภาพสูง– อัตราส่วนที่เกิน 30:1 สามารถทำได้เป็นประจำ

3. แรงทางกลต่ำมาก– แรงฉีดน้ำเพียง ~1 N ช่วยให้สามารถแปรรูปเวเฟอร์ที่บางเฉียบหรือเปราะบางได้อย่างปลอดภัย

4. พื้นผิวที่สะอาดปราศจากตะกรัน– การชะล้างอย่างต่อเนื่องจะช่วยขจัดเศษซากและป้องกันการสะสมใหม่

3. การใช้งานเลเซอร์นำวิถีน้ำสำหรับไมโครโฮลที่มีอัตราส่วนภาพสูงใน SiC

รูป6. ชิ้นส่วนเซรามิกที่มีความแม่นยำประมวลผลด้วยเลเซอร์นำวิถีน้ำ

ความสามารถทั่วไป ได้แก่:

• ช่วงความหนาในการประมวลผล: 0.05–60 มม. (SiC, เซรามิกโบรอนคาร์ไบด์)

• รูรับแสงต่ำสุด: 0.1 มม. (ขึ้นอยู่กับความหนา)

• ความแม่นยำของมิติ: ±0.01 มม

• ความหยาบผิว: 0.3–1 µm

• แท่นอุปกรณ์: WL-DCS200 (พื้นที่ทำงาน 200 × 240 มม., 50–60 W) และ WL-LCS500 (500 × 500 มม., 100–200 W)

รูป7. การตรวจสอบ SEM ของลูกค้าของรูทะลุที่สม่ำเสมอ Φ0.15 มม. จากทางเข้าไปยังทางออกในซับสเตรต SiC ขนาด 2 มม.

หลักฐานโครงการ: รู Φ0.15 มม. บน SiC ขนาด 2 มม

ในความร่วมมือกับพันธมิตรเทคโนโลยีของเกาหลี VeTek ส่งมอบซับสเตรต N-type 4H-SiC หนา 2 มม. จำนวน 5 ชิ้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 35 มม. จำนวน 5 ชิ้น โดยแต่ละชิ้นมีรูทะลุที่มีความแม่นยำ Φ0.15 มม. การวิเคราะห์ SEM ที่ดำเนินการโดยลูกค้าปลายทางยืนยันว่ารูหัวฉีดยังคงรักษารูปทรงทรงกระบอกที่สม่ำเสมอตั้งแต่ด้านเข้าด้วยเลเซอร์ไปยังด้านทางออก ชิ้นส่วนดังกล่าวได้รับการยอมรับสำหรับการประเมินในการพัฒนาวัสดุแอโนดโลหะผสมซิลิคอนสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนรุ่นต่อไป

4. คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: รูที่ใช้เลเซอร์นำน้ำสามารถดำเนินการที่มีขนาดเล็กกว่า Φ0.15 มม. ใน SiC 2 มม. ได้หรือไม่

ตอบ: สำหรับช่องรับแสงที่ต่ำกว่า 0.15 มม. ที่ความหนา 2 มม. อย่างมาก ปัญหาด้านเทคนิคจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว แนะนำให้ใช้รูขนาดเล็ก (เช่น 0.06 มม.) บนพื้นผิวที่บางกว่า (≤0.4 มม.) เพื่อรักษาผลผลิตและรูปทรง

คำถามที่ 2: กระบวนการนี้เป็นแบบผ่านครั้งเดียวจริง ๆ หรือไม่

ก. ใช่. ลำแสงนำด้วยแรงดันน้ำจะกระจายผ่านความหนาทั้งหมดในการทำงานต่อเนื่องเพียงครั้งเดียว ช่วยลดความเสี่ยงในการวางแนวที่ไม่ถูกต้องของการเจาะทั้งด้านหน้าและด้านหลัง

คำถามที่ 3: สามารถให้ข้อมูลการตรวจสอบใดได้บ้าง

ตอบ: รายงานการวัดขนาด ภาพตัดแสงและ SEM ของหน้าตัดของรู และข้อมูลความหยาบของพื้นผิวจะมาพร้อมกับทุกชุด วิดีโอกระบวนการทั้งหมดยังคงเป็นความลับ แต่การตรวจสอบเรขาคณิตตัวอย่างถือเป็นมาตรฐาน

5. บทสรุป

เทคโนโลยีเลเซอร์นำวิถีน้ำจาก VeTek Semiconductor นำเสนอเส้นทางที่เชื่อถือได้และให้ผลตอบแทนสูงไปยังคุณสมบัติระดับไมโครที่มีความแม่นยำในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่แข็งและเปราะ ไม่ว่าคุณจะต้องการพื้นผิว SiC แบบกำหนดเองที่มีรูขนาดเล็ก ส่วนประกอบเซรามิกสำหรับอุปกรณ์ในกระบวนการผลิต หรือการเคลือบ CVD SiC / TaC ขั้นสูง ทีมวิศวกรของเราก็พร้อมที่จะสนับสนุนโครงการต่อไปของคุณ

สำรวจของเราโซลูชันการเคลือบ SiC สำหรับรายละเอียดทางเทคนิคเพิ่มเติม หรือติดต่อเราเพื่อหารือเกี่ยวกับข้อกำหนดด้านการตัดเฉือนเฉพาะของคุณ