Cacbua silic (SiC) được sử dụng rộng rãi trong chất bán dẫn điện, tấm bán dẫn SiC, gốm sứ tiên tiến, thiết bị điện tử ô tô và các thành phần cấu trúc nhiệt độ-cao. Độ cứng, độ giòn, độ dẫn nhiệt và độ ổn định hóa học cao khiến cho việc gia công thông thường trở nên khó khăn.
Xử lý bằng laze cung cấp phương pháp-không tiếp xúc để cắt, vạch vạch, tạo rãnh và khoan SiC. Tuy nhiên, việc chọn máy cắt laser silicon cacbua không chỉ đơn giản là chọn công suất laser cao nhất. Giải pháp phù hợp phụ thuộc vào độ dày vật liệu, chất lượng cạnh yêu cầu, độ chính xác xử lý, năng suất và yêu cầu sản xuất tổng thể.
Dưới đây là những yếu tố chính cần xem xét khi lựa chọn máy cắt laser SiC.
1. Bắt đầu với Vật liệu và Ứng dụng SiC
Các sản phẩm SiC khác nhau yêu cầu cấu hình laser khác nhau.
Các ứng dụng điển hình bao gồm:
Tấm wafer và tấm mỏng SiC:Ít sứt mẻ, ít hư hỏng nhiệt, đường cắt hẹp và độ chính xác định vị cao
Chất nền gốm SiC:Cân bằng giữa chất lượng cắt và hiệu quả xử lý
Gốm SiC dày và các bộ phận kết cấu:Khả năng loại bỏ vật liệu cao và hiệu quả xử lý
Lỗ và rãnh siêu nhỏ:Kích thước điểm nhỏ, định vị chính xác và kiểm soát quy trình chính xác
Trước khi yêu cầu báo giá, hãy xác định:
Loại vật liệu → Độ dày → Kích thước phôi → Phương pháp gia công → Yêu cầu chất lượng → Khối lượng sản xuất
Thông tin này quan trọng hơn việc chỉ so sánh công suất laser.
2. Bước sóng Laser nào là tốt nhất cho SiC?
Bước sóng laser có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình xử lý SiC.
Vì SiC là vật liệu có vùng cấm rộng nên khả năng tương tác của nó với các bước sóng khác nhau phụ thuộc vào các yếu tố như loại vật liệu, cấu trúc tinh thể, điều kiện bề mặt và thông số xử lý. Do đó, không có bước sóng nào lý tưởng cho mọi ứng dụng SiC.
Laser tia cực tím 355nm
Laser UV 355nm được xem xét rộng rãi để xử lý SiC chính xác vì bước sóng ngắn hơn và điểm tập trung có thể đạt được nhỏ hơn.
Chúng đặc biệt thích hợp cho:
Tấm wafer SiC mỏng và tấm gốm
Đường viền và cấu trúc vi mô
Các ứng dụng yêu cầu đường cắt hẹp
Cắt có độ chính xác cao-
Đối với các thành phần SiC mỏng và chính xác, máy cắt laser UV 355nm là một lựa chọn mạnh mẽ để đánh giá.
Laser xanh 532nm
Laser xanh cũng có thể được sử dụng cho một số ứng dụng SiC có độ chính xác nhất định. Sự phù hợp của chúng phải được đánh giá theo độ dày vật liệu, chất lượng cạnh yêu cầu và kết quả xử lý thực tế.
Laser sợi quang 1064–1080nm / QCW
Có thể cân nhắc sử dụng laser QCW và sợi quang công suất cao- cho gốm SiC dày hơn và các thành phần cấu trúc trong đó tốc độ loại bỏ vật liệu và hiệu quả xử lý là quan trọng.
Do đó, laser 1064–1080nm không nên được phân loại đơn giản là “không phù hợp” với SiC. Laser thích hợp phụ thuộc vào ứng dụng.
Như một hướng dẫn chung:
Đối với các thành phần SiC mỏng và chính xác, trước tiên hãy đánh giá các giải pháp UV 355nm. Đối với các bộ phận cấu trúc và gốm SiC dày hơn, giải pháp QCW công suất cao hoặc laser sợi quang có thể phù hợp hơn.
3. Laser nano giây hay Pico giây?
Thời lượng xung là một yếu tố quan trọng khác trong xử lý laser SiC.
Laser nano giây
Laser nano giây mang lại sự cân bằng thực tế giữa khả năng xử lý, chi phí thiết bị và khả năng sử dụng trong công nghiệp.
Laser nano giây UV 355nm có thể phù hợp với nhiều ứng dụng gốm SiC mỏng và gốm chính xác khi công suất laser, năng lượng xung, tốc độ lặp lại, tốc độ quét và chiến lược xử lý được tối ưu hóa hợp lý.
Laser Pico giây / Femto giây
Laser cực nhanh có thể làm giảm hơn nữa hiệu ứng nhiệt và có thể mang lại lợi thế khi yêu cầu thiệt hại do nhiệt cực thấp, sứt mẻ tối thiểu hoặc cấu trúc vi mô mịn.
Tuy nhiên, chúng cũng đi kèm với chi phí thiết bị cao hơn.
Cách tiếp cận tốt hơn là xác định chất lượng cần thiết trước tiên, sau đó chọn thời lượng xung thích hợp.
4. Hệ thống chuyển động cũng quan trọng như tia Laser
Tia laser xác định cách năng lượng tương tác với SiC, trong khi hệ thống chuyển động xác định mức độ thực hiện chính xác và nhất quán của đường xử lý.
Khi đánh giá một máy, hãy kiểm tra:
Định vị và lặp lại
Đừng chỉ tập trung vào độ chính xác định vị lặp lại được quảng cáo.
Cũng xem xét:
Độ chính xác gia công thực tế
Định vị chính xác
Độ lặp lại
Độ thẳng
Hoạt động ổn định lâu dài-
Đối với các ứng dụng wafer và gốm chính xác, độ chính xác gia công thực tế có ý nghĩa hơn so với một thông số kỹ thuật duy nhất trên biểu dữ liệu.
Động cơ tuyến tính và phản hồi vòng kín{0}}
Máy laze có độ chính xác-cao có thể sử dụng động cơ tuyến tính cùng với thang đo tuyến tính có độ phân giải-cao để định vị-vòng kín.
Cấu hình này có thể mang lại phản hồi nhanh và điều khiển chuyển động chính xác, đặc biệt cho các ứng dụng cắt chính xác.
5. Định vị Tầm nhìn và Lấy nét Năng động
Đối với tấm wafer SiC và các thành phần gốm chính xác, hệ thống lấy nét và tầm nhìn cũng cần được xem xét.
Định vị tầm nhìn CCD
Một hệ thống thị giác có thể xác định:
cạnh wafer
Dấu căn chỉnh
Cắt đường
Đường viền phôi
Vị trí xử lý
Định vị tầm nhìn chính xác đặc biệt quan trọng khi đường đi của tia laser phải phù hợp với các đặc điểm hiện có trên tấm bán dẫn hoặc chất nền.
Lấy nét động
Khi bề mặt phôi không phẳng hoàn toàn hoặc vật liệu tương đối dày, tiêu điểm cố định có thể di chuyển khỏi vị trí tối ưu trong quá trình xử lý.
Hệ thống lấy nét động có thể bù đắp cho những thay đổi về chiều cao phôi và duy trì vị trí tiêu điểm nhất quán hơn.
Điều quan trọng là phải phân biệt hai chức năng:
Lấy nét động kiểm soát vị trí tiêu cự, trong khi cơ sở dữ liệu quy trình kiểm soát các thông số laser cho các vật liệu, độ dày và đường dẫn xử lý khác nhau.
6. Hiểu biết về quy trình-Quan trọng hơn việc chỉ sử dụng năng lượng laser
Hai máy sử dụng nguồn laser giống nhau có thể tạo ra kết quả cắt SiC rất khác nhau.
Một lý do quan trọng là phát triển quá trình.
Khi chọn máy cắt laser SiC, hãy hỏi xem nhà cung cấp có kinh nghiệm tối ưu hóa các thông số cho các loại máy khác nhau hay không:
độ dày SiC
Các loại tinh thể
Cắt hình học
Năng lượng laser
Tốc độ quét
Chiến lược xử lý
Nhà cung cấp có năng lực sẽ có thể kiểm tra vật liệu thực tế của bạn và phát triển quy trình phù hợp thay vì chỉ cung cấp một bộ thông số tiêu chuẩn.
7. Chọn máy theo ứng dụng của bạn
| Ứng dụng | Yêu cầu chính | Hướng đề xuất |
| Cắt / cắt wafer SiC | Sứt mẻ thấp, kerf hẹp, định vị chính xác | 355nm UV + tầm nhìn chính xác |
| Tấm gốm SiC mỏng | Chất lượng cạnh, thiệt hại nhiệt thấp | UV nano giây hoặc laser cực nhanh |
| Chất nền gốm SiC | Cân bằng chất lượng và hiệu quả | UV hoặc QCW tùy thuộc vào độ dày |
| Gốm SiC dày / bộ phận kết cấu | Loại bỏ vật liệu và hiệu quả | QCW/laser sợi quang công suất cao- |
| Lỗ/rãnh siêu nhỏ | Điểm nhỏ, định vị chính xác | Tia cực tím hoặc laser cực nhanh |
| R&D / sản xuất hàng loạt nhỏ | Tính linh hoạt và kiểm soát tham số | Công suất điều chỉnh + nhiều chế độ xử lý |
Không có máy cắt laser SiC nào tối ưu cho mọi độ dày và ứng dụng.
8. Luôn kiểm tra vật liệu SiC thực tế của bạn trước khi mua
Kiểm tra mẫu phải là một trong những bước quan trọng nhất trong quá trình lựa chọn thiết bị.
Đừng đánh giá một chiếc máy chỉ bằng cách:
Công suất laze
Độ dày cắt tối đa
Tốc độ cắt tối đa
Lặp lại độ chính xác định vị
Thay vào đó, hãy kiểm tra vật liệu thực tế của bạn và đo lường:
Chất lượng cắt
sứt mẻ
vết nứt
Vùng ảnh hưởng nhiệt-
chiều rộng kerf
Chất lượng bề mặt cắt
Độ nhám bề mặt
Hiệu quả xử lý
Thời gian xử lý từng phần
Tốc độ cắt
Số lần quét
Độ ổn định xử lý liên tục
Độ chính xác kích thước
Kích thước đường viền cuối cùng
Đường kính lỗ
Độ chính xác của vị trí
Tính nhất quán về chiều dài hạn-
Đối với các ứng dụng sản xuất, nên thử nghiệm xử lý liên tục thay vì chỉ đánh giá một mẫu duy nhất
9. Giải pháp xử lý Laser SiC Laser WHYC
WHYC Laser cung cấp hệ thống xử lý laser cho gốm sứ tiên tiến và các vật liệu cứng, giòn khác.
Đối với các thành phần SiC mỏng và chính xác, hệ thống laser nano giây UV 355nm có thể được đánh giá để cắt-có độ chính xác cao và xử lý vi mô.
Đối với các thành phần kết cấu và gốm SiC dày hơn, hệ thống laser sợi quang QCW công suất cao có thể được xem xét-khi cần tốc độ loại bỏ vật liệu và hiệu quả xử lý cao hơn.
Cấu hình máy có thể tùy chỉnh theo ứng dụng, bao gồm:
Nguồn laser UV hoặc QCW
Nền tảng chuyển động chính xác
Định vị tầm nhìn CCD
Lấy nét tự động hoặc động
Các thông số quy trình tùy chỉnh
Tự động tải và dỡ hàng
Cấu hình laser cuối cùng phải luôn được xác định thông qua thử nghiệm mẫu thực tế dựa trên các yêu cầu về vật liệu, độ dày, hình học và chất lượng của khách hàng.
Phần kết luận
Việc lựa chọn máy cắt laser cacbua silic phù hợp không chỉ đơn giản là chọn công suất laser cao nhất.
Điều quan trọng là tìm ra sự kết hợp đúng đắn của:
Bước sóng laser + thời lượng xung + độ chính xác chuyển động + định vị tầm nhìn + phát triển quy trình
Quy trình mua hàng đáng tin cậy nhất là:
Xác định vật liệu → Chọn công nghệ laser → Kiểm tra mẫu thực tế → Đo chất lượng cắt → Xác minh độ ổn định sản xuất → Hoàn thiện cấu hình máy.
Nếu bạn đang tìm kiếm một giải pháp cắt laser phù hợp cho vật liệu SiC của mình, vui lòng liên hệliên hệ với YCLaser. Chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn sản xuất mẫu miễn phí và xác minh quy trình.
