Giới thiệu
Cacbua silic (SiC) đã trở thành một trong những vật liệu tiên tiến quan trọng nhất cho điện tử công suất, xe điện (EV), hệ thống năng lượng tái tạo, hàng không vũ trụ và sản xuất chất bán dẫn. Nhờ độ cứng đặc biệt, độ dẫn nhiệt cao, độ ổn định hóa học và đặc tính vùng cấm rộng, SiC cho phép các thiết bị hoạt động ở điện áp, nhiệt độ và tần số chuyển mạch cao hơn so với silicon thông thường.
Tuy nhiên, những đặc tính tương tự này cũng khiến cacbua silic trở thành một trong những vật liệu khó gia công nhất. Các phương pháp cơ học thông thường thường bị mài mòn dụng cụ nghiêm trọng, sứt mẻ cạnh, nứt-vi mô và hiệu suất gia công thấp, đặc biệt là khi xử lý các thành phần gốm sứ hoặc tấm bán dẫn có độ chính xác cao.
Do đó, xử lý bằng laser đã trở thành công nghệ sản xuất chủ chốt trong toàn bộ chuỗi giá trị cacbua silic. Từ chuẩn bị tinh thể và sản xuất tấm bán dẫn đến đóng gói chip và gia công gốm chính xác, công nghệ laser mang lại độ chính xác cao hơn, tổn thất vật liệu thấp hơn và hiệu quả sản xuất cao hơn nhiều phương pháp gia công truyền thống.
Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ khám phá các công nghệ xử lý laser chính được sử dụng cho cacbua silic, các ứng dụng điển hình của chúng và những lợi thế mà chúng mang lại trong sản xuất hiện đại. Chúng tôi cũng sẽ tập trung vào các giải pháp cắt, khoan và vạch dấu bằng laser được sử dụng rộng rãi cho các bộ phận gốm SiC chính xác
.
Quá trình xử lý bằng laser được sử dụng ở đâu trong sản xuất cacbua silic?
Xử lý bằng laser tham gia vào hầu hết mọi giai đoạn của quy trình sản xuất cacbua silic. Tùy thuộc vào ứng dụng, các công nghệ laser khác nhau được chọn để cải thiện độ chính xác, năng suất và tận dụng vật liệu.
Các lĩnh vực ứng dụng chính có thể được chia thành ba loại:
>>Sản xuất wafer & chuẩn bị chất nền
>>Mặt sau chất bán dẫn-Quy trình xử lý và đóng gói cuối cùng
>> Gia công linh kiện gốm chính xác
Chúng ta hãy xem xét từng giai đoạn chi tiết hơn.
1. Sản xuất wafer & chuẩn bị chất nền
Ở giai đoạn đầu của quy trình sản xuất SiC, công nghệ laser giúp biến các thỏi tinh thể cacbua silic thành các tấm bán dẫn chất lượng cao-đồng thời giảm lãng phí nguyên liệu và nâng cao hiệu quả sản xuất.
Cắt lát wafer bằng laze (Tắt nâng laze-)
Cắt lát wafer bằng laser là một trong những công nghệ hứa hẹn nhất trong sản xuất chất nền cacbua silic. So với phương pháp cưa nhiều dây-thông thường, các phương pháp dựa trên tia laze-có thể giảm đáng kể thời gian xử lý, tăng mức sử dụng vật liệu và giảm thiểu thiệt hại dưới bề mặt.
Các công nghệ hiện tại bao gồm:
>> Tắt nâng{0}}bằng laser
>> Cắt laser tàng hình
>> Sự phân tách lớp-được sửa đổi nội bộ
Những kỹ thuật này đã được áp dụng thành công cho các chất nền SiC có đường kính từ 4 inch đến 12 inch.
Đánh dấu bằng laze
Đánh dấu bằng laser được sử dụng rộng rãi để tạo mã nhận dạng vĩnh viễn trên tấm wafer SiC và chip riêng lẻ để kiểm soát chất lượng và truy xuất nguồn gốc. Không giống như in mực hoặc khắc cơ học, đánh dấu bằng laze không-tiếp xúc, có độ chính xác cao và không gây ra ứng suất cơ học.
2. Mặt sau chất bán dẫn-Xử lý và đóng gói cuối cùng
Xử lý bằng laser hiện là một trong những công nghệ hoàn thiện nhất trong bao bì bán dẫn, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và độ tin cậy của thiết bị.
Cắt laser tàng hình
Thay vì cắt từ bề mặt, kỹ thuật cắt lén tập trung tia laser vào bên trong tấm bán dẫn để tạo ra một lớp được sửa đổi. Tấm wafer sau đó được tách ra bằng lực cơ học được kiểm soát.
Những ưu điểm chính bao gồm:
>> Sứt mẻ cạnh tối thiểu
>> Không có mảnh vụn cắt
>> Chiều rộng rãnh hẹp
>> Sử dụng wafer cao hơn
>> Lý tưởng cho các tấm bán dẫn siêu mỏng
Loại bỏ & tạo rãnh kim loại mặt sau
Nhiều thiết bị điện SiC được phủ các lớp kim loại mặt sau như niken hoặc titan trước khi đóng gói. Quá trình xử lý bằng laser loại bỏ các lớp kim loại này dọc theo các đường cắt với độ chính xác cao, cải thiện chất lượng gói và tách wafer sau đó.
Ủ bằng Laser
Ủ bằng laser là một quá trình quan trọng trong việc sản xuất các thiết bị nguồn SiC hiệu suất cao. Bằng cách chỉ làm nóng nhanh giao diện SiC kim loại-trong vòng nano giây, quá trình ủ laze tạo thành các điểm tiếp xúc ohmic có điện trở-thấp đồng thời giảm thiểu tác động nhiệt lên các vật liệu xung quanh.
3. Gia công gốm cacbua silic chính xác
Ngoài việc xử lý tấm bán dẫn, công nghệ laser ngày càng được sử dụng để gia công gốm sứ cacbua silic cấu trúc và chức năng cho các ứng dụng công nghiệp.
Các quy trình laser điển hình bao gồm:
>> Cắt bằng laze – Cấu hình phức tạp, đường viền chính xác và các bộ phận gốm SiC có thành mỏng.
>> Khoan Laser - Lỗ siêu nhỏ, lỗ làm mát, lỗ cảm biến và lỗ đóng gói.
>> Khắc laser – Đường đứt nét được kiểm soát và gia công rãnh chính xác.
>> Gia công vi mô bằng Laser – Cấu trúc vi mô tùy chỉnh cho các thành phần gốm tiên tiến.
Những công nghệ này được ứng dụng rộng rãi trong:
>> Điện tử công suất
>> Thiết bị bán dẫn
>> Mô-đun điện EV
>> Linh kiện hàng không vũ trụ
>> Máy móc chính xác
>> Hệ thống quản lý nhiệt
Tại sao xử lý bằng laser là lý tưởng cho silicon cacbua?
Việc áp dụng rộng rãi quy trình xử lý bằng laser được thúc đẩy bởi một số ưu điểm độc đáo so với các phương pháp gia công thông thường.
Gia công cơ khí Gia công Laser
Mòn dụng cụ Không mòn dụng cụ
Tiếp xúc cơ học Xử lý không tiếp xúc
Sứt mẻ cạnh Giảm sứt mẻ
Lực cắt cao Không có ứng suất cơ học
Độ chính xác thấp hơn Độ chính xác cao
Khó khăn cho các hình dạng phức tạp Thiết kế linh hoạt tuyệt vời
Thay thế công cụ thường xuyên Bảo trì thấp
Tự động hóa thấp hơn Tích hợp dễ dàng với sản xuất tự động
Bạn đang tìm giải pháp xử lý bằng Laser cacbua silic?
Việc lựa chọn quy trình laser phù hợp chỉ là một nửa của phương trình. Điều quan trọng không kém là việc lựa chọn thiết bị mang lại độ chính xác ổn định, hiệu suất đáng tin cậy và khả năng tối ưu hóa-quy trình dành riêng cho ứng dụng.
YCLaserchuyên về thiết bị xử lý laser chính xác cho gốm sứ tiên tiến, cung cấp các giải pháp tùy chỉnh để cắt, khoan, vạch dấu và gia công vi mô bằng cacbua silic. Với kinh nghiệm sâu rộng về vật liệu cứng và giòn, chúng tôi giúp các nhà sản xuất nâng cao chất lượng gia công, tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất.
Nếu bạn đang lập kế hoạch cho một dự án SiC mới hoặc đánh giá thiết bị xử lý laser,vui lòng liên hệ với nhóm kỹ thuật của chúng tôiđể thử nghiệm mẫu và đề xuất ứng dụng
