Industri	Halvlederproduksjon, avansert keramikk, tredjegenerasjons halvledermaterialer
Behandle	Water Jet Guided Laser (WJGL) en-pass gjennomgående maskinering
Løsning	Egendefinerte 35 mm × 2 mm SiC-substrater med Φ0,15 mm presisjonsmikrohull
Tjenester	Teknisk rådgivning, prosessutvikling, inspeksjonsrapporter, tilpasset belegg og maskinering
Resultater	• Ensartet hullgeometri fra innløp til utløp bekreftet av SEM • Ingen målbar avsmalning; sideforhold egnet for 2 mm tykkelse • Minimal varmepåvirket sone og praktisk talt ingen flising på hard-sprø SiC • Vellykket levering og kundeaksept for utvikling av sekundært batterimateriale

Figur 1: produktbilde av 35 mm × 2 mm SiC-substrat etter vannstyrt laserbearbeiding av mikrohull

Figur2：SEM-bilde av VeTek vannstyrt lasermaskinert Φ0,15 mm hull i SiC-substrat

VeTek Semiconductors vannstyrte laserteknologi (WJGL) muliggjør en-pass, konisk maskinering av mikrohull i tykke silisiumkarbid (SiC)-substrater. I et nylig prosjekt ble Φ0,15 mm gjennomgående hull behandlet på 35 mm diameter × 2 mm tykke N-type 4H-SiC-substrater. SEM-inspeksjon bekreftet svært jevne hullvegger fra innløp til utløp, og oppfyller strenge krav til halvlederkvalitet.

1. Hvordan oppnår vannstyrt laser konusfrie SiC-hull?

Figur3:Prinsippet for vannstyrt laser: laserenergi begrenset av høytrykksvannmikrojet (vannoptisk fiber)

Høytrykksvann presses gjennom en presisjonsdyse (30–120 µm diameter) for å danne en stabil mikrostråle. En fokusert 532 nm laser kobles inn i denne strålen gjennom et glassvindu. En gang inne i vannsøylen, er laseren begrenset av total intern refleksjon og beveger seg som en "vannoptisk fiber" med høy energitetthet. Når mikrostrålen kommer i kontakt med arbeidsstykket, ablaterer laseren materialet mens den kontinuerlige vannstrømmen avkjøler skjæresonen og spyler ut rusk.

Fordi ledemediet er en sylindrisk søyle med konstant diameter, forblir den fremkommende laserenergien parallell over en arbeidsavstand på flere titalls millimeter. Følgelig forblir den kuttede veggen vertikal selv på 2 mm (og opptil 60 mm) tykk SiC, noe som eliminerer behovet for fokussporing og forhindrer avsmalningen som vises ved laserboring med ledig plass.

Figur 4: Faktisk bilde av den vannstyrte laserarbeidsscenen

Viktige prosessfordeler for hard-sprø materialer

• Ingen fokusjustering kreves for tykkelser opp til 60 mm

• Null eller nesten null avsmalning (10–20 µm forskjell mellom innløp og utgang)

• Kontinuerlig kjøling undertrykker termisk stress og kantflis

• Ensartet energifordeling over stråletverrsnittet reduserer overflateruhet (Ra 0,3–1 µm)

• Kerfbredde så smal som 50 µm, minimerer materialtap på dyr SiC

2. Fordeler med vannstyrt laser i halvlederkeramisk prosessering

Figur5. VeTek vannstyrt laserutstyr (WL-serien)

Tradisjonell mekanisk boring av Φ0,15 mm hull i 2 mm SiC lider ofte av verktøybrudd, kantbrudd og progressiv diametervariasjon. Laserboring med ledig plass genererer, selv om den ikke er i kontakt, varmepåvirkede soner, omstøpte lag og merkbar avsmalning. Vannstyrt laser overvinner begge sett med begrensninger:

1. Mulighet for ett gjennomløp– eliminerer innrettingsfeilene ved dobbeltsidig behandling.

2. Høyt sideforhold– forhold over 30:1 oppnås rutinemessig.

3. Ultralav mekanisk kraft– vannstrålekraften er bare ~1 N, noe som tillater sikker behandling av ultratynne eller skjøre wafere.

4. Rene, slaggfrie overflater– kontinuerlig spyling fjerner rusk og forhindrer gjenavsetning.

3. Vannstyrte laserapplikasjoner for mikrohull med høyt aspektforhold i SiC

Figur6. Presisjons keramiske komponenter behandlet av vannstyrt laser

Typiske egenskaper inkluderer:

• Behandlingstykkelsesområde: 0,05–60 mm (SiC, borkarbidkeramikk)

• Minimum blenderåpning: 0,1 mm (avhengig av tykkelse)

• Dimensjonsnøyaktighet: ±0,01 mm

• Overflateruhet: 0,3–1 µm

• Utstyrsplattformer: WL-DCS200 (200 × 240 mm arbeidsområde, 50–60 W) og WL-LCS500 (500 × 500 mm, 100–200 W)

Figur7.Kundes SEM-verifisering av jevnt Φ0,15 mm gjennomgående hull fra innløp til utløp i 2 mm SiC-substrat

Prosjektbevis: Φ0,15 mm hull på 2 mm SiC

I samarbeid med en koreansk teknologipartner leverte VeTek fem 35 mm diameter, 2 mm tykke N-type 4H-SiC-substrater som hver inneholdt et presisjons Φ0,15 mm gjennomgående hull. SEM-analyse utført av sluttkunden bekreftet at dysehullet opprettholdt en jevn sylindrisk form fra laserinngangssiden til utgangssiden. Delene ble akseptert for evaluering i silisiumlegeringsanodematerialeutvikling for neste generasjons litiumionbatterier.

4. FAQ

Q1: Kan vannstyrt laser behandle hull mindre enn Φ0,15 mm i 2 mm SiC?

A: For åpninger betydelig under 0,15 mm på 2 mm tykkelse øker den tekniske vanskeligheten kraftig. Mindre hull (f.eks. 0,06 mm) anbefales på tynnere underlag (≤0,4 mm) for å opprettholde utbytte og geometri.

Q2: Er prosessen virkelig enkeltpass?

A: Ja. Den vannstrålestyrte strålen forplanter seg gjennom hele tykkelsen i én kontinuerlig operasjon, og eliminerer risikoen for feiljustering ved boring foran og bak.

Q3: Hvilke inspeksjonsdata kan gis?

A: Dimensjonsmålingsrapporter, optiske og SEM-bilder av hullets tverrsnitt og overflateruhetsdata leveres med hver batch. Full prosessvideoer forblir konfidensielle, men verifisering av prøvegeometri er standard.

5. Konklusjon

Vannstyrt laserteknologi fra VeTek Semiconductor tilbyr en pålitelig vei med høy ytelse til presisjonsmikrofunksjoner i harde og sprø halvledermaterialer. Enten du trenger tilpassede SiC-substrater med mikrohull, keramiske komponenter for prosessutstyr eller avanserte CVD SiC / TaC-belegg, er ingeniørteamet vårt klare til å støtte ditt neste prosjekt.

Utforsk vårSiC-beleggløsninger for ytterligere tekniske detaljer, eller kontakt oss for å diskutere dine spesifikke maskineringskrav.