Промисловість	Виробництво напівпровідників, вдосконалена кераміка, напівпровідникові матеріали третього покоління
процес	Однопрохідна обробка наскрізних отворів водоструминним лазером (WJGL).
Рішення	Індивідуальні підкладки SiC 35 мм × 2 мм із точними мікроотворами Φ0,15 мм
Послуги	Технічні консультації, розробка процесу, звіти про перевірки, індивідуальне покриття та обробка
Результати	• Рівномірна геометрія отвору від входу до випуску підтверджена SEM • Відсутність вимірюваної конусності; співвідношення сторін підходить для товщини 2 мм • Мінімальна зона термічного впливу та практично відсутність сколів на твердокрихкому SiC • Успішна доставка та прийняття замовником розробки матеріалів для вторинної батареї

Малюнок 1: фотографія продукту підкладки SiC розміром 35 мм × 2 мм після лазерної обробки мікроотворів з наведенням води

малюнок2：SEM-зображення обробленого водяним лазером отвору Φ0,15 мм у SiC-підкладці VeTek

Технологія водокерованого лазера (WJGL) VeTek Semiconductor забезпечує однопрохідну обробку мікроотворів без звуження в товстих підкладках з карбіду кремнію (SiC). У недавньому проекті наскрізні отвори Φ0,15 мм були успішно оброблені на підкладках 4H-SiC N-типу діаметром 35 мм × 2 мм. Перевірка SEM підтвердила однорідність стінок отвору від входу до виходу, що відповідає суворим вимогам до напівпровідників.

1. Як водяний лазер створює отвори SiC без конусності?

малюнок3:Принцип водяного лазера: лазерна енергія обмежена водяним мікроструменем під високим тиском (водяне оптичне волокно)

Вода під високим тиском пропускається через прецизійне сопло (діаметром 30–120 мкм) для формування стабільного мікроструменя. Сфокусований лазер з довжиною хвилі 532 нм подається в цей струмінь через скляне вікно. Опинившись у товщі води, лазер обмежується повним внутрішнім відбиттям і рухається як «водне оптичне волокно» з високою щільністю енергії. Коли мікрострумин торкається заготовки, лазер видаляє матеріал, тоді як безперервний потік води охолоджує зону різання та змиває сміття.

Оскільки направляюче середовище є циліндричним стовпом постійного діаметру, енергія, що виходить, лазера залишається паралельною на робочій відстані в кілька десятків міліметрів. Таким чином, розрізана стінка залишається вертикальною навіть на SiC товщиною 2 мм (і до 60 мм), усуваючи потребу у відстеженні фокуса та запобігаючи звуженню, яке з’являється під час лазерного свердління у вільному просторі.

Малюнок 4: Фактична фотографія робочої сцени лазера з наведенням води

Ключові переваги процесу для крихких матеріалів

• Для товщини до 60 мм не потрібно налаштовувати фокус

• Нульова або майже нульова конусність (різниця між входом і виходом 10–20 мкм)

• Безперервне охолодження пригнічує термічне навантаження та відколи країв

• Рівномірний розподіл енергії по поперечному перерізу струменя зменшує шорсткість поверхні (Ra 0,3–1 мкм)

• Ширина пропилу лише 50 мкм, мінімізуючи втрати матеріалу на дорогому SiC

2. Переваги водяного лазера в обробці напівпровідникової кераміки

малюнок5. Водонаведене лазерне обладнання VeTek (серія WL)

Традиційне механічне свердління отворів Φ0,15 мм у SiC товщиною 2 мм часто супроводжується поломкою інструменту, руйнуванням краю та прогресивною зміною діаметра. Лазерне свердління у вільному просторі, незважаючи на безконтактне свердління, створює зони теплового впливу, повторні шари та помітну конусність. Водяний лазер долає обидва набори обмежень:

1. Можливість проходження через один прохід– усуває помилки вирівнювання двосторонньої обробки.

2. Високе співвідношення сторін– регулярно досягаються співвідношення, що перевищують 30:1.

3. Наднизька механічна сила– сила струменя води становить лише ~1 Н, що дозволяє безпечно обробляти надтонкі або крихкі пластини.

4. Чисті, безшлакові поверхні– безперервне промивання видаляє сміття та запобігає повторному відкладенню.

3. Застосування лазера з наведенням води для мікроотворів із високим співвідношенням сторін у SiC

малюнок6. Прецизійні керамічні компоненти, оброблені водяним лазером

Типові можливості включають:

• Діапазон товщини обробки: 0,05–60 мм (SiC, кераміка з карбіду бору)

• Мінімальний отвір: 0,1 мм (залежно від товщини)

• Точність розмірів: ±0,01 мм

• Шорсткість поверхні: 0,3–1 мкм

• Платформи обладнання: WL-DCS200 (робоча зона 200 × 240 мм, 50–60 Вт) і WL-LCS500 (500 × 500 мм, 100–200 Вт)

малюнок7.Перевірка Клієнтом SEM рівномірного наскрізного отвору Φ0,15 мм від входу до виходу в підкладці SiC товщиною 2 мм

Докази проекту: отвір Φ0,15 мм на 2 мм SiC

У співпраці з корейським технологічним партнером компанія VeTek поставила п’ять підкладок N-типу 4H-SiC діаметром 35 мм і товщиною 2 мм, кожна з яких містить наскрізний отвір Φ0,15 мм. Аналіз SEM, виконаний кінцевим замовником, підтвердив, що отвір сопла зберігає однакову циліндричну форму від сторони входу лазера до сторони виходу. Деталі були прийняті для оцінки при розробці анодного матеріалу з кремнієвого сплаву для літій-іонних акумуляторів наступного покоління.

4. FAQ

Питання 1: Чи може водяний лазер обробляти отвори розміром менше Φ0,15 мм у 2 мм SiC?

Відповідь: Для отворів, значно менших за 0,15 мм на товщині 2 мм, технічні труднощі різко зростають. Менші отвори (наприклад, 0,06 мм) рекомендуються на тонших підкладках (≤0,4 мм), щоб зберегти продуктивність і геометрію.

Q2: Чи справді процес однопрохідний?

A: Так. Промінь, що керується струменем води, проходить по всій товщині за одну безперервну операцію, усуваючи ризик зсуву під час свердління спереду та ззаду.

Q3: Які дані перевірки можна надати?

A: Звіти про вимірювання розмірів, оптичні та SEM зображення поперечного перерізу отвору та дані про шорсткість поверхні постачаються з кожною партією. Повні відео процесу залишаються конфіденційними, але перевірка зразка геометрії є стандартною.

5. Висновок

Лазерна технологія з водяним наведенням від VeTek Semiconductor пропонує надійний, високопродуктивний шлях до точних мікрофункцій у твердих і крихких напівпровідникових матеріалах. Незалежно від того, чи потрібні вам нестандартні підкладки SiC з мікроотворами, керамічні компоненти для технологічного обладнання або передові CVD покриття SiC / TaC, наша команда інженерів готова підтримати ваш наступний проект.

Дослідіть нашРозчини покриття SiC для отримання додаткових технічних деталей або зв’яжіться з нами, щоб обговорити ваші конкретні вимоги до обробки.