Industri	Fremstilling af halvledere, avanceret keramik, tredje generation af halvledermaterialer
Behandle	Vandstrålestyret laser (WJGL) one-pass through-hole bearbejdning
Løsning	Brugerdefinerede 35 mm × 2 mm SiC-substrater med Φ0,15 mm præcisionsmikrohuller
Tjenester	Teknisk rådgivning, procesudvikling, inspektionsrapporter, tilpasset belægning & bearbejdning
Resultater	• Ensartet hulgeometri fra indløb til udløb bekræftet af SEM • Ingen målbar tilspidsning; størrelsesforhold velegnet til 2 mm tykkelse • Minimal varmepåvirket zone og praktisk talt ingen skår på hårdt skørt SiC • Succesfuld levering og kundeaccept til udvikling af sekundært batterimateriale

Figur 1: produktfoto af 35 mm × 2 mm SiC-substrat efter vandstyret laserbearbejdning med mikrohul

Figur2：SEM-billede af VeTek vandstyret laserbearbejdet Φ0,15 mm hul i SiC-substrat

VeTek Semiconductors vandstyrede laserteknologi (WJGL) muliggør one-pass, konusfri bearbejdning af mikrohul i tykke siliciumcarbid (SiC) substrater. I et nyligt projekt blev Φ0,15 mm gennemgående huller behandlet med succes på 35 mm diameter × 2 mm tykke N-type 4H-SiC-substrater. SEM-inspektion verificerede meget ensartede hulvægge fra indløb til udløb, der opfylder strenge krav til halvlederkvalitet.

1. Hvordan opnår vandstyret laser koniske SiC-huller?

Figur3:Princip for vandstyret laser: laserenergi begrænset af højtryksvandmikrojet (vandoptisk fiber)

Højtryksvand presses gennem en præcisionsdyse (30-120 µm diameter) for at danne en stabil mikrostråle. En fokuseret 532 nm laser kobles ind i denne stråle gennem et glasvindue. Når laseren først er inde i vandsøjlen, er den begrænset af total intern refleksion og bevæger sig som en "vandoptisk fiber" med høj energitæthed. Når mikrostrålen kommer i kontakt med emnet, abler laseren materialet, mens den kontinuerlige vandstrøm afkøler skærezonen og skyller affald.

Fordi det førende medium er en cylindrisk søjle med konstant diameter, forbliver den fremkommende laserenergi parallel over en arbejdsafstand på flere titusinder af millimeter. Som følge heraf forbliver den skårne væg lodret selv på 2 mm (og op til 60 mm) tyk SiC, hvilket eliminerer behovet for fokussporing og forhindrer den tilspidsning, der opstår ved laserboring med fri plads.

Figur 4: Faktisk foto af den vandstyrede laserarbejdsscene

Vigtige procesfordele for hårdt-skøre materialer

• Der kræves ingen fokusjustering for tykkelser op til 60 mm

• Nul eller næsten nul tilspidsning (10-20 µm indløb-til-udgang forskel)

• Kontinuerlig afkøling undertrykker termisk stress og kantafslag

• Ensartet energifordeling på tværs af stråletværsnittet reducerer overfladeruheden (Ra 0,3-1 µm)

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

2. Fordele ved vandstyret laser i halvlederkeramisk behandling

Figur5. VeTek vandstyret laserudstyr (WL-serien)

Traditionel mekanisk boring af Φ0,15 mm huller i 2 mm SiC lider ofte af værktøjsbrud, kantbrud og progressiv diametervariation. Laserboring med frit rum genererer, selvom det ikke er i kontakt, varmepåvirkede zoner, omstøbte lag og mærkbar tilspidsning. Vandstyret laser overvinder begge sæt begrænsninger:

1. Mulighed for et gennemløb– eliminerer justeringsfejl ved dobbeltsidet behandling.

2. Højt billedformat– forhold over 30:1 opnås rutinemæssigt.

3. Ultra-lav mekanisk kraft– vandstrålekraften er kun ~1 N, hvilket muliggør sikker behandling af ultratynde eller skrøbelige wafers.

4. Rene, slaggefri overflader– kontinuerlig skylning fjerner snavs og forhindrer genaflejring.

3. Vandstyrede laserapplikationer til mikrohuller med højt aspektforhold i SiC

Figur6. Præcisions keramiske komponenter behandlet af vandstyret laser

Typiske egenskaber omfatter:

• Forarbejdningstykkelsesområde: 0,05–60 mm (SiC, borkarbidkeramik)

• Minimum åbning: 0,1 mm (afhængig af tykkelse)

• Dimensionsnøjagtighed: ±0,01 mm

• Overfladeruhed: 0,3–1 µm

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

Figur7.Kundes SEM-verifikation af ensartet Φ0,15 mm gennemgående hul fra indløb til udløb i 2 mm SiC-substrat

Projektbevis: Φ0,15 mm hul på 2 mm SiC

I samarbejde med en koreansk teknologipartner leverede VeTek fem 35 mm diameter, 2 mm tykke N-type 4H-SiC-substrater, der hver indeholdt et præcisions-Φ0,15 mm gennemgående hul. SEM-analyse udført af slutkunden bekræftede, at dysehullet bibeholdt en ensartet cylindrisk form fra laserindgangssiden til udgangssiden. Delene blev accepteret til evaluering i silicium-legering anode materiale udvikling til næste generation af lithium-ion batterier.

4. FAQ

Q1: Kan vandstyret laser behandle huller mindre end Φ0,15 mm i 2 mm SiC?

A: For åbninger væsentligt under 0,15 mm på 2 mm tykkelse stiger den tekniske vanskelighed kraftigt. Mindre huller (f.eks. 0,06 mm) anbefales på tyndere underlag (≤0,4 mm) for at opretholde udbytte og geometri.

Q2: Er processen virkelig single-pass?

A: Ja. Den vandstrålestyrede stråle forplanter sig gennem hele tykkelsen i én kontinuerlig operation, hvilket eliminerer risikoen for fejljustering ved boring foran og bagpå.

Q3: Hvilke inspektionsdata kan leveres?

A: Målerapporter, optiske og SEM-billeder af hullets tværsnit og overfladeruhedsdata leveres med hver batch. Videoer i fuld proces forbliver fortrolige, men prøvegeometribekræftelse er standard.

5. Konklusion

Vandstyret laserteknologi fra VeTek Semiconductor tilbyder en pålidelig vej med høj udbytte til præcise mikrofunktioner i hårde og sprøde halvledermaterialer. Uanset om du har brug for tilpassede SiC-substrater med mikrohuller, keramiske komponenter til procesudstyr eller avancerede CVD SiC / TaC-belægninger, er vores ingeniørteam klar til at støtte dit næste projekt.

Udforsk voresSiC belægningsløsninger for yderligere tekniske detaljer, eller kontakt os for at drøfte dine specifikke krav til bearbejdning.