SiC apdirbimo proveržis: kaip lazerinis pakėlimas{0}} sutrikdo tradicinį vielos pjovimą?

May 27, 2026 Palik žinutę

SiC puslaidininkinių įtaisų gamybos procesas apima kelis etapus, įskaitant kristalų auginimą, pjaustymą, poliravimą, valymą, oksidavimą, ėsdinimą ir pakavimą. Tarp jų kristalų augimas ir plokštelių pjaustymas yra svarbiausi procesai, nes jie daro didelę įtaką substrato kokybei, tolesniam apdorojimo efektyvumui ir galutiniam įrenginio veikimui.

202508120824241358

Pjovimas vieliniu būdu yra nemokamas{0}}šlifavimo vielos pjovimo būdas. Metalinė viela tiekiama iš mokamo-įrenginio per vielos kreipiklius ir įtempimo valdymo blokus į kreipiamuosius volelius. Kelios metalinės vielos ant kreipiamųjų ritinėlių sudaro vielos tinklelį, kuris juda tam tikru linijiniu greičiu, kurį varo kreipiamųjų ritinėlių sukimasis. Tuo pačiu metu vienas -kristalinis SiC luitas tam tikru tiekimo greičiu tiekiamas į vielos tinklą. Kai luitas juda, ant vielos juostos per purkštukus purškiama srutos, kurioje yra abrazyvinių grūdelių. Metalinė viela varo suspensiją, nunešdama abrazyvines medžiagas į apdorojimo zoną, tuo pat metu spaudžiant abrazyvus. Abrazyvai atlieka pjovimą kieto ir skysčio maišymo srityje tarp luito ir metalinės vielos. Pjaunant srutos vielinį pjovimą, srutos veikia kaip abrazyvų nešiklis, užtikrinančios stabilų suspenduotų dalelių dispersiją, todėl reikalauja tam tikro klampumo. Tuo pačiu metu suspensija turi būti gerai sklandi, kad kartu su vieliniu pjūklu suvarytų abrazyvines medžiagas. Siekiant išvengti per didelio temperatūros kilimo pjovimo zonoje, srutoms taip pat reikia gero šilumos laidumo. Praktikoje polietilenglikolis dažniausiai naudojamas kaip abrazyvų dispergatorius. Pjovimas vieliniu srutu, kurio pranašumai yra siauras pjūvio plotis ir vienodas pjovimo storis, dominuoja pjaustant 4H-SiC medžiagas ir yra pagrindinė technologija, leidžianti pasiekti didelį{16}}tikslų pjovimą. Tačiau ši technika turi keletą aiškių trūkumų: pirma, santykinai žemas apdorojimo efektyvumas dėl riboto suspensijos sklandumo ir abrazyvinio panaudojimo, todėl pjovimo greitis yra lėtas; antra, didelis abrazyvų švaistymas pjovimo metu, dėl kurio sumažėja abrazyvų panaudojimas ir padidėja apdorojimo sąnaudos; be to, naudojant srutas susidaro tarša, o tai apriboja jų taikymo sritį.

Pastaraisiais metais deimantinės vielos pjovimo technologija sulaukė didelio dėmesio dėl didelio apdorojimo efektyvumo, mažų vielos sąnaudų ir ekologiškumo. Deimantinės vielos pjovimo metu medžiaga pašalinama naudojant deimantinius abrazyvus, pritvirtintus prie vielinio pjūklo kaip fiksuotus pjovimo taškus, kurie subraižo kristalo paviršių. Deimantinė viela paprastai yra nerūdijančio plieno viela, padengta nikelio -lydinio arba dervos sluoksniu. Mikro-dydžio kietos dalelės įterpiamos kaip abrazyvai į nikelio- pagrindo lydinio arba dervos sluoksnį galvanizuojant, surišant arba suvirinant. Pjovimo metu abrazyvai tiesiogiai liečiasi su luito paviršiumi ir pašalina kristalinę medžiagą plyšyje per du{7}}kūno nusidėvėjimus. Pjaustant silicio plokšteles, silicio karbido (SiC) dalelės dažnai naudojamos kaip kietas abrazyvas. 4H-SiC plokštelių pjaustymui deimantų dalelės naudojamos kaip abrazyvai. Skirtingai nuo srutų vielos pjovimo, šiam metodui paprastai naudojamas vandens pagrindu pagamintas aušinimo skystis, todėl jis yra draugiškesnis aplinkai. Tradicinis SiC pjovimas vieliniu būdu kenčia nuo didelių medžiagų nuostolių ir ilgo apdorojimo laiko. Kontaktinis{16}}apdirbimo metodas taip pat sukelia defektų pažeidimus ir liekamąjį įtempimą, todėl kai kuriais atvejais prasta gaminio kokybė ir didelės gamybos sąnaudos. Plokščių dydžiams ir toliau didėjant, efektyvus pjaustymo{18}}defektų ir deformacijų slopinimas, kartu užtikrinant pjaustymo efektyvumą ir medžiagų panaudojimą, tapo pagrindine kliūtimi toliau mažinant išlaidas ir didinant efektyvumą SiC pramonėje.

Lazerio pakėlimo{0}}technologija, kurios privalumai – bekontaktis apdorojimas, didelis tikslumas ir maži nuostoliai, tapo pagrindine kryptimi siekiant įveikti kliūtis SiC substrato gamyboje. Ši technologija apjungia vertikalią lazerinę modifikaciją ir kontroliuojamą kristalų delaminaciją. Jo esmė slypi tiksliai energijos valdyme, siekiant suformuoti skilimo sąsają iš anksto nustatytame gylyje kristalo viduje ir taip pasiekti didelio-tikslumo ir didelio{5}}efektyvumo plokštelių atskyrimą. Tradiciniai lazerinio apdorojimo metodai daugiausia remiasi abliacijos efektais arba lygiagrečiais modifikavimo metodais, paprastai tinkančiais tik pjovimui pagal lazerio kritimo kryptį. Priešingai, lazerinio pakėlimo{8}}technologijoje naudojamos tikslios mechaninės struktūros arba paviršiaus įtempių sluoksniai, kad paskatintų kristalą įtrūkti pagal iš anksto nustatytą skilimo plokštumą, kad būtų visiškai pašalintas plonas sluoksnis. Ši technologija suteikia didelių pranašumų, susijusių su tikslumu valdymu, materialinės žalos mažinimu ir plačiu medžiagų pritaikymu, geriau tenkindama mažų{10}}nuostolių, didelio{11}}efektyvumo ir didelio masto pramoninės gamybos poreikius. Lazerinio apdorojimo metodai efektyviai pagerina kietų ir trapių medžiagų gamybos efektyvumą, tačiau apdirbimo kokybė priklauso nuo tikslios proceso parametrų kontrolės, kurių optimizavimas tiesiogiai įtakoja galutinį rezultatą.

Apibendrinant galima pasakyti, kad, skirtingai nei tradiciniai vielos pjovimo metodai, be{0}}kontaktinio lazerinio pakėlimo-technologija veiksmingai išvengia tokių problemų, kaip pjovimo įrankio susidėvėjimas ir SiC plokštelės gedimas dėl mechaninio įtempimo, todėl pasiekiama aukšta-kokybė ir didelis{3}}delaminavimas. Lazerio pakėlimo{5}}technologija žymiai pagerina SiC plokštelių apdorojimo efektyvumą ir kokybę, kartu sumažindama SiC substratų paruošimo išlaidas, o tai suteikia išskirtinius pranašumus – didelį gamybos efektyvumą ir mažus medžiagų nuostolius.