פ: וואָס זענען די הויפּט טעכנאָלאָגיעס געניצט אין SiC וואַפער סלייסינג און פּראַסעסינג?
A:סיליקאָן קאַרבייד (SiC) האט א האַרטקייט וואָס איז צווייט נאָר צו דימענט און ווערט באַטראַכט ווי אַ זייער האַרט און שוואַך מאַטעריאַל. דער שנייד־פּראָצעס, וואָס באַשטייט פון שניידן אויסגעוואַקסענע קריסטאַלן אין דין וועיפערס, איז צייט־פאַרברענגענדיק און אונטערטעניק צו אָפּשפּאַלטן. ווי דער ערשטער שריט איןסיקאיין-קריסטאל פּראַסעסינג, די קוואַליטעט פון סלייסינג השפּעה באַטייטיק אויף די ווייטערדיקע שלייפן, פּאָלירן און דין מאַכן. סלייסינג אָפט ברענגט אַריין ייבערפלאַך און אונטער-ייבערפלאַך ריסן, וואָס פאַרגרעסערט די ברייקידזש ראַטעס פון וועיפער און פּראָדוקציע קאָסטן. דעריבער, קאָנטראָלירן ייבערפלאַך ריסן שעדיקן בעשאַס סלייסינג איז קריטיש צו פֿאַרבעסערן די פאַבריקאַציע פון SiC דעוויסעס.
איצט באריכטעטע SiC שנייד מעטאָדן אַרייַננעמען פיקס-אַבראַסיביל, פריי-אַבראַסיביל שניידונג, לאַזער שניידונג, שיכט טראַנספער (קאַלטע צעשיידונג), און עלעקטרישע דיסטשאַרדזש שניידונג. צווישן די, רעסיפּראָקייטינג מולטי-דראָט שניידונג מיט פיקסירטע דיאַמאָנט אַברייסיווז איז די מערסט קאַמאַנלי געניצטע מעטאָד פֿאַר פּראַסעסינג SiC איין קריסטאַלן. אָבער, ווי ינגאָט סיזעס דערגרייכן 8 אינטשעס און העכער, טראַדיציאָנעל דראָט זעגן ווערט ווייניקער פּראַקטיש רעכט צו הויך ויסריכט פאָדערונגען, קאָסטן, און נידעריק עפעקטיווקייַט. עס איז אַ דרינגלעך נויט פֿאַר נידעריק-קאָסטן, נידעריק-פאַרלוסט, הויך-עפעקטיווקייַט שניידונג טעקנאַלאַדזשיז.
פ: וואָס זענען די מעלות פון לאַזער שניידונג איבער טראַדיציאָנעלן מולטי-דראָט שניידונג?
א: טראדיציאנעלע דראָט זעגן שניידט דיSiC ינגאָטאין א ספעציפישע ריכטונג אין סלייסעס עטלעכע הונדערט מיקראן דיק. די סלייסעס ווערן דערנאך געשליפן מיט דיאמאנט שלעפערלעך צו באזייטיגן זעג-מארקן און אונטערערדישע שאדן, נאכגעפאלגט דורך כעמישער מעכאנישער פאלירונג (CMP) צו דערגרייכן גלאבאלע פלענעריזאציע, און צום סוף ריין געמאכט צו באקומען SiC וועיפערס.
אבער, צוליב SiC'ס הויכער הארטקייט און ברעכקייט, קענען די טריט לייכט פאראורזאכן קרום מאכן, ריסן, פארגרעסערטע ברייקידזש ראטעס, העכערע פראדוקציע קאסטן, און רעזולטירן אין הויכע אייבערפלאך ראפקייט און קאנטאמינאציע (שטויב, אפוואסער, אא"וו). דערצו, דראט זעגן איז לאנגזאם און האט א נידריגע פראדוקציע. שאצונגען ווייזן אז טראדיציאנעלע מולטי-דראט שניידונגען דערגרייכט נאר בערך 50% מאטעריאל אויסניצן, און ביז 75% פון דעם מאטעריאל גייט פארלוירן נאך פאלירן און שלייפן. פריע אויסלענדישע פראדוקציע דאטן האבן געוויזן אז עס קען נעמען בערך 273 טעג פון קאנטינעווער 24-שעה פראדוקציע צו פראדוצירן 10,000 וועיפערס - זייער צייט-אינטענסיוו.
אינלאנד, פאָקוסירן זיך פילע SiC קריסטאַל וואוקס פירמעס אויף פארגרעסערן אויוון קאַפּאַציטעט. אָבער, אַנשטאָט נאָר צו פארברייטערן די פּראָדוקציע, איז עס וויכטיקער צו באַטראַכטן ווי צו רעדוצירן פארלוסטן - ספּעציעל ווען קריסטאַל וואוקס ייעלדס זענען נאָך נישט אָפּטימאַל.
לאַזער שנייד־עקוויפּמענט קען באַדייטנד רעדוצירן מאַטעריאַל־פאַרלוסט און פֿאַרבעסערן די פּראָדוקציע. למשל, ניצן אַן איינציקן 20 מ״מSiC ינגאָטדראָט זעגן קען ארויסגעבן אַרום 30 וועיפערס פון 350 מיקראָמעטער גרעב. לאַזער שניידן קען ארויסגעבן מער ווי 50 וועיפערס. אויב די וועיפער גרעב ווערט רעדוצירט צו 200 מיקראָמעטער, קען מען פּראָדוצירן מער ווי 80 וועיפערס פון דעם זעלבן שטאַנג. כאָטש דראָט זעגן ווערט וויידלי גענוצט פֿאַר וועיפערס 6 אינטשעס און קלענער, קען שניידן אַן 8-אינטש SiC שטאַנג נעמען 10-15 טעג מיט טראַדיציאָנעלע מעטאָדן, וואָס דאַרף הויך-קוואַליטעט ויסריכט און ברענגט הויכע קאָסטן מיט נידעריקע עפעקטיווקייט. אונטער די באַדינגונגען ווערן די מעלות פון לאַזער שניידן קלאָר, מאַכנדיג עס די הויפּטשטראָם צוקונפֿט טעכנאָלאָגיע פֿאַר 8-אינטש וועיפערס.
מיט לאַזער שניידן, קען די שניידן צייט פּער 8-אינטש וועיפער זיין אונטער 20 מינוט, מיט מאַטעריאַל פארלוסט פּער וועיפער אונטער 60 מיקראָמעטער.
אין קורצן, קאַמפּערד צו מולטי-דראָט קאַטינג, לאַזער סלייסינג אָפפערס העכער גיכקייט, בעסער טראָגן, נידעריקער מאַטעריאַל אָנווער, און ריינער פּראַסעסינג.
פ: וואָס זענען די הויפּט טעכנישע שוועריקייטן אין SiC לאַזער סלייסינג?
א: דער לאַזער שנייד פּראָצעס באַשטייט פון צוויי הויפּט טריט: לאַזער מאָדיפיקאַציע און וועיפער צעשיידונג.
דער קערן פון לאַזער מאָדיפיקאַציע איז שטראַל שאַפּינג און פּאַראַמעטער אָפּטימיזאַציע. פּאַראַמעטערס ווי לאַזער מאַכט, פלעק דיאַמעטער, און סקען גיכקייט אַלע ווירקן די קוואַליטעט פון מאַטעריאַל אַבליישאַן און דעם הצלחה פון דער ווייַטער וועיפער סעפּאַריישאַן. די געאָמעטריע פון די מאָדיפיצירטע זאָנע באַשטימט ייבערפלאַך ראַפנאַס און די שוועריקייט פון סעפּאַריישאַן. הויך ייבערפלאַך ראַפנאַס קאָמפּליצירט שפּעטער גרינדינג און ינקריסיז מאַטעריאַל אָנווער.
נאך מאדיפיקאציע, ווערט וועיפער צעשיידונג טיפיש דערגרייכט דורך שער-קראפטן, ווי קאלטע בראך אדער מעכאנישע סטרעס. געוויסע היימישע סיסטעמען ניצן אולטראסאנישע טראנסדוסער צו אינדוצירן ווייבראציעס פאר צעשיידונג, אבער דאס קען פאראורזאכן טשיפינג און עדזש-דעפעקטן, וואס פארמינערט די ענדגילטיגע אויסברוך.
כאָטש די צוויי טריט זענען נישט אין זיך שווער, האָבן אומקאָנסיסטענץ אין קריסטאַל קוואַליטעט - צוליב פֿאַרשידענע וואוקס פּראָצעסן, דאָפּינג לעוועלס, און אינערלעכע דרוק פאַרשפּרייטונגען - אַ באַדייטנדיקע השפּעה אויף סלייסינג שוועריקייט, טראָגן, און מאַטעריאַל אָנווער. בלויז אידענטיפיצירן פּראָבלעם געביטן און אַדזשאַסטינג לאַזער סקאַנינג זאָנעס קען נישט באַדייטנדיק פֿאַרבעסערן רעזולטאַטן.
דער שליסל צו ברייטער פארשפרייטונג ליגט אין דער אַנטוויקלונג פון ינאָוואַטיווע מעטאָדן און עקוויפּמענט וואָס קענען זיך צופּאַסן צו אַ ברייטע קייט פון קריסטאַל קוואַליטעטן פון פֿאַרשידענע פאַבריקאַנטן, אָפּטימיזירן פּראָצעס פּאַראַמעטערס, און בויען לאַזער סלייסינג סיסטעמען מיט אוניווערסאַלע אַפּליקאַביליטי.
פ: קען מען אָנווענדן לאַזער סלייסינג טעכנאָלאָגיע צו אַנדערע האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַלן אַחוץ SiC?
א: לאַזער שנייד טעכנאָלאָגיע איז היסטאָריש געווען געווענדט צו אַ ברייט קייט פון מאַטעריאַלן. אין האַלב-קאָנדוקטאָרן, איז עס ערשט געניצט געוואָרן פֿאַר וועיפער דייסינג און האט זיך זינט דעמאָלט אויסגעברייטערט צו שניידן גרויסע איינציקע קריסטאַלן.
ווייטער פון SiC, קען לייזער סלייסינג אויך גענוצט ווערן פאר אנדערע שווערע אדער ברעכליכע מאטעריאלן ווי דיאמאנט, גאליום ניטריד (GaN), און גאליום אקסייד (Ga₂O₃). פארלייפיקע שטודיעס אויף די מאטעריאלן האבן דעמאנסטרירט די מעגלעכקייט און מעלות פון לייזער סלייסינג פאר האלב-קאנדוקטאר אנווענדונגען.
פ: זענען דא איצט פארהאן אויסגעארבעטע לאזער שנייד-עקוויפמענט פראדוקטן? אין וואספארא שטאפל איז אייער פארשונג?
א: גרויס-דיאַמעטער SiC לאַזער שנייד-עקוויפּמענט ווערט ברייט באַטראַכט ווי קערן-עקוויפּמענט פֿאַר דער צוקונפֿט פֿון 8-אינטש SiC וועיפער פּראָדוקציע. איצט קען נאָר יאַפּאַן צושטעלן אַזעלכע סיסטעמען, און זיי זענען טייַער און אונטערטעניק צו עקספּאָרט באַגרענעצונגען.
די אינלענדישע נאכפראגע פאר לייזער שנייד-/דין-מאכן סיסטעמען ווערט געשאצט צו זיין ארום 1,000 איינהייטן, באזירט אויף SiC פראדוקציע פלענער און עקזיסטירנדע דראט-זעג קאפאציטעט. גרויסע אינלענדישע פירמעס האבן שטארק אינוועסטירט אין אנטוויקלונג, אבער קיין אויסגעארבעטע, קאמערציעל-פארהאן אינלענדישע עקוויפמענט האט נאך נישט דערגרייכט אינדוסטריעלע איינפלוס.
פארשונג גרופעס האבן אנטוויקלט אייגענע לייזער ליפט-אף טעכנולוגיע זינט 2001 און האבן דאס איצט פארברייטערט צו גרויס-דיאמעטער SiC לייזער שניידן און דין מאכן. זיי האבן אנטוויקלט א פראטאטיפ סיסטעם און שניידן פראצעסן וואס זענען פעאיג צו: שניידן און דין מאכן 4-6 אינטש האלב-איזאלירנדע SiC וועיפערס שניידן 6-8 אינטש קאנדוקטיוו SiC שטאנגען פאָרשטעלונג בענטשמארקן: 6-8 אינטש האלב-איזאלירנדע SiC: שניידן צייט 10-15 מינוט/וועיפער; מאטעריאל פארלוסט <30 μm 6-8 אינטש קאנדוקטיוו SiC: שניידן צייט 14-20 מינוט/וועיפער; מאטעריאל פארלוסט <60 μm
געשאצטע וועיפער פּראָדוקציע איז געשטיגן מיט איבער 50%
נאך'ן שניידן, טרעפן די וועיפערס די נאציאנאלע סטאנדארטן פאר געאמעטריע נאך שלייפן און פאלירן. שטודיעס ווייזן אויך אז לייזער-אינדוצירטע טערמישע עפעקטן האבן נישט קיין באדייטנדיקן איינפלוס אויף סטרעס אדער געאמעטריע אין די וועיפערס.
די זעלבע עקוויפּמענט איז אויך גענוצט געוואָרן צו באַשטעטיקן די מעגלעכקייט פון שניידן דיאַמאָנט, GaN, און Ga₂O₃ איינציקע קריסטאַלן.
פּאָסט צייט: 23סטן מײַ 2025