Industrie	Producția de semiconductori, ceramică avansată, materiale semiconductoare de a treia generație
Proces	Prelucrare cu o singură trecere cu laser ghidat cu jet de apă (WJGL).
Soluţie	Substraturi SiC personalizate de 35 mm × 2 mm cu micro-găuri de precizie Φ0,15 mm
Servicii	Consultanță tehnică, dezvoltare proces, rapoarte de inspecție, acoperire și prelucrare personalizată
Rezultate	• Geometrie uniformă a găurii de la intrare la ieșire confirmată de SEM • Fără conicitate măsurabilă; raport de aspect potrivit pentru grosimea de 2 mm • Zona afectată de căldură minimă și practic fără ciobire pe SiC dur-casabil • Livrare cu succes și acceptare de către client pentru dezvoltarea materialului pentru bateriile secundare

Figura 1: fotografie a produsului cu substrat SiC de 35 mm × 2 mm după prelucrarea cu micro-găuri cu laser ghidată de apă

Figura2：Imagine SEM a găurii de 0,15 mm prelucrate cu laser VeTek ghidat de apă în substrat SiC

Tehnologia laser ghidat prin apă (WJGL) de la VeTek Semiconductor permite prelucrarea cu micro-găuri într-o singură trecere, fără conice, pe substraturi groase de carbură de siliciu (SiC). Într-un proiect recent, găurile traversante de Φ0,15 mm au fost prelucrate cu succes pe substraturi 4H-SiC de tip N de 35 mm diametru × 2 mm grosime. Inspecția SEM a verificat pereții orificiilor foarte uniformi de la intrare până la ieșire, îndeplinind cerințe stricte de calitate a semiconductorilor.

1. Cum realizează laserul ghidat de apă găuri de SiC fără conice?

Figura3:Principiul laserului ghidat de apă: energia laser limitată de microjet de apă de înaltă presiune (fibră optică de apă)

Apa de înaltă presiune este forțată printr-o duză de precizie (30–120 µm diametru) pentru a forma un microjet stabil. Un laser focalizat de 532 nm este cuplat în acest jet printr-o fereastră de sticlă. Odată ajuns în coloana de apă, laserul este limitat de reflexia internă totală și călătorește ca o „fibră optică de apă” cu densitate mare de energie. Când microjetul intră în contact cu piesa de prelucrat, laserul elimină materialul, în timp ce fluxul continuu de apă răcește zona de tăiere și spăla resturile.

Deoarece mediul de ghidare este o coloană cilindrică cu diametru constant, energia laser emergentă rămâne paralelă pe o distanță de lucru de câteva zeci de milimetri. În consecință, peretele tăiat rămâne vertical chiar și pe SiC cu grosimea de 2 mm (și până la 60 mm), eliminând necesitatea urmăririi focalizării și prevenind conicitatea care apare în găurirea cu laser în spațiu liber.

Figura 4: Fotografia reală a scenei de lucru cu laser ghidat de apă

Avantajele cheie ale procesului pentru materialele dure și fragile

• Nu este necesară ajustarea focalizării pentru grosimi de până la 60 mm

• Conicitate zero sau aproape de zero (diferență de la intrare la ieșire de 10–20 µm)

• Răcirea continuă suprimă stresul termic și ciobirea marginilor

• Distribuția uniformă a energiei pe secțiunea transversală a jetului reduce rugozitatea suprafeței (Ra 0,3–1 µm)

• Lățimea tăieturii este îngustă de 50 µm, minimizând pierderile de material pe SiC scump

2. Avantajele laserului ghidat de apă în prelucrarea ceramicii semiconductoare

Figura5. Echipament laser ghidat de apă VeTek (seria WL)

Găurirea mecanică tradițională a găurilor de Φ0,15 mm în SiC de 2 mm suferă frecvent de ruperea sculei, ruperea muchiei și variația progresivă a diametrului. Găurirea cu laser în spațiu liber, deși fără contact, generează zone afectate de căldură, straturi reformate și conicitate vizibilă. Laserul ghidat de apă depășește ambele seturi de limitări:

1. Capacitate de trecere prin gaură– elimină erorile de aliniere ale procesării față-verso.

2. Raport de aspect ridicat– se realizează în mod obișnuit rapoarte care depășesc 30:1.

3. Forță mecanică ultra-scăzută– forța jetului de apă este de numai ~1 N, permițând prelucrarea în siguranță a napolitanelor ultra-subțiri sau fragile.

4. Suprafețe curate, fără zgură– spălarea continuă îndepărtează resturile și previne repunerea.

3. Aplicații cu laser ghidate de apă pentru microgăuri cu raport de aspect ridicat în SiC

Figura6. Componente ceramice de precizie prelucrate cu laser ghidat de apă

Capacitățile tipice includ:

• Interval de grosime de prelucrare: 0,05–60 mm (SiC, ceramică cu carbură de bor)

• Diafragma minima: 0,1 mm (in functie de grosime)

• Precizie dimensională: ±0,01 mm

• Rugozitatea suprafeței: 0,3–1 µm

• Platforme de echipare: WL-DCS200 (200 × 240 mm zonă de lucru, 50–60 W) și WL-LCS500 (500 × 500 mm, 100–200 W)

Figura7.Verificarea SEM de către client a găurii uniforme de Φ0,15 mm de la intrare la ieșire în substrat SiC de 2 mm

Dovada proiectului: Φ0,15 mm gaură pe 2 mm SiC

În colaborare cu un partener tehnologic coreean, VeTek a livrat cinci substraturi 4H-SiC de tip N cu diametrul de 35 mm și grosimea de 2 mm, fiecare conținând un orificiu traversant de precizie Φ0,15 mm. Analiza SEM efectuată de clientul final a confirmat că orificiul duzei a menținut o formă cilindrică uniformă de la partea de intrare a laserului până la partea de ieșire. Piesele au fost acceptate pentru evaluare în dezvoltarea materialului anod din aliaj de siliciu pentru bateriile litiu-ion de generație următoare.

4. FAQ

Î1: Laserul ghidat de apă poate procesa găuri mai mici de Φ0,15 mm în 2 mm SiC?

R: Pentru deschideri semnificativ sub 0,15 mm pe 2 mm grosime, dificultatea tehnică crește brusc. Găurile mai mici (de exemplu, 0,06 mm) sunt recomandate pe substraturi mai subțiri (≤0,4 mm) pentru a menține randamentul și geometria.

Î2: Procesul este într-adevăr o singură trecere?

A: Da. Grinda ghidată cu jet de apă se propagă pe toată grosimea într-o singură operațiune continuă, eliminând riscul de nealiniere a găurii față și spate.

Î3: Ce date de inspecție pot fi furnizate?

R: Rapoartele de măsurare dimensională, imagini optice și SEM ale secțiunii transversale a găurii și date despre rugozitatea suprafeței sunt furnizate cu fiecare lot. Videoclipurile cu proces complet rămân confidențiale, dar verificarea geometriei eșantionului este standard.

5. Concluzie

Tehnologia laser ghidată de apă de la VeTek Semiconductor oferă o cale fiabilă, cu randament ridicat, către microfuncții de precizie în materiale semiconductoare dure și fragile. Indiferent dacă aveți nevoie de substraturi SiC personalizate cu micro-găuri, componente ceramice pentru echipamente de proces sau acoperiri avansate CVD SiC / TaC, echipa noastră de ingineri este pregătită să vă sprijine următorul proiect.

Explorați-neSoluții de acoperire SiC pentru detalii tehnice suplimentare sau contactați-ne pentru a discuta cerințele dumneavoastră specifice de prelucrare.