С: SiC пластиналарын кесүүдө жана иштетүүдө колдонулган негизги технологиялар кайсылар?
A:Кремний карбиди (SiC) алмаздан кийинки катуулукка ээ жана өтө катуу жана морт материал деп эсептелет. Өскөн кристаллдарды жука пластиналарга кесүүнү камтыган кесүү процесси көп убакытты талап кылат жана сынып калууга жакын. Биринчи кадам катарыSiCМонокристаллдык иштетүүдө кесүү сапаты кийинки майдалоого, жылтыратууга жана суюлтууга олуттуу таасир этет. Кесүү көп учурда жер үстүндөгү жана жер астындагы жаракаларды пайда кылып, пластиналардын сынуу ылдамдыгын жана өндүрүш чыгымдарын жогорулатат. Ошондуктан, кесүү учурунда жер үстүндөгү жаракалардын бузулушун көзөмөлдөө SiC түзмөктөрүн жасоону алдыга жылдыруу үчүн абдан маанилүү.
Учурда белгилүү болгон SiC кесүү ыкмаларына бекитилген абразивдүү, эркин абразивдүү кесүү, лазердик кесүү, катмарды которуу (муздак бөлүү) жана электрдик разряд менен кесүү кирет. Алардын арасында бекитилген алмаз абразивдери менен өз ара көп зымдуу кесүү SiC монокристаллдарын иштетүү үчүн эң көп колдонулган ыкма болуп саналат. Бирок, куймалардын өлчөмдөрү 8 дюймга жана андан жогору жеткендиктен, жабдууларга болгон жогорку талаптардан, чыгымдардан жана төмөн натыйжалуулуктан улам салттуу зым менен кесүү практикалык жактан анчалык деле пайдалуу эмес. Арзан, аз жоготуулуу, жогорку натыйжалуу кесүү технологияларына шашылыш муктаждык бар.
С: Лазердик кесүүнүн салттуу көп зымдуу кесүүгө караганда кандай артыкчылыктары бар?
A: Салттуу зым араалоо кесетSiC куймасыбелгилүү бир багыт боюнча бир нече жүз микрон калыңдыктагы кесимдерге бөлүнөт. Андан кийин кесимдер араанын издерин жана жер астындагы бузулууларды кетирүү үчүн алмаз шламдары менен майдаланат, андан кийин глобалдык тегиздөөнү камсыз кылуу үчүн химиялык механикалык жылтыратуу (CMP) жүргүзүлөт жана акырында SiC пластиналарын алуу үчүн тазаланат.
Бирок, SiC жогорку катуулугунан жана морттугунан улам, бул кадамдар оңой эле кыйшайууга, жарака кетүүгө, сынуу ылдамдыгынын жогорулашына, өндүрүш чыгымдарынын жогорулашына жана жогорку беттик одуракайлыкка жана булганууга (чаң, агын суулар ж.б.) алып келиши мүмкүн. Мындан тышкары, зым менен кесүү жай жүрөт жана анын түшүмдүүлүгү төмөн. Эсептөөлөр көрсөткөндөй, салттуу көп зым менен кесүү материалды пайдаланууну болжол менен 50% гана камсыз кылат жана жылтыратуудан жана майдалоодон кийин материалдын 75% га чейин жоголот. Чет элдик өндүрүштүн алгачкы маалыматтары 10 000 пластинаны өндүрүү үчүн болжол менен 273 күн үзгүлтүксүз 24 сааттык өндүрүш талап кылынышы мүмкүн экенин көрсөткөн — бул абдан көп убакытты талап кылат.
Ички рынокто көптөгөн SiC кристалл өстүрүүчү компаниялар мештин кубаттуулугун жогорулатууга көңүл бурушат. Бирок, жөн гана өндүрүштү кеңейтүүнүн ордуна, жоготууларды кантип азайтуу керектигин ойлонуу маанилүүрөөк, айрыкча кристалл өстүрүү боюнча түшүмдүүлүк али оптималдуу эмес болгондо.
Лазердик кесүүчү жабдуулар материалдын жоголушун бир топ азайтып, түшүмдүүлүгүн жакшырта алат. Мисалы, бир 20 мм колдонууSiC куймасыЗым менен кесүү 350 мкм калыңдыктагы 30га жакын пластинаны бере алат. Лазердик кесүү 50дөн ашык пластинаны бере алат. Эгерде пластинанын калыңдыгы 200 мкмге чейин азайтылса, бир эле куймадан 80ден ашык пластина алууга болот. Зым менен кесүү 6 дюйм жана андан кичине пластиналар үчүн кеңири колдонулса, 8 дюймдук SiC куймасын кесүү салттуу ыкмалар менен 10-15 күнгө созулушу мүмкүн, бул жогорку класстагы жабдууларды талап кылат жана төмөн натыйжалуулук менен жогорку чыгымдарды талап кылат. Мындай шарттарда лазердик кесүүнүн артыкчылыктары айкын болуп, аны 8 дюймдук пластиналар үчүн келечектеги негизги технологияга айлантат.
Лазердик кесүү менен, 8 дюймдук пластинаны кесүү убактысы 20 мүнөттөн аз болушу мүмкүн, ал эми пластинадагы материалдын жоголушу 60 мкмден аз.
Кыскасы, көп зымдуу кесүүгө салыштырмалуу, лазердик кесүү жогорку ылдамдыкты, жакшы түшүмдү, азыраак материалдык жоготууну жана таза иштетүүнү сунуштайт.
С: SiC лазердик кесүүдөгү негизги техникалык кыйынчылыктар кайсылар?
A: Лазердик кесүү процесси эки негизги кадамды камтыйт: лазердик модификация жана пластинаны бөлүү.
Лазердик модификациянын өзөгү - нурду формага келтирүү жана параметрлерди оптималдаштыруу. Лазердин кубаттуулугу, тактын диаметри жана сканерлөө ылдамдыгы сыяктуу параметрлердин баары материалды абляциялоонун сапатына жана пластинаны кийинки бөлүүнүн ийгилигине таасир этет. Модификацияланган зонанын геометриясы беттин оройлугун жана бөлүүнүн кыйынчылыгын аныктайт. Беттин жогорку оройлугу кийинки майдалоону татаалдаштырат жана материалдын жоголушун көбөйтөт.
Модификациядан кийин, пластинаны бөлүү, адатта, муздак сынуу же механикалык стресс сыяктуу кесүү күчтөрү аркылуу ишке ашат. Айрым тиричилик системалары бөлүү үчүн термелүүлөрдү пайда кылуу үчүн ультраүн өзгөрткүчтөрдү колдонушат, бирок бул сынууларды жана четтердин кемчиликтерин пайда кылып, акыркы түшүмдүүлүктү төмөндөтүшү мүмкүн.
Бул эки кадам өзүнөн өзү кыйын болбосо да, өсүү процесстеринин, легирлөө деңгээлинин жана ички стресстин бөлүштүрүлүшүнүн ар кандай болушунан улам кристаллдын сапатындагы дал келбестиктер кесүү кыйынчылыгына, түшүмдүүлүккө жана материалдын жоголушуна олуттуу таасир этет. Жөн гана көйгөйлүү аймактарды аныктоо жана лазердик сканерлөө зоналарын тууралоо натыйжаларды олуттуу түрдө жакшыртпашы мүмкүн.
Кеңири жайылтуунун ачкычы ар кандай өндүрүүчүлөрдүн кристаллдык сапаттарынын кеңири чөйрөсүнө ылайыкташа алган инновациялык ыкмаларды жана жабдууларды иштеп чыгууда, процесстин параметрлерин оптималдаштырууда жана универсалдуу колдонулуучу лазердик кесүү системаларын түзүүдө жатат.
С: Лазердик кесүү технологиясын SiCден башка жарым өткөргүч материалдарга да колдонсо болобу?
A: Лазердик кесүү технологиясы тарыхый жактан ар кандай материалдарга колдонулуп келген. Жарым өткөргүчтөрдө ал башында пластиналарды кесүү үчүн колдонулган жана андан бери чоң көлөмдүү монокристаллдарды кесүүгө чейин кеңейген.
SiCден тышкары, лазердик кесүү алмаз, галлий нитриди (GaN) жана галлий кычкылы (Ga₂O₃) сыяктуу башка катуу же морт материалдар үчүн да колдонулушу мүмкүн. Бул материалдар боюнча алдын ала изилдөөлөр жарым өткөргүчтөрдү колдонуу үчүн лазердик кесүүнүн мүмкүнчүлүгүн жана артыкчылыктарын көрсөттү.
С: Учурда ата мекендик лазердик кесүүчү жабдуулардын өнүккөн продукциялары барбы? Сиздин изилдөөңүз кайсы этапта?
A: Чоң диаметрдеги SiC лазердик кесүүчү жабдуу 8 дюймдук SiC пластина өндүрүшүнүн келечеги үчүн негизги жабдуу катары кеңири каралат. Учурда мындай системаларды бир гана Япония камсыздай алат жана алар кымбат жана экспорттук чектөөлөргө дуушар болот.
SiC өндүрүш пландарына жана зым араанын учурдагы кубаттуулугуна таянып, лазердик кесүү/суюлтуу системаларына болгон ички суроо-талап болжол менен 1000 бирдикти түзөт деп болжолдонууда. Ири ата мекендик компаниялар өнүктүрүүгө чоң инвестиция салышты, бирок бир дагы жетилген, коммерциялык жактан жеткиликтүү ата мекендик жабдуулар өнөр жайлык жайылтууга жете элек.
Изилдөө топтору 2001-жылдан бери лазердик көтөрүү технологиясын иштеп чыгып, азыр аны чоң диаметрдеги SiC лазердик кесүүгө жана суюлтууга кеңейтишти. Алар төмөнкүлөргө жөндөмдүү прототип системасын жана кесүү процесстерин иштеп чыгышты: 4–6 дюймдук жарым изоляциялык SiC пластиналарын кесүү жана суюлтуу 6–8 дюймдук өткөргүч SiC куймаларын кесүү Натыйжалуулук көрсөткүчтөрү: 6–8 дюймдук жарым изоляциялык SiC: кесүү убактысы 10–15 мүнөт/пластина; материалдын жоголушу <30 мкм 6–8 дюймдук өткөргүч SiC: кесүү убактысы 14–20 мүнөт/пластина; материалдын жоголушу <60 мкм
Вафлилердин болжолдуу түшүмү 50% дан ашык көбөйдү
Кесилгенден кийин, пластиналар майдалоо жана жылтыратуудан кийин геометрия боюнча улуттук стандарттарга жооп берет. Изилдөөлөр ошондой эле лазердин таасири менен пайда болгон жылуулук таасирлери пластиналардагы чыңалууга же геометрияга олуттуу таасир этпей турганын көрсөтүп турат.
Ошол эле жабдуулар алмазды, GaN жана Ga₂O₃ монокристаллдарын кесүүнүн мүмкүнчүлүгүн текшерүү үчүн да колдонулган.
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 23-майы