С: SiC пластинкасын кесүүдө жана иштетүүдө кандай негизги технологиялар колдонулат?
A:Кремний карбиди (SiC) катуулугу менен алмаздан кийинки экинчи даражага ээ жана өтө катуу жана морт материал болуп эсептелет. Өстүрүлгөн кристаллдарды жука пластинкаларга кесүүнү камтыган кесүү процесси көп убакытты талап кылат жана майдаланууга жакын. Биринчи кадам катарыSiCмонокристалды иштетүү, кесүү сапаты кийинки майдалоо, жылмалоо жана жукартууга олуттуу таасирин тийгизет. Кесүү көп учурда жер үстүндөгү жана жер астындагы жаракаларды киргизип, пластинкалардын сынуу ылдамдыгын жана өндүрүштүк чыгымдарды жогорулатат. Ошондуктан, кесүү учурунда жер үстүндөгү жаракалардын бузулушун көзөмөлдөө SiC түзмөгүн жасоону өркүндөтүү үчүн абдан маанилүү.
Учурда билдирилген SiC кесүү ыкмаларына стационардык-абразивдүү, эркин абразивдүү кесүү, лазердик кесүү, катмарды өткөрүү (муздак бөлүү) жана электрдик разрядды кесүү кирет. Алардын ичинен алмаз абразивдери менен поршендик көп сымдуу кесүү SiC монокристаллдарын иштетүү үчүн эң көп колдонулган ыкма болуп саналат. Бирок, куймалардын өлчөмдөрү 8 дюйм жана андан жогору болгондуктан, салттуу зым менен кесүү жабдуулардын жогорку талаптарынын, чыгымдардын жана натыйжалуулугунун төмөндүгүнөн улам практикалык болбой калат. Аз чыгым-дуу, аз коромжуга учура-туучу, жогорку эффективдуу кесуу технологияларына шашылыш муктаждык бар.
С: Лазердик кесүүнүн салттуу көп сымдуу кесүүгө караганда кандай артыкчылыктары бар?
A: Салттуу зымды кесүүSiC куймасыбелгилүү бир багыт боюнча бир нече жүз микрон калыңдыгы тилкелерге. Андан кийин тилкелер аранын изин жана жер астындагы зыянды алып салуу үчүн алмаз шламдары менен майдаланат, андан кийин глобалдык планаризацияга жетүү үчүн химиялык механикалык жылмалоо (CMP) жана акырында SiC пластинкаларын алуу үчүн тазаланат.
Бирок, SiC жогорку катуулугуна жана морттугуна байланыштуу, бул кадамдар оңой эле ийилип, жаракаланышына, сынуу ылдамдыгынын жогорулашына, өндүрүштүк чыгымдардын жогорулашына алып келиши мүмкүн, ошондой эле беттин жогорку тегиздигине жана булганышына (чаң, агынды суулар ж.б.) алып келиши мүмкүн. Кошумчалай кетсек, зымды кесүү жай жүрүп, түшүмдүүлүгү төмөн. Эсептөөлөр көрсөткөндөй, салттуу көп зымды кесүү 50%га жакын материалды колдонууга жетишет, ал эми жылмалоодон жана майдалоодон кийин материалдын 75%ке чейин жоголот. Чет элдик өндүрүштүн алгачкы маалыматтары 10 000 пластинаны өндүрүү үчүн 24 сааттык үзгүлтүксүз өндүрүшкө болжол менен 273 күн талап кылынарын көрсөттү, бул абдан көп убакытты талап кылат.
Ата мекендик, көптөгөн SiC кристалл өстүрүүчү компаниялар мештин кубаттуулугун жогорулатууга багытталган. Бирок, өндүрүштү кеңейтүүнүн ордуна, жоготууларды кантип азайтуу керек экенин карап чыгуу маанилүүрөөк - өзгөчө кристаллдын өсүшүнүн түшүмдүүлүгү али оптималдуу эмес болгондо.
Лазердик кесүү жабдыктары материалдык жоготууну бир кыйла азайтып, түшүмдү жакшыртат. Мисалы, бир 20 мм колдонууSiC куймасы:Зымды кесүү 350 мкм калыңдыктагы 30га жакын пластиналарды ала алат. Лазердик кесүү 50дөн ашык пластинаны ала алат. Вафлидин калыңдыгы 200 мкмге чейин азайса, ошол эле куймадан 80ден ашык пластинаны чыгарса болот. SiC куймасы салттуу ыкмалар менен 10-15 күн талап кылынышы мүмкүн, жогорку сапаттагы жабдууларды талап кылат жана төмөн натыйжалуулугу менен жогорку чыгымдарды талап кылат. Мындай шарттарда лазердик кесүүнүн артыкчылыктары айкын болуп, аны 8 дюймдук пластиналар үчүн келечектеги негизги технологияга айландырат.
Лазердик кесүү менен 8 дюймдук пластинка үчүн кесүү убактысы 20 мүнөткө чейин болушу мүмкүн, ал эми пластинка үчүн материалдык жоготуу 60 мкмден төмөн.
Кыскача айтканда, көп зымды кесүүгө салыштырмалуу, лазердик кесүү жогорку ылдамдыкты, жакшы түшүмдүүлүктү, материалды аз жоготууну жана таза иштетүүнү сунуш кылат.
С: SiC лазердик кесүүдөгү негизги техникалык кыйынчылыктар кандай?
A: Лазердик кесүү процесси эки негизги кадамды камтыйт: лазердик модификация жана пластинаны бөлүү.
Лазердик модификациянын өзөгү - нурларды калыптандыруу жана параметрди оптималдаштыруу. Лазердик кубаттуулук, тактын диаметри жана сканерлөө ылдамдыгы сыяктуу параметрлердин бардыгы материалдын абляциясынын сапатына жана андан кийинки пластиналарды бөлүүнүн ийгилигине таасир этет. Өзгөртүлгөн зонанын геометриясы беттин бүдүрлүүлүгүн жана бөлүү кыйынчылыгын аныктайт. Жогорку беттик тегиздик кийинчерээк майдалоону кыйындатат жана материалдык жоготууларды көбөйтөт.
Модификациялангандан кийин, пластинкаларды бөлүү, адатта, муздак сынык же механикалык стресс сыяктуу кесүү күчтөрү аркылуу ишке ашат. Кээ бир ата мекендик системалар бөлүү үчүн термелүүлөрдү индукциялоо үчүн ультра үн өзгөрткүчтөрүн колдонушат, бирок бул чиптерди жана четиндеги кемчиликтерди жаратып, акыркы түшүмдүүлүктү төмөндөтөт.
Бул эки кадам табиятынан кыйын болбосо да, ар кандай өсүү процесстерине, допинг деңгээлине жана ички стресстин бөлүштүрүлүшүнө байланыштуу кристаллдык сапаттагы дал келбестиктер кесүү кыйынчылыгына, түшүмдүүлүккө жана материалдык жоготууга олуттуу таасирин тийгизет. Көйгөйлүү жерлерди аныктоо жана лазердик сканерлөө зонасын тууралоо гана натыйжаларды олуттуу жакшыртпасын.
Кеңири жайылтуунун ачкычы ар кандай өндүрүүчүлөрдүн кристаллдык сапаттарынын кеңири спектрине ыңгайлаша алган инновациялык ыкмаларды жана жабдууларды иштеп чыгууда, процесстин параметрлерин оптималдаштырууда жана универсалдуу колдонууга жарамдуу лазердик кесүү системаларын курууда.
С: Лазердик кесүү технологиясын SiCден башка жарым өткөргүч материалдарга колдонсо болобу?
A: Лазердик кесүү технологиясы тарыхый жактан материалдардын кеңири спектрине колдонулуп келет. Жарым өткөргүчтө ал алгач пластинкаларды кесүү үчүн колдонулган жана андан кийин чоң көлөмдөгү монокристаллдарды кесүүгө чейин кеңейген.
SiC тышкары, лазердик кесүү алмаз, галлий нитриди (GaN) жана галлий оксиди (Ga₂O₃) сыяктуу башка катуу же морт материалдар үчүн да колдонулушу мүмкүн. Бул материалдар боюнча алдын ала изилдөөлөр жарым өткөргүчтөрдү колдонуу үчүн лазердик кесүүнүн максатка ылайыктуулугун жана артыкчылыктарын көрсөттү.
С: Учурда жетилген ата мекендик лазердик кесүү жабдыктары барбы? Сиздин изилдөөңүз кайсы этапта турат?
A: Чоң диаметрдеги SiC лазердик кесүү жабдуулары 8 дюймдук SiC пластинкасын өндүрүүнүн келечеги үчүн негизги жабдуулар болуп саналат. Учурда мындай системаларды Япония гана бере алат жана алар кымбат жана экспорттук чектөөлөргө дуушар болот.
SiC өндүрүш пландарына жана зым араа кубаттуулугуна негизделген лазердик кесүү/жуюлтуу системаларына ички суроо-талап болжол менен 1000 бирдикти түзөт. Негизги ата мекендик компаниялар өнүктүрүүгө чоң инвестиция салышты, бирок жетилген, коммерциялык жактан жеткиликтүү бир дагы ата мекендик жабдуулар өнөр жайлык жайылтууга жете элек.
Изилдөө топтору 2001-жылдан бери менчик лазердик көтөрүү технологиясын иштеп чыгууда жана азыр аны чоң диаметрдеги SiC лазердик кесүү жана ичкертүү үчүн кеңейтишти. Алар төмөнкүлөргө жөндөмдүү прототип системасын жана кесүү процесстерин иштеп чыгышты: 4–6 дюймдук жарым изоляциялоочу SiC пластинкаларын кесүү жана жукартуу 6–8 дюймдук өткөргүч SiC куймаларын кесүү Иштин көрсөткүчтөрү: 6–8 дюймдук жарым изоляциялоочу SiC: кесүү убактысы 10–15 мүнөт/вафель; материалдык жоготуу <30 μm6–8 дюйм өткөргүч SiC: кесүү убактысы 14–20 мүнөт/вафли; материалдык жоготуу <60 мкм
Болжолдуу пластинанын түшүмү 50% га өстү
Кесилгенден кийинки пластиналар майдалоо жана жылмалоодон кийин геометриянын улуттук стандарттарына жооп берет. Изилдөөлөр ошондой эле лазер менен шартталган жылуулук эффекттер вафлидеги стресске же геометрияга олуттуу таасир этпей турганын көрсөттү.
Ошол эле жабдуулар алмаз, GaN жана Ga₂O₃ монокристаллдарын кесүү үчүн техникалык мүмкүнчүлүктөрдү текшерүү үчүн да колдонулган.
Посттун убактысы: 23-май-2025