P: Cilat janë teknologjitë kryesore të përdorura në prerjen dhe përpunimin e napolitanëve SiC?
A:Karbid silikoni (SiC) ka një fortësi të dytën pas diamantit dhe konsiderohet një material shumë i fortë dhe i brishtë. Procesi i prerjes, i cili përfshin prerjen e kristaleve të rritura në napolitane të holla, kërkon shumë kohë dhe është i prirur ndaj copëzimit. Si hap i parë nëSiCNë përpunimin e kristalit të vetëm, cilësia e prerjes ndikon ndjeshëm në bluarjen, lustrimin dhe hollimin pasues. Prerja shpesh shkakton çarje sipërfaqësore dhe nënsipërfaqësore, duke rritur shkallën e thyerjes së pllakave dhe kostot e prodhimit. Prandaj, kontrollimi i dëmtimit të çarjeve sipërfaqësore gjatë prerjes është thelbësor për avancimin e prodhimit të pajisjeve SiC.
Metodat e prerjes së SiC që raportohen aktualisht përfshijnë prerjen me gërryes fiks, prerjen me gërryes të lirë, prerjen me lazer, transferimin e shtresave (ndarje e ftohtë) dhe prerjen me shkarkim elektrik. Midis këtyre, prerja reciproke me shumë tela me gërryes diamanti fiks është metoda më e përdorur për përpunimin e kristaleve të vetme SiC. Megjithatë, ndërsa madhësitë e lingotave arrijnë 8 inç e lart, prerja tradicionale me tela bëhet më pak praktike për shkak të kërkesave të larta për pajisje, kostove dhe efikasitetit të ulët. Ekziston një nevojë urgjente për teknologji prerjeje me kosto të ulët, humbje të ulëta dhe efikasitet të lartë.
P: Cilat janë avantazhet e prerjes me lazer në krahasim me prerjen tradicionale me shumë tela?
A: Prerja tradicionale e telit pretLingot SiCpërgjatë një drejtimi specifik në feta me trashësi disa qindra mikronë. Fetat më pas bluhen duke përdorur slurri diamanti për të hequr shenjat e sharrës dhe dëmtimet nën sipërfaqe, e ndjekur nga lustrimi kimik mekanik (CMP) për të arritur planarizimin global dhe së fundmi pastrohen për të përftuar pllaka SiC.
Megjithatë, për shkak të fortësisë dhe brishtësisë së lartë të SiC-së, këto hapa mund të shkaktojnë lehtësisht deformim, çarje, rritje të shkallës së thyerjes, kosto më të larta prodhimi dhe të rezultojnë në vrazhdësi të lartë sipërfaqësore dhe ndotje (pluhur, ujëra të zeza, etj.). Përveç kësaj, prerja e telit është e ngadaltë dhe ka një rendiment të ulët. Vlerësimet tregojnë se prerja tradicionale me shumë tela arrin vetëm rreth 50% të shfrytëzimit të materialit dhe deri në 75% të materialit humbet pas lustrimit dhe bluarjes. Të dhënat e hershme të prodhimit të huaj treguan se mund të duheshin afërsisht 273 ditë prodhim të vazhdueshëm 24-orësh për të prodhuar 10,000 napolitane - shumë kohë-intensive.
Në vend, shumë kompani të rritjes së kristaleve SiC janë të përqendruara në rritjen e kapacitetit të furrës. Megjithatë, në vend që thjesht të zgjerohet prodhimi, është më e rëndësishme të merret në konsideratë se si të zvogëlohen humbjet - veçanërisht kur rendimentet e rritjes së kristaleve nuk janë ende optimale.
Pajisjet e prerjes me lazer mund të zvogëlojnë ndjeshëm humbjen e materialit dhe të përmirësojnë rendimentin. Për shembull, përdorimi i një sfere të vetme prej 20 mmLingot SiCPrerja me tela mund të japë rreth 30 nafla me trashësi 350 μm. Prerja me lazer mund të japë më shumë se 50 nafla. Nëse trashësia e naflave zvogëlohet në 200 μm, nga e njëjta shufër mund të prodhohen më shumë se 80 nafla. Ndërsa prerja me tela përdoret gjerësisht për nafla 6 inç e më të vogla, prerja e një shufre SiC 8 inç mund të zgjasë 10-15 ditë me metodat tradicionale, duke kërkuar pajisje të nivelit të lartë dhe duke shkaktuar kosto të larta me efikasitet të ulët. Në këto kushte, avantazhet e prerjes me lazer bëhen të qarta, duke e bërë atë teknologjinë kryesore të së ardhmes për naflat 8 inç.
Me prerjen me lazer, koha e prerjes për napë 8-inç mund të jetë nën 20 minuta, me humbje materiali për napë nën 60 μm.
Si përmbledhje, krahasuar me prerjen me shumë tela, prerja me lazer ofron shpejtësi më të lartë, rendiment më të mirë, humbje më të ulët të materialit dhe përpunim më të pastër.
P: Cilat janë sfidat kryesore teknike në prerjen me lazer SiC?
A: Procesi i prerjes me lazer përfshin dy hapa kryesorë: modifikimin me lazer dhe ndarjen e pllakave.
Thelbi i modifikimit me lazer është formësimi i rrezes dhe optimizimi i parametrave. Parametra të tillë si fuqia e lazerit, diametri i pikës dhe shpejtësia e skanimit ndikojnë të gjithë në cilësinë e ablacionit të materialit dhe suksesin e ndarjes pasuese të pllakës së metalit. Gjeometria e zonës së modifikuar përcakton vrazhdësinë e sipërfaqes dhe vështirësinë e ndarjes. Vrazhdësia e lartë e sipërfaqes e ndërlikon bluarjen e mëvonshme dhe rrit humbjen e materialit.
Pas modifikimit, ndarja e pllakave zakonisht arrihet nëpërmjet forcave prerëse, siç janë thyerja e ftohtë ose stresi mekanik. Disa sisteme shtëpiake përdorin transduktorë tejzanorë për të shkaktuar dridhje për ndarje, por kjo mund të shkaktojë çarje dhe defekte në skaje, duke ulur rendimentin përfundimtar.
Ndërsa këto dy hapa nuk janë në thelb të vështirë, mospërputhjet në cilësinë e kristalit - për shkak të proceseve të ndryshme të rritjes, niveleve të dopingut dhe shpërndarjeve të stresit të brendshëm - ndikojnë ndjeshëm në vështirësinë e prerjes, rendimentin dhe humbjen e materialit. Vetëm identifikimi i zonave problematike dhe rregullimi i zonave të skanimit me lazer mund të mos i përmirësojë ndjeshëm rezultatet.
Çelësi i përhapjes së gjerë qëndron në zhvillimin e metodave dhe pajisjeve inovative që mund të përshtaten me një gamë të gjerë cilësish kristalesh nga prodhues të ndryshëm, duke optimizuar parametrat e procesit dhe duke ndërtuar sisteme prerjeje me lazer me zbatueshmëri universale.
P: A mund të aplikohet teknologjia e prerjes me lazer në materiale të tjera gjysmëpërçuese përveç SiC?
A: Teknologjia e prerjes me lazer historikisht është aplikuar në një gamë të gjerë materialesh. Në gjysmëpërçues, fillimisht është përdorur për prerjen në kubikë të pllakave të drurit dhe që atëherë është zgjeruar në prerjen e kristaleve të mëdhenj të vetëm.
Përtej SiC, prerja me lazer mund të përdoret edhe për materiale të tjera të forta ose të brishta, siç janë diamanti, nitridi i galiumit (GaN) dhe oksidi i galiumit (Ga₂O₃). Studimet paraprake mbi këto materiale kanë demonstruar fizibilitetin dhe avantazhet e prerjes me lazer për aplikimet gjysmëpërçuese.
P: A ka aktualisht produkte të zhvilluara të pajisjeve të prerjes me lazer në vend? Në çfarë faze është kërkimi juaj?
A: Pajisjet e prerjes me lazer SiC me diametër të madh konsiderohen gjerësisht si pajisje thelbësore për të ardhmen e prodhimit të pllakave SiC 8-inç. Aktualisht, vetëm Japonia mund të ofrojë sisteme të tilla, dhe ato janë të shtrenjta dhe i nënshtrohen kufizimeve të eksportit.
Kërkesa vendase për sisteme prerjeje/hollëzimi me lazer vlerësohet të jetë rreth 1,000 njësi, bazuar në planet e prodhimit të SiC dhe kapacitetin ekzistues të sharrimit me tela. Kompanitë e mëdha vendase kanë investuar shumë në zhvillim, por asnjë pajisje vendase e pjekur dhe e disponueshme komercialisht nuk ka arritur ende vendosjen industriale.
Grupet kërkimore kanë zhvilluar teknologji të patentuar të ngritjes me lazer që nga viti 2001 dhe tani e kanë zgjeruar këtë teknologji në prerjen dhe hollimin me lazer të SiC me diametër të madh. Ata kanë zhvilluar një sistem prototip dhe procese prerjeje të afta për të: Prerë dhe holluar pllaka SiC gjysmë-izoluese 4–6 inç Prerë lingota SiC përçuese 6–8 inç Standardet e performancës: SiC gjysmë-izolues 6–8 inç: koha e prerjes 10–15 minuta/pllakë; humbja e materialit <30 μm SiC përçues 6–8 inç: koha e prerjes 14–20 minuta/pllakë; humbja e materialit <60 μm
Rendimenti i vlerësuar i napolitanëve u rrit me mbi 50%
Pas prerjes, napolitanët përmbushin standardet kombëtare për gjeometrinë pas bluarjes dhe lustrimit. Studimet tregojnë gjithashtu se efektet termike të shkaktuara nga lazeri nuk ndikojnë ndjeshëm në stresin ose gjeometrinë e napolitanëve.
E njëjta pajisje është përdorur edhe për të verifikuar fizibilitetin për prerjen e kristaleve të vetme të diamantit, GaN dhe Ga₂O₃.
Koha e postimit: 23 maj 2025