Industri	Halvledartillverkning, avancerad keramik, tredje generationens halvledarmaterial
Behandla	Water Jet Guided Laser (WJGL) en-pass genomgående bearbetning
Lösning	Anpassade 35 mm × 2 mm SiC-substrat med Φ0,15 mm precisionsmikrohål
Tjänster	Teknisk konsultation, processutveckling, besiktningsrapporter, kundanpassad beläggning & bearbetning
Resultat	• Enhetlig hålgeometri från inlopp till utlopp bekräftat av SEM • Ingen mätbar avsmalning; bildförhållande lämplig för 2 mm tjocklek • Minimal värmepåverkad zon och praktiskt taget ingen flisning på hårt sprött SiC • Framgångsrik leverans och kundacceptans för utveckling av sekundärbatterimaterial

Bild 1: produktfoto av 35 mm × 2 mm SiC-substrat efter vattenstyrd laserbearbetning av mikrohål

Figur2：SEM-bild av VeTek vattenstyrd laserbearbetad Φ0,15 mm hål i SiC-substrat

VeTek Semiconductors vattenstyrda laserteknik (WJGL) möjliggör engångs, konisk bearbetning av mikrohål i tjocka kiselkarbidsubstrat (SiC). I ett nyligen genomfört projekt bearbetades Φ0,15 mm genomgående hål framgångsrikt på 35 mm diameter × 2 mm tjocka N-typ 4H-SiC-substrat. SEM-inspektion verifierade mycket enhetliga hålväggar från inlopp till utlopp, vilket uppfyllde stränga krav på halvledarkvalitet.

1. Hur uppnår vattenstyrd laser koniska SiC-hål?

Figur3:Principen för vattenstyrd laser: laserenergi begränsad av högtrycksvattenmikrojet (vattenoptisk fiber)

Högtrycksvatten tvingas genom ett precisionsmunstycke (30–120 µm diameter) för att bilda en stabil mikrostråle. En fokuserad 532 nm laser kopplas in i denna stråle genom ett glasfönster. Väl inne i vattenpelaren är lasern begränsad av total intern reflektion och färdas som en "vattenoptisk fiber" med hög energidensitet. När mikrostrålen kommer i kontakt med arbetsstycket, ablaterar lasern materialet medan det kontinuerliga vattenflödet kyler skärzonen och spolar skräp.

Eftersom det styrande mediet är en cylindrisk pelare med konstant diameter, förblir den framträdande laserenergin parallell över ett arbetsavstånd på flera tiotals millimeter. Följaktligen förblir den skurna väggen vertikal även på 2 mm (och upp till 60 mm) tjock SiC, vilket eliminerar behovet av fokusspårning och förhindrar den avsmalning som uppstår vid laserborrning med fritt utrymme.

Figur 4: Faktiskt foto av den vattenledda laserarbetsscenen

Viktiga processfördelar för hårda och spröda material

• Ingen fokusjustering krävs för tjocklekar upp till 60 mm

• Noll eller nästan noll avsmalning (10–20 µm inlopps-till-utgångsskillnad)

• Kontinuerlig kylning dämpar termisk stress och kantflisning

• Enhetlig energifördelning över strålens tvärsnitt minskar ytjämnheten (Ra 0,3–1 µm)

• Kerfbredd så smal som 50 µm, vilket minimerar materialförlust på dyr SiC

2. Fördelar med vattenstyrd laser i halvledarkeramisk bearbetning

Figur5. VeTek vattenstyrd laserutrustning (WL-serien)

Traditionell mekanisk borrning av Φ0,15 mm hål i 2 mm SiC lider ofta av verktygsbrott, kantbrott och progressiv diametervariation. Laserborrning med fritt utrymme genererar, även om den inte är i kontakt, värmepåverkade zoner, omgjutna lager och märkbar avsmalning. Vattenledd laser övervinner båda uppsättningarna av begränsningar:

1. Möjlighet för ett genomgående hål– eliminerar inriktningsfelen vid dubbelsidig bearbetning.

2. Högt bildförhållande– förhållanden som överstiger 30:1 uppnås rutinmässigt.

3. Ultralåg mekanisk kraft– Vattenstrålekraften är endast ~1 N, vilket möjliggör säker bearbetning av ultratunna eller ömtåliga wafers.

4. Rena, slaggfria ytor– kontinuerlig spolning tar bort skräp och förhindrar återavsättning.

3. Vattenstyrda laserapplikationer för mikrohål med högt bildförhållande i SiC

Figur6. Precisionskeramiska komponenter bearbetade med vattenstyrd laser

Typiska funktioner inkluderar:

• Bearbetningstjockleksområde: 0,05–60 mm (SiC, borkarbidkeramik)

• Minsta öppning: 0,1 mm (beroende på tjocklek)

• Måttnoggrannhet: ±0,01 mm

• Ytjämnhet: 0,3–1 µm

• Utrustningsplattformar: WL-DCS200 (200 × 240 mm arbetsyta, 50–60 W) och WL-LCS500 (500 × 500 mm, 100–200 W)

Figur7.Kunds SEM-verifiering av enhetligt Φ0,15 mm genomgående hål från inlopp till utlopp i 2 mm SiC-substrat

Projektbevis: Φ0,15 mm Hål på 2 mm SiC

I samarbete med en koreansk teknikpartner levererade VeTek fem 35 mm diameter, 2 mm tjocka N-typ 4H-SiC-substrat som vart och ett innehöll ett precision Φ0,15 mm genomgående hål. SEM-analys utförd av slutkunden bekräftade att munstyckshålet bibehöll en enhetlig cylindrisk form från laserns ingångssida till utgångssidan. Delarna godkändes för utvärdering i utveckling av anodmaterial av kisellegering för nästa generations litiumjonbatterier.

4. FAQ

F1: Kan vattenledd laser bearbeta hål mindre än Φ0,15 mm i 2 mm SiC?

S: För öppningar betydligt under 0,15 mm på 2 mm tjocklek ökar den tekniska svårigheten kraftigt. Mindre hål (t.ex. 0,06 mm) rekommenderas på tunnare underlag (≤0,4 mm) för att bibehålla utbyte och geometri.

F2: Är processen verkligen single-pass?

A: Ja. Den vattenstrålstyrda strålen fortplantar sig genom hela tjockleken i en kontinuerlig operation, vilket eliminerar risken för felinriktning av fram- och bakborrning.

F3: Vilka inspektionsdata kan tillhandahållas?

S: Måttmätningsrapporter, optiska och SEM-bilder av hålets tvärsnitt och ytojämnhetsdata tillhandahålls med varje batch. Full process videor förblir konfidentiella men provgeometri verifiering är standard.

5. Slutsats

Vattenstyrd laserteknik från VeTek Semiconductor erbjuder en pålitlig väg med hög avkastning till precisionsmikrofunktioner i hårda och spröda halvledarmaterial. Oavsett om du behöver anpassade SiC-substrat med mikrohål, keramiska komponenter för processutrustning eller avancerade CVD SiC / TaC-beläggningar, är vårt ingenjörsteam redo att stödja ditt nästa projekt.

Utforska vårSiC-beläggningslösningar för ytterligare tekniska detaljer, eller kontakta oss för att diskutera dina specifika bearbetningskrav.