Laserowe cięcie stanie się w przyszłości główną technologią do cięcia 8-calowego węglanu krzemu - wywiad z profesorem Xiu Xiangqian z Uniwersytetu w Nanjing

Laserowe cięcie stanie się główną technologią cięcia 8-calowego węglanu krzemowego w przyszłości

P: Jakie są główne technologie przetwarzania cięcia węglika krzemowego?

Odpowiedź: Karbid krzemowy ma tylko drugą twardość po diamentie. Jest bardzo twardy i kruchy.Proces cięcia wyrosłych kryształów na arkusze zajmuje dużo czasu i jest podatny na pęknięciaJako pierwszy proces w przetwarzaniu pojedynczych kryształów węglanu krzemowego, wydajność cięcia określa kolejne poziomy szlifowania, polerowania, rozrzedzania i innych procesów.Przetwarzanie cięcia jest podatne na powstanie pęknięć na powierzchni i pod powierzchnią płytki, zwiększając szybkość pęknięcia i koszty produkcji płytki.kontrolowanie uszkodzenia powierzchni pęknięć cięcia płytki ma wielkie znaczenie dla promowania rozwoju technologii produkcji urządzeń z węglem krzemuObecnie zgłaszane technologie przetwarzania cięcia węglika krzemowego obejmują głównie konsolidację, cięcie wolnym ściernikiem, cięcie laserowe, separację na zimno i cięcie rozładowaniem elektrycznym,wśród których najczęściej stosowana jest metoda cięcia wielowiatrowego o układzie ścierającym z diamentem skonsolidowanym, w celu obróbki pojedynczych kryształów węglanu krzemowegoKiedy rozmiar kryształowego ingotu osiąga 8 cali lub więcej, wymagania dotyczące sprzętu do cięcia drutu są bardzo wysokie, koszty są również bardzo wysokie, a wydajność jest zbyt niska.Istnieje pilna potrzeba opracowania nowych tanich technologii cięcia, małe straty i wysoka wydajność.

Kryształowy ingot SiC ZMSH

P: Jakie są zalety technologii cięcia laserowego w porównaniu z tradycyjną technologią cięcia wieloprzewodowego?

Odpowiedź: W tradycyjnym procesie cięcia drutu ingoty z węglanu krzemowego muszą być cięte w określonym kierunku na cienkie arkusze o grubości kilkuset mikronów.Płyty te są następnie mielone z płynem szlifowania diamentów w celu usunięcia śladów narzędzi i uszkodzenia powierzchni podpowierzchni i osiągnąć wymaganą grubośćNastępnie wykonuje się polerowanie CMP w celu osiągnięcia globalnej płaskości, a wreszcie oczyszcza płytki z węglika krzemowego.Ze względu na fakt, że węglik krzemowy jest materiałem o wysokiej twardości i kruchości, jest podatny na zniekształcenia i pęknięcia podczas cięcia, szlifowania i polerowania, co zwiększa szybkość pęknięcia płytki i koszty produkcji.wysoka szorstkość powierzchni i interfejsuPonadto cykl przetwarzania cięcia wielowodów jest długi, a wydajność jest niska.Szacuje się, że tradycyjna metoda cięcia wieloprzewodowego ma ogólny wskaźnik wykorzystania materiału wynoszący tylko 50%Statystyki wczesnej produkcji z zagranicy pokazują, że przy 24-godzinniej ciągłej produkcji równoległejPotrzeba około 273 dni, aby wyprodukować 10To stosunkowo długi czas.

Obecnie większość krajowych przedsiębiorstw produkujących kryształy węglika krzemu stosuje podejście "jak zwiększyć produkcję" i znacznie zwiększa liczbę pieców produkujących kryształy.gdy technologia wzrostu kryształów nie jest jeszcze w pełni dojrzała i stopa plonu jest stosunkowo niskaZastosowanie urządzeń do cięcia laserowego może znacznie zmniejszyć straty i zwiększyć wydajność produkcji.Przykładowo pojedynczy 20-milimetrowy ingot SiC, 30 350um płytek można wyprodukować za pomocą piły drutowej, natomiast ponad 50 płytek można wyprodukować za pomocą technologii laserowej.ze względu na lepsze właściwości geometryczne płytek wytwarzanych przez cięcie laserowe, grubość pojedynczej płytki może zostać zmniejszona do 200 mm, co dodatkowo zwiększa liczbę płytek.Tradycyjna technologia cięcia wieloprzewodowego została szeroko stosowana w węglanu krzemu 6 cali i poniżejJednakże cięcie 8-calowego węglanu krzemowego, który ma wysokie wymagania dotyczące sprzętu, wysoki koszt i niską wydajność, zajmuje od 10 do 15 dni.techniczne zalety cięcia laserowego dużych rozmiarów stają się oczywiste i stanie się główną technologią do cięcia 8 cali w przyszłości. Laserowe cięcie 8-calowych ingotów węglika krzemowego może osiągnąć czas cięcia jednego kawałka poniżej 20 minut na kawałek, podczas gdy strata cięcia jednego kawałka jest kontrolowana w zakresie 60um.
 

Kryształowy ingot SiC ZMSH

Ogólnie rzecz biorąc, w porównaniu z technologią cięcia wieloprzewodowego, technologia cięcia laserowego ma takie zalety, jak wysoka wydajność i prędkość, wysoka szybkość cięcia, niska utrata materiału i czystość.

P: Jakie są główne trudności w technologii cięcia laserowego węglika krzemowego?

A: Główny proces technologii cięcia laserowego węglika krzemowego składa się z dwóch etapów: modyfikacji laserowej i separacji płytek.

Podstawą modyfikacji lasera jest kształtowanie i optymalizacja wiązki laserowej.i prędkość skanowania wszystkie wpływają na efekt modyfikacji ablacji węglika krzemowego i późniejszego oddzielenia płytkiWymiary geometryczne strefy modyfikacji określają szorstkość powierzchni i trudności związane z jej oddzieleniem.Wysoka chropowitość powierzchni zwiększy trudności w kolejnym szlifowaniu i zwiększy straty materiału.

Po zmodyfikowaniu laserowym oddzielenie płytek opiera się głównie na sile cięcia, aby oderwać cięte płytki od ingotów, takie jak chłodne pękanie i siła mechaniczna.krajowych producentów badań i rozwoju głównie wykorzystują przetworniki ultradźwiękowe do oddzielenia przez drgania, co może prowadzić do problemów takich jak fragmentacja i szczątki, co zmniejsza wydajność produktów gotowych.

Powyższe dwa kroki nie powinny stanowić znaczących trudności dla większości jednostek badawczo-rozwojowych.w związku z różnymi procesami i dopingiem barków krystalicznych od różnych producentów wzrostu krystalicznegoW przypadku, gdy doping wewnętrzny i naprężenie pojedynczego barku krystalicznego są nierównomierne, zwiększy się trudność cięcia barku krystalicznego,zwiększyć straty i zmniejszyć wydajność produktów gotowychPo prostu identyfikacja za pomocą różnych metod wykrywania, a następnie przeprowadzenie skanu laserowego w strefie cięcia, może nie mieć znaczącego wpływu na poprawę wydajności i jakości cięcia.Jak rozwijać innowacyjne metody i technologie, optymalizować parametry procesu cięcia,i rozwijać sprzęt i technologie laserowe do cięcia z uniwersalnymi procesami dla kryształowych ingotów różnych jakości od różnych producentów jest rdzeniem zastosowania na dużą skalę.

P: Oprócz węglanu krzemowego, czy technologia laserowego cięcia może być stosowana do cięcia innych materiałów półprzewodnikowych?

Odpowiedź: Wczesna technologia cięcia laserowego była stosowana w różnych dziedzinach materiałów.Rozszerzyło się do cięcia dużych pojedynczych kryształówOprócz węglika krzemowego może być również stosowany do cięcia materiałów o wysokiej twardości lub kruchych, takich jak materiały jednokrystaliczne, takie jak diament, azotany galliowe i tlenek galliowy.Zespół z Uniwersytetu w Nanjing wykonał wiele wstępnych prac nad cięciem kilku półprzewodnikowych pojedynczych kryształów., weryfikacja wykonalności i zalet technologii laserowego cięcia półprzewodnikowych pojedynczych kryształów.

Diamentowa płytka ZMSH i płytka GaN

P: Czy w naszym kraju istnieją obecnie dojrzałe produkty sprzętu do cięcia laserowego?
 

Odpowiedź: Przemysł uważa duże urządzenia do cięcia laserowego węglika krzemu za podstawowe urządzenia do cięcia 8-calowych ingotów węglika krzemu w przyszłości.Sprzęt do cięcia laserowego ingotów z węglem krzemu dużych rozmiarów może być dostarczany wyłącznie z JaponiiWedług badań, krajowy popyt na sprzęt do cięcia laserowego / rozrzedzania szacuje się na około 1 000 ton.000 jednostek na podstawie liczby jednostek cięcia drutu i planowanej mocy węglanu krzemuObecnie, krajowe firmy takie jak Han's Laser, Delong Laser i Jiangsu General zainwestowały ogromne kwoty w rozwój powiązanych produktów.ale nie zastosowano jeszcze dojrzałego krajowego sprzętu handlowego na liniach produkcyjnych.

Już w 2001 r. the team led by Academician Zhang Rong and Professor Xiu Xiangqian from Nanjing University developed a laser exfoliation technology for gallium nitride substrates with independent intellectual property rightsW ostatnim roku zastosowaliśmy tę technologię do cięcia laserowego i rozrzedzania dużych węglowodorów krzemowych.Zakończyliśmy opracowanie prototypu sprzętu i badania i rozwój procesu cięcia, osiągając cięcie i rozrzedzanie półizolacyjnych płytek z węglika krzemu o długości 4-6 cali i cięcie przewodzących ingotów z węglika krzemu o długości 6-8 cali.Czas cięcia dla 6-8-calowy półizolacyjny węglika krzemowego jest 10-15 minut na kawałekCzas cięcia pojedynczego kawałka dla przewodzących ingotów węglanu krzemu o długości 6-8 cali wynosi 14-20 minut na kawałek, przy jednorazowej utracie mniejszej niż 60 μm.Szacuje się, że stopa produkcji może zostać zwiększona o ponad 50%Po pocięciu, szlifowaniu i polerowaniu parametry geometryczne płytek z węglanu krzemowego są zgodne z normami krajowymi.Wyniki badań pokazują również, że efekt termiczny podczas cięcia laserowego nie ma znaczącego wpływu na napięcia i parametry geometryczne węglanu krzemuKorzystając z tego sprzętu, przeprowadziliśmy również badanie wykonalności technologii cięcia pojedynczych kryształów diamentu, azotu galliowego i tlenku galliowego.

Jako innowacyjny lider w technologii przetwarzania płytek z węglem krzemowym, ZMSH przejął przewodnią pozycję w opanowaniu podstawowej technologii cięcia laserowego 8-calowego węglem krzemowym.Dzięki niezależnie opracowanemu, precyzyjnemu systemowi modulacji laserowej i inteligentnej technologii zarządzania cieplnym, udało się osiągnąć przełom w przemyśle poprzez zwiększenie prędkości cięcia o ponad 50% i zmniejszenie strat materiału do 100 μm.Nasze rozwiązanie do cięcia laserowego wykorzystuje ultrafioletowe ultra-krótkie impulsy laserowe w połączeniu z adapcyjnym systemem optycznym, który może precyzyjnie kontrolować głębokość cięcia i strefę cieplną, zapewniając, że TTV płytki jest kontrolowana w zakresie 5 μm, a gęstość zwichnięcia jest mniejsza niż 103 cm−2,zapewnienie niezawodnego wsparcia technicznego dla masowej produkcji 8-calowych podłożeń z węglanu krzemuObecnie technologia ta przeszła weryfikację klasy motoryzacyjnej i jest stosowana w przemyśle w dziedzinie nowej energii i komunikacji 5G.

Następujący jest typ SiC 4H-N & SEMI ZMSH:

* Prosimy o kontakt z nami w przypadku jakichkolwiek problemów związanych z prawami autorskimi, a my niezwłocznie je rozwiążemy.