Ngành công nghiệp	Sản xuất chất bán dẫn, gốm sứ tiên tiến, vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba
Quá trình	Gia công xuyên lỗ một lần bằng tia nước dẫn hướng bằng tia nước (WJGL)
Giải pháp	Chất nền SiC 35mm × 2 mm tùy chỉnh với các lỗ siêu nhỏ có độ chính xác Φ0,15mm
Dịch vụ	Tư vấn kỹ thuật, phát triển quy trình, báo cáo kiểm tra, lớp phủ & gia công tùy chỉnh
Kết quả	• Hình dạng lỗ đồng nhất từ ​​đầu vào đến đầu ra được xác nhận bởi SEM • Không có độ thuôn có thể đo lường được; tỷ lệ khung hình phù hợp với độ dày 2 mm • Vùng chịu ảnh hưởng nhiệt tối thiểu và hầu như không bị sứt mẻ trên SiC cứng giòn • Giao hàng thành công và được khách hàng chấp nhận để phát triển vật liệu pin thứ cấp

Hình 1:ảnh sản phẩm của chất nền SiC 35mm × 2 mm sau khi gia công lỗ siêu nhỏ bằng laser dẫn hướng bằng nước

Nhân vật2：Ảnh SEM của VeTek gia công bằng laser dẫn hướng bằng nước lỗ Φ0,15mm trên đế SiC

Công nghệ laser dẫn hướng bằng nước (WJGL) của VeTek Semiconductor cho phép gia công vi lỗ một lần, không côn trên nền cacbua silic (SiC) dày. Trong một dự án gần đây, các lỗ xuyên Φ0,15 mm đã được xử lý thành công trên đế 4H-SiC loại N có đường kính 35 mm x 2 mm. Kiểm tra SEM đã xác minh các thành lỗ có độ đồng đều cao từ đầu vào đến đầu ra, đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về cấp bán dẫn.

1. Làm thế nào Laser dẫn hướng bằng nước đạt được các lỗ SiC không côn?

Nhân vật3:Nguyên lý của laser dẫn hướng bằng nước: năng lượng laser bị giới hạn bởi tia nước siêu nhỏ áp suất cao (sợi quang nước)

Nước áp suất cao được ép qua một vòi phun chính xác (đường kính 30–120 µm) để tạo thành một tia siêu nhỏ ổn định. Một tia laser tập trung có bước sóng 532 nm được ghép vào tia này thông qua một cửa sổ kính. Khi ở bên trong cột nước, tia laser bị giới hạn bởi phản xạ nội toàn phần và truyền đi dưới dạng “sợi quang nước” mật độ năng lượng cao. Khi tia siêu nhỏ tiếp xúc với phôi, tia laser sẽ mài mòn vật liệu trong khi dòng nước liên tục làm mát vùng cắt và rửa trôi các mảnh vụn.

Bởi vì môi trường dẫn hướng là một cột hình trụ có đường kính không đổi nên năng lượng laser phát ra vẫn song song trong khoảng cách làm việc vài chục mm. Do đó, thành cắt vẫn thẳng đứng ngay cả trên SiC dày 2 mm (và lên đến 60 mm), loại bỏ nhu cầu theo dõi tiêu điểm và ngăn hiện tượng côn xuất hiện khi khoan laser trong không gian tự do.

Hình 4: Ảnh thực tế hiện trường làm việc laser dẫn nước

Ưu điểm chính của quy trình đối với vật liệu cứng giòn

• Không cần điều chỉnh tiêu cự cho độ dày lên tới 60 mm

• Độ côn bằng 0 hoặc gần bằng 0 (chênh lệch đầu vào và đầu ra 10–20 µm)

• Làm mát liên tục giúp ngăn chặn ứng suất nhiệt và sứt mẻ cạnh

• Phân bổ năng lượng đồng đều trên mặt cắt tia làm giảm độ nhám bề mặt (Ra 0,3–1 µm)

• Chiều rộng kerf hẹp tới 50 µm, giảm thiểu thất thoát vật liệu trên SiC đắt tiền

2. Ưu điểm của Laser dẫn hướng bằng nước trong gia công gốm bán dẫn

Nhân vật5. Thiết bị laser dẫn hướng bằng nước VeTek (dòng WL)

Khoan cơ học truyền thống với các lỗ Φ0,15 mm trong SiC 2 mm thường xuyên bị gãy dụng cụ, gãy cạnh và biến đổi đường kính lũy tiến. Khoan laser trong không gian tự do, trong khi không tiếp xúc, sẽ tạo ra các vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt, các lớp đúc lại và độ côn đáng chú ý. Laser dẫn hướng bằng nước khắc phục được cả hai hạn chế:

1. Khả năng xuyên lỗ một lần– loại bỏ các lỗi căn chỉnh của quá trình xử lý hai mặt.

2. Tỷ lệ khung hình cao– tỷ lệ vượt quá 30:1 thường đạt được.

3. Lực cơ học cực thấp– lực tia nước chỉ ~1 N, cho phép xử lý an toàn các tấm bán dẫn siêu mỏng hoặc dễ vỡ.

4. Bề mặt sạch, không có xỉ– xả nước liên tục sẽ loại bỏ các mảnh vụn và ngăn ngừa sự tái lắng đọng.

3. Các ứng dụng Laser dẫn hướng bằng nước cho các vi lỗ có tỷ lệ khung hình cao trong SiC

Nhân vật6. Các thành phần gốm chính xác được xử lý bằng tia laser dẫn hướng bằng nước

Các khả năng điển hình bao gồm:

• Phạm vi độ dày xử lý: 0,05–60 mm (SiC, gốm cacbua boron)

• Khẩu độ tối thiểu: 0,1 mm (phụ thuộc vào độ dày)

• Độ chính xác kích thước: ± 0,01 mm

• Độ nhám bề mặt: 0,3–1 µm

• Nền tảng thiết bị: WL-DCS200 (vùng làm việc 200 × 240 mm, 50–60 W) và WL-LCS500 (500 × 500 mm, 100–200 W)

Nhân vật7.Xác minh SEM của khách hàng về lỗ xuyên qua Φ0,15mm đồng nhất từ ​​đầu vào đến đầu ra trên đế SiC 2 mm

Bằng chứng dự án: Lỗ Φ0,15 mm trên SiC 2 mm

Phối hợp với một đối tác công nghệ Hàn Quốc, VeTek đã cung cấp 5 chất nền 4H-SiC loại N có đường kính 35 mm, dày 2 mm, mỗi chất nền có lỗ xuyên qua có độ chính xác Φ0,15 mm. Phân tích SEM do khách hàng cuối thực hiện đã xác nhận rằng lỗ phun duy trì hình trụ đồng nhất từ ​​phía đầu vào của tia laser đến phía đầu ra. Các bộ phận này đã được chấp nhận để đánh giá trong quá trình phát triển vật liệu cực dương hợp kim silicon cho pin lithium-ion thế hệ tiếp theo.

4. Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Laser dẫn hướng bằng nước có thể xử lý các lỗ nhỏ hơn Φ0,15 mm trong SiC 2 mm không?

Đáp: Đối với các khẩu độ dưới 0,15 mm trên độ dày 2 mm, độ khó kỹ thuật tăng lên đáng kể. Nên sử dụng các lỗ nhỏ hơn (ví dụ: 0,06 mm) trên nền mỏng hơn (<0,4 mm) để duy trì năng suất và hình dạng.

Câu hỏi 2: Quá trình này có thực sự là một lần không?

Đ: Vâng. Chùm tia dẫn hướng bằng tia nước truyền qua toàn bộ chiều dày trong một thao tác liên tục, loại bỏ nguy cơ lệch trục khi khoan trước và sau.

Câu 3: Dữ liệu kiểm tra nào có thể được cung cấp?

Trả lời: Báo cáo đo kích thước, hình ảnh quang học và SEM của mặt cắt lỗ và dữ liệu độ nhám bề mặt được cung cấp theo từng lô. Các video toàn bộ quá trình vẫn được giữ bí mật nhưng việc xác minh hình dạng mẫu là tiêu chuẩn.

5. Phần kết luận

Công nghệ laser dẫn hướng bằng nước của VeTek Semiconductor cung cấp một lộ trình đáng tin cậy, hiệu suất cao cho các tính năng vi mô chính xác trong vật liệu bán dẫn cứng và giòn. Cho dù bạn yêu cầu chất nền SiC tùy chỉnh có lỗ siêu nhỏ, thành phần gốm cho thiết bị xử lý hay lớp phủ CVD SiC/TaC tiên tiến, nhóm kỹ thuật của chúng tôi sẵn sàng hỗ trợ dự án tiếp theo của bạn.

Khám phá của chúng tôiGiải pháp phủ SiC để biết thêm chi tiết kỹ thuật hoặc liên hệ với chúng tôi để thảo luận về các yêu cầu gia công cụ thể của bạn.