Endüstri	Yarı iletken üretimi, ileri seramikler, üçüncü nesil yarı iletken malzemeler
İşlem	Su Jeti Kılavuzlu Lazer (WJGL) tek geçişli delik işleme
Çözüm	Φ0,15 mm hassas mikro deliklere sahip özel 35 mm × 2 mm SiC yüzeyler
Hizmetler	Teknik danışmanlık, süreç geliştirme, denetim raporları, özelleştirilmiş kaplama ve işleme
Sonuçlar	• SEM tarafından onaylanan girişten çıkışa kadar tek tip delik geometrisi • Ölçülebilir koniklik yok; 2mm kalınlığa uygun en boy oranı • Minimal düzeyde ısıdan etkilenen bölge ve sert-kırılgan SiC üzerinde neredeyse hiç kırılma yok • İkincil pil malzemesi geliştirme için başarılı teslimat ve müşteri kabulü

Şekil 1: Su kılavuzlu lazer mikro delik işleme sonrasında 35 mm × 2 mm SiC alt tabakanın ürün fotoğrafı

Figür2：SiC substratında VeTek su kılavuzlu lazerle işlenmiş Φ0,15 mm deliğin SEM görüntüsü

VeTek Semiconductor'ın su kılavuzlu lazer (WJGL) teknolojisi, kalın silisyum karbür (SiC) alt tabakalarda tek geçişte, konik olmayan mikro delik işlemeyi mümkün kılar. Yakın zamanda yapılan bir projede, 35 mm çap x 2 mm kalınlıktaki N tipi 4H-SiC alt tabakalar üzerinde Φ0,15 mm'lik açık delikler başarıyla işlendi. SEM denetimi, girişten çıkışa kadar son derece düzgün delik duvarlarının yarı iletken sınıfı gerekliliklerini karşıladığını doğruladı.

1. Su Kılavuzlu Lazer Koniksiz SiC Deliklerini Nasıl Sağlar?

Figür3:Su güdümlü lazer prensibi: yüksek basınçlı su mikrojeti (su optik fiberi) ile sınırlandırılan lazer enerjisi

Yüksek basınçlı su, stabil bir mikrojet oluşturmak için hassas bir nozuldan (30-120 µm çapında) geçirilir. Odaklanmış 532 nm'lik bir lazer, bir cam pencere aracılığıyla bu jete bağlanır. Lazer, su sütununun içine girdiğinde toplam iç yansımayla sınırlanır ve yüksek enerji yoğunluklu bir "su optik fiberi" olarak hareket eder. Mikrojet iş parçasına temas ettiğinde lazer malzemeyi aşındırırken sürekli su akışı kesme bölgesini soğutur ve döküntüleri temizler.

Kılavuz ortamı sabit çaplı silindirik bir sütun olduğundan, ortaya çıkan lazer enerjisi birkaç on milimetrelik çalışma mesafesi boyunca paralel kalır. Sonuç olarak, kesilen duvar 2 mm (ve 60 mm'ye kadar) kalınlığındaki SiC üzerinde bile dikey kalarak odak takibi ihtiyacını ortadan kaldırır ve boş alan lazer delmede ortaya çıkan konikliği önler.

Şekil 4: Su güdümlü lazer çalışma sahnesinin gerçek fotoğrafı

Sert-Kırılgan Malzemeler için Temel Proses Avantajları

• 60 mm'ye kadar kalınlıklar için odak ayarı gerekmez

• Sıfır veya sıfıra yakın koniklik (10–20 µm giriş-çıkış farkı)

• Sürekli soğutma, termal gerilimi ve kenar kırılmasını bastırır

• Jet kesiti boyunca düzgün enerji dağılımı yüzey pürüzlülüğünü azaltır (Ra 0,3–1 µm)

• Pahalı SiC'de malzeme kaybını en aza indiren 50 µm'ye kadar dar çentik genişliği

2. Yarı İletken Seramik İşlemede Su Kılavuzlu Lazerin Avantajları

Figür5. VeTek su güdümlü lazer ekipmanı (WL serisi)

2 mm SiC'de Φ0,15 mm'lik deliklerin geleneksel mekanik olarak delinmesinde sıklıkla takım kırılması, kenar kırılması ve ilerleyen çap değişimi yaşanır. Serbest alan lazer delme, temassız olmasına rağmen ısıdan etkilenen bölgeler, yeniden şekillendirilmiş katmanlar ve gözle görülür koniklik oluşturur. Su güdümlü lazer her iki sınırlamanın da üstesinden gelir:

1. Tek geçişli delik kapasitesi– çift taraflı işlemenin hizalama hatalarını ortadan kaldırır.

2. Yüksek en boy oranı– 30:1'i aşan oranlara rutin olarak ulaşılır.

3. Ultra düşük mekanik kuvvet– su jeti kuvveti yalnızca ~1 N'dir ve ultra ince veya kırılgan levhaların güvenli bir şekilde işlenmesine olanak tanır.

4. Temiz, cürufsuz yüzeyler– sürekli yıkama, kalıntıları giderir ve yeniden tortu oluşumunu önler.

3. SiC'deki Yüksek En Boy Oranlı Mikro Delikler için Su Kılavuzlu Lazer Uygulamaları

Figür6. Su kılavuzlu lazerle işlenen hassas seramik bileşenler

Tipik yetenekler şunları içerir:

• İşleme kalınlığı aralığı: 0,05–60 mm (SiC, bor karbür seramikler)

• Minimum açıklık: 0,1 mm (kalınlığa bağlı olarak)

• Boyutsal doğruluk: ±0,01 mm

• Yüzey pürüzlülüğü: 0,3–1 µm

• Ekipman platformları: WL-DCS200 (200 × 240 mm çalışma alanı, 50–60 W) ve WL-LCS500 (500 × 500 mm, 100–200 W)

Figür7.2 mm SiC substratta girişten çıkışa kadar tek tip Φ0,15 mm geçiş deliğinin müşteri SEM doğrulaması

Proje Kanıtı: 2 mm SiC üzerinde Φ0,15 mm Delik

Koreli bir teknoloji ortağıyla işbirliği içinde VeTek, her biri hassas Φ0,15 mm açık delik içeren beş adet 35 mm çapında, 2 mm kalınlığında N tipi 4H-SiC alt tabaka teslim etti. Son müşteri tarafından gerçekleştirilen SEM analizi, nozül deliğinin lazer giriş tarafından çıkış tarafına kadar tekdüze bir silindirik şekli koruduğunu doğruladı. Parçalar, yeni nesil lityum iyon piller için silikon alaşımlı anot malzemesi geliştirmede değerlendirilmek üzere kabul edildi.

4. SSS

S1: Su kılavuzlu lazer, 2 mm SiC'de Φ0,15 mm'den küçük delikleri işleyebilir mi?

C: 2 mm kalınlıkta 0,15 mm'nin önemli ölçüde altındaki açıklıklar için teknik zorluk keskin bir şekilde artar. Verimi ve geometriyi korumak için daha ince alt tabakalarda (≤0,4 mm) daha küçük delikler (örn. 0,06 mm) önerilir.

S2: Süreç gerçekten tek geçişli mi?

C: Evet. Su jeti kılavuzlu kiriş, tek bir sürekli işlemde tüm kalınlık boyunca yayılarak önden ve arkadan delmenin yanlış hizalama riskini ortadan kaldırır.

S3: Hangi denetim verileri sağlanabilir?

C: Boyutsal ölçüm raporları, delik kesitinin optik ve SEM görüntüleri ve yüzey pürüzlülüğü verileri her partiyle birlikte sağlanır. Tüm süreç videoları gizli kalır ancak örnek geometri doğrulaması standarttır.

5. Çözüm

VeTek Semiconductor'ın su güdümlü lazer teknolojisi, sert ve kırılgan yarı iletken malzemelerde hassas mikro özelliklere yönelik güvenilir, yüksek verimli bir yol sunar. İster mikro delikli özel SiC alt katmanlara, ister proses ekipmanı için seramik bileşenlere, ister gelişmiş CVD SiC / TaC kaplamalara ihtiyacınız olsun, mühendislik ekibimiz bir sonraki projenizi desteklemeye hazırdır.

Ürünlerimizi keşfedinSiC kaplama çözümleri Daha fazla teknik ayrıntı için veya özel işleme gereksinimlerinizi görüşmek üzere bizimle iletişime geçin.