Swali: Je, ni teknolojia gani kuu zinazotumiwa katika kukata na kusindika kaki ya SiC?
A:Carbide ya silicon (SiC) ina ugumu wa pili baada ya almasi na inachukuliwa kuwa nyenzo ngumu na brittle. Mchakato wa kukata, ambao unahusisha kukata fuwele zilizokua ndani ya kaki nyembamba, huchukua muda na huwa rahisi kukatwa. Kama hatua ya kwanzaSiCusindikaji wa fuwele moja, ubora wa kukata huathiri kwa kiasi kikubwa kusaga, kung'arisha, na kukonda kunakofuata. Kukata mara nyingi huleta nyufa za uso na chini ya uso, na kuongeza viwango vya kuvunjika kwa kaki na gharama za uzalishaji. Kwa hivyo, kudhibiti uharibifu wa nyufa za uso wakati wa kukatwa ni muhimu ili kuendeleza utengenezaji wa kifaa cha SiC.
Mbinu za kukata za SiC zinazoripotiwa kwa sasa ni pamoja na kukata-abrasive-abrasive, kukata-abrasive bila malipo, kukata leza, uhamishaji wa tabaka (utengano wa baridi), na ukataji wa kutokwa kwa umeme. Kati ya hizi, kugawanyika kwa waya nyingi kwa abrasives za almasi zisizohamishika ni njia inayotumiwa zaidi kwa usindikaji wa fuwele za SiC moja. Hata hivyo, saizi za ingot zinapofikia inchi 8 na zaidi, ushonaji wa waya wa kitamaduni huwa hautumiki sana kwa sababu ya mahitaji ya juu ya vifaa, gharama na ufanisi mdogo. Kuna hitaji la haraka la teknolojia za gharama ya chini, hasara ya chini, za ufanisi wa juu wa kukata.
Swali: Ni faida gani za kukata laser juu ya kukata kwa waya nyingi za jadi?
A: Sawing ya jadi ya waya hukataSiC ingotpamoja na mwelekeo maalum katika vipande mia kadhaa ya microns nene. Vipande hivyo husagwa kwa kutumia tope la almasi ili kuondoa alama za msumeno na uharibifu wa uso chini ya ardhi, ikifuatwa na ung'arishaji wa kemikali wa mitambo (CMP) ili kufikia upangaji wa kimataifa, na hatimaye kusafishwa ili kupata kaki za SiC.
Hata hivyo, kutokana na ugumu wa juu wa SiC na brittleness, hatua hizi zinaweza kusababisha kupigana, kupasuka, kuongezeka kwa viwango vya kuvunjika, gharama kubwa za uzalishaji, na kusababisha ukali wa juu wa uso na uchafuzi (vumbi, maji machafu, nk). Zaidi ya hayo, sawing ya waya ni polepole na ina mavuno kidogo. Makadirio yanaonyesha kuwa ukata wa jadi wa waya nyingi hufanikisha utumiaji wa nyenzo takriban 50% tu, na hadi 75% ya nyenzo hupotea baada ya kung'aa na kusaga. Data ya awali ya uzalishaji wa kigeni ilionyesha kuwa inaweza kuchukua takriban siku 273 za uzalishaji unaoendelea wa saa 24 ili kuzalisha kaki 10,000—zinazochukua muda mwingi.
Ndani ya nchi, kampuni nyingi za ukuaji wa fuwele za SiC zinalenga kuongeza uwezo wa tanuru. Hata hivyo, badala ya kupanua pato tu, ni muhimu zaidi kuzingatia jinsi ya kupunguza hasara-hasa wakati mazao ya ukuaji wa kioo bado hayajawa bora.
Vifaa vya kukata laser vinaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa upotezaji wa nyenzo na kuboresha mavuno. Kwa mfano, kwa kutumia 20 mm mojaSiC ingot:Sawing ya waya inaweza kutoa kaki karibu 30 za unene wa 350 μm. Kukatwa kwa laser kunaweza kutoa zaidi ya kaki 50. Unene wa kaki ukipunguzwa hadi 200 μm, zaidi ya kaki 80 zinaweza kuzalishwa kutoka kwa ingot sawa. Wakati kukata kwa waya kunatumika sana kwa kaki ndogo inchi 6 na inchi 6. Siku 10-15 na mbinu za jadi, zinazohitaji vifaa vya juu na gharama kubwa na ufanisi mdogo. Chini ya masharti haya, manufaa ya kukata leza hubainika, na kuifanya kuwa teknolojia kuu ya siku zijazo kwa kaki za inchi 8.
Kwa kukata leza, muda wa kukata kwa kaki ya inchi 8 unaweza kuwa chini ya dakika 20, na upotevu wa nyenzo kwa kila kaki chini ya 60 μm.
Kwa muhtasari, ikilinganishwa na kukata kwa waya nyingi, kukata laser kunatoa kasi ya juu, mavuno bora, upotezaji mdogo wa nyenzo, na usindikaji safi.
Swali: Ni changamoto gani kuu za kiufundi katika kukata laser ya SiC?
J:Mchakato wa kukata leza unahusisha hatua mbili kuu: urekebishaji wa leza na kutenganisha kaki.
Msingi wa urekebishaji wa laser ni uundaji wa boriti na uboreshaji wa parameta. Vigezo kama vile nguvu ya leza, kipenyo cha doa, na kasi ya kuchanganua vyote huathiri ubora wa uondoaji wa nyenzo na mafanikio ya utengano wa kaki unaofuata. Jiometri ya eneo lililobadilishwa huamua ukali wa uso na ugumu wa kujitenga. Ukwaru wa juu wa uso unachanganya kusaga baadaye na huongeza upotezaji wa nyenzo.
Baada ya kurekebishwa, utengano wa kaki kwa kawaida hupatikana kupitia nguvu za kukata manyoya, kama vile kuvunjika kwa baridi au mkazo wa kimitambo. Baadhi ya mifumo ya ndani hutumia transducer za ultrasonic kushawishi mitetemo kwa ajili ya kutenganisha, lakini hii inaweza kusababisha kasoro za kuchimba na makali, kupunguza mavuno ya mwisho.
Ingawa hatua hizi mbili si ngumu kiasili, kutofautiana kwa ubora wa fuwele-kutokana na michakato tofauti ya ukuaji, viwango vya doping, na mgawanyiko wa mkazo wa ndani-huathiri kwa kiasi kikubwa ugumu wa kukata, mavuno, na upotevu wa nyenzo. Kutambua tu maeneo ya matatizo na kurekebisha kanda za skanning ya leza kunaweza kusiboresha matokeo kwa kiasi kikubwa.
Ufunguo wa kupitishwa kwa kuenea upo katika kutengeneza mbinu na vifaa vya kibunifu ambavyo vinaweza kukabiliana na anuwai ya sifa za fuwele kutoka kwa watengenezaji mbalimbali, kuboresha vigezo vya mchakato, na kujenga mifumo ya kukata leza kwa utumiaji wa ulimwengu wote.
Swali: Je, teknolojia ya kukata laser inaweza kutumika kwa vifaa vingine vya semiconductor kando na SiC?
J:Teknolojia ya kukata laser kihistoria imekuwa ikitumika kwa anuwai ya nyenzo. Katika halvledare, awali ilitumika kwa kukata kaki na tangu wakati huo imepanuliwa hadi kukata fuwele nyingi kwa wingi.
Zaidi ya SiC, kukata leza kunaweza pia kutumika kwa nyenzo zingine ngumu au brittle kama vile almasi, nitridi ya gallium (GaN), na oksidi ya gallium (Ga₂O₃). Uchunguzi wa awali juu ya nyenzo hizi umeonyesha uwezekano na faida za kukata leza kwa matumizi ya semiconductor.
Swali: Je, hivi sasa kuna bidhaa za vifaa vya kukata laser vya nyumbani vilivyokomaa? Utafiti wako uko katika hatua gani?
A: Vifaa vya kukata laser vya SiC vya kipenyo kikubwa vinazingatiwa sana kuwa vifaa vya msingi kwa siku zijazo za uzalishaji wa kaki wa SiC wa inchi 8. Hivi sasa, ni Japan pekee inaweza kutoa mifumo hiyo, na ni ghali na chini ya vikwazo vya kuuza nje.
Mahitaji ya ndani ya mifumo ya kukata/kukonda kwa leza inakadiriwa kuwa karibu vitengo 1,000, kulingana na mipango ya uzalishaji ya SiC na uwezo uliopo wa saw. Makampuni makubwa ya ndani yamewekeza kwa kiasi kikubwa katika maendeleo, lakini hakuna vifaa vya ndani vilivyokomaa, vinavyopatikana kibiashara ambavyo vimefikia kupelekwa viwandani.
Vikundi vya utafiti vimekuwa vikitengeneza teknolojia ya wamiliki wa kuinua leza tangu 2001 na sasa wamepanua hii hadi kukata na kukonda kwa laser ya SiC ya kipenyo kikubwa. Wametengeneza mfumo wa kielelezo na michakato ya kukata yenye uwezo wa:Kukata na kupunguza kaki za SiC za inchi 4-6 za kuhami nusu-inchiKupunguza inchi 6–8 SiC ingots Vigezo vya utendaji: SiC ya inchi 6–8 ya kuhami nusu: muda wa kukata 10-15/kaki; kupoteza nyenzo <30 μm6–8 inch conductive SiC: wakati wa kukata 14-20 dakika / kaki; hasara ya nyenzo <60 μm
Kadirio la mavuno ya kaki liliongezeka kwa zaidi ya 50%
Baada ya kukatwa, kaki hufikia viwango vya kitaifa vya jiometri baada ya kusaga na kung'arisha. Uchunguzi pia unaonyesha kuwa athari za mafuta zinazotokana na leza haziathiri sana mkazo au jiometri kwenye kaki.
Vifaa vile vile vimetumika kuthibitisha upembuzi yakinifu wa kukata fuwele za almasi, GaN na Ga₂O₃ moja.
Muda wa kutuma: Mei-23-2025