Silikon karbid (SiC) substratlari yuqori harorat, yuqori kuchlanish va radiatsiyaga bardosh beradigan quvvat qurilmalari, RF qurilmalari va aniqlash moslamalarini tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin. Bular iste'molchi elektronikasi, yangi energiya vositalari, temir yo'l transporti va boshqa sohalarda keng qo'llanilishini topib, keng qo'llash istiqbollari va muhim strategik ahamiyatga ega. Yagona kristalli SiC gofretlarini ishlab chiqarish jarayoni asosan ma'lum qalinlikdagi yuqori sifatli SiC gofretlarini olish uchun-maqsadi quyma tortish, quyma tilimlash va boshqa jarayon bosqichlarini o'z ichiga oladi.
Biroq, SiC ning juda yuqori qattiqligi, mo'rtligi va yaxshi kimyoviy barqarorligi uni qayta ishlashni qiyinlashtiradi. Shunday qilib, SiC kesish texnologiyasi hozirgi tadqiqot nuqtasiga aylandi. Hozirgi vaqtda bitta kristalli SiC gofretlarini kesishning asosiy usullariga olmosli dumaloq arra pichoqni kesish, simli elektr toki bilan ishlov berish (WEDM), simli arra kesish, lazer bilan termal kuchlanish bilan boshqariladigan sinish-yordamlarini kesish (lazerli termal yorilish) va lazerli zarb kesish kiradi.
Pichoqni kesish (arra bilan kesish)
Pichoqni kesishda gofretlarni kesish uchun yuqori-aniqlikdagi arra ishlatiladi. Namuna ko'k plyonkaga biriktirilgan va yuqori tezlikda aylanadigan olmos asbobi SiC namunasiga qarshi silliqlashadi. Mexanik kuchlanish materialning mo'rt sinishiga olib keladi va bu ajralishga erishadi. Kesish paytida asbob juda yuqori tezlikda (odatda 30 000-50 000 rpm) eksenel besleme bosimi bilan aylanadi. Asbob odatda olmos zarralari va biriktiruvchi matritsadan iborat bo'lib, yuzasi mikron o'lchamdagi olmos zarralari bilan qoplangan. Ushbu zarralar SiC yuzasi bilan aloqa qilganda juda yuqori mahalliy kuchlanish hosil qiladi va bu material ichida mikro yoriqlarni keltirib chiqaradi. Asbob oldinga siljishda davom etar ekan, bu mikro yoriqlar o'ziga xos kristall tekisliklari bo'ylab tarqaladi va o'zaro bog'lanadi va oxir-oqibat kesishni yakunlaydigan makroskopik yoriqlarni hosil qiladi. Kesish sifatiga ko'plab omillar ta'sir qiladi: asbobning aylanish tezligi, besleme tezligi va sovutish suvi ishlatilishi - bularning barchasi kublarni kesish natijasiga sezilarli ta'sir qiladi.
Suv oqimi bilan kesish
Suv oqimi bilan kesish - bu yuqori bosimli suv oqimiga asoslangan ishlov berish usuli. Suv o'ta yuqori darajaga qadar bosim ostida bo'ladi va yuqori tezlikli oqim hosil qilish uchun kichik teshikdan o'tib, materialni kesadi. Ushbu texnikani toza suv oqimi bilan kesish va abraziv suv oqimi bilan kesishga bo'lish mumkin. Abraziv suv oqimi bilan kesish abraziv zarralarni (masalan, granat yoki alyuminiy oksidi) suv oqimiga aralashtirib, uning qattiq materiallarni qayta ishlash qobiliyatini sezilarli darajada oshiradi.
Suv oqimi bilan kesish sezilarli afzalliklarga ega: uning sovuq ishlov berish xususiyati issiqlik ta'sir qiladigan zonalardan qochadi, bu uni issiqlikka sezgir materiallar uchun mos qiladi; murakkab geometriyalarni kesish uchun yuqori moslashuvchanlikni ta'minlaydi; va u past shovqin bilan ifloslanmaydi. Biroq, suv oqimi bilan kesish ham cheklovlarga ega: nisbatan sekin kesish tezligi, yuqori boshlang'ich uskunaga investitsiya, SiC kabi ultra-qattiq materiallarni qayta ishlashda cheklangan samaradorlik va mo'rt yorilish tendentsiyasi.
Suv oqimi bilan boshqariladigan lazerli kesish
Suv oqimi bilan boshqariladigan lazerni kesish printsipi lazer nurini uzatish vositasi sifatida suv oqimidan foydalanishdir. Suv oqimi material yuzasiga perpendikulyar yo'naltiriladi. Lazer nurlari suv oqimi ichida uzatilganda, havo oqimi interfeysida to'liq ichki aks etish sodir bo'ladi. Bir necha marta aks ettirilgandan so'ng, lazerning energiya taqsimoti ish qismi yuzasiga ta'sir qilishdan oldin Gaussdan tekis profilga o'zgaradi.
Suv oqimi bilan boshqariladigan lazerli kesish lazerning termal ta'sirini samarali ravishda kamaytiradi. Biroq, bu texnika mikro suv oqimini joriy qilishni talab qiladi, bu esa uskunaning murakkabligi va narxini oshiradi. Bundan tashqari, lazer va mikro suv oqimi o'rtasidagi barqaror ulanishga erishish qiyin, bu qisqa barqaror ishlash vaqtlariga, yuqori texnik xarajatlarga va qiyin operatsiyaga olib keladi, bu uning amaliyligini cheklaydi. Amaliyligi pastligi va qayta ishlash samaradorligi pastligi sababli, bu usul gofretlarni kesishda keng qo'llanilishi dargumon.
Lazer bilan kesish
Lazer bilan kesishning ishlash printsipi lazer nurini material yuzasiga qaratishdir. Materiallar lazer energiyasini o'zlashtiradi, bu esa kristall panjaradagi atomlarning majburiy tebranishlarini keltirib chiqaradi, termal harakatni tezlashtiradi va issiqlik hosil qiladi. Kirish energiyasi materialning ablasyon chegarasidan oshib ketganda, material eritiladi va bug'lanadi va shu bilan chiqariladi. Hozirgi vaqtda lazer ablasyonini kesish uchun maksimal skanerlash tezligi 1000 mm / s ga yetishi mumkin, bu esa yuqori ishlov berish tezligini ta'minlaydi. Biroq, bu usul hali ham materialni olib tashlashga tayanadi, bu materialni lazer bilan skanerlangan hududda to'liq bug'lanishini talab qiladi. Haddan tashqari issiqlik kiritish ko'pincha issiqlik ta'sir qiladigan katta zonalarga, termal yoriqlarga va boshqa termal shikastlanishlarga olib keladi, bu esa kesish sifatini pasaytiradi.
Laser Stealth Dicing
Lazerni yashirin bo'laklash ma'lum bir to'lqin uzunlikdagi yarim shaffof lazer nurini optik fokuslash tizimi orqali gofret ichidagi aniq joyga qaratib, o'zgartirilgan qatlamni shakllantirishga asoslangan. Texnologiya ikkita asosiy bosqichni o'z ichiga oladi: o'zgartirilgan qatlamni shakllantirish va chiplarni ajratish. Lazerni kesish bosqichida lazer to'lqin uzunligi ishlov beriladigan materialning fizik xususiyatlariga qarab tanlanadi. Jarayon parametrlarini optimallashtirish orqali gofret ichida o'zgartirilgan qatlam yaratiladi. O'zgartirilgan qatlamning shakllanishi gofretning old va orqa yuzalariga qarab cho'zilgan mikro yoriqlar bilan birga keladi. Muayyan qalinlikdagi gofretlar uchun lazer fokusi bir nechta chuqurlikda skanerlash uchun sozlanadi, bu o'zgartirilgan qatlamlarni o'zaro bog'lash va to'liq tarmoq yaratish imkonini beradi. Lazer yordamida o'zgartirilgan qatlam yaratilgandan so'ng, gofretni mexanik kuch yordamida ajratish kerak. Odatda, rolikli bosish yoki cho'zish o'zgartirilgan qatlamdan mikro yoriqlarni butun gofret qalinligi bo'ylab tarqatish uchun qo'llaniladi, bu esa chipning to'liq ajratilishiga erishadi. Mexanik ajratish bosqichida modifikatsiyalangan qatlamning bir xilligi va yorilish nazorati materialning parchalanishiga yo'l qo'ymaslik uchun juda muhimdir.