Niedawno Uniwersytet w Nanjing z sukcesem opracował wielkoskalowy sprzęt i technologię do cięcia laserowego węglika krzemu (SiC), co stanowi znaczący postęp w dziedzinie sprzętu do przetwarzania materiałów półprzewodnikowych trzeciej generacji w Chinach. Technologia ta nie tylko rozwiązuje problem dużych strat materiału w tradycyjnych technikach cięcia, ale także znacząco zwiększa wydajność produkcji, wnosząc znaczący wkład w rozwój technologii produkcji urządzeń z węglika krzemu.
Węglik krzemu (SiC), jako kluczowy materiał strategiczny, ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa obronnego państwa, światowego przemysłu motoryzacyjnego i energetyki. Nowa technologia opracowana przez Uniwersytet w Nanjing znacznie poprawiła wydajność krojenia podczas procesu przetwarzania monokryształów węglika krzemu. Może skutecznie kontrolować uszkodzenia powierzchni płytki, poprawiając w ten sposób poziom późniejszego rozcieńczania i polerowania.
„Tradycyjna technologia cięcia wielodrutowego wiąże się z dużymi stratami materiału i długimi cyklami przetwarzania węglika krzemu, co nie tylko zwiększa koszty produkcji, ale także ogranicza wydajność” – wyjaśnił kierownik projektu. Stopień wykorzystania materiału w metodzie tradycyjnej w ogniwie tnącym wynosi tylko 50%, a straty materiału po polerowaniu i szlifowaniu sięgają aż 75%.
Aby stawić czoła tym wyzwaniom, zespół techniczny na Uniwersytecie w Nanjing zastosował sprzęt do cięcia laserowego, znacznie zmniejszając straty materiału i poprawiając wydajność produkcji. Na przykład z wlewka SiC o średnicy 20 mm można wyprodukować ponad 50 płytek przy użyciu technologii cięcia laserowego, w porównaniu do 30 płytek o średnicy 350 mikronów wytwarzanych tradycyjną technologią piły drutowej. Po zoptymalizowaniu właściwości geometrycznych wafla grubość pojedynczego wafla można zmniejszyć do 200 mikronów, co pozwala na wytworzenie ponad 80 wlewków z jednego wlewka.
Ponadto sprzęt do cięcia laserowego opracowany przez Uniwersytet w Nanjing ma również znaczną zaletę w zakresie czasu cięcia. Czas cięcia pojedynczego plasterka 6-calowego półizolującego/przewodzącego węglika krzemu nie przekracza 15 minut, a roczna produkcja pojedynczego urządzenia może sięgać ponad 30000 sztuk. Strata na sztukę jest skutecznie kontrolowana, utrata półizolującego wlewka węglika krzemu jest kontrolowana w granicach 30 mikronów, a strata typu przewodzącego w granicach 60 mikronów, co zwiększa współczynnik plastyczności o ponad 50%.
Jeśli chodzi o perspektywy zastosowania rynkowego, wielkoskalowe urządzenia do cięcia laserowego węglika krzemu staną się w przyszłości podstawowym sprzętem do cięcia 8-calowych wlewków węglika krzemu. Obecnie tylko Japonia może dostarczyć taki sprzęt, który jest drogi i objęty embargiem nałożonym na Chiny. Zapotrzebowanie krajowe przekracza 1,000 jednostek, a sprzęt opracowany przez Uniwersytet w Nanjing może być używany nie tylko do cięcia wlewków węglika krzemu i przerzedzania płytek, ale także do laserowej obróbki materiałów takich jak azotek galu, tlenek galu i diament , pokazując szerokie perspektywy zastosowań rynkowych.
