उद्योग	सेमीकंडक्टर विनिर्माण, उन्नत सिरेमिक, तीसरी पीढ़ी की सेमीकंडक्टर सामग्री
प्रक्रिया	वॉटर जेट गाइडेड लेजर (डब्ल्यूजेजीएल) वन-पास थ्रू-होल मशीनिंग
समाधान	Φ0.15 मिमी सटीक सूक्ष्म छिद्रों के साथ कस्टम 35 मिमी × 2 मिमी SiC सब्सट्रेट
सेवाएं	तकनीकी परामर्श, प्रक्रिया विकास, निरीक्षण रिपोर्ट, अनुकूलित कोटिंग और मशीनिंग
परिणाम	• इनलेट से आउटलेट तक एकसमान छेद ज्यामिति की पुष्टि SEM द्वारा की गई है • कोई मापने योग्य टेपर नहीं; 2 मिमी मोटाई के लिए उपयुक्त पहलू अनुपात • न्यूनतम ताप-प्रभावित क्षेत्र और कठोर-भंगुर SiC पर वस्तुतः कोई छिलन नहीं • सेकेंडरी-बैटरी सामग्री विकास के लिए सफल डिलीवरी और ग्राहक स्वीकृति

चित्र 1: जल-निर्देशित लेजर माइक्रो-होल मशीनिंग के बाद 35 मिमी × 2 मिमी SiC सब्सट्रेट का उत्पाद फोटो

आकृति2：SiC सब्सट्रेट में VeTek जल-निर्देशित लेजर मशीनीकृत Φ0.15 मिमी छेद की SEM छवि

वीटेक सेमीकंडक्टर की वॉटर-गाइडेड लेजर (डब्ल्यूजेजीएल) तकनीक मोटे सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) सब्सट्रेट्स में वन-पास, टेपर-फ्री माइक्रो-होल मशीनिंग को सक्षम बनाती है। एक हालिया परियोजना में, Φ0.15 मिमी थ्रू-होल को 35 मिमी व्यास × 2 मिमी मोटे एन-प्रकार 4H-SiC सब्सट्रेट पर सफलतापूर्वक संसाधित किया गया था। एसईएम निरीक्षण ने इनलेट से आउटलेट तक अत्यधिक समान छेद वाली दीवारों को सत्यापित किया, जो कठोर अर्धचालक-ग्रेड आवश्यकताओं को पूरा करती हैं।

1. जल-निर्देशित लेजर टेपर-मुक्त SiC छेद कैसे प्राप्त करता है?

आकृति3:जल-निर्देशित लेजर का सिद्धांत: उच्च दबाव वाले जल माइक्रोजेट (जल ऑप्टिकल फाइबर) द्वारा सीमित लेजर ऊर्जा

एक स्थिर माइक्रोजेट बनाने के लिए उच्च दबाव वाले पानी को एक सटीक नोजल (30-120 µm व्यास) के माध्यम से मजबूर किया जाता है। एक केंद्रित 532 एनएम लेजर को एक कांच की खिड़की के माध्यम से इस जेट में जोड़ा जाता है। एक बार पानी के स्तंभ के अंदर, लेजर कुल आंतरिक प्रतिबिंब द्वारा सीमित हो जाता है और उच्च-ऊर्जा-घनत्व "जल ऑप्टिकल फाइबर" के रूप में यात्रा करता है। जब माइक्रोजेट वर्कपीस से संपर्क करता है, तो लेजर सामग्री को अलग कर देता है जबकि निरंतर जल प्रवाह काटने वाले क्षेत्र को ठंडा करता है और मलबे को बहा देता है।

क्योंकि मार्गदर्शक माध्यम स्थिर व्यास का एक बेलनाकार स्तंभ है, उभरती हुई लेजर ऊर्जा कई दसियों मिलीमीटर की कार्य दूरी पर समानांतर रहती है। नतीजतन, कटी हुई दीवार 2 मिमी (और 60 मिमी तक) मोटी SiC पर भी लंबवत रहती है, जिससे फोकस ट्रैकिंग की आवश्यकता समाप्त हो जाती है और फ्री-स्पेस लेजर ड्रिलिंग में दिखाई देने वाले टेपर को रोका जा सकता है।

चित्र 4: जल-निर्देशित लेजर कार्यशील दृश्य की वास्तविक तस्वीर

कठोर-भंगुर सामग्री के लिए मुख्य प्रक्रिया लाभ

• 60 मिमी तक की मोटाई के लिए किसी फोकस समायोजन की आवश्यकता नहीं है

• शून्य या लगभग-शून्य टेपर (10-20 µm इनलेट-टू-एग्जिट अंतर)

• निरंतर शीतलन थर्मल तनाव और किनारे के छिलने को दबा देता है

• जेट क्रॉस-सेक्शन में समान ऊर्जा वितरण सतह की खुरदरापन को कम करता है (Ra 0.3–1 µm)

• केर्फ़ की चौड़ाई 50 µm जितनी संकीर्ण, महंगी SiC पर सामग्री हानि को कम करती है

2. सेमीकंडक्टर सिरेमिक प्रसंस्करण में जल-निर्देशित लेजर के लाभ

आकृति5. वीटेक जल-निर्देशित लेजर उपकरण (डब्ल्यूएल श्रृंखला)

2 मिमी SiC में Φ0.15 मिमी छेद की पारंपरिक यांत्रिक ड्रिलिंग अक्सर उपकरण टूटने, किनारे फ्रैक्चर और प्रगतिशील व्यास भिन्नता से ग्रस्त होती है। फ्री-स्पेस लेजर ड्रिलिंग, गैर-संपर्क होते हुए भी, गर्मी से प्रभावित क्षेत्र, पुनर्रचना परतें और ध्यान देने योग्य टेपर उत्पन्न करती है। जल-निर्देशित लेजर सीमाओं के दोनों सेटों को पार कर जाता है:

1. एक-पास थ्रू-होल क्षमता- दो तरफा प्रसंस्करण की संरेखण त्रुटियों को समाप्त करता है।

2. उच्च अभिमुखता अनुपात- 30:1 से अधिक का अनुपात नियमित रूप से प्राप्त किया जाता है।

3. अति-निम्न यांत्रिक बल- जल जेट बल केवल ~1 एन है, जो अति पतली या नाजुक वेफर्स की सुरक्षित प्रसंस्करण की अनुमति देता है।

4. स्वच्छ, स्लैग-मुक्त सतहें- निरंतर फ्लशिंग से मलबा हट जाता है और पुनः जमाव को रोका जा सकता है।

3. SiC में उच्च-पहलू-अनुपात माइक्रोहोल के लिए जल-निर्देशित लेजर अनुप्रयोग

आकृति6. जल-निर्देशित लेजर द्वारा संसाधित सटीक सिरेमिक घटक

विशिष्ट क्षमताओं में शामिल हैं:

• प्रसंस्करण मोटाई सीमा: 0.05-60 मिमी (SiC, बोरॉन कार्बाइड सिरेमिक)

• न्यूनतम एपर्चर: 0.1 मिमी (मोटाई पर निर्भर)

• आयामी सटीकता: ±0.01 मिमी

• सतह खुरदरापन: 0.3-1 µm

• उपकरण प्लेटफ़ॉर्म: WL-DCS200 (200 × 240 मिमी कार्य क्षेत्र, 50-60 W) और WL-LCS500 (500 × 500 मिमी, 100-200 W)

आकृति7.2 मिमी SiC सब्सट्रेट में इनलेट से आउटलेट तक समान Φ0.15 मिमी थ्रू-होल का ग्राहक SEM सत्यापन

परियोजना साक्ष्य: Φ0.15 मिमी 2 मिमी SiC पर छेद

एक कोरियाई प्रौद्योगिकी भागीदार के सहयोग से, वीटेक ने पांच 35 मिमी व्यास, 2 मिमी मोटे एन-प्रकार 4H-SiC सब्सट्रेट वितरित किए, जिनमें से प्रत्येक में सटीक Φ0.15 मिमी थ्रू-होल था। अंतिम ग्राहक द्वारा किए गए एसईएम विश्लेषण ने पुष्टि की कि नोजल छेद ने लेजर-प्रवेश पक्ष से निकास पक्ष तक एक समान बेलनाकार आकार बनाए रखा है। अगली पीढ़ी की लिथियम-आयन बैटरियों के लिए सिलिकॉन-मिश्र धातु एनोड सामग्री विकास में मूल्यांकन के लिए भागों को स्वीकार किया गया था।

4. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

Q1: क्या जल-निर्देशित लेजर 2 मिमी SiC में Φ0.15 मिमी से छोटे छिद्रों की प्रक्रिया कर सकता है?

उत्तर: 2 मिमी मोटाई पर 0.15 मिमी से काफी कम एपर्चर के लिए तकनीकी कठिनाई तेजी से बढ़ जाती है। उपज और ज्यामिति बनाए रखने के लिए पतले सब्सट्रेट्स (≤0.4 मिमी) पर छोटे छेद (उदाहरण के लिए, 0.06 मिमी) की सिफारिश की जाती है।

Q2: क्या प्रक्रिया वास्तव में सिंगल-पास है?

उत्तर: हाँ. वॉटर-जेट-निर्देशित बीम एक निरंतर ऑपरेशन में पूरी मोटाई में फैलता है, जिससे आगे और पीछे की ड्रिलिंग के गलत संरेखण का जोखिम समाप्त हो जाता है।

Q3: कौन सा निरीक्षण डेटा प्रदान किया जा सकता है?

ए: आयामी माप रिपोर्ट, छेद क्रॉस-सेक्शन की ऑप्टिकल और एसईएम छवियां, और सतह खुरदरापन डेटा प्रत्येक बैच के साथ प्रदान किया जाता है। पूरी प्रक्रिया के वीडियो गोपनीय रहते हैं लेकिन नमूना ज्यामिति सत्यापन मानक है।

5. निष्कर्ष

वीटेक सेमीकंडक्टर की जल-निर्देशित लेजर तकनीक कठोर और भंगुर सेमीकंडक्टर सामग्रियों में सटीक सूक्ष्म विशेषताओं के लिए एक विश्वसनीय, उच्च-उपज मार्ग प्रदान करती है। चाहे आपको सूक्ष्म छिद्रों के साथ कस्टम SiC सब्सट्रेट्स, प्रक्रिया उपकरण के लिए सिरेमिक घटकों, या उन्नत CVD SiC / TaC कोटिंग्स की आवश्यकता हो, हमारी इंजीनियरिंग टीम आपके अगले प्रोजेक्ट का समर्थन करने के लिए तैयार है।

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