كربيد السيليكون (SiC) ليس فقط مادة استراتيجية حاسمة للدفاع الوطني، ولكن أيضاً تكنولوجيا حجر الزاوية لصناعات السيارات والطاقة العالمية.الخطوة الأولى في تصنيع رقائق سيك هي شق البلاطات السيك المزروعة بالجملة إلى رقائق رقيقةإن جودة عملية التقطيع هذه تحدد بشكل مباشر كفاءة و إنتاجية مراحل التخفيف و التلميع اللاحقة.أساليب التقطيع التقليدية غالباً ما تسبب شقوقًا على سطح الوافر وتحت السطح، مما يزيد من معدلات كسر الصفيحة ويزيد من تكاليف الإنتاج. وبالتالي ، فإن تقليل تلف السطح أثناء التقطيع أمر حيوي للتقدم في تقنيات تصنيع أجهزة SiC.
في الوقت الحاضر، يواجه شق رقائق سيكي تحديين رئيسيين:
فقدان كبير للمواد مع الشفرة المتعددة الأسلاك التقليدية.
نظراً للصلابة والهشاشة القصوى لـ SiC ، فإن الخياطة والبرمجة متطلبات تقنية ، وغالبًا ما تؤدي إلى تشوه الصفيحة الشديدة والشقوق والنفايات المادية المفرطة.وفقًا لبيانات "إنفينيون"، وتحقيق طرق الخياطة الماسية التقليدية فقط ~ 50٪ استخدام المواد في مرحلة القطع. بعد طحن وبرقة،يمكن أن ينخفض العائد الفعلي بنسبة تصل إلى 75% (مع خسارة إجمالية لكل وافر تبلغ 250 ميكرو متراً)، مما يترك نسبة منخفضة نسبيا من رقائق قابلة للاستخدام.
دورات المعالجة الطويلة والسرعة المنخفضة.
تظهر إحصاءات الإنتاج الدولية أنه في ظل تشغيل مستمر لمدة 24 ساعة، فإن تصنيع 10،000 رقاقة يستغرق حوالي 273 يوما.لذلك فإن تلبية طلب السوق بتكنولوجيا المنشارات السلكية يتطلب عددًا كبيرًا من الآلات والمواد الاستهلاكيةعلاوة على ذلك، تؤدي هذه الطريقة إلى ضعف خشونة السطح، والتلوث الكبير، والعبء البيئي الكبير (الغبار، مياه الصرف الصحي، الخ).
لمواجهة هذه التحديات، قام فريق البحث بقيادة البروفيسور شيو شيانغشيان في جامعة نانجينغ بتطويرمعدات لقطع ليزر SiC ذات قطر كبيرمن خلال تطبيق تقنيات التقطيع بالليزر المتقدمة، يقلل النظام بشكل كبير من فقدان المواد مع تحسين الناتج بشكل كبير. على سبيل المثال عند معالجة زنجرة 20 ملم SiC،عدد الوجبات المنتجة بتقطيع بالليزر أكثر منمزدوجالتي تحقق بواسطة شق الأسلاك التقليدية. بالإضافة إلى ذلك ، تظهر الوافيرات المقطعة بالليزر خصائص هندسية متفوقة ، ويمكن تقليل سمك الوافير إلى أقل من 200 ميكرو متراً ،زيادة إضافية في العائد من البولوت.
تكمن الميزة التنافسية لهذا المشروع في نضجها التكنولوجي. وقد تم بالفعل تطوير نموذج أولي لمعدات شق الليزر على نطاق واسع وأثبتت بنجاح في:
تقطيع وتخفيفرقائق SiC نصف معزولة 4 ′′ 6 بوصة
تقطيع6 بوصات من السبائك الموصلة لـ SiC
التحقق المستمر من صحةشق البلاط SiC 8 بوصات
هذا النظام يوفر دورات قطع أقصر، أعلى إنتاج السنوي الوافر، وانخفاض خسارة المواد لكل الوافر، وتحقيق أكثر منتحسن في العائد بنسبة 50%بالمقارنة مع الطرق التقليدية.
من وجهة نظر السوق ، فإن معدات شق الليزر SiC ذات القطر الكبير على وشك أن تصبحالتكنولوجيا الأساسية لإنتاج رقائق SiC 8 بوصةفي الوقت الحالي ، يتم استيراد هذه المعدات بشكل حصري تقريبًا من اليابان ، مع ارتفاع التكاليف والقيود المحتملة على التصدير.1,000 وحدة، ولكن لا يوجد مزود محلي ناضج اليوم. وبالتالي فإن النظام الذي طورته جامعة نانجينغ يحمل إمكانات سوقية كبيرة وقيمة اقتصادية هائلة.
وبالإضافة إلى الـ SiC، يمكن توسيع هذه المنصة لقطع الليزر إلى مواد نصف موصلات وأضواء متقدمة أخرى، بما في ذلك نتريد الغاليوم (GaN) ، أكسيد الغاليوم (Ga2O3) ، والماس الاصطناعي،توسيع نطاق تطبيقه الصناعي.
كربيد السيليكون (SiC) ليس فقط مادة استراتيجية حاسمة للدفاع الوطني، ولكن أيضاً تكنولوجيا حجر الزاوية لصناعات السيارات والطاقة العالمية.الخطوة الأولى في تصنيع رقائق سيك هي شق البلاطات السيك المزروعة بالجملة إلى رقائق رقيقةإن جودة عملية التقطيع هذه تحدد بشكل مباشر كفاءة و إنتاجية مراحل التخفيف و التلميع اللاحقة.أساليب التقطيع التقليدية غالباً ما تسبب شقوقًا على سطح الوافر وتحت السطح، مما يزيد من معدلات كسر الصفيحة ويزيد من تكاليف الإنتاج. وبالتالي ، فإن تقليل تلف السطح أثناء التقطيع أمر حيوي للتقدم في تقنيات تصنيع أجهزة SiC.
في الوقت الحاضر، يواجه شق رقائق سيكي تحديين رئيسيين:
فقدان كبير للمواد مع الشفرة المتعددة الأسلاك التقليدية.
نظراً للصلابة والهشاشة القصوى لـ SiC ، فإن الخياطة والبرمجة متطلبات تقنية ، وغالبًا ما تؤدي إلى تشوه الصفيحة الشديدة والشقوق والنفايات المادية المفرطة.وفقًا لبيانات "إنفينيون"، وتحقيق طرق الخياطة الماسية التقليدية فقط ~ 50٪ استخدام المواد في مرحلة القطع. بعد طحن وبرقة،يمكن أن ينخفض العائد الفعلي بنسبة تصل إلى 75% (مع خسارة إجمالية لكل وافر تبلغ 250 ميكرو متراً)، مما يترك نسبة منخفضة نسبيا من رقائق قابلة للاستخدام.
دورات المعالجة الطويلة والسرعة المنخفضة.
تظهر إحصاءات الإنتاج الدولية أنه في ظل تشغيل مستمر لمدة 24 ساعة، فإن تصنيع 10،000 رقاقة يستغرق حوالي 273 يوما.لذلك فإن تلبية طلب السوق بتكنولوجيا المنشارات السلكية يتطلب عددًا كبيرًا من الآلات والمواد الاستهلاكيةعلاوة على ذلك، تؤدي هذه الطريقة إلى ضعف خشونة السطح، والتلوث الكبير، والعبء البيئي الكبير (الغبار، مياه الصرف الصحي، الخ).
لمواجهة هذه التحديات، قام فريق البحث بقيادة البروفيسور شيو شيانغشيان في جامعة نانجينغ بتطويرمعدات لقطع ليزر SiC ذات قطر كبيرمن خلال تطبيق تقنيات التقطيع بالليزر المتقدمة، يقلل النظام بشكل كبير من فقدان المواد مع تحسين الناتج بشكل كبير. على سبيل المثال عند معالجة زنجرة 20 ملم SiC،عدد الوجبات المنتجة بتقطيع بالليزر أكثر منمزدوجالتي تحقق بواسطة شق الأسلاك التقليدية. بالإضافة إلى ذلك ، تظهر الوافيرات المقطعة بالليزر خصائص هندسية متفوقة ، ويمكن تقليل سمك الوافير إلى أقل من 200 ميكرو متراً ،زيادة إضافية في العائد من البولوت.
تكمن الميزة التنافسية لهذا المشروع في نضجها التكنولوجي. وقد تم بالفعل تطوير نموذج أولي لمعدات شق الليزر على نطاق واسع وأثبتت بنجاح في:
تقطيع وتخفيفرقائق SiC نصف معزولة 4 ′′ 6 بوصة
تقطيع6 بوصات من السبائك الموصلة لـ SiC
التحقق المستمر من صحةشق البلاط SiC 8 بوصات
هذا النظام يوفر دورات قطع أقصر، أعلى إنتاج السنوي الوافر، وانخفاض خسارة المواد لكل الوافر، وتحقيق أكثر منتحسن في العائد بنسبة 50%بالمقارنة مع الطرق التقليدية.
من وجهة نظر السوق ، فإن معدات شق الليزر SiC ذات القطر الكبير على وشك أن تصبحالتكنولوجيا الأساسية لإنتاج رقائق SiC 8 بوصةفي الوقت الحالي ، يتم استيراد هذه المعدات بشكل حصري تقريبًا من اليابان ، مع ارتفاع التكاليف والقيود المحتملة على التصدير.1,000 وحدة، ولكن لا يوجد مزود محلي ناضج اليوم. وبالتالي فإن النظام الذي طورته جامعة نانجينغ يحمل إمكانات سوقية كبيرة وقيمة اقتصادية هائلة.
وبالإضافة إلى الـ SiC، يمكن توسيع هذه المنصة لقطع الليزر إلى مواد نصف موصلات وأضواء متقدمة أخرى، بما في ذلك نتريد الغاليوم (GaN) ، أكسيد الغاليوم (Ga2O3) ، والماس الاصطناعي،توسيع نطاق تطبيقه الصناعي.
