Blog Ayrıntıları

Silisyum karbür (SiC), sadece ulusal savunma için kritik bir stratejik malzeme olmakla kalmayıp, aynı zamanda küresel otomotiv ve enerji endüstrileri için de temel bir teknolojidir. SiC gofret üretimindeki ilk adım, toplu olarak büyütülmüş SiC külçelerinin ince gofretler halinde dilimlenmesidir. Bu dilimleme işleminin kalitesi, sonraki inceltme ve parlatma adımlarının verimliliğini ve verimini doğrudan belirler. Ancak, geleneksel dilimleme yöntemleri genellikle gofret yüzeyinde ve yüzey altında çatlaklara neden olur, bu da gofret kırılma oranlarını artırır ve üretim maliyetlerini yükseltir. Bu nedenle, dilimleme sırasında yüzey hasarını en aza indirmek, SiC cihaz üretim teknolojilerini geliştirmek için hayati öneme sahiptir.

Şu anda, SiC gofret dilimleme iki büyük zorlukla karşı karşıyadır:

1. Geleneksel çok telli testere ile yüksek malzeme kaybı.
   SiC'nin aşırı sertliği ve kırılganlığı nedeniyle, testere ile kesme ve parlatma teknik olarak zordur ve genellikle ciddi gofret eğrilmelerine, çatlaklara ve aşırı malzeme israfına yol açar. Infineon'un verilerine göre, geleneksel ileri geri hareket eden elmas tel testere yöntemleri, dilimleme aşamasında sadece ~%50 malzeme kullanımı sağlar. Taşlama ve parlatmadan sonra, etkin verim %75'e kadar düşebilir (gofret başına toplam ~250 μm kayıpla), bu da nispeten düşük bir oranda kullanılabilir gofret bırakır.

2. Uzun işlem döngüleri ve düşük verim.
   Uluslararası üretim istatistikleri, 24 saat kesintisiz çalışma altında, 10.000 gofret üretmenin yaklaşık 273 gün sürdüğünü göstermektedir. Bu nedenle, tel testere teknolojisi ile pazar talebini karşılamak, çok sayıda makine ve sarf malzemesi gerektirir. Ayrıca, yöntem zayıf yüzey pürüzlülüğüne, önemli kirlenmeye ve ağır çevresel yüklere (toz, atık su vb.) neden olur.

Bu zorlukları ele almak için, Nanjing Üniversitesi'nden Profesör Xiu Xiangqian liderliğindeki araştırma ekibi, büyük çaplı SiC lazer dilimleme ekipmanı geliştirdi. Gelişmiş lazer dilimleme tekniklerini uygulayarak, sistem malzeme kaybını önemli ölçüde azaltırken, verimi dramatik bir şekilde artırır. Örneğin, 20 mm'lik bir SiC külçesi işlenirken, lazer dilimleme ile üretilen gofret sayısı, geleneksel tel testere ile elde edilenden iki kat daha fazladır. Ayrıca, lazerle dilimlenmiş gofretler üstün geometrik özellikler sergiler ve gofret kalınlığı 200 μm kadar düşürülebilir, bu da külçe başına verimi daha da artırır.

Bu projenin rekabet avantajı, teknolojik olgunluğunda yatmaktadır. Büyük ölçekli lazer dilimleme ekipmanının bir prototipi zaten geliştirilmiş ve aşağıdakilerde başarıyla gösterilmiştir:

• 4–6 inç yarı yalıtkan SiC gofretlerin dilimlenmesi ve inceltilmesi

• 6 inç iletken SiC külçelerin dilimlenmesi

• 8 inç SiC külçe dilimleme için devam eden doğrulama

Bu sistem, daha kısa dilimleme döngüleri, daha yüksek yıllık gofret üretimi ve gofret başına daha düşük malzeme kaybı sunarak, geleneksel yöntemlere kıyasla %50'den fazla verim artışı elde etmektedir.

Pazar açısından bakıldığında, büyük çaplı SiC lazer dilimleme ekipmanı, 8 inç SiC gofret üretimi için temel teknoloji olmaya hazırlanıyor. Şu anda, bu tür ekipman neredeyse tamamen Japonya'dan ithal edilmekte olup, yüksek maliyetler ve potansiyel ihracat kısıtlamaları bulunmaktadır. Lazer dilimleme/inceltme ekipmanına yönelik yurt içi talebin 1.000 adedi aşması bekleniyor, ancak bugün olgun bir yurt içi tedarikçi bulunmamaktadır. Bu nedenle, Nanjing Üniversitesi tarafından geliştirilen sistem önemli pazar potansiyeline ve muazzam ekonomik değere sahiptir.

SiC'nin ötesinde, bu lazer dilimleme platformu, galyum nitrür (GaN), galyum oksit (Ga₂O₃) ve sentetik elmas dahil olmak üzere diğer gelişmiş yarı iletken ve optik malzemelere de genişletilebilir ve endüstriyel uygulamasını daha da genişletebilir.