Kaasaegses mikroelektroonikas ja täppisootmises kasutatakse nende ainulaadsete füüsikaliste ja keemiliste omaduste tõttu laialdaselt räni vahvleid ja teemantkattega vasklehti. Räni vahvlitel on pooljuhtseadmete põhimaterjal hea elektrijuhtivus ja termiline stabiilsus; samal ajal kui teemant vask-plakeeritud laminaadid ühendavad teemandi kõrge kõvaduse koos vase hea elektrijuhtivuse ja soojusjuhtivusega, ning neid kasutatakse laialdaselt suure jõudlusega jahutusradade ja elektrooniliste pakettide korral. Nende materjalide kõrge kõvadus ja töötlemise täpsuse ranged nõuded muudavad traditsiooniliste töötlemismeetoditega silmitsi paljude väljakutsetega. Selles artiklis arutame nende kahe materjali omadusi ja nende traditsiooniliste töötlemismeetodite piiranguid ning tutvustame, kuidas lasertehnoloogiat kasutades kohandatud kõva materjali laserlõikamise seadmeid koos koaksiaalsete puhumissüsteemidega saab neist väljakutsetest üle saada.
Materiaalsed omadused ja traditsioonilised töötlemisraskused
Räni vahvlid: erineva paksusega räni vahvlitel on töötlemise ajal erinevad omadused. Õhukesed ränivahvlid on habras ja hõlpsasti deformeeruvad, paksud räni vahvlid on raskemad ja neil on kõrgemad nõuded pinna tasapinnale.
Joonis 1 Räni vahvlite lasertöötlus ja pinna morfoloogia
Diamond-vankumisvormiga vahvliks: teemantosakeste ja vask maatriksi komposiit, ühendades teemandi kõrge kõvaduse ning vase hea elektri- ja soojusjuhtivuse. Selle äärmiselt kõrge kõvadus ja keeruline struktuur muudavad traditsiooniliste töötlemismeetodite abil kvaliteetse lõikamise ja puurimise keeruliseks.
Joonis 2 Teemantkattega vasklehe proov
Traditsioonilistel töötlemismeetoditel, näiteks mehaanilisel lõikamisel ja puurimisel, on järgmised probleemid:
1. servakahjustus: mehaaniline pinge põhjustab serva purunemist, mõjutades järgnevat protsessi.
2. Madal töötlemise tõhusus: masstootmise vajadusi on keeruline rahuldada.
3. Halb kohanemisvõime: ülikergete või keerukate kujutoodete halvad töötlemistulemused.
Laseritöötluse eelised
Laseri töötlemise tehnoloogia koos kontaktivaba töö, ülitäpse positsioneerimise võimaluste ja paindlikkuse abil räni vahvlite ja teemant vask-plakeeritud lehe töötlemiseks on uus lahendus:
1. Suur täpsus: laserkiire energiajaotuse täpselt juhtides saab see realiseerida mikroni või isegi nanomeetri taseme peene töötlemise.
2. Materjali vähenenud kahjustus: laseri töötlemine vähendab oluliselt mõju ümbritsevatele materjalidele ja kaitseb konstruktsiooni terviklikkust.
3. Suurendage tootlikkust: kõrgelt automatiseeritud lasersüsteemid toetavad pidevaid töörežiime, vähendades dramaatiliselt töötlemistsüklit.
4. Täiustatud kohanemisvõime: kas õhukeste või paksude räni vahvlite või keerukate teemantkattega vasklehtede puhul saab laser paindlikult kohandada oma parameetreid vastavalt mitmesugustele töötlemisvajadustele.
Lisaks võib kõva materjalide kohandatud laserlõikamisseadmete kasutamine koos koaksiaalse õhu puhumissüsteemiga tagada protsessi kvaliteedi, parandades samal ajal tõhusust. Koaksiaalne õhupuhumine ei aita mitte ainult efekti pindala jahutada, vaid eemaldab ka tekitatud prahi, hoides töötlemiskeskkonna puhtaks ja tagades sujuvamas protsessis.
Joonis 3 Räni vahvli ruut lõikamine ja lõikamine
Joonis 4 Ümmarguse vahvli lõikamine ja ruudu massiivi lõikamine
Joonis 5 Teemantkattega vaskvahvli otsapinna topograafia lõikamine
Kokkuvõtlikult võib öelda, et ränivahverite ja teemantvaskekattena, näiteks kõrge kõvadusega materjalid, saab lasertöötluse tehnoloogia kasutamine täiustatud lisaseadmetega mitte ainult lahendada paljusid probleeme, mis on traditsioonilises meetodis olemas, vaid parandab toote kvaliteedi tagamise eeldusel ka tootmise tõhusust. Seotud tehnoloogiate pideva edusammude ja paranemisega mängib lasertöötlus olulist rolli rohkemates valdkondades, edendades mikroelektroonika ja täppisootmistehnoloogia arengut.
