El carbur de silici (SiC) s'utilitza àmpliament en semiconductors de potència, hòsties de SiC, ceràmica avançada, electrònica d'automòbils i components estructurals d'alta -temperatura. La seva alta duresa, fragilitat, conductivitat tèrmica i estabilitat química fan que el mecanitzat convencional sigui un repte.
El processament làser proporciona un mètode sense-contacte per tallar, traçar, ranurar i perforar SiC. Tanmateix, triar una màquina de tall làser de carbur de silici no es tracta simplement de seleccionar la potència làser més alta. La solució adequada depèn del gruix del material, la qualitat de les vores requerida, la precisió del processament, la productivitat i els requisits generals de fabricació.
Aquests són els factors clau a tenir en compte a l'hora de seleccionar una màquina de tall per làser SiC.
1. Comenceu amb el material i l'aplicació SiC
Els diferents productes de SiC requereixen diferents configuracions làser.
Les aplicacions típiques inclouen:
Hòsties de SiC i làmines fines:Baixa estellada, baix dany tèrmic, tall estret i alta precisió de posicionament
Substrats ceràmics de SiC:Equilibri entre la qualitat de tall i l'eficiència del processament
Ceràmica SiC gruixuda i peces estructurals:Alta capacitat d'eliminació de material i eficiència de processament
Micro forats i ranures:Mida petita del punt, posicionament precís i control precís del procés
Abans de sol·licitar un pressupost, definiu:
Tipus de material → Gruix → Mida de la peça → Mètode de processament → Requisits de qualitat → Volum de producció
Aquesta informació és més important que simplement comparar la potència del làser.
2. Quina longitud d'ona làser és millor per a SiC?
La longitud d'ona del làser té una influència significativa en el processament de SiC.
Com que el SiC és un material de-banda intercalada àmplia, la seva interacció amb diferents longituds d'ona depèn de factors com el tipus de material, l'estructura del cristall, l'estat de la superfície i els paràmetres de processament. Per tant, no hi ha una sola longitud d'ona ideal per a totes les aplicacions de SiC.
Làser UV de 355 nm
Els làsers UV de 355 nm es consideren àmpliament per al processament de SiC de precisió a causa de la seva longitud d'ona més curta i un punt enfocat més petit possible.
Són especialment adequats per a:
Hòsties fines de SiC i làmines ceràmiques
Contorns fins i microestructures
Aplicacions que requereixen talls estrets
Tall d'alta{0}}precisió
Per a components de SiC prims i de precisió, una màquina de tall per làser UV de 355 nm és una bona opció per avaluar.
Làser verd de 532 nm
Els làsers verds també es poden utilitzar per a determinades aplicacions de precisió SiC. La seva idoneïtat s'ha d'avaluar segons el gruix del material, la qualitat de les vores requerida i els resultats reals del processament.
Làser de fibra / QCW de 1064-1080 nm
Es poden considerar làsers de fibra-de gran potència i QCW per a ceràmiques de SiC més gruixudes i components estructurals on la velocitat d'eliminació de material i l'eficiència de processament són importants.
Per tant, els làsers de 1064-1080 nm no s'han de classificar simplement com a "no aptes" per a SiC. El làser adequat depèn de l'aplicació.
Com a pauta general:
Per a components de SiC prims i de precisió, avalueu primer les solucions UV de 355 nm. Per a ceràmiques de SiC i peces estructurals més gruixudes, les solucions QCW d'alta potència o làser de fibra poden ser més adequades.
3. Làser de nanosegons o picosegons?
La durada del pols és un altre factor important en el processament làser de SiC.
Làser de nanosegons
Els làsers de nanosegons ofereixen un equilibri pràctic entre la capacitat de processament, el cost de l'equip i la usabilitat industrial.
Un làser de nanosegons UV de 355 nm pot ser adequat per a moltes aplicacions de ceràmica de precisió i SiC prim quan la potència del làser, l'energia del pols, la velocitat de repetició, la velocitat d'escaneig i l'estratègia de processament estan optimitzades correctament.
Làser de picosegons / femtosegons
Els làsers ultraràpides poden reduir encara més els efectes tèrmics i poden proporcionar avantatges quan es requereixen danys tèrmics extremadament baixos, xips mínims o microestructures fines.
No obstant això, també tenen un cost d'equipament més elevat.
El millor enfocament és definir primer la qualitat requerida i després seleccionar la durada del pols adequada.
4. El sistema de moviment és tan important com el làser
El làser determina com l'energia interacciona amb el SiC, mentre que el sistema de moviment determina amb quina precisió i coherència s'executa el camí de processament.
Quan avalueu una màquina, comproveu:
Posicionament i repetibilitat
No us centreu només en la precisió de posicionament repetida anunciada.
Considereu també:
Precisió de mecanitzat real
Precisió de posicionament
Repetibilitat
Rectitud
Estabilitat operativa-a llarg termini
Per a aplicacions d'hòstia i ceràmica de precisió, la precisió de mecanitzat real és més significativa que una única especificació a la fitxa tècnica.
Motor lineal i comentaris de-bucle tancat
Les màquines làser d'alta-precisió poden utilitzar motors lineals juntament amb escales lineals d'alta-resolució per al posicionament-de llaç tancat.
Aquesta configuració pot proporcionar una resposta ràpida i un control de moviment precís, especialment per a aplicacions de tall de precisió.
5. Posicionament de la visió i enfocament dinàmic
Per a les hòsties de SiC i els components ceràmics de precisió, també s'han de considerar els sistemes de visió i enfocament.
Posicionament de la visió CCD
Un sistema de visió pot identificar:
Vores de l'hòstia
Marques d'alineació
Tallar carrers
Contorns de la peça
Tramitació de posicions
El posicionament precís de la visió és especialment important quan el camí làser ha de coincidir amb les característiques existents en una hòstia o substrat.
Enfocament dinàmic
Quan la superfície de la peça no és perfectament plana o el material és relativament gruixut, un focus fix pot allunyar-se de la posició òptima durant el processament.
Un sistema d'enfocament dinàmic pot compensar els canvis en l'alçada de la peça i mantenir una posició focal més consistent.
És important distingir les dues funcions:
L'enfocament dinàmic controla la posició focal, mentre que la base de dades del procés controla els paràmetres làser per a diferents materials, gruixos i camins de processament.
6. El coneixement del procés-és més important que l'energia làser sola
Dues màquines que utilitzen fonts làser similars poden produir resultats de tall de SiC molt diferents.
Un motiu important és el desenvolupament del procés.
Quan seleccioneu una màquina de tall làser SiC, pregunteu si el proveïdor té experiència en l'optimització de paràmetres per a diferents:
Gruixos de SiC
Tipus de cristall
Geometries de tall
Potències làser
Velocitats d'escaneig
Estratègies de processament
Un proveïdor capaç hauria de poder provar el vostre material real i desenvolupar un procés adequat en lloc de proporcionar només un conjunt de paràmetres estàndard.
7. Trieu la màquina segons la vostra aplicació
| Aplicació | Requisits clau | Direcció recomanada |
| Tall / tall d'hòsties de SiC | Baixa estellada, tall estret, precisió de posicionament | 355nm UV + visió de precisió |
| Làmines ceràmiques fines de SiC | Qualitat de vora, baix dany tèrmic | UV nanosegon o làser ultraràpid |
| Substrats ceràmics de SiC | Equilibri qualitat i eficiència | UV o QCW depenent del gruix |
| Ceràmica SiC gruixuda / peces estructurals | Eliminació de material i eficiència | Làser QCW/fibra{0}}d'alta potència |
| Micro forats / ranures | Punt petit, posicionament de precisió | Làser UV o ultraràpid |
| R+D/producció en -petits lots | Flexibilitat i control de paràmetres | Potència ajustable + múltiples modes de procés |
No hi ha cap màquina de tall làser de SiC que sigui òptima per a cada gruix i aplicació.
8. Comproveu sempre el vostre material de SiC real abans de comprar
Les proves de mostres han de ser un dels passos més importants en el procés de selecció d'equips.
No avalueu una màquina només per:
Potència làser
Gruix màxim de tall
Màxima velocitat de tall
Repetiu la precisió de posicionament
En lloc d'això, prova el teu material real i mesura:
Qualitat de tall
Xipping
Esquerdes
Zona afectada per la calor-
Amplada del cordó
Retalla la qualitat de la superfície
Rugositat superficial
Eficiència de processament
Temps de processament per part
Velocitat de tall
Nombre d'exploracions
Estabilitat de processament continu
Precisió dimensional
Dimensions finals del contorn
Diàmetre del forat
Precisió de posició
Coherència dimensional-a llarg termini
Per a aplicacions de producció, es recomanen proves de processament continu en lloc d'avaluar només una mostra única
9. WHYC Laser SiC Laser Processing Solutions
WHYC Laser ofereix sistemes de processament làser per a ceràmica avançada i altres materials durs i trencadissos.
Per a components de SiC prims i de precisió, els sistemes làser de nanosegons UV de 355 nm es poden avaluar per a un tall i microprocessament d'alta-precisió.
Per a les ceràmiques de SiC i els components estructurals més gruixuts, es poden considerar sistemes làser de fibra QCW d'alta potència-quan es requereixen majors taxes d'eliminació de material i eficiència de processament.
Les configuracions de la màquina es poden personalitzar segons l'aplicació, incloent:
Fonts làser UV o QCW
Plataformes de moviment de precisió
Posicionament de visió CCD
Enfocament automàtic o dinàmic
Paràmetres de procés personalitzats
Càrrega i descàrrega automatitzada
La configuració final del làser sempre s'ha de determinar mitjançant proves de mostres reals basades en els requisits de material, gruix, geometria i qualitat del client.
Conclusió
Escollir la màquina de tall per làser de carbur de silici adequada no és només una qüestió de seleccionar la potència làser més alta.
La clau és trobar la combinació adequada de:
Longitud d'ona làser + durada del pols + precisió del moviment + posicionament de la visió + desenvolupament del procés
El procés de compra més fiable és:
Definiu el material → Seleccioneu la tecnologia làser → Proveu mostres reals → Mesureu la qualitat del tall → Comproveu l'estabilitat de la producció → Finalitzeu la configuració de la màquina.
Si esteu buscant una solució de tall per làser adequada per als vostres materials SiC, no dubteu a fer-hocontacteu amb YCLaser. Us oferirem mostres gratuïtes de producció i verificació de processos.
