Industrie	Fabrication de semi-conducteurs, céramiques avancées, matériaux semi-conducteurs de troisième génération
Processus	Usinage de trous traversants en un seul passage au laser guidé par jet d'eau (WJGL)
Solution	Substrats SiC personnalisés de 35 mm × 2 mm avec micro-trous de précision de Φ0,15 mm
Services	Consultation technique, développement de processus, rapports d'inspection, revêtement et usinage personnalisés
Résultats	• Géométrie de trou uniforme de l'entrée à la sortie confirmée par SEM • Pas de conicité mesurable ; rapport hauteur/largeur adapté à une épaisseur de 2 mm • Zone affectée thermiquement minimale et pratiquement aucun écaillage sur le SiC dur et cassant • Livraison réussie et acceptation par le client pour le développement de matériaux pour batteries secondaires

Chiffre1 : photo du produit d'un substrat SiC de 35 mm × 2 mm après usinage de micro-trous laser guidé par eau

Chiffre2：Image SEM d'un trou de Φ0,15 mm usiné au laser à guidage d'eau VeTek dans un substrat SiC

La technologie laser à guidage d'eau (WJGL) de VeTek Semiconductor permet l'usinage de micro-trous en un seul passage et sans conicité dans des substrats épais en carbure de silicium (SiC). Dans un projet récent, des trous traversants de Φ0,15 mm ont été traités avec succès sur des substrats 4H-SiC de type N de 35 mm de diamètre × 2 mm d'épaisseur. L'inspection SEM a vérifié des parois de trous très uniformes de l'entrée à la sortie, répondant aux exigences strictes en matière de qualité des semi-conducteurs.

1. Comment le laser guidé par l'eau permet-il d'obtenir des trous SiC sans cône ?

Chiffre3 :Principe du laser guidé par l'eau : énergie laser confinée par microjet d'eau à haute pression (fibre optique d'eau)

L'eau à haute pression est forcée à travers une buse de précision (diamètre de 30 à 120 µm) pour former un microjet stable. Un laser focalisé de 532 nm est couplé à ce jet à travers une fenêtre en verre. Une fois à l’intérieur de la colonne d’eau, le laser est confiné par réflexion interne totale et se déplace comme une « fibre optique d’eau » à haute densité d’énergie. Lorsque le microjet entre en contact avec la pièce à usiner, le laser ablate le matériau tandis que le flux d'eau continu refroidit la zone de coupe et élimine les débris.

Le milieu de guidage étant une colonne cylindrique de diamètre constant, l'énergie laser émergente reste parallèle sur une distance de travail de plusieurs dizaines de millimètres. Par conséquent, la paroi découpée reste verticale même sur du SiC de 2 mm (et jusqu'à 60 mm) d'épaisseur, éliminant ainsi le besoin de suivi de mise au point et empêchant la conicité qui apparaît lors du perçage laser en espace libre.

Chiffre4 : Photo réelle de la scène de travail au laser guidé par eau

Avantages clés du processus pour les matériaux durs et cassants

• Aucun réglage de mise au point n'est nécessaire pour des épaisseurs allant jusqu'à 60 mm

• Cône nul ou proche de zéro (différence entrée-sortie de 10 à 20 µm)

• Le refroidissement continu supprime les contraintes thermiques et l'écaillage des bords

• La distribution uniforme de l'énergie sur la section transversale du jet réduit la rugosité de la surface (Ra 0,3 à 1 µm)

• Largeur de saignée aussi étroite que 50 µm, minimisant la perte de matière sur le SiC coûteux

2. Avantages du laser guidé par eau dans le traitement de la céramique semi-conductrice

Chiffre5. Équipement laser à guidage d'eau VeTek (série WL)

Le perçage mécanique traditionnel de trous de Φ0,15 mm dans du SiC de 2 mm souffre fréquemment de casse d'outil, de fracture d'arête et de variation progressive du diamètre. Le perçage laser en espace libre, bien que sans contact, génère des zones affectées par la chaleur, des couches de refonte et une conicité visible. Le laser guidé par l’eau surmonte ces deux séries de limitations :

1. Capacité traversante en un seul passage– élimine les erreurs d'alignement du traitement double face.

2. Rapport d'aspect élevé– des ratios supérieurs à 30:1 sont régulièrement atteints.

3. Force mécanique ultra faible– la force du jet d'eau n'est que de ~1 N, permettant un traitement en toute sécurité de tranches ultra fines ou fragiles.

4. Surfaces propres et sans scories– un rinçage continu élimine les débris et empêche leur redéposition.

3. Applications laser guidées par l'eau pour les microtrous à rapport d'aspect élevé dans le SiC

Chiffre6. Composants en céramique de précision traités par laser guidé par eau

Les capacités typiques incluent :

• Plage d'épaisseur de traitement : 0,05–60 mm (SiC, céramique de carbure de bore)

• Ouverture minimale : 0,1 mm (en fonction de l'épaisseur)

• Précision dimensionnelle : ±0,01 mm

• Rugosité de surface : 0,3 à 1 µm

• Plates-formes d'équipement : WL-DCS200 (zone de travail de 200 × 240 mm, 50 à 60 W) et WL-LCS500 (500 × 500 mm, 100 à 200 W)

Chiffre7.Vérification SEM par le client d'un trou traversant uniforme de Φ0,15 mm de l'entrée à la sortie dans un substrat SiC de 2 mm

Preuve du projet : trou de Φ0,15 mm sur SiC de 2 mm

En collaboration avec un partenaire technologique coréen, VeTek a livré cinq substrats 4H-SiC de type N de 35 mm de diamètre et 2 mm d'épaisseur, chacun contenant un trou traversant de précision de Φ0,15 mm. L'analyse SEM effectuée par le client final a confirmé que le trou de la buse conservait une forme cylindrique uniforme du côté entrée du laser jusqu'au côté sortie. Les pièces ont été acceptées pour évaluation dans le cadre du développement de matériaux d'anode en alliage de silicium pour les batteries lithium-ion de nouvelle génération.

4. FAQ

Q1 : Le laser guidé par eau peut-il traiter des trous inférieurs à Φ0,15 mm dans du SiC de 2 mm ?

R : Pour les ouvertures nettement inférieures à 0,15 mm sur une épaisseur de 2 mm, la difficulté technique augmente fortement. Des trous plus petits (par exemple 0,06 mm) sont recommandés sur des substrats plus minces (≤0,4 mm) pour maintenir le rendement et la géométrie.

Q2 : Le processus est-il réellement en un seul passage ?

R : Oui. Le faisceau guidé par jet d'eau se propage sur toute l'épaisseur en une seule opération continue, éliminant ainsi le risque de désalignement dû au perçage avant et arrière.

Q3 : Quelles données d’inspection peuvent être fournies ?

R : Des rapports de mesure dimensionnelle, des images optiques et SEM de la section transversale du trou et des données de rugosité de surface sont fournis avec chaque lot. Les vidéos complètes du processus restent confidentielles, mais la vérification de la géométrie des échantillons est standard.

5. Conclusion

La technologie laser guidée par l'eau de VeTek Semiconductor offre une voie fiable et à haut rendement vers des micro-caractéristiques de précision dans les matériaux semi-conducteurs durs et cassants. Que vous ayez besoin de substrats SiC personnalisés avec des micro-trous, de composants en céramique pour les équipements de traitement ou de revêtements CVD SiC/TaC avancés, notre équipe d'ingénierie est prête à prendre en charge votre prochain projet.

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