Подлоге од силицијум карбида (СиЦ) могу се користити за припрему енергетских уређаја, РФ уређаја и уређаја за детекцију који издржавају високе температуре, високе напоне и зрачење. Они ће наћи широку примену у потрошачкој електроници, возилима са новом енергијом, железничком транспорту и другим областима, нудећи широку примену и значајан стратешки значај. Процес производње моно{2}}кристалних СиЦ плочица углавном укључује извлачење ингота, резање ингота и друге процесне кораке, са циљем добијања високо-квалитетне СиЦ плочице одређене дебљине.
Међутим, изузетно висока тврдоћа, кртост и добра хемијска стабилност СиЦ-а отежавају обраду. Сходно томе, СиЦ технологија сечења је постала актуелна истраживачка тачка. Тренутно, главне методе сечења за моно-кристалне СиЦ плочице укључују сечење дијамантском кружном тестером, машинску обраду жицом са електричним пражњењем (ВЕДМ), сечење жичаном тестером, ласерско термичко сечење-контролисано сечење лома (ласерско термичко пуцање) и ласерско стеалтх коцкице.
Сечење сечива (сечење тестером)
Сечиво сечива користи високо{0}}тестеру за резање коцкица за сечење облатни. Узорак је причвршћен за плави филм, а дијамантски алат-брзински ротирајући алат бруси о СиЦ узорак. Механичко напрезање изазива крт лом у материјалу, чиме се постиже одвајање. Током сечења, алат се ротира веома великим брзинама (обично 30.000–50.000 о/мин) уз примењен аксијални притисак. Алат се обично састоји од дијамантских зрна и спојне матрице, са површином прекривеном дијамантским честицама микронске величине. Ове честице стварају изузетно висок локални напон при контакту са површином СиЦ, узрокујући микропукотине унутар материјала. Како алат наставља да напредује, ове микропукотине се шире дуж одређених кристалних равни и међусобно се повезују, на крају формирајући макроскопске преломе који завршавају рез. На квалитет сечења утичу многи фактори: брзина ротације алата, брзина помака и употреба расхладне течности значајно утичу на резултат резања.
Ватерјет Цуттинг
Резање воденим млазом је метода обраде заснована на млазу воде под високим притиском. Вода је под притиском до ултрависоких нивоа и пролази кроз малу млазницу са отвором да би се формирао млаз велике брзине, који затим сече материјал. Ова техника се може поделити на чисто резање воденим млазом и абразивно сечење воденим млазом. Абразивно резање воденим млазом меша абразивне честице (нпр. гранат или алуминијум оксид) у водени млаз, увелико повећавајући његову способност обраде тврдих материјала.
Резање воденим млазом нуди значајне предности: његова природа хладне обраде избегава зоне погођене топлотом, што га чини погодним за материјале осетљиве на топлоту; пружа високу флексибилност за сечење сложених геометрија; и без загађења је са ниском буком. Међутим, сечење воденим млазом такође има ограничења: релативно мала брзина резања, велика почетна улагања у опрему, ограничена ефикасност при машинској обради ултра тврдих материјала као што је СиЦ и склоност изазивању кртог пуцања.
Ласерско сечење воденим млазом воде
Принцип ласерског сечења вођеног воденим млазом је коришћење воденог млаза као медија за пренос ласерског зрака. Млаз воде је усмерен окомито на површину материјала. Када се ласерски сноп преноси унутар воденог млаза, потпуна унутрашња рефлексија се јавља на интерфејсу ваздушног млаза. Након вишеструких рефлексија, расподела енергије ласера се мења из Гаусове у профил са равним врхом пре него што делује на површину радног предмета.
Ласерско сечење вођено воденим млазом ефикасно смањује топлотне ефекте ласера. Међутим, ова техника захтева увођење микро воденог млаза, што повећава сложеност и цену опреме. Штавише, тешко је постићи стабилно спајање између ласера и микро млаза воде, што доводи до кратког стабилног времена рада, високих трошкова одржавања и изазовног рада, што ограничава његову практичност. С обзиром на ниску практичност и ниску ефикасност обраде, мало је вероватно да ће ова метода бити широко прихваћена у коцкицама.
Ласерско аблационо сечење
Принцип рада ласерског аблационог сечења је фокусирање ласерског зрака на површину материјала. Материјал апсорбује ласерску енергију, изазивајући принудне вибрације атома у кристалној решетки, убрзавајући топлотно кретање и стварајући топлоту. Када улазна енергија премаши праг аблације материјала, материјал се топи и испарава, чиме се уклања. Тренутно, максимална брзина скенирања за ласерско аблационо сечење може да достигне 1000 мм/с, нудећи велику брзину обраде. Међутим, ова метода се и даље ослања на уклањање материјала, што захтева потпуно испаравање материјала у ласерски скенираном подручју. Прекомерни унос топлоте често доводи до великих зона захваћених топлотом, термичких пукотина и других термичких оштећења, смањујући квалитет резања.
Ласер Стеалтх коцкање
Ласерско стелт коцкање се заснива на фокусирању полупрозирног ласерског зрака одређене таласне дужине кроз систем оптичког фокусирања на прецизну локацију унутар плочице, формирајући модификовани слој. Технологија укључује два кључна корака: формирање модификованог слоја и одвајање чипова. Током фазе ласерског коцкања, таласна дужина ласера се бира у складу са физичким својствима материјала који се обрађује. Оптимизацијом параметара процеса креира се модификовани слој унутар плочице. Формирање модификованог слоја је праћено микропукотинама које се протежу ка предњој и задњој површини плочице. За плочице одређене дебљине, ласерски фокус је подешен да скенира на више дубина, омогућавајући модификованим слојевима да се међусобно повежу и формирају комплетну мрежу. Након што је направљен ласерски обликован модификовани слој, плочица се мора одвојити механичком силом. Типично, ваљак или истезање се примењује како би се микропукотине шириле од модификованог слоја кроз целу дебљину плочице, чиме се постижу потпуно одвајање струготине. Током корака механичког одвајања, униформност модификованог слоја и контрола пукотина су критични да би се избегло ломљење материјала.