作者：刘梦宇1-3，汤泉1, 2，胡伦珍1, 2，侯玉强1, 2，郭庆川1-3

导语：在现代微电子和精密制造领域，硅晶圆和金刚石覆铜片因其独特的物理和化学特性而被广泛应用。硅晶圆作为半导体器件的基础材料，具有良好的导电性和热稳定性；而金刚石覆铜片则结合了金刚石的高硬度和铜的良好导电性及热传导性，广泛应用于高性能散热器和电子封装中。然而，这些材料的高硬度和对加工精度的严格要求，使得传统的机械加工方法面临诸多挑战。本文将探讨这两种材料的属性及其传统加工方法的局限性，并介绍采用定制化硬质材料激光切割设备结合同轴吹气系统的激光加工技术如何克服这些难题。

一、材料属性及传统加工难度

硅晶圆：不同厚度的硅晶圆在加工时表现出不同的特性。薄型硅晶圆易碎且容易变形，而厚型硅晶圆则硬度较高，对表面平整度有更高要求。

图1 硅晶圆片激光加工与表面形貌

金刚石覆铜片：由金刚石颗粒与铜基体复合而成，兼具金刚石的高硬度和铜的良好导电性及热传导性。其极高的硬度和复杂的结构使得传统加工方法难以实现高质量的切割和打孔。

图2 金刚石覆铜片样品图

传统加工方法，如机械切割和钻孔，存在以下问题：

1.边缘损伤：机械应力导致边缘破损，影响后续工艺。

2.加工效率低：难以满足大规模生产的需求。

3.适应性差：对于超薄或复杂形状的产品加工效果不佳。

二、激光加工的优势

激光加工技术以其非接触式操作、高精度定位能力及灵活性，为硅晶圆和金刚石覆铜片的加工提供了新的解决方案：

1.高精度：通过精确控制激光束的能量分布，可以实现微米级甚至纳米级别的精细加工。

2.减少材料损伤：激光加工能够显著降低对周围材料的影响，保护结构完整性。

3.提高生产效率：自动化程度高的激光系统支持连续工作模式，大幅缩短了加工周期。

4.增强适应性：无论是薄型还是厚型硅晶圆，或是复杂的金刚石覆铜片，激光都可以灵活调整参数以适应各种加工需求。

此外，结合使用定制化的硬质材料激光切割设备与同轴吹气系统，可以在保证加工质量的同时进一步提升工作效率。同轴吹气不仅有助于冷却作用区域，还能有效清除产生的碎屑，保持加工环境清洁，确保加工过程更加顺畅。

图3 硅晶圆片方形切割与切割端面

图4 硅晶圆片圆形切割与方形阵列切割

图5 金刚石覆铜片的切割端面形貌图

三、总结

综上所述，针对硅晶圆和金刚石覆铜片这类高硬度材料，采用激光加工技术配合先进的辅助设备，不仅可以解决传统方法中存在的诸多问题，还能够在保证产品质量的前提下极大提高生产效率。随着相关技术的不断进步和完善，激光加工将在更多领域发挥重要作用，推动微电子和精密制造技术的发展。

转自：柏逸激光

注：文章版权归原作者所有，本文内容、图片、视频来自网络，仅供交流学习之用，如涉及版权等问题，请您告知，我们将及时处理。