金刚石是一种具有卓越光学性能和机械性能的碳材料,其具有广泛的应用前景。金刚石在硬质刀具、高功率光电散热、光学窗口以及人造钻石等领域具有很好的应用价值。与此同时,金刚石半导体具有优于其他半导体材料的出色特性,因此被誉为“终极功率半导体”。
切割金刚石的主要方式有水刀切割、电火花切割和激光切割,采用传统的机械和化学法很难对金刚石进行加工。金刚石激光切割是利用激光与金刚石表面的二级作用,光子以双光子或多光子的方式与金刚石晶格作用,高脉冲能量激光束使材料聚焦处表面发生石墨化,形成硬度低于金刚石的断层,之后石墨化层在下一束脉冲激光的作用下石墨化发生升华。从而达到切割金刚石的目的。激光切割金刚石具有较其他方式独特的优势,即无接触式加工、效率高、切缝小、热影响区域小等优点,是最理想的金刚石加工方法之一。
华日激光金刚石切割激光器:
1.针对金刚石加工推出基于侧面泵浦的Poplar2Y纳秒绿光激光器,该激光器针对石墨化烧蚀层,优化了光斑(1.3±0.2mm)及光束质量(M²<1.3),减少损耗,提高材料利用率。激光器最大3.3mJ单脉冲能量,满足金刚石加工质量及效率要求。
2.30W紫外皮秒激光器,多级多程固体放大技术,激光器光程短,体积小,稳定性更高. 窄脉宽(<10 ps)满足半导体加工中对热影响的控制要求。支持 Burst Mode 脉冲串模式,具备更多灵活的加工方式。
华日激光金刚石加工应用:
1.金刚石切割、开刃:采用Poplar2Y侧泵绿光激光器,切割的表面纹路非常细腻,一次切割深度大于15mm,切割效率高,同样的切割深度,时间缩短20%。常规激光器切割的表面纹路较明显,一次切割深度只有10mm左右。
2.金刚石热沉片钻孔:厚度0.2-0.8mm,采用PINE3皮秒紫外激光器,加工100μm/50μm孔,出孔圆度大于90%。
3.金刚石热沉片分片切割:厚度0.16-0.8mm,采用30W紫外皮秒激光器,加工锥度<30μm
4.金刚石热沉片刻槽划线:厚度0.16-0.8mm,采用30W紫外皮秒激光器,槽深30%-50%;线宽10μm。
5.单晶金刚石切割:厚度2mm,采用40W绿光纳秒激光器,要求加工面整洁光滑无毛刺,正反面的切割边缘整齐无明显崩边
金刚石吸收光产生石墨化效应的有效烧蚀层为500μm,市面常规损耗厚度约为1200μm,对材料本身的损耗相对较大,且晶体本身超长的生长周期及尺寸限制,金刚石切割仍然存在挑战。