CN113770541A - 一种SiC衬底水导激光打标方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种SiC衬底水导激光打标方法，通过控制水射流激光加工技术中的水射流水柱直径以及水射流激光喷头的行进速度、水射流喷头的行进轨迹对抛光后的SiC晶片进行快速一次成型打标，避免了剧烈热效应，热影响区小。本发明具有低热效应、热影响区小优点，实用于刻印热效应敏感的材料。
Description
技术领域
本发明属于晶体材料加工技术领域，具体涉及一种SiC衬底水导激光 打标方法。
背景技术
SiC作为一种典型的硬脆材料，莫氏硬度为9.2～9.5仅次于金刚石，使 得其加工制造过程十分困难。SiC晶片的制造过程可分成切割→粗研→细研 →抛光→打标→清洗几个阶段。
目前最先进的SiC衬底打标模式是激光打标。激光打标技术是指将高能 量密度的激光光束在计算机的控制下对产品进行局部照射，使得产品表面 瞬间熔化或者汽化，从而留下永久性标记的一种打标方法。激光作用于产 品时会产生剧烈的热效应，从而在产品刻印周围产生热影响区。热效应是 激光作用于材料最常见的现象，还有一种有害情况是当激光功率达到一定 程度会在产品上空激发等离子体，等离子体继续吸收激光能量后急剧膨胀 并对产品表面产生压力和剧烈的热效应，严重时会产生裂纹和碎片现象。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种SiC衬底水 导激光打标方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明提供的一种SiC衬底水导激光打标方法包括：
获取抛光后的SiC晶片；
设置所需刻蚀的字母以及图标、激光微水射流加工技术中的激光能量、 水射流水柱直径以及水射流激光喷头的行进速度；
将字母以及图标图形化为激光微水射流加工技术中水射流激光喷头的 行进轨迹；
将所述抛光后的SiC晶片载入加工平台，并使用激光微水射流加工技术 按照设置的激光能量、水射流水柱直径、水射流激光喷头的行进轨迹以及 行进速度，在所述抛光后的SiC晶片上刻印标记。
可选的，在在所述抛光后的SiC晶片上刻印标记之后，所述SiC衬底水 导激光达标方法还包括：
对刻印标记后的SiC晶片依次清洗，获得加工后的SiC晶片。
可选的，在所述抛光后的SiC晶片上刻印标记之前，所述SiC衬底水导 激光打标方法还包括：
根据所述行进速度以及所述行进轨迹，设置在所述抛光后的SiC晶片刻 印的刻印时间。
可选的，将所述抛光后的SiC晶片载入加工平台，并使用激光微水射流 加工技术按照设置的激光能量、水射流水柱直径、水射流激光喷头的行进 轨迹以及行进速度，在所述抛光后的SiC晶片上刻印标记包括：
使用激光微水射流加工技术按照设置的激光能量、水射流水柱直径、 水射流激光喷头的行进轨迹以及行进速度对所述抛光后的SiC晶片进行刻 印直至达到刻印时间。
可选的，所述水射流激光喷头喷射水射流柱对所述抛光后的SiC晶片进 行刻印，在刻印时，所述水射流柱中激光全反射形成柱状激光。
可选的，所述将所述抛光后的SiC晶片载入加工平台，并使用激光微水 射流加工技术按照设置的激光能量、水射流水柱直径、水射流激光喷头的 行进轨迹以及行进速度，在所述抛光后的SiC晶片上刻印标记包括：
在计算机中导入所述激光能量、水射流水柱直径、水射流激光喷头的 行进轨迹以及行进速度，以使计算机控制水射流激光喷头按照设置的激光 能量、水射流水柱直径、水射流激光喷头的行进轨迹以及行进速度，对所 述抛光后的SiC晶片进行刻印。
本发明提供的一种SiC衬底水导激光打标方法，通过控制水射流激光加 工技术中的水射流水柱直径以及水射流激光喷头的行进速度、和水射流喷 头的行进轨迹对抛光后的SiC晶片进行快速一次成型打标，避免了剧烈热效 应，热影响区小。本发明具有低热效应、热影响区小优点，实用于刻印热 效应敏感的材料。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种SiC衬底水导激光达标方法的流程示 意图；
图2是本发明激光微水射流加工技术与传统激光加工技术的工艺过程 对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施 方式不限于此。
如图1所示，本发明提供的一种SiC衬底水导激光达标方法包括：
S1，获取抛光后的SiC晶片；
S2，设置所需刻蚀的字母以及图标、激光微水射流加工技术中激光能 量、水射流水柱直径以及水射流激光喷头的行进速度；
S3，将字母以及图标图形化为激光微水射流加工技术中水射流激光喷 头的行进轨迹；
S4，将所述抛光后的SiC晶片载入加工平台，并使用激光微水射流加工 技术按照设置的激光能量、水射流水柱直径、水射流激光喷头的行进轨迹 以及行进速度，在所述抛光后的SiC晶片上刻印标记。
激光微水射流是细水射流引导激光实现加工的先进技术，也叫激光微 水射流加工技术。该技术将激光束聚焦后耦合进高速的水射流，由于水和 空气的折射率不同，激光在水束内表面发生全反射，集中的激光能量被限 制在水束中。加工时，聚焦到喷嘴位置的激光束在微细的水柱内壁形成全 反射后生成截面能量均匀分布的能量束而被引导至工件表面实现工件加工。 现已在航空发动机热端部件制造、航空器CFRP结构件加工、天然金刚石切 割、大规模集成电路晶片切割等行业明确为行业领先的解决方案。
如图2所示，图2展示了激光微水射流加工技术与传统激光加工技术的 工艺过程。传统激光加工技术中激光聚焦后会发散，激光的有效加工范围 较小。激光能量密度越高位置，聚焦点直径越小，激光发散越快；且在加 工时切口的坡度较大。
本发明使用的激光微水射流加工技术具有的优势包括：(1)无需对焦。 非片面加工无问题，可进行3D切削，加工深度可深达几厘米；(2)微水射 流保持平行水射流中的激光束完全平行，柱形激光束实现平行切边，确保 高质量加工壁和切边；(3)大长宽比，可实现30μm以下切边宽度，可以 最小的材料损失钻更深的孔；(4)水射流的冷却作用避免热损伤和材料变 化从而维持设计的疲劳强度；(5)水膜消除了加工废料粒子的堆积和污染， 无需加工表面的保护层；(6)水射流的高动能驱散融化废料粒子，避免毛 刺，清洁高质量的的形成加工面。
本发明提供的一种SiC衬底水导激光打标方法，通过控制水射流激光加 工技术中的水射流水柱直径以及水射流激光喷头的行进速度、和水射流喷 头的行进轨迹对抛光后的SiC晶片进行一次成型打标，避免了剧烈热效应， 热影响区小。本发明具有低热效应、热影响区小优点，实用于刻印热效应 敏感的材料。
作为本发明一种可选的实施方式，在在所述抛光后的SiC晶片上刻印标 记之后，所述SiC衬底水导激光达标方法还包括：
对刻印标记后的SiC晶片依次清洗，获得加工后的SiC晶片。
作为本发明一种可选的实施方式，在所述抛光后的SiC晶片上刻印标记 之前，所述SiC衬底水导激光达标方法还包括：
根据所述行进速度以及所述行进轨迹，设置在所述抛光后的SiC晶片刻 印的刻印时间。
作为本发明一种可选的实施方式，将所述抛光后的SiC晶片载入加工平 台，并使用激光微水射流加工技术按照设置的激光能量、水射流水柱直径、 水射流激光喷头的行进轨迹以及行进速度，在所述抛光后的SiC晶片上刻印 标记包括：
使用激光微水射流加工技术按照设置的激光能量、水射流水柱直径、 水射流激光喷头的行进轨迹以及行进速度对所述抛光后的SiC晶片进行刻 印直至达到刻印时间。
作为本发明一种可选的实施方式，所述水射流激光喷头喷射水射流柱 对所述抛光后的SiC晶片进行刻印，在刻印时，所述水射流柱中激光全反射 形成柱状激光。
作为本发明一种可选的实施方式，所述将所述抛光后的SiC晶片载入加 工平台，并使用激光微水射流加工技术按照设置的激光能量、水射流水柱 直径、水射流激光喷头的行进轨迹以及行进速度，在所述抛光后的SiC晶片 上刻印标记包括：
在计算机中导入所述激光能量、水射流水柱直径、水射流激光喷头的 行进轨迹以及行进速度，以使计算机控制水射流激光喷头按照设置的激光 能量、水射流水柱直径、水射流激光喷头的行进轨迹以及行进速度，对所 述抛光后的SiC晶片进行刻印。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明， 不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简 单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种SiC衬底水导激光打标方法，其特征在于，包括：
获取抛光后的SiC晶片；
设置所需刻蚀的字母以及图标、激光微水射流加工技术中的激光能量、水射流水柱直径以及水射流激光喷头的行进速度；
将字母以及图标图形化为激光微水射流加工技术中水射流激光喷头的行进轨迹；
将所述抛光后的SiC晶片载入加工平台，并使用激光微水射流加工技术按照设置的激光能量、水射流水柱直径、水射流激光喷头的行进轨迹以及行进速度，在所述抛光后的SiC晶片上刻印标记。
2.根据权利要求1所述的SiC衬底水导激光打标方法，其特征在于，在所述抛光后的SiC晶片上刻印标记之后，所述SiC衬底水导激光打标方法还包括：
对刻印标记后的SiC晶片依次清洗，获得加工后的SIC晶片。
3.根据权利要求1所述的SiC衬底水导激光打标方法，其特征在于，在所述抛光后的SiC晶片上刻印标记之前，所述SiC衬底水导激光打标方法还包括：
根据所述行进速度以及所述行进轨迹，设置在所述抛光后的SiC晶片刻印的刻印时间。
4.根据权利要求3所述的SiC衬底水导激光打标方法，其特征在于，将所述抛光后的SiC晶片载入加工平台，并使用激光微水射流加工技术按照设置的激光能量、水射流水柱直径、水射流激光喷头的行进轨迹以及行进速度，在所述抛光后的SiC晶片上刻印标记包括：
使用激光微水射流加工技术按照设置的激光能量、水射流水柱直径、水射流激光喷头的行进轨迹以及行进速度对所述抛光后的SiC晶片进行刻印直至达到刻印时间。
5.根据权利要求1所述的SiC衬底水导激光打标方法，其特征在于，所述水射流激光喷头喷射水射流柱对所述抛光后的SiC晶片进行刻印，在刻印时，所述水射流柱中激光全反射形成柱状激光。
6.根据权利要求1所述的SiC衬底水导激光打标方法，其特征在于，所述将所述抛光后的SiC晶片载入加工平台，并使用激光微水射流加工技术按照设置的激光能量、水射流水柱直径、水射流激光喷头的行进轨迹以及行进速度，在所述抛光后的SiC晶片上刻印标记包括：
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20211210 |