業界	半導体製造、アドバンストセラミックス、第三世代半導体材料
プロセス	ウォータージェットガイドレーザー (WJGL) ワンパススルーホール加工
解決	Φ0.15mmの精密微細穴を備えたカスタム35mm×2mm SiC基板
サービス	技術コンサルティング、プロセス開発、検査レポート、カスタマイズされたコーティングと機械加工
結果	• SEM により入口から出口まで均一な穴形状を確認 • 測定可能なテーパーはありません。 2mm厚に適したアスペクト比 • 熱影響部が最小限に抑えられ、硬脆性 SiC のチッピングが実質的に発生しません。 • 二次電池材料開発の納品と顧客への受け入れの成功

図1：水誘導レーザー微細穴加工後の35mm×2mm SiC基板の製品写真

形2：VeTek 水ガイドレーザーで加工された SiC 基板の Φ0.15mm 穴の SEM 画像

VeTek Semiconductor の水誘導レーザー (WJGL) テクノロジーは、厚い炭化ケイ素 (SiC) 基板にワンパスでテーパーのない微細穴加工を可能にします。最近のプロジェクトでは、直径 35 mm × 厚さ 2 mm の N 型 4H-SiC 基板上に Φ0.15 mm のスルーホールを加工することに成功しました。 SEM検査では、入口から出口まで非常に均一な穴の壁が確認され、厳しい半導体グレードの要件を満たしています。

1. 水誘導レーザーはどのようにしてテーパーのない SiC 穴を実現するのでしょうか?

形3:水誘導レーザーの原理：高圧水マイクロジェット（水光ファイバー）でレーザーエネルギーを閉じ込める

高圧水が精密ノズル (直径 30 ～ 120 μm) を通過して、安定したマイクロジェットを形成します。集束された 532 nm レーザーがガラス窓を通してこのジェットに結合されます。水柱に入ると、レーザーは全反射によって閉じ込められ、高エネルギー密度の「水光ファイバー」として伝わります。マイクロジェットがワークピースに接触すると、連続的な水流が切断ゾーンを冷却して破片を洗い流しながら、レーザーが材料をアブレーションします。

ガイド媒体は一定の直径の円柱であるため、発生するレーザーエネルギーは数十ミリメートルの作動距離にわたって平行のままです。その結果、厚さ 2 mm (最大 60 mm) の SiC 上でも切断壁は垂直に保たれるため、焦点追跡の必要がなくなり、自由空間レーザー穴あけ加工で発生するテーパーが防止されます。

図4：水誘導レーザー加工風景の実際の写真

硬脆性材料のプロセスにおける主な利点

• 厚さ60mmまではフォーカス調整不要

• ゼロまたはゼロに近いテーパー (入口と出口の差が 10 ～ 20 µm)

• 継続的な冷却により熱応力やエッジチッピングを抑制

• ジェット断面全体にわたる均一なエネルギー分布により、表面粗さが低減されます (Ra 0.3 ～ 1 µm)。

• カーフ幅は 50 µm と狭く、高価な SiC での材料損失を最小限に抑えます

2. 半導体セラミック加工における水誘導レーザーの利点

形5。 VeTek 水誘導式レーザー装置（WLシリーズ）

2 mm SiC に Φ0.15 mm の穴を機械的に穴あけする従来の方法では、工具の破損、エッジの破損、直径の漸進的な変動が頻繁に発生します。フリースペースレーザードリリングは非接触ですが、熱影響部、再鋳造層、顕著なテーパーを生成します。水誘導レーザーは、次の両方の制限を克服します。

1. ワンパススルーホール機能– 両面加工時の位置合わせ誤差を解消します。

2. 高アスペクト比– 30:1 を超える比率が日常的に達成されます。

3. 超低機械力– ウォータージェットの力はわずか約 1 N なので、極薄または壊れやすいウェーハの安全な処理が可能です。

4. きれいでスラグのない表面– 継続的なフラッシングにより破片が除去され、再堆積が防止されます。

3. SiC の高アスペクト比の微細孔に対する水誘導レーザーの応用

形6。水誘導レーザーで加工された精密セラミック部品

一般的な機能には次のようなものがあります。

• 加工厚さ範囲：0.05～60mm（SiC、炭化ホウ素セラミックス）

• 最小口径: 0.1 mm (厚さに依存)

• 寸法精度：±0.01mm

• 表面粗さ：0.3～1μm

• 装置プラットフォーム: WL-DCS200 (作業エリア 200 × 240 mm、50 ～ 60 W) および WL-LCS500 (500 × 500 mm、100 ～ 200 W)

形72mm SiC基板の入口から出口までの均一なΦ0.15mmスルーホールの顧客SEM検証

プロジェクトの証拠: 2 mm SiC 上の Φ0.15 mm 穴

VeTek は、韓国の技術パートナーと協力して、直径 35 mm、厚さ 2 mm の N 型 4H-SiC 基板 5 枚を納品しました。それぞれに精密 Φ0.15 mm のスルーホールが付いています。最終顧客によるSEM解析により、ノズル穴がレーザー入射側から出射側まで均一な円筒形状を維持していることが確認されました。この部品は、次世代リチウムイオン電池用のシリコン合金負極材料開発における評価に受理されました。

4. よくある質問

Q1: 水誘導レーザーで 2 mm SiC に Φ0.15 mm 未満の穴を加工できますか?

A: 2 mm 厚で 0.15 mm を大幅に下回る開口部の場合、技術的な難易度が急激に上昇します。歩留まりと形状を維持するために、薄い基板 (≤0.4 mm) では、より小さな穴 (例: 0.06 mm) が推奨されます。

Q2: プロセスは本当にシングルパスですか?

A: はい。ウォータージェット誘導ビームは 1 回の連続操作で全厚に伝播し、前後の穴あけによる位置ずれのリスクを排除します。

Q3：どのような検査データを提供してもらえますか？

A: 寸法測定レポート、穴断面の光学画像および SEM 画像、表面粗さデータがバッチごとに提供されます。完全なプロセスビデオは機密のままですが、サンプル形状の検証は標準です。

5. 結論

VeTek Semiconductor の水誘導レーザー技術は、硬くて脆い半導体材料の精密な微細形状を作製する信頼性の高い高歩留まりルートを提供します。微細穴のあるカスタム SiC 基板、プロセス装置用のセラミック コンポーネント、または高度な CVD SiC / TaC コーティングが必要な場合でも、当社のエンジニアリング チームはお客様の次のプロジェクトをサポートする準備ができています。

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