碳化硅陶瓷加工數控精雕機

  碳化硅這種新材料的迅速崛起，離不開這種特殊材料的制備的制備工藝的逐漸成熟，也得益于碳化硅陶瓷材料的各種優異的性能，如今針對碳化硅陶瓷加工的各種難點，我們鑫騰輝數控專門設計用心的改造升級了我們的數控精雕機，現在我們的陶瓷專用精雕機已經可以解決陶瓷加工過程當中遇到的機床使用壽命短，加工速度慢，加工效率低的難題，鑫騰輝數控陶瓷數控精雕機價格咨詢：139-234-13250。

 

碳化硅陶瓷精雕機特點：

 

?針對碳化硅陶瓷的加工難點，優化機床結構，增強機床剛性。

?全密閉分區設計，陶瓷磨削加工區和電器組件區分離，更好清理更好保護機床。

?雙層防護，Y軸采用不銹鋼防護板以及風琴式防護罩雙層設計，有效防范陶瓷粉塵侵擾。

?轉角雙開門，安全門開啟角度更大，方面拿取工件。

 

 

機床功能：

 

自動換刀系統：具備自動換刀功能，實現快速換刀，提升加工效率。

精密自動對刀：只需一鍵操作，即可完成刀具的自動對刀，方便快捷。

自主研發智能控制系統：自本系統功能使用，能夠記錄刀具使用壽命、傻瓜式編程等實用功能，當刀具達到使用壽命時自動報警，讓您在加工碳化硅時更安心。

 

產品實拍圖：

 

碳化硅陶瓷精雕機的拓展閱讀：

 

      TC650碳化硅陶瓷精雕機是一款針對碳化硅、氮化硅等超高硬度材料加工而設計的一種新型cnc機床。根據碳化硅的加工特點，我們選用了轉速在每分鐘24000轉的中高速電主軸，這樣既能保證碳化硅加工時所需的足夠扭矩，同時又能避免因轉速過高而造成的刀具過度損耗的弊端。

碳化硅的應用：

碳化硅陶瓷的熱傳導能力僅次于氧化鈹陶瓷。利用這一特性，可作為優良的熱交換器材料。太陽能發電設備中被陽光聚焦加熱的熱交換器，其工作溫度高達1000～1100℃，具有高熱傳導性的碳化硅陶瓷很適合做這種熱交換器的材料，從試驗情況來看，碳化硅陶瓷熱交換器的工作狀態良好。此外，在原子能反應堆中碳化硅陶瓷可用作核燃料的包封材料，還可作為火箭尾噴管的噴嘴及飛機駕駛員的防彈用品。

此外，為了提高切削刀具的切削性能，20世紀以來，刀具材料經過了高速鋼和硬質合金兩次發展過程，目前正在進入陶瓷刀具大發展的階段。新型陶瓷以其耐高溫、耐磨削的特點，已在20世紀初引起了高速切削工具行業的注意。陶瓷刀具具有高硬度、高耐磨性，因此便成為制造切削刀具的理想材料。目前，制造陶瓷切削刀具的材料主要有氧化鋁、氧化鋁-碳化鈦、氧化鋁-氮化鈦-碳化鈦-碳化鎢、氧化鋁-碳化鎢-鉻、氮化硼和氮化硅等。以這類材料制作的刀具沒有冷卻液也可以工作，比起硬質合金來具有切削速度高、壽命長等優點。目前，歐美各國都已廣泛使用陶瓷材料做鉆頭、絲錐和滾刀；原蘇聯確定了7000多個品種的合金刀具，用噴涂表面陶瓷涂層的辦法來提高車刀的工作速度和使用壽命。

 

聯系方式：

東莞市望輝機械有限公司

聯系人：許先生

聯系電話：139 234 13250

廠址：東莞市大朗鎮犀牛陂村瓦窯街35號

網址：www.ikhodal.com

 

  碳化硅半導體器件的迅速發展，給相關研究以及產業領域提出了很多需要解決的問題，產生了許多不確定性因素，但也帶來了新的產業和機遇。本文主要從材料的傳統機械特性做一個介紹性的討論。

一、產業現狀綜述

對于迅速發展中的基于第3代半導體新材料的碳化硅器件產業，筆者一直給予緊密的關注。最近一段時期以來，該產業不論是從關鍵技術環節，還是從市場發育，都發生了引人注目的進步。主要體現在下面幾個方面：

第一，器件市場上，碳化硅功率半導體器件已經被充分接受。相關的各類產品，包括肖特基二極管（SBD），以及市場在成熟之中的金屬氧化物半場效晶體管(MOSFET)，結型場效效應晶體管(JFET)等器件都供不應求，產業的各個環節都出現產能不足的現象。雖然某些器件關鍵技術問題如MOSFET的溝道遷移率等還沒有取得飛躍式的進展，但隨著人們對于這些問題認識的深入，還是可以制造出符合某些市場需求的產品。產業的發展，必然會帶來技術和工藝的穩定進步，器件性能的提高和成本的下降；而后者又會進一步促進產業的發展。產業和投資界對此已普遍沒有質疑。

第二，在市場迅速發育的同時，成本占比最大、長期制約整個產業發展。瓶頸環節的襯底材料，也出現了可喜的進步。表現在技術擴散、供應商增多、技術和成本透明化，同時質量也進一步得到提高。碳化硅襯底尺寸目前處于4～6寸的轉換期，產能嚴重不足。隨著國內碳化硅襯底材料制備技術的長足進步，其不但可以為國內的整個產業鏈奠定堅實的基礎，而且也會改變全球產業生態和市場格局。

第三，產業投資踴躍。據了解，目前全國已經開始或者計劃開始上馬的碳化硅半導體相關的投資項目已接近20個，全產業鏈產能不足的局面，有望在一兩年內得到緩解。

當一個半導體器件從實驗室和試生產轉向成熟的商業化量產階段后，仍然需要解決大量的技術和工藝問題，同時也會帶來很多產業機遇。這些問題往往被排除在實驗室從事原型研發人員的視野之外，屬于純粹的產業研發范疇，但是對于一個具體產品、一個具體技術路線和一個公司都有非常重要的影響。而對于大學和其他公立研究機構開展的這方面的研究，其價值也容易得到工業界的認可和重視，可以有助于減少技術研發的不確定性和投入風險；進一步的技術積累，則為成功的企業打下基礎。下面，主要以與材料的某些傳統機械性質有關的技術問題為例，作比較深入的具體評述。

二、碳化硅晶體材料的機械特征帶來的挑戰

作為一種硬度僅次于金剛石的超硬材料，碳化硅材料的機械加工難度很高。這些機械加工步驟，主要表現在：

①晶體生長成為晶錠之后的切、磨、拋，將晶錠切為薄片，減薄到所需的厚度，并且進行拋光，使其表面狀況達到后續的外延生長環節的要求；

②器件前道工藝的末端，需要將晶圓的背面減薄，以降低器件的導通電阻，改善芯片散熱效果，有利于后期封裝工藝等；

③器件前道工藝完成之后，將晶圓切成單個的器件管芯，以備封裝。

碳化硅的硬度，還要超過之前半導體業界所熟悉的藍寶石材料，與半導體傳統硅材料差別就更大，因此從設備的選型到具體工藝和刀具的設計以及耗材等方面，都需要做相當的研發和技術積累，以求做到在效率、成本以及可靠性上滿足工業生產的要求。但是，機械加工涉及的并不是碳化硅器件的核心技術，研發所需要的專業資源和技術積累，在目前半導體器件產業鏈之外。從事半導體器件開發的產業鏈各環節，在初期往往沒有將資源投入到非核心領域作深入研究，只要湊合能用，最后能拿出可測試的器件即可。而其他相關領域的專業機構，在碳化硅產業市場發育能帶來相當回饋之前，不關注也不去了解這一領域所面臨的問題和需求，沒有很強的意愿投入資源配合研發。這正是我國該領域在過去和當前的狀況。目前國內產業界，在這些外圍輔助設備和工藝材料的研發方面，其落后程度遠遠超過碳化硅本身的核心技術。這些輔助設備和技術的落后，也影響核心技術的迭代進步效率。

一旦產業進入爆發階段，這些相關的輔助設備、工藝和材料等，就成為可觀的產業。如果不及時投入，就會眼睜睜看著別人拿走市場發育前期帶來的回報，從而進入技術-市場發展的正反饋循環周期和快車道。目前，碳化硅機械加工設備的初期投入，并不低于碳化硅器件工藝專用核心設備。從另一方面說，這也說明我國產業改進的空間很大，但目前碳化硅襯底加工設備交貨期更長，從產業意義上來說已經對國內形成了壁壘。

1.晶體制備的輔助工藝
在最為關鍵的晶體襯底材料的制備環節，究竟哪些技術路線會因成本效率和可靠性最后成為主流，尚有一些疑問。比如傳統的線切割與激光隱切相比，對于大尺寸碳化硅（6英寸及以上）相較于高效的固定磨料（鉆石電鍍于鋼線上）線切割技術，采用激光隱切技術效率是前者的3～5倍，直徑尺寸越大，效率提升會越明顯。同時，激光隱切技術可以顯著減少線切割過程中的材料消耗，可使單個碳化硅晶錠產出提高30%以上。再比如磨削和研磨相比, 前者的設備初期投入高，消耗成本也較高，但其在效率和技術性能方面的優勢突出。后期，有賴磨削技術自身以及配套磨削砂輪等輔助耗材性能的提升，可以期待制造成本的降低。

2.產品設計中的機械加工工藝
在產品設計方面，從以前的關注產品主要技術指標發展到依靠細化精致化拼成本和成品率，這是產業發展的必然規律。舉例來說，碳化硅器件襯底厚度是正向壓降，也是正向導通損失的組成部分，襯底厚度的減薄能夠減少正向壓降，或者可以把這個正向壓降轉換為降低成本的手段。在產量較小的初始階段，這種器件成本的節約遠遠不能抵消設備和研發的初期投入。就4寸襯底晶片上生產的器件而言，目前背面襯底的減薄已經成為國際通行的操作標準，其厚度已經從初期的200μm迅速接近100μm，而我國的碳化硅器件還停留在350μm的原始厚度水平。對于芯片晶圓的背面減薄可以通過磨削和研磨2種方法實現。目前，無論是磨削還是研磨的技術積累主要是針對晶體襯底切割而言，而針對芯片晶圓背面的磨削和研磨工藝，國內產業界開展的工作卻不多。磨削裝備、磨削工藝、磨具都可以影響材料和器件的成本、質量和生產效率。

同時，這2個技術路線之間的競爭也與晶圓質量，以及后續的激光歐姆退火對表面狀況的要求有關。一般認為，金屬歐姆退火并不需要表面非常光滑，但是國內因為缺乏相關的設備，未見具體的最佳表面粗糙度范圍數據資料，也沒有對磨削后的表面損傷層對歐姆接觸的質量和可靠性進行研究。一般認為，對于晶圓的背面減薄，研磨的成本較低，但是效率較差（即使考慮了多片處理的因素），因此引起的關注度低。

3.封裝中的機械加工工藝
一般來說，碳化硅晶圓的切片，分機械和激光2種切割方法。近年來，通過工藝摸索，碳化硅機械劃片的成本降幅較大，但效率很差。激光劃片有隱切和燒除2種技術路線，國內企業對這方面介入的研發較早。但是如前所述，不論是哪一種激光劃片的技術方案，都存在著初始設備投入較大的問題，隨著市場的發育和產量的增加，激光劃片的優越性開始展現。另一方面，由于背面減薄技術普及，機械劃片的成本和效率也會有較大改善。所以各種技術路線的競爭，仍然沒有結束，產業和研發投入仍然面臨一定不確定性。

三、展望

一個產品涉及到各個技術方面和不同的工藝步驟，產品商業開發的成功，必須以非常緊密聯系的產學研合作，以及對各技術環節當面現狀的全面把握和了解為前提。對于碳化硅半導體產業而言，只有突破核心和專有技術，打好配套共用技術的基礎，才能為產業發展提前做好全面準備。

綜上所述，碳化硅器件的產業化體現出了基于新材料的半導體產業的綜合性特征，這也是我國半導體產業長期落后的根本原因。新產業提供了彎道超車的機會，體現在舊有的知識產權、知識積累、商業渠道、品牌商譽等的壁壘較少，但是對創新經濟的理解和對新產業機遇的敏銳的要求較高。盡管關于碳化硅器件的戰略研討、項目論證、投資信息和學術會議層出不窮、蔚為壯觀，但真正有產業意義的研發活動依然不多，希望引起政府層面和業內人士的關注。