金刚石激光加工的机遇与挑战

文摘   2024-11-20 17:47   浙江  

12月5-7,由DT新材料主办的第八届国际碳材料大会暨产业展览会(Carbontech 2024)将在上海新国际博览中心隆重举办。同期针对半导体与加工主题特设4大论坛,宽禁带半导体及创新应用论坛、超硬材料与超精密加工论坛、金刚石前沿应用与产业发展论坛、培育钻石论坛,已邀请国内外知名专家和企业莅临交流,欢迎报名。

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李蕊  13373875075

近年来,随着科技的不断进步,超精密加工技术得到了迅速发展,而金刚石激光加工作为其中的重要组成部分,正逐渐成为制造业关注的焦点。金刚石因其独特的物理和化学性质,如高硬度、高导热性和化学惰性,在多个高科技领域展现出巨大的应用潜力。

图源:公开网络

   激光加工钻石原理

金刚石的极高硬度使其成为理想的切割工具和医疗手术刀片的材料,然而这也意味着传统加工方法难以对其进行切削。因此,激光加工凭借其独特的原理应运而生。激光的辐照作用瞬间聚焦在金刚石表面大幅升温,高温导致有缺陷的晶格健破坏产生石墨相变,从而实现烧蚀切削的效果。再借助气体辅助将产生的熔渣粉末清除,以确保加工质量,实现加工目的。

在各行业的应用中,从MPCVD原材料的取芯、切片到珠宝首饰的开料、切割,再到工业散热衬底的抛光、切割和工业刀具的粗加工,金刚石的身影无处不在。而激光加工为金刚石赋予了更广泛的可能性,尤其是对于需要复杂形状和细微结构的工件,其加工效率和精度更胜一筹。

   机遇

高效与高精度:

激光加工利用高能量密度和精确的光束控制,能够在金刚石表面实现高效的切割和加工。相比传统机械加工方法,激光加工可以显著提高加工效率和精度,特别是在处理复杂形状和细微结构时表现出色

广泛的应用领域:

金刚石因其优异的物理和化学性质(如高硬度、高导热性、化学惰性等),在多个领域有广泛应用,包括半导体、光学、医疗和珠宝等。激光加工技术为这些领域提供了更高效和灵活的加工手段

技术创新:

随着激光技术的不断进步,如高功率激光器和新型激光加工方法的开发,金刚石激光加工的技术水平不断提升。这为金刚石在高性能电子器件、量子计算等前沿科技领域的应用提供了新的可能性。

非接触式加工:

激光加工是一种非接触式加工方法,避免了机械应力对材料的损伤,减少了碎裂和微裂纹的风险。这对于金刚石这种高硬度、高脆性的材料尤为重要。

   挑战

1、皮秒和飞秒激光加工金刚石的精度和质量较高,但加工效率较低,而毫秒和纳秒激光的脉冲持续时间较长,在加工过程中不可避免地形成热影响区进而产生缺陷,无法满足金刚石高质量加工需求。需要优化激光工艺参数,使得加工过程中保证较高材料去除速率的同时拥有质量较高的加工表面,并进一步减少加工样品中热影响区的产生。

2、激光抛光金刚石总伴随着热应力及变形问题,尤其对于自支撑的大尺寸金刚石薄膜,在加工过程中由于热量的累积以及材料去除过程中应力的释放不可避免地增加了金刚石晶圆的变形,给后续应用及加工带来困难。

3、对于光学级及电子级的高质量金刚石,激光加工会在金刚石表面或亚表层引入缺陷,恶化其光学及电学性能。激光加工损伤问题是目前限制激光加工金刚石领域扩展的关键点之一。

金刚石激光加工在提高加工效率和精度方面具有显著优势,并且在多个领域展现出广阔的应用前景。然而,加工成本、工艺复杂性、热影响区的控制以及材料浪费等问题仍需进一步研究和解决。随着技术的不断进步,金刚石激光加工有望在更多领域实现广泛应用。


   第八届国际碳材料大会暨产业展览会

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宽禁带半导体及创新应用论坛

12月5日 周四 全天


10:25-11:00

议题待定

王英民,中国电子科技集团公司第四十六研究所首席专家


11:00-11:25

第三代半导体表面处理技术及装备

王德君,大连理工大学教授


11:25-11:45

基于氮化镓半导体的微波无线供电技术

敖金平,江南大学教授


11:45-12:05

以碳化硅为代表的第三代半导体产业演进及未来趋势

梁赫,重庆鬃晶科技有限公司总经理


13:30-13:55

Si基GaN器件及系统研究与产业前景

于洪宇,南方科技大学深港微电子学院院长


13:55-14:20

报告方向:金刚石半导体器件产业化进展

王宏兴,西安交通大学教授


14:20-14:40

磨抛工艺在超宽禁带半导体材料衬底制备中的应用

王彬,合美半导体(北京)有限公司总经理


15:10-15:35

报告方向:晶圆键合

王晨曦,哈尔滨工业大学教授


15:35-16:00

金刚石薄膜的制备与电学性能研究

胡晓君,浙江工业大学教授


16:00-16:20

报告方向:半导体先进键合集成技术与应用

母凤文,北京青禾晶元半导体科技有限责任公司、天津中科晶禾电子科技有限责任公司董事长兼总经理


16:20-16:40

山东大学团队(邀请确认中)


半导体及加工产业现状与趋势

12月5日 周四 上午


09:40-10:10

SiC产业发展分析与技术的新进展

赵正平,中国电子科技集团有限公司原副总经理


10:10-10:40

报告方向:超精密抛光技术研究进展

袁巨龙,浙江工业大学超精密加工技术研究中心主任


11:10-11:40

报告方向:芯片级金刚石晶圆

江南,中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员


11:40-12:10

报告方向:大功率芯片散热的解决方案

郭跃进,深圳大学异质异构国家重点实验室研究员、原Intel公司首席专家


金刚石前沿应用及产业发展论坛

金刚石生长与前沿应用专题

12月5日 周四 下午


13:35-14:00

金刚石增强导热复合材料与技术

朱嘉琦,哈尔滨工业大学教授


14:00-14:25

报告方向:金刚石量子前沿科技

Milos Nesladek,哈塞尔特大学教授


14:25-14:45

议题待定

Rahul Gaywala,印度Sahajanand Technologies Private Limited公司CEO


15:10-15:35

报告方向:金刚石信息功能传感和电子器件

廖梅勇,日本国立物质材料研究所(行程确认中)


15:35-15:55

报告方向:金刚石量子应用案例

赵博文,安徽省国盛量子科技有限公司创始人


15:55-16:15

硼掺杂金刚石电极的调控与电化学工程应用

魏秋平,中南大学教授


16:15-16:35

议题待定

嘉宾待定,普敦实验室设备(上海)有限公司


16:35-16:55

高灵敏性金刚石热敏电阻器件研究新进展

陈巧,中国地质大学(武汉)副教授


热管理应用及产业化解决方案专题

12月6日 周五 全天


09:30-09:55

金刚石在激光领域的应用研究

杭寅,中国科学院上海光机所研究员


09:55-10:20

三维集成金刚石先进散热技术进展

于大全,厦门大学教授


10:20-10:45

使用CVD金刚石散热器提升高功率密度芯片的性能

lan Friel,元素六业务拓展经理、首席科学家


11:10-11:35

金刚石材料的激光加工

王成勇,广东工业大学副校长


11:35-12:00

CVD金刚石散热材料制备及产业化应用

魏俊俊,北京科技大学教授


12:00-12:20

太原理工大学团队(行程确认中)


13:30-13:55

金刚石常温键合技术在高性能半导体器件散热中的应用

梁剑波,大阪公立大学副教授


13:55-14:20

朝着光束全方位调控的金刚石激光技术

白振旭,河北工业大学教授


14:20-14:40

Effect of gas phase nucleation on nano- and polycrystalline diamond growth in conventional MPCVD chamber

Mariia Lambrinaki,苏州思体尔软件科技有限公司CEO


14:40-15:00

精密磨抛技术在金刚石材料加工中的应用

梁浩,北京特思迪半导体设备有限公司


15:30-15:55

集成电路先进封装的钻石中介层

宋健民博士


15:55-16:15

微射流激光先进技术基于大尺寸金刚石高品质分片及微流通道制备方案

杨森,西安晟光硅研半导体科技有限公司


16:15-16:25

小分子液态源MPCVD制备超纳米金刚石薄膜材料及应用研究

熊鹰,西南科技大学教授


16:25-16:45

基于COMSOL仿真的圆柱形谐振腔MPCVD中金刚石沉积的调控

杨黎,昆明理工大学教授


12月7日 周六 上午


10:00-12:00

闭门讨论:金刚石在热管理市场怎么用?从哪个角度切入热管理市场一块蛋糕?(仅限邀请)


超硬材料与超精密加工论坛

先进加工技术及应用方案专题

12月6日 周五 上午


09:30-09:55

议题待定

康仁科,大连理工大学教授


09:55-10:20

议题待定

吴勇波,南方科技大学教授


10:50-11:15

金刚石的超精密加工技术现状与发展

赵清亮,哈尔滨工业大学教授


11:15-11:40

化学气相法制备单晶微刃金刚石磨料及工具新技术

孙方宏,上海交通大学教授


11:40-12:05

纳秒激光诱导活性金属等离子体反应刻蚀单晶CVD金刚石研究

温秋玲,华侨大学副教授


半导体切磨抛难题解决方案专题

12月6日 周五 下午


13:30-13:55

碳化硅晶圆减薄磨削装备及砂轮技术

尹韶辉,湖南大学无锡半导体先进制造创新中心主任


13:55-14:20

金刚石加工碳化硅晶圆衬底技术现状与趋势

栗正新,河南工业大学材料学院教授、河南工大高新产业技术研究院院长


14:20-14:45

金刚石衬底化学机械抛光原子级去除机理探讨

戴媛静,清华大学天津高端装备研究院常务副所长


14:45-15:05

金刚石超光滑与平坦化工艺路径探索

邓辉,南方科技大学机械与能源工程系研究员


15:30-15:55

大尺寸碳化硅晶圆加工过程面临的挑战与对策

张保国,河北工业大学教授


15:55-16:20

金刚石晶圆的磨抛一体化加工研究进展

陆静,华侨大学教授


16:20-16:40

硬脆材料的金刚石线切割过程切割力动态建模

梁列,西安理工大学青年教师


12月7日 周六 上午


10:00-12:00

闭门讨论:半导体CMP抛光“卡脖子”难点探讨



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