【技術前瞻】突破 SiC 散熱瓶頸:京碼「雷射冷 加工」與 3D 微結構整合方案
在第三代半導體——碳化矽(SiC)的應用浪潮中,散熱效能直接決定了功率元件的可靠度與 壽命。然而,SiC 高硬度、高脆性的材料特性,卻成為加工領域的「雙面刃」:傳統機械加工極易 導致晶體破碎,而一般熱加工製程則會因熱應力造成晶效損減。
京碼憑藉深厚的技術整合底蘊,提出「雷射冷加工(Cold Machining)與 3D 微結 構設計」的深度結合方案,從材料物理本質出發,重新定義 SiC 散熱片的加工標準。
一、 核心製程:超快雷射冷加工的「低應力」優勢
SiC 對熱應力極為敏感。京碼採用超短脈衝(Ultrafast Laser)雷射冷加工技術,其技術指標優 勢體現在以下三點:
- 瞬時消融(Ablation): 脈衝作用時間極短,能量在熱傳導發生前即完成材料消融,將 熱影響區(HAZ)降至物理極限。
- 斷面完整性: 加工邊緣無熔融堆積、無微裂紋(Micro-cracks),確保 SiC 單晶結構的機 械強度,滿足精密電子元件的長效穩定性。
- 高精度幾何表現: 避免了熱循環產生的拉伸應力,能維持極高的幾何公差精度,大幅 降低後續封裝工序的碎裂風險。
二、 技術延伸:3D 微結構與精密開槽技術
京碼的優勢不僅在於材料切割,更在於實現複雜幾何成型的能力,協助客戶極大化單位體積 的熱交換率:
- 高深寬比精細開槽 (Trenching): 於 SiC 表面製作精密溝槽,顯著增加表面積,優化與 冷卻液或導熱介質的接觸效率。
- 3D 微結構 (Micro-structuring): 透過精密雷射掃描策略,製作微柱或微鰭片結構。此 技術能有效破壞層流邊界層,誘導湍流產生,實現高效散熱。
- 盲孔與盲槽精準加工: 透過雷射剝離深度控制技術,實現在不穿透片體的情況下嵌入 功率元件,達成高度整合的一體化散熱方案。
三、 競爭核心:從「工藝代工」到「Total Solution」輸出
京碼提供的不僅是代工服務,更是結合「設備開發」與「工藝參數」的技術整合體系:
- 光學系統優化: 整合高動態掃描振鏡系統,確保 3D 結構加工時的一致性與位置精度。
- 精密視覺定位補償: 針對高價值的 SiC 單晶片,設備配備精密視覺定位系統,確保加 工位置與晶圓圖案精準對齊,保障極高的良率。
- 材料去除率 (MRR) 優化: 針對 SiC 寬能隙特性調整波長與頻率,在確保「冷加工」品 質的前提下,縮短生產產距(Tact time),兼顧加工效率。
結語:以工藝維持性能,以設計極大化效能
京碼的技術路徑成功避開了傳統加工的「脆裂」風險與「熱傷」痛點。我們透過冷加工維持 SiC 原始物理特性,並藉由 3D 建模技術探測散熱的物理極限。這不僅是加工技術的進步,更是為 SiC 功率模組提供極具競爭力的差異化核心。
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