碳化硅陶瓷材料逐漸被國內(nèi)的人們重視，關注起來，可以說是必然的結果，同時發(fā)展起來的有碳化硅陶瓷材料的數(shù)控加工行業(yè)，鑫騰輝數(shù)控的陶瓷精雕機可以輕松駕馭碳化硅陶瓷的加工作業(yè)，攻牙。開槽，磨外牙都是基本操作可以輕松完成，并且加工碳化硅陶瓷的價格都是非常高的。陶瓷精雕機可以說是數(shù)控加工行業(yè)當中的賺錢利器，鑫騰輝數(shù)控專注各種特種專用數(shù)控精雕機的研發(fā)生產(chǎn)，咨詢電話139-234-13250。
 

 

機床特點：

 

?高強度機床結構，輕松應對各類硬質陶瓷的磨削。

?全密閉分區(qū)設計，陶瓷磨削加工區(qū)和電器組件區(qū)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(tǒng)：本機可選裝自動換刀系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備高速自動換刀功能，換刀速度快且刀庫容量大，能夠有效提升加工效率，節(jié)約人力成本。

24小時不間斷運行：數(shù)控TC650陶瓷精雕機系列機床，能夠實現(xiàn)24小時連續(xù)不間斷工作，充分利用每一分鐘，滿足用戶高負荷用機需求。

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。

免編程打孔系統(tǒng)：自主研發(fā)的免編程打孔系統(tǒng)可以幫助用戶實現(xiàn)“傻瓜式”操作，無需通過CAD/CAM軟件編寫刀路，同時利用該系統(tǒng)還能實現(xiàn)對陶瓷材料的銑牙。

 

產(chǎn)品實拍圖：

 

陶瓷精雕機的應用：

 

      TC650陶瓷精雕機是一款專門針對特種陶瓷精密加工也研發(fā)的CNC數(shù)控機床。它主要的加工對象就是各類硬脆材料，如：氧化鋯、氧化鋁、碳化硅、氮化硅、氮化鋁、鎢鋼等等。這些材料目前主要應用于5G通訊、航空航天、石油化工、醫(yī)療器械、紡織配件、手機蓋板等多個領域。

5G濾波器

      5G濾波器一般是陶瓷介質，因此在生產(chǎn)這類濾波器的過程中就多了一道對陶瓷體的精密加工。這道加工工序離不開CNC機床，TC650陶瓷精雕機針對這道工序專門設計了一套高效快捷的“免編程”控制系統(tǒng)，大幅提升生產(chǎn)效率。

手機蓋板

       陶瓷手機蓋板是一種以氧化鋯為主要成分的陶瓷制品，它的硬度很高，要想對其進行加工就必須有一臺合適的機床。TC650陶瓷精雕機系列就是一款非常合適的設備。

結構陶瓷以及鎢鋼等

       結構陶瓷、功能陶瓷等陶瓷制品的種類繁多，他們的成分也根據(jù)產(chǎn)品的性能要求各有不同，加工時也要有不同的工藝，采用TC650陶瓷精雕機您一樣可以輕松搞掂。對于“鎢鋼”這類硬質合金的加工同樣可以采用該設備進行精密加工。

 

聯(lián)系方式：

東莞市望輝機械有限公司

聯(lián)系人：許先生

聯(lián)系電話：139 234 13250

廠址：東莞市大朗鎮(zhèn)犀牛陂村瓦窯街35號

網(wǎng)址：www.wqsb.com.cn

 

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

一、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀綜述

對于迅速發(fā)展中的基于第3代半導體新材料的碳化硅器件產(chǎn)業(yè)，筆者一直給予緊密的關注。最近一段時期以來，該產(chǎn)業(yè)不論是從關鍵技術環(huán)節(jié)，還是從市場發(fā)育，都發(fā)生了引人注目的進步。主要體現(xiàn)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(jīng)被充分接受。相關的各類產(chǎn)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(chǎn)業(yè)的各個環(huán)節(jié)都出現(xiàn)產(chǎn)能不足的現(xiàn)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(chǎn)品。產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必然會帶來技術和工藝的穩(wěn)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展。產(chǎn)業(yè)和投資界對此已普遍沒有質疑。

第二，在市場迅速發(fā)育的同時，成本占比最大、長期制約整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展。瓶頸環(huán)節(jié)的襯底材料，也出現(xiàn)了可喜的進步。表現(xiàn)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(chǎn)能嚴重不足。隨著國內(nèi)碳化硅襯底材料制備技術的長足進步，其不但可以為國內(nèi)的整個產(chǎn)業(yè)鏈奠定堅實的基礎，而且也會改變?nèi)虍a(chǎn)業(yè)生態(tài)和市場格局。

第三，產(chǎn)業(yè)投資踴躍。據(jù)了解，目前全國已經(jīng)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(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)能不足的局面，有望在一兩年內(nèi)得到緩解。

當一個半導體器件從實驗室和試生產(chǎn)轉向成熟的商業(yè)化量產(chǎn)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(chǎn)業(yè)機遇。這些問題往往被排除在實驗室從事原型研發(fā)人員的視野之外，屬于純粹的產(chǎn)業(yè)研發(fā)范疇，但是對于一個具體產(chǎn)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(yè)界的認可和重視，可以有助于減少技術研發(fā)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(yè)打下基礎。下面，主要以與材料的某些傳統(tǒng)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(zhàn)

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(xiàn)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(xù)的外延生長環(huán)節(jié)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(yè)界所熟悉的藍寶石材料，與半導體傳統(tǒng)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?shù)难邪l(fā)和技術積累，以求做到在效率、成本以及可靠性上滿足工業(yè)生產(chǎn)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(fā)所需要的專業(yè)資源和技術積累，在目前半導體器件產(chǎn)業(yè)鏈之外。從事半導體器件開發(fā)的產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)，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(yè)機構，在碳化硅產(chǎn)業(yè)市場發(fā)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(fā)。這正是我國該領域在過去和當前的狀況。目前國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界，在這些外圍輔助設備和工藝材料的研發(fā)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(chǎn)業(yè)進入爆發(fā)階段，這些相關的輔助設備、工藝和材料等，就成為可觀的產(chǎn)業(yè)。如果不及時投入，就會眼睜睜看著別人拿走市場發(fā)育前期帶來的回報，從而進入技術-市場發(fā)展的正反饋循環(huán)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(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)意義上來說已經(jīng)對國內(nèi)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(huán)節(jié)，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(tǒng)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(chǎn)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(yōu)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(chǎn)品設計中的機械加工工藝
在產(chǎn)品設計方面，從以前的關注產(chǎn)品主要技術指標發(fā)展到依靠細化精致化拼成本和成品率，這是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然規(guī)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(chǎn)量較小的初始階段，這種器件成本的節(jié)約遠遠不能抵消設備和研發(fā)的初期投入。就4寸襯底晶片上生產(chǎn)的器件而言，目前背面襯底的減薄已經(jīng)成為國際通行的操作標準，其厚度已經(jīng)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(xiàn)。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(nèi)產(chǎn)業(yè)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(chǎn)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(xù)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(nèi)因為缺乏相關的設備，未見具體的最佳表面粗糙度范圍數(shù)據(jù)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(nèi)企業(yè)對這方面介入的研發(fā)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(fā)育和產(chǎn)量的增加，激光劃片的優(yōu)越性開始展現(xiàn)。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(chǎn)業(yè)和研發(fā)投入仍然面臨一定不確定性。

三、展望

一個產(chǎn)品涉及到各個技術方面和不同的工藝步驟，產(chǎn)品商業(yè)開發(fā)的成功，必須以非常緊密聯(lián)系的產(chǎn)學研合作，以及對各技術環(huán)節(jié)當面現(xiàn)狀的全面把握和了解為前提。對于碳化硅半導體產(chǎn)業(yè)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(chǎn)業(yè)發(fā)展提前做好全面準備。

綜上所述，碳化硅器件的產(chǎn)業(yè)化體現(xiàn)出了基于新材料的半導體產(chǎn)業(yè)的綜合性特征，這也是我國半導體產(chǎn)業(yè)長期落后的根本原因。新產(chǎn)業(yè)提供了彎道超車的機會，體現(xiàn)在舊有的知識產(chǎn)權、知識積累、商業(yè)渠道、品牌商譽等的壁壘較少，但是對創(chuàng)新經(jīng)濟的理解和對新產(chǎn)業(yè)機遇的敏銳的要求較高。盡管關于碳化硅器件的戰(zhàn)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(chǎn)業(yè)意義的研發(fā)活動依然不多，希望引起政府層面和業(yè)內(nèi)人士的關注。