Технологія лазерної обробки розширює можливості точного виробництва кварцу; надшвидкі лазери відкривають нові виробничі потужності для високочистих кварцових виробів

—Інтерпретація галузевого звіту «Застосування технології лазерної обробки в Кварц Виробництво продукції"

Нещодавно було офіційно опубліковано галузевий дослідницький звіт «Застосування технології лазерної обробки у виробництві кварцових виробів», який містить поглиблений аналіз технологічної цінності, сценаріїв застосування та напрямку промислової трансформації лазерної обробки, особливо надшвидких лазерів, у сфері кварцових виробів. У звіті зазначається, що швидка ітерація передових напівпровідникових процесів, оптичного зв'язку, нової фотоелектричної енергії та високоякісних оптичних пристроїв встановила безпрецедентно суворі стандарти щодо мікроструктури, нерівних контурів, мікропор, сліпих канавок та якості поверхні. Кварцові компонентиТрадиційні процеси механічного шліфування, притирання та хімічного травлення стикаються з численними проблемами точності, виходу та захисту навколишнього середовища. Лазерна обробка стає основним технологічним інструментом для підвищення точності кварцових виробів.

Кварц – це типовий твердий і крихкий неорганічний матеріал з високою твердістю за шкалою Мооса та високою крихкістю. Традиційна обробка залежить від використання шліфувальних кругів та алмазних інструментів для різання та полірування. Процес пов'язаний з механічним навантаженням, що робить його дуже схильним до сколів, мікротріщин та прихованих внутрішніх пошкоджень. Особливо важко обробляти мікроотвори, мікроканавки та складні нерівні структури. Хімічне мокре травлення – це тривалий процес, який споживає велику кількість хімічних реагентів, утворює відпрацьовану рідину та має тривалий цикл обробки з обмеженим контролем точності. Він більше не підходить для потреб високоякісних клієнтів у напівпровідниках та оптичному зв'язку в невеликих серіях налаштування та швидких ітераціях.

Лазерна обробка використовує безконтактний режим обробки, спираючись на високоенергетичний лазерний промінь для випаровування та травлення матеріалу. При цьому відсутній контакт з інструментом або механічне напруження. Пікосекундні та фемтосекундні надшвидкісні лазери можуть навіть досягати «холодної обробки», стискаючи зону термічного впливу до мікронного рівня. Це значно знижує ризик термічної деформації та плавлення/карбонізації, мінімізуючи дефекти сколів та розтріскування кварцу від джерела, ефективно підвищуючи надійність продукту та довгостроковий термін служби.

У звіті показано, що лазерна обробка в Кварцова промисловість Тепер охоплює кілька процесів, включаючи різання, свердління, нарізання канавок, травлення, підготовку мікроструктури та маркування. Точність позиціонування може досягати ±0,01 мм, а ширина пропилу може становити лише 10-50 мкм. Обробка мікроотворів дозволяє досягти надзвичайно малих отворів та високих співвідношень сторін, з шорсткістю поверхні після обробки Ra

У нижчих технологічних процесах технологія лазерної обробки відкриває нові можливості для виробництва високоякісних кварцових виробів у багатьох секторах.

• У галузі напівпровідників лазери використовуються для обробки мікроотворів та канавок неправильної форми на Кварцова пластина носіїв заряду, компонентів резонаторів для травлення та кварцових підкладок, пов'язаних з TGV. Це відповідає виробничим вимогам до передового корпусування отворів мікрочіпів та мікроструктур високої щільності, дозволяє уникнути ризику прихованих мікротріщин, спричинених механічною обробкою, та забезпечує довгострокову експлуатаційну стабільність напівпровідникового обладнання.
• У секторі оптичного зв'язку та CPO стрімко зростає попит на оптичні модулі 800G/1.6T, а також попит на V-подібні канавки та отвори для точного позиціонування в кварцових FAU та пасивних оптичних пристроях. Надшвидкісні лазери можуть завершити формування мікроструктури високощільного масиву з гладкими стінками канавок, зменшуючи втрати оптичного зв'язку, підтримуючи пряме малювання та швидке прототипування, а також скорочуючи цикл розробки та перевірки нового продукту.
• У галузях високоякісної оптики та аерокосмічної галузі лазери можуть виконувати складне мікро-нанотравлення дифракційних оптичних елементів, кварцових маятників та оптичних вікон, а також обробляти двосторонні композитні мікроструктури, які важко отримати традиційними методами, підтримуючи вітчизняне виробництво космічної оптики та інерційних пристроїв MEMS.
• У звіті висвітлено кілька ключових проблем галузі: по-перше, він значно підвищує ефективність отворів неправильної форми та контурного різання для великогабаритних кварцових пластин, човників та скляного посуду, особливо у фотоелектричних та лабораторних витратних матеріалах, тим самим задовольняючи індивідуальні потреби нового енергетичного обладнання та наукових приладів.

Галузеві аналітики зазначають, що конкуренція на ринку кварцової продукції в минулому більше зосереджувалася на чистоті матеріалу та базових можливостях формування; однак, з модернізацією високоякісного виробництва, можливості мікро-нанообробки стали ключовим показником, що відрізняє виробників низькоякісної та високоякісної кварцової продукції. Лазерна обробка — це не просто заміна традиційних процесів, а радше розширення меж проектування кварцової продукції, що дозволяє індустріалізувати багато складних і точних кварцових компонентів, які раніше було важко виробляти масово, тим самим сприяючи локалізації всього ланцюжка виробництва високочистого кварцу.