中國粉體網(wǎng)訊 在材料加工的前沿領域，金剛石以其無與倫比的硬度和獨特性能，成為眾多高端產(chǎn)業(yè)的“心頭好”。激光加工是目前金剛石的主流加工方法，具有加工精度高、效率高、普適性強等優(yōu)點，在金剛石切割、微孔成型、微槽道加工及平整化等方面均得到廣泛應用。然而，傳統(tǒng)激光加工技術受限于切面錐度大、損耗嚴重等問題，難以完成大尺寸金剛石材料的切片加工，大尺寸金剛石材料切片仍是業(yè)內(nèi)難以攻克的技術難題。
水導激光加工作為一種新型加工方式，有效結(jié)合了傳統(tǒng)激光加工方式和水射流加工方式的優(yōu)點，在解決傳統(tǒng)激光加工熱問題基礎上保證加工需求，具有熱影響區(qū)小、熱殘余應力小、微裂紋少、加工精度高等優(yōu)點，并在水射流的沖刷下有效減少熔融產(chǎn)物堆積形成的毛刺，降低了加工表面的表面粗糙度，擁有廣泛的應用價值與發(fā)展前景。
水導激光原理：由于水和空氣的折射率不同，在激光束以一定角度照射在水與空氣交界面時，如果入射角小于全反射臨界角，激光會發(fā)生全反射而不會透射出去，這就使激光能量始終被限制在水束中從而使激光沿水束的方向進行傳播。激光經(jīng)過凸透鏡聚焦后通過石英玻璃窗體進入到耦合水腔，通過調(diào)整聚焦透鏡與小孔噴嘴之間的距離，使激光焦點剛好處于小孔噴嘴上表面中心，然后進入穩(wěn)定的水射流中，利用水與空氣折射率的不同，在水射流中發(fā)生全反射，類似于傳統(tǒng)玻璃光纖的傳播方式。加工時，聚焦到噴嘴位置的激光束由高壓水束引導傳輸?shù)焦ぜ砻妗?/p>
水導激光加工原理圖
晟光硅研是一家實現(xiàn)商用化水導激光先進技術設備的研發(fā)/制造企業(yè)，已通過數(shù)家中國航空航天材料、技術研究院的驗證并獲得訂單，全面進入批量應用前工藝匹配階段。公司聚焦硬、脆、貴材料的傳統(tǒng)加工瓶頸，已拓展覆蓋領域包括但不局限于：碳化硅、氮化鎵晶體、超寬禁帶半導體材料（金剛石/氧化鎵）、航空航天特種材料、LTCC碳陶基板、光伏、閃爍晶體等。
目前晟光硅研已成功研發(fā)出基于水導激光技術的單晶金剛石加工新工藝。該技術憑借其獨特的加工機理，有效突破了傳統(tǒng)激光加工在大尺寸金剛石材料領域的技術局限，可實現(xiàn)超大尺寸單晶金剛石切片，切割損耗小于50μm規(guī)格的金剛石材料的高效、高精度切片，填補了該尺寸段工業(yè)化精密加工的技術空白。
圖源：晟光硅研
經(jīng)過多輪工藝迭代與技術積累，目前該技術已完成標準化設備轉(zhuǎn)化，形成具備市場銷售條件的設備，旨在助力金剛石材料應用企業(yè)實現(xiàn)降本增效，推動產(chǎn)業(yè)鏈整體升級。
2025年11月5日，中國粉體網(wǎng)將在河南•鄭州舉辦“2025半導體行業(yè)用金剛石材料技術大會”。屆時，來自西安晟光硅研半導體科技有限公司總經(jīng)理楊森將帶來《水導激光技術基于大尺寸金剛石高品質(zhì)分片及微流通道制備方案》的報告。
個人簡介
楊森，晟光硅研聯(lián)合創(chuàng)始人，IEEE Member，西安電子科技大學微電子專業(yè)本碩，西安交通大學微電子專業(yè)博士，中國寬禁帶功率半導體及應用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟青年專家委員會副主任，西安電子科技大學微電子學院特聘創(chuàng)業(yè)導師，獲評陜西省金牌技術經(jīng)理人，2022年張家港市領軍人才。參編《半導體材料國家標準匯編》《第三代半導體調(diào)研白皮書行家說》并發(fā)行，發(fā)表SCI論文14篇，發(fā)明專利50余項；國家橫向課題“航空發(fā)動機渦輪渦扇葉片打孔”項目參與者，是我國水導激光領域產(chǎn)業(yè)化主要帶頭人。
參考來源：
陳澤偉等：水導激光加工技術及其應用
晟光硅研
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/石語）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)請告知刪除！
