Hol várható a precíziós lézeres megmunkálás fellendülésének következő köre?

Nem is olyan régen az Apple Inc. hivatalosan is bejelentette az iPhone 14 új generációjának megjelenését, megtartva az évi egy frissítés szokását. Sok felhasználót megdöbbent, hogy "az iPhone elérte a 14. generációt". És gyorsan több mint 1 millió online foglalást szerzett a kínai piacon. Az iPhone továbbra is népszerű a fiatalok körében.

Az okostelefonok indították el az első hullámot a precíziós lézeres megmunkálás iránti kereslet növekedésében

Több mint egy évtizeddel ezelőtt, amikor az okostelefonok megjelentek, az ipari lézeres megmunkálási technológia még alacsony szinten volt. A szálas lézer és az ultragyors lézer újdonságnak és üresnek számított a kínai piacon, a precíziós lézeres megmunkálásról nem is beszélve. 2011 óta Kínában fokozatosan alkalmazzák az alacsony kategóriájú precíziós lézeres jelölést. Abban az időben a kis teljesítményű, szilárd impulzusú zöld lézerről és az ultraibolya lézerről folyt a vita. És most az ultragyors lézert fokozatosan kereskedelmi célokra kezdték használni, és az ultragyors precíziós lézeres megmunkálásról is szó esik.

A precíziós lézeres megmunkálás tömeges alkalmazását nagyrészt az okostelefonok fejlesztése hajtja. A kameradiák, ujjlenyomat-modulok, HOME gombok, kameravakok és szabálytalan alakú mobiltelefon-kivágások stb. gyártása mind profitál az ultragyors lézeres precíziós vágás technológiai áttöréséből. A fő kínai lézeres precíziós megmunkáló gyártók precíziós megmunkálási üzletága a szórakoztatóelektronikai cikkekből áll. Vagyis a precíziós lézeres megmunkálás fellendülésének utolsó körét a szórakoztatóelektronikai cikkek, különösen az okostelefonok és a kijelzőpanelek hajtják.

Lézeres panelvágás

2021 óta a fogyasztási cikkek, mint például az okostelefonok, a viselhető csuklópántok és a kijelzőpanelek, csökkenő tendenciát mutatnak, ami a szórakoztatóelektronikai feldolgozó berendezések iránti gyengébb kereslethez és a növekedésükre nehezedő nagyobb nyomáshoz vezet. Tehát az új iPhone 14 elindíthatja a feldolgozási fellendülés új hullámát? De a jelenlegi trendből ítélve, miszerint az emberek kevésbé hajlandóak új telefont vásárolni, szinte biztos, hogy az okostelefonok nem tudnak hozzájárulni a piaci kereslet új növekedéséhez. Az 5G és összecsukható telefonok, amelyek néhány évvel ezelőtt népszerűek voltak, csak részleges készletcserét hozhatnak. Szóval, hol lehet a precíziós lézeres megmunkálás iránti kereslet következő növekedési hulláma?

A kínai félvezető- és chipipar felemelkedése

Kína egy igazi világgyár. 2020-ban Kína feldolgozóiparának hozzáadott értéke a világpiaci részesedés 28,5%-át tette ki. A kínai hatalmas feldolgozóipar hatalmas piaci potenciált kínál a lézeres megmunkálás és gyártás számára. Kína feldolgozóipara azonban a korai szakaszban gyenge műszaki felhalmozódással rendelkezik, és többségük közép- és alsó kategóriás iparág. Az elmúlt évtizedben jelentős fejlődés történt a gépipar, a közlekedés, az energia, a hajózás, a repülőgépipar, a gyártóberendezések stb. területén, beleértve a lézerek és lézerberendezések fejlesztését is, ami jelentősen csökkentette a szakadékot a nemzetközi haladó szinttől.

A Félvezető Ipari Szövetség statisztikái szerint Kína szárazföldi része a világ leggyorsabb gyárépítője, ahol várhatóan 2024 végére 31 nagy, kiforrott folyamatokra összpontosító gyár épül; A sebesség jelentősen meghaladja a Tajvanon, Kínában ugyanebben az időszakban üzembe helyezni tervezett 19 gyárat, valamint az Egyesült Államokban várhatóan felállítandó 12 gyárat.

Nem is olyan régen Kína bejelentette, hogy a sanghaji integrált áramköri iparág áttörte a 14 nm-es chipgyártási folyamatot, és elérte a tömeggyártás egy bizonyos mértékét. A háztartási gépekben, autókban és kommunikációs eszközökben használt 28 nm feletti chipek egy részénél Kína rendkívül fejlett gyártási folyamattal büszkélkedhet, és tökéletesen ki tudja elégíteni a chipek iránti belső keresletet. Az USA bevezetésével A CHIPS törvény értelmében Kína és az Egyesült Államok közötti chiptechnológiai verseny intenzívebb, és kínálati túlkínálat is előfordulhat. 2021  jelentősen csökkent a kínai chipsimport.

Lézerrel megmunkált chip

A félvezető chipek feldolgozásában használt lézer

A waferek a félvezető termékek és chipek alapanyagai, amelyeket a növesztés után mechanikusan polírozni kell. A későbbi szakaszban nagy jelentőséggel bír az ostyavágás, más néven az ostyakockázás. A korai rövid impulzusú DPSS lézeres ostyavágó technológiát Európában és az Egyesült Államokban fejlesztették ki és érlelték. Ahogy az ultragyors lézerek teljesítménye növekszik, a jövőben fokozatosan elterjed majd a használata, különösen olyan eljárásokban, mint a lapkavágás, a mikrofuratok készítése és a zárt béta-tesztek. Az ultragyors lézerberendezések iránti kereslet potenciálja viszonylag nagy.

Kínában ma már léteznek precíziós lézerberendezés-gyártók, amelyek olyan ostyavágó berendezéseket tudnak kínálni, amelyek 12 hüvelykes ostyák felületi vágásához alkalmazhatók 28 nm-es eljárással, valamint lézeres ostya-kriptovágó berendezéseket, amelyeket MEMS érzékelő chipekhez, memória chipekhez és más csúcskategóriás chipgyártási területekhez alkalmaznak. 2020-ban egy nagy lézergyártó vállalat Sencsenben lézeres leválasztó berendezést fejlesztett ki az üveg és a szilícium szeletek elválasztására, és a berendezés felhasználható csúcskategóriás félvezető chipek előállítására.

Lézervágó forgácslap

2022 közepén egy vuhani lézergyártó vállalat bemutatta teljesen automatikus, lézerrel módosított vágóberendezését, amelyet sikeresen alkalmaztak lézeres felületkezelésre a chipek területén. A készülék nagy pontosságú femtoszekundumos lézert és rendkívül alacsony impulzusenergiát használ a félvezető anyagok felületén végzett lézeres módosításhoz a mikronos tartományban, ezáltal jelentősen javítva a félvezető optoelektronikai eszközök teljesítményét. A berendezés alkalmas drága, keskenycsatornás (≥20µm) összetett félvezető SiC, GaAs, LiTaO3 és egyéb wafer chipek belső módosítására, például szilícium chipek, MEMS érzékelő chipek, CMOS chipek stb. vágására. 

Kína a litográfiai gépek kulcsfontosságú technikai problémáival foglalkozik, ami a litográfiai gépek használatával kapcsolatos excimer lézerek és extrém ultraibolya lézerek iránti keresletet fogja előidézni, de Kínában eddig kevés kutatás folyik ezen a területen.

A csúcskategóriás és chipekhez használt precíziós lézermegmunkáló fejek lehetnek az őrület következő hulláma

A kínai félvezető chipipar korábbi gyengesége miatt kevés kutatás és alkalmazás történt a lézeres feldolgozó chipekkel kapcsolatban, amelyeket először a fogyasztói elektronikai termékek terminálösszeszerelésében használtak. A jövőben a precíziós lézeres megmunkálás fő piaca Kínában fokozatosan az általános elektronikai alkatrészek feldolgozásáról az upstream anyagokra és kulcsfontosságú alkatrészekre, különösen a félvezető anyagok, az orvosbiológiai és a polimer anyagok előkészítésére fog áttérni.

Egyre több lézeres alkalmazási folyamatot fognak kifejleszteni a félvezető chipiparban. Nagy pontosságú chiptermékekhez az érintésmentes optikai feldolgozás a legmegfelelőbb módszer. A chipek iránti hatalmas kereslettel a chipipar nagy valószínűséggel hozzájárul majd a precíziós lézeres megmunkáló berendezések iránti kereslet következő köréhez.