การพัฒนาวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ช่วยให้ธุรกิจการตัดเฉือนด้วยเลเซอร์ขนาดเล็กเติบโต

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์บางประการ

สเต็ปเปอร์เป็นระบบการฉายแสงมาสก์ โดยใช้แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ในการกัดเซาะฟิล์มป้องกันบนพื้นผิวของเวเฟอร์ เพื่อสร้างวงจรที่มีฟังก์ชันการจัดเก็บข้อมูล สเต็ปเปอร์ส่วนใหญ่ใช้เลเซอร์เอ็กไซเมอร์ซึ่งสามารถสร้างลำแสงเลเซอร์ยูวีลึกได้ บริษัท Cymer ผู้ผลิตเลเซอร์เอ็กไซเมอร์ชั้นนำถูกซื้อกิจการโดย ASML และสเต็ปเปอร์รุ่นใหม่จะเป็นสเต็ปเปอร์ EUV ซึ่งสามารถผลิตชิ้นงานที่มีขนาดเล็กกว่า 10 นาโนเมตรได้ แต่ปัจจุบันเทคนิคนี้ยังคงถูกครอบงำโดยบริษัทต่างชาติอยู่

แต่คาดว่าจีนกำลังค่อยๆ พัฒนาเทคโนโลยีการผลิตชิป และในอนาคตจะสามารถผลิตเองได้ในปริมาณมาก นอกจากนี้ยังคาดการณ์ได้ว่าจะมีเครื่องสเต็ปเปอร์ผลิตในประเทศ และเมื่อถึงเวลานั้น ความต้องการแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงก็จะเพิ่มขึ้น

อีกหนึ่งการประยุกต์ใช้ที่กว้างขวางของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์คืออุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นตลาดพลังงานสะอาดที่เติบโตเร็วที่สุดและมีศักยภาพสูงสุดในโลก เซลล์แสงอาทิตย์สามารถแบ่งออกเป็นเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนผลึก แบตเตอรี่ฟิล์มบาง และแบตเตอรี่สารประกอบ III-V ในบรรดาเซลล์เหล่านี้ เซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนผลึกมีการใช้งานที่กว้างขวางที่สุด ตรงกันข้ามกับแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ เซลล์แสงอาทิตย์เป็นอุปกรณ์ที่แปลงแสงเป็นไฟฟ้า อัตราการแปลงแสงเป็นไฟฟ้าเป็นมาตรฐานในการบอกคุณภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ วัสดุและเทคนิคกระบวนการในด้านนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง

ในแง่ของการตัดแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนนั้น ใช้เครื่องมือตัดแบบดั้งเดิม แต่มีความแม่นยำต่ำ ประสิทธิภาพต่ำ และผลผลิตต่ำ ดังนั้นหลายประเทศในยุโรป เกาหลีใต้ และสหรัฐอเมริกาจึงได้นำเทคนิคเลเซอร์ความแม่นยำสูงมาใช้เป็นเวลานานแล้ว สำหรับประเทศของเรา กำลังการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ของเราสูงถึงครึ่งหนึ่งของโลก และในช่วง 4 ปีที่ผ่านมา เนื่องจากอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์เติบโตอย่างต่อเนื่อง เทคนิคการประมวลผลด้วยเลเซอร์จึงถูกนำมาใช้มากขึ้นเรื่อยๆ ปัจจุบัน เทคนิคเลเซอร์มีส่วนช่วยในอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์โดยการตัดแผ่นเวเฟอร์ การสลักแผ่นเวเฟอร์ และการเซาะร่องสำหรับแบตเตอรี่ PERC

การประยุกต์ใช้เซมิคอนดักเตอร์ประการที่สามคือ PCB ซึ่งรวมถึง FPCB ด้วย PCB ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญและเป็นพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด ใช้ปริมาณวัสดุเซมิคอนดักเตอร์จำนวนมาก ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากความแม่นยำและการรวมวงจรของ PCB สูงขึ้นเรื่อยๆ จึงทำให้มี PCB ที่มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ ออกมา ในเวลานั้น อุปกรณ์การประมวลผลแบบดั้งเดิมและแบบสัมผัสจะปรับตัวได้ยาก แต่เทคนิคเลเซอร์จะถูกนำมาใช้มากขึ้นเรื่อยๆ

การทำเครื่องหมายด้วยเลเซอร์เป็นเทคนิคที่ง่ายที่สุดบนแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ในปัจจุบัน ผู้คนมักใช้เลเซอร์ UV ในการทำเครื่องหมายบนพื้นผิวของวัสดุ อย่างไรก็ตาม การเจาะด้วยเลเซอร์เป็นเทคนิคที่ใช้กันมากที่สุดบน PCB การเจาะด้วยเลเซอร์สามารถทำได้ในระดับไมโครเมตร และสามารถเจาะรูขนาดเล็กมากที่การใช้มีดแบบกลไกไม่สามารถทำได้ นอกจากนี้ การตัดวัสดุทองแดงและการเชื่อมแบบหลอมรวมบน PCB ก็สามารถใช้เทคนิคเลเซอร์ได้เช่นกัน

เมื่อเลเซอร์ก้าวเข้าสู่ยุคของการตัดเฉือนระดับไมโคร S&A Teyu ได้เปิดตัวเครื่องทำความเย็นน้ำแบบระบายความร้อนด้วยอากาศที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ

เมื่อมองย้อนกลับไปถึงการพัฒนาเลเซอร์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เลเซอร์มีการใช้งานอย่างกว้างขวางในการตัดและเชื่อมโลหะ แต่สำหรับการขึ้นรูปขนาดเล็กที่มีความแม่นยำสูง สถานการณ์กลับตรงกันข้าม เหตุผลหนึ่งก็คือ การแปรรูปโลหะเป็นการขึ้นรูปที่ค่อนข้างหยาบ แต่การขึ้นรูปขนาดเล็กด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงนั้นต้องการการปรับแต่งในระดับสูงและเผชิญกับความท้าทาย เช่น ความยากลำบากในการพัฒนาเทคนิคนี้และเวลาที่ใช้ไปมาก ปัจจุบัน การขึ้นรูปขนาดเล็กด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เช่น สมาร์ทโฟน ซึ่งหน้าจอ OLED มักถูกตัดด้วยการขึ้นรูปขนาดเล็กด้วยเลเซอร์

ในอีก 10 ปีข้างหน้า วัสดุเซมิคอนดักเตอร์จะกลายเป็นอุตสาหกรรมสำคัญ การแปรรูปวัสดุเซมิคอนดักเตอร์อาจเป็นตัวกระตุ้นให้เกิดการพัฒนาอย่างรวดเร็วของการขึ้นรูปด้วยเลเซอร์ขนาดเล็ก การขึ้นรูปด้วยเลเซอร์ขนาดเล็กส่วนใหญ่ใช้เลเซอร์แบบพัลส์สั้นหรือพัลส์สั้นมาก หรือที่เรียกว่าเลเซอร์ความเร็วสูง ดังนั้น ด้วยแนวโน้มการพัฒนาวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ภายในประเทศ ความต้องการการแปรรูปด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงจึงจะเพิ่มขึ้น

อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์เลเซอร์ความเร็วสูงที่มีความแม่นยำสูงนั้นค่อนข้างต้องการประสิทธิภาพสูง และจำเป็นต้องติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิที่มีความแม่นยำสูงเช่นกัน

เพื่อตอบสนองความคาดหวังของตลาดอุปกรณ์เลเซอร์ความแม่นยำสูงในประเทศ S&A Teyu ได้เปิดตัวเครื่องทำความเย็นน้ำสำหรับเลเซอร์แบบหมุนเวียนรุ่น CWUP ซึ่งมีเสถียรภาพของอุณหภูมิสูงถึง ±0.1℃ และได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการระบายความร้อนเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษ เช่น เลเซอร์เฟมโตวินาที เลเซอร์นาโนวินาที เลเซอร์พิโควินาที เป็นต้น ดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเครื่องทำความเย็นน้ำสำหรับเลเซอร์รุ่น CWUP ได้ที่ https://www.teyuchiller.com/portable-water-chiller-cwup-20-for-ultrafast-laser-and-uv-laser_ul5