Aplicaciones de zafiro, SiC y GaN

Los láseres de fibra de onda continua (CW) o cuasicontinua (QCW) ultrarrápidos (picosegundos y femtosegundos) y de alta calidad han revolucionado el micromecanizado de zafiro y SiC. La ventaja fundamental radica en la capacidad del láser para entregar energía concentrada a una región de microescala, ya sea mediante ablación ultrarrápida con transferencia de calor insignificante o mediante procesos térmicos controlados. Esta capacidad es fundamental para la fabricación de elementos sensores, canales de microfluidos y componentes ópticos especializados donde la calidad de los bordes y la precisión dimensional son primordiales.

Los métodos de corte en cubitos con láser, como el corte en cubitos sigiloso (SD) y el corte en cubitos por ablación con láser, se han convertido en estándares de la industria. El corte en cubitos sigiloso emplea un láser pulsado enfocado para formar una capa modificada de defectos subsuperficiales dentro del material, seguido de un paso de expansión mecánica para dividir la oblea a lo largo de este plano. Este método prácticamente no produce astillas, polvo ni daños en la superficie superior, maximiza la cantidad de matrices por oblea y es ideal para obleas ultrafinas. El corte en cubitos por ablación vaporiza el material a lo largo de la línea de corte con un control preciso. La transición al corte en cubitos por láser es una respuesta directa a la necesidad de mayores rendimientos, mayor confiabilidad del dispositivo y la capacidad de procesar obleas más delgadas para empaques avanzados.

El procesamiento exitoso de zafiro y SiC es muy sensible a los parámetros del láser. Un haz estable y de alto brillo permite un enfoque constante en un tamaño de punto diminuto, concentrando la densidad de energía para iniciar de manera eficiente la eliminación de material y minimizando la zona afectada por el calor (HAZ). Este principio físico es el que permite obtener cortes estrechos y un mínimo de astillas. Además, el control amplio y preciso sobre parámetros como la frecuencia del pulso, el ancho del pulso y la potencia máxima permite a los ingenieros de procesos ajustar con precisión la entrada de energía para adaptarse a los diferentes espesores de sustrato, orientaciones de los cristales y la calidad de corte deseada.

Más allá de la eliminación de material grueso, los láseres proporcionan un bisturí para modificar las propiedades de la superficie y reparar defectos. La irradiación láser controlada puede crear patrones a micro y nanoescala en el zafiro para mejorar la extracción de luz en los LED, aumentar la hidrofobicidad o mejorar la bioadhesión. Además, se pueden utilizar rayos láser enfocados para el recocido localizado para curar daños de implantación en SiC, activar dopantes o suavizar defectos microscópicos en ventanas ópticas de zafiro.

Fabricación de LED (sustratos epitaxiales de GaN): el corte de zafiro de baja pérdida basado en láser protege la epitaxia de GaN, lo que garantiza brillo y vida útil. Electrónica de consumo de alta gama: la forma precisa y los bordes perfectos combinan estética y resistencia. Semiconductores y comunicaciones 5G: los dispositivos de potencia de RF y SiC de GaN sobre zafiro cuentan con bordes cortados con láser y sin grietas, lo que mantiene la confiabilidad bajo un alto estrés electrotérmico. Óptica avanzada y Defensa: Las ventanas y radomos de grado militar utilizan procesamiento de control de profundidad por láser, preservando la resistencia y la transparencia del material.