中國(guó)粉體網(wǎng)訊 在材料加工的前沿領(lǐng)域，金剛石以其無(wú)與倫比的硬度和獨(dú)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，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(yīng)用。然而，傳統(tǒng)激光加工技術(shù)受限于切面錐度大、損耗嚴(yán)重等問(wèn)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(shù)難題。
水導(dǎo)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(diǎn)，在解決傳統(tǒng)激光加工熱問(wèn)題基礎(chǔ)上保證加工需求，具有熱影響區(qū)小、熱殘余應(yīng)力小、微裂紋少、加工精度高等優(yōu)點(diǎn)，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(yīng)用價(jià)值與發(fā)展前景。
水導(dǎo)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(shí)，如果入射角小于全反射臨界角，激光會(huì)發(fā)生全反射而不會(huì)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(jìn)行傳播。激光經(jīng)過(guò)凸透鏡聚焦后通過(guò)石英玻璃窗體進(jìn)入到耦合水腔，通過(guò)調(diào)整聚焦透鏡與小孔噴嘴之間的距離，使激光焦點(diǎn)剛好處于小孔噴嘴上表面中心，然后進(jìn)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(shí)，聚焦到噴嘴位置的激光束由高壓水束引導(dǎo)傳輸?shù)焦ぜ砻妗?/p>
水導(dǎo)激光加工原理圖
晟光硅研是一家實(shí)現(xiàn)商用化水導(dǎo)激光先進(jìn)技術(shù)設(shè)備的研發(fā)/制造企業(yè)，已通過(guò)數(shù)家中國(guó)航空航天材料、技術(shù)研究院的驗(yàn)證并獲得訂單，全面進(jìn)入批量應(yīng)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(lǐng)域包括但不局限于：碳化硅、氮化鎵晶體、超寬禁帶半導(dǎo)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(dǎo)激光技術(shù)的單晶金剛石加工新工藝。該技術(shù)憑借其獨(dú)特的加工機(jī)理，有效突破了傳統(tǒng)激光加工在大尺寸金剛石材料領(lǐng)域的技術(shù)局限，可實(shí)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(bǔ)了該尺寸段工業(yè)化精密加工的技術(shù)空白。
圖源：晟光硅研
經(jīng)過(guò)多輪工藝迭代與技術(shù)積累，目前該技術(shù)已完成標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備轉(zhuǎn)化，形成具備市場(chǎng)銷售條件的設(shè)備，旨在助力金剛石材料應(yīng)用企業(yè)實(shí)現(xiàn)降本增效，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈整體升級(jí)。
2025年11月5日，中國(guó)粉體網(wǎng)將在河南•鄭州舉辦“2025半導(dǎo)體行業(yè)用金剛石材料技術(shù)大會(huì)”。屆時(shí)，來(lái)自西安晟光硅研半導(dǎo)體科技有限公司總經(jīng)理?xiàng)钌?/strong>將帶來(lái)《水導(dǎo)激光技術(shù)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(bào)告。
個(gè)人簡(jiǎn)介
楊森，晟光硅研聯(lián)合創(chuàng)始人，IEEE Member，西安電子科技大學(xué)微電子專業(yè)本碩，西安交通大學(xué)微電子專業(yè)博士，中國(guó)寬禁帶功率半導(dǎo)體及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟青年專家委員會(huì)副主任，西安電子科技大學(xué)微電子學(xué)院特聘創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師，獲評(píng)陜西省金牌技術(shù)經(jīng)理人，2022年張家港市領(lǐng)軍人才。參編《半導(dǎo)體材料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)匯編》《第三代半導(dǎo)體調(diào)研白皮書行家說(shuō)》并發(fā)行，發(fā)表SCI論文14篇，發(fā)明專利50余項(xiàng)；國(guó)家橫向課題“航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪渦扇葉片打孔”項(xiàng)目參與者，是我國(guó)水導(dǎo)激光領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化主要帶頭人。
參考來(lái)源：
陳澤偉等：水導(dǎo)激光加工技術(shù)及其應(yīng)用
晟光硅研
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/石語(yǔ)）
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