本發(fā)明涉及氧化鎵加工，尤其涉及一種單晶氧化鎵的激光水下激光切割方法。

背景技術：

1、氧化鎵(β-ga2o3)作為新一代半導體材料，具有超寬禁帶、高擊穿電場強度、高紫外透過率、物化性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點，可廣泛應用于微電子學、光電學、功率器件等領域。在微電子學領域，氧化鎵因能快速響應高頻電場，被用于高頻場效應晶體管、表面聲波濾波器和微波開關等器件的制造。在光電學領域，其帶隙與可見光相匹配，適用于led燈、薄膜太陽能電池板和新型光電傳感器等器件。在功率器件領域，氧化鎵具有寬帶隙特性(～4.8ev)，能夠在更高的電壓和功率密度下工作，相比碳化硅具有更高的性能潛力。由于氧化鎵具有易解理、高脆性等特點，傳統(tǒng)機械加工方式極易產(chǎn)生明顯的裂紋。通過采用激光加工這一非接觸式的加工方式，能夠減少材料裂紋。但是在激光加工過程中，往往存在大面積熱影響區(qū)，而β-ga2o3熱導率較低，容易出現(xiàn)應力不均而開裂的現(xiàn)象。此外，激光加工產(chǎn)生的熔化材料若不及時去除，將會重新凝固，形成難以去除的重鑄層。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種單晶氧化鎵的激光水下激光切割方法，以解決現(xiàn)有技術中所存在的一個或多個技術問題，至少提供一種有益的選擇或創(chuàng)造條件。

2、本發(fā)明為實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術方案：

3、本發(fā)明提供了一種單晶氧化鎵的激光水下激光切割方法，所述激光水下激光切割裝置包括控制單元、激光加工單元、液體處理單元和樣品固定裝置；

4、所述激光加工單元用于對氧化鎵晶片進行激光切割；

5、所述樣品固定裝置位于所述液體處理單元中；

6、所述液體處理單元用于在激光加工進行過程中對氧化鎵晶片進行水流沖刷；

7、所述激光加工單元、液體處理單元分別與所述控制單元相連，所述控制單元用于設定所述激光加工單元的參數(shù)，同時還用于控制所述液體處理單元的流速；

8、所述切割方法包括：

9、s1，根據(jù)待加工氧化鎵晶片的三維模型，控制單元對三維模型進行切片獲得多個切片層，對于每個切片層，設定激光加工單元相應的掃描路徑、加工工藝參數(shù)；

10、s2，控制單元對液體處理單元設定流速；

11、s3，控制單元控制激光加工單元開始加工，控制單元控制液體處理單元開始進行高速旋轉(zhuǎn)，使得液體發(fā)生高速的流動，對樣品表面的產(chǎn)物進行沖刷；

12、s4，控制單元控制激光加工單元按照預設的掃描路徑對氧化鎵進行激光切割，由此完成單個切片層的切割；

13、s5，控制單元控制激光加工單元下降一個切片層的厚度，重復步驟s3-s4，直至完成所有切片層的加工。

14、進一步地，所述液體處理單元包括通過管路依次相連的兩個儲液箱、泵機、透光液箱和濾除裝置；

15、所述樣品固定裝置位于所述透光液箱中；

16、所述泵機、透光液箱和濾除裝置位于兩個儲液箱之間；

17、所述濾除裝置用于濾除固體懸浮物質(zhì)；

18、兩個儲液箱之間通過管路連通。

19、進一步地，所述液體處理單元中所使用的液體為純水或者弱酸性水溶液。

20、進一步地，所述弱酸性水溶液ph的取值范圍為3-5。

21、進一步地，所述弱酸性水溶液由hcl、h3po4、h2so4、hno3和ch3cooh的至少一種溶于水制成。

22、進一步地，所述透光液箱采用透光玻璃制作而成。

23、進一步地，所述濾除裝置內(nèi)置有用于濾除固體懸浮物質(zhì)的反滲透膜。

24、進一步地，所述激光加工單元包括沿激光光路依次排列的激光器、光學掃描元件和聚焦光學元件；

25、所述激光器用于輸出激光光束，光束以射線的形式傳播并形成激光光路；

26、所述光學掃描元件用于控制光束的空間掃描位置和軌跡，以使激光光斑沿切割軌跡移動；

27、所述聚焦光學元件用于對光束進行聚焦形成一個激光光斑。

28、進一步地，所述激光器輸出的激光束的波長為310nm-380nm，脈沖寬度小于50ps，脈沖的峰值功率大于200kw，重復頻率大于100khz。

29、進一步地，所述激光加工單元的加工工藝參數(shù)包括激光功率、脈沖寬度和重復頻率。

30、本發(fā)明的有益效果如下：

31、本發(fā)明在常規(guī)水下激光加工手段的基礎上，開發(fā)了一種針對氧化鎵的激光水下切割方法，實現(xiàn)了更加優(yōu)異的加工質(zhì)量。

技術特征：

1.一種基于單晶氧化鎵的激光水下激光切割裝置的切割方法，其特征在于，

2.根據(jù)權利要求1所述的一種單晶氧化鎵的激光水下激光切割方法，其特征在于，所述液體處理單元包括通過管路依次相連的兩個儲液箱、泵機、透光液箱和濾除裝置；

3.根據(jù)權利要求2所述的一種單晶氧化鎵的激光水下激光切割方法，其特征在于，所述液體處理單元中所使用的液體為純水或者弱酸性水溶液。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種單晶氧化鎵的激光水下激光切割方法，其特征在于，所述弱酸性水溶液ph的取值范圍為3-5。

5.根據(jù)權利要求3或4所述的一種單晶氧化鎵的激光水下激光切割方法，其特征在于，所述弱酸性水溶液由hcl、h3po4、h2so4、hno3和ch3cooh的至少一種溶于水制成。

6.根據(jù)權利要求2所述的一種單晶氧化鎵的激光水下激光切割方法，其特征在于，所述透光液箱采用透光玻璃制作而成。

7.根據(jù)權利要求2所述的一種單晶氧化鎵的激光水下激光切割方法，其特征在于，所述濾除裝置內(nèi)置有用于濾除固體懸浮物質(zhì)的反滲透膜。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種單晶氧化鎵的激光水下激光切割方法，其特征在于，所述激光加工單元包括沿激光光路依次排列的激光器、光學掃描元件和聚焦光學元件；

9.根據(jù)權利要求8所述的一種單晶氧化鎵的激光水下激光切割方法，其特征在于，所述激光器輸出的激光束的波長為310nm-380nm，脈沖寬度小于50ps，脈沖的峰值功率大于200kw，重復頻率大于100khz。

10.根據(jù)權利要求1所述的一種單晶氧化鎵的激光水下激光切割方法，其特征在于，所述激光加工單元的加工工藝參數(shù)包括激光功率、脈沖寬度和重復頻率。

技術總結
本發(fā)明公開了一種單晶氧化鎵的激光水下激光切割方法，包括：S1，根據(jù)待加工氧化鎵晶片的三維模型，控制單元對三維模型進行切片獲得多個切片層，對于每個切片層，設定激光加工單元相應的掃描路徑、加工工藝參數(shù)；S2，控制單元對液體處理單元設定流速；S3，控制單元控制激光加工單元開始加工，控制單元控制液體處理單元開始進行高速旋轉(zhuǎn)，使得液體發(fā)生高速的流動，對樣品表面的產(chǎn)物進行沖刷；S4，控制單元控制激光加工單元按照預設的掃描路徑對氧化鎵進行激光切割，由此完成單個切片層的切割；S5，控制單元控制激光加工單元下降一個切片層的厚度，重復步驟S3?S4，直至完成所有切片層的加工。實現(xiàn)了更加優(yōu)異的加工質(zhì)量。

技術研發(fā)人員：何青青,李夏,蔣仕彬
受保護的技術使用者：杭州銀湖激光科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/26