專利名稱：Led晶圓激光內(nèi)切割劃片設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光劃片設(shè)備，尤其涉及用于LED晶圓劃片的激光高精密加工設(shè)備， 屬于激光精密加工制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前主流LED晶圓基底采用藍(lán)寶石為材料，在基底上采用氣相沉積的方法生長(zhǎng) GaN發(fā)光層。目前普遍的藍(lán)寶石基底尺寸為2 4英寸，其上生長(zhǎng)的LED發(fā)光晶粒尺寸不 一，其大小在IOOum IOOOum之間。在LED終端應(yīng)用封裝前需要將這些晶粒分開，這就需 要對(duì)其基底材料按照晶粒尺寸進(jìn)行切割。對(duì)于藍(lán)寶石基底的LED晶圓切割方法從早期的金 剛石刀具切割，到紫外納秒激光劃片切割，已經(jīng)開發(fā)出了成熟的量產(chǎn)設(shè)備。近年來隨著照明行業(yè)對(duì)能耗的注重，低能耗、高發(fā)光亮度的LED亦越加受到重視。 由此帶動(dòng)LED行業(yè)的快速發(fā)展。尤其是最近LED在顯示背光源的廣泛應(yīng)用以及替代普通照 明光源的巨大市場(chǎng)前景使得LED生產(chǎn)需求井噴，市場(chǎng)需求翻倍增長(zhǎng)。迫于產(chǎn)能的需求，目前 產(chǎn)線上的激光劃線設(shè)備已經(jīng)完全替代了金剛石刀具劃線設(shè)備。激光劃片機(jī)早期的劃片效率 經(jīng)歷了 3片/小時(shí)、5片/小時(shí)及7片/小時(shí)，到目前主流的10片/小時(shí)，劃片效率的快慢 已成為激光劃片機(jī)的核心競(jìng)爭(zhēng)因素。在劃片效率提升的同時(shí)，對(duì)LED發(fā)光效率的重視亦日益凸顯出來。激光劃片的過 程中存在的基底材料熔化、切割道內(nèi)的殘?jiān)约扒懈畹栏浇姆蹓m等現(xiàn)象對(duì)LED的發(fā)光效 率有一定的影響，也成為提升LED晶粒品質(zhì)的掣肘之一。雖然目前采用保護(hù)液工藝可有效 減小粉塵的對(duì)晶粒品質(zhì)的影響；采用皮秒、飛秒激光可顯著降低基底材料熔化及殘?jiān)鼘?duì)發(fā) 光效率的影響。但上述兩種方法缺點(diǎn)在于增加生產(chǎn)工序及生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種LED晶圓激光內(nèi)切割劃片設(shè)備。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)LED晶圓激光內(nèi)切割劃片設(shè)備，包括激光器、光學(xué)系統(tǒng)、影像系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，特點(diǎn) 是所述激光器的輸出端設(shè)置有擴(kuò)束鏡，擴(kuò)束鏡的輸出端依次布置有第一波片和第二波片， 第二波片銜接第一反射鏡，第一反射鏡的輸出端連接第一分光鏡，第一分光鏡輸出端連接 聚焦鏡，聚焦鏡正對(duì)于加工平臺(tái)；所述激光器輸出的激光入射到擴(kuò)束鏡，經(jīng)過擴(kuò)束鏡后的激 光入射到第一波片和第二波片，激光經(jīng)第二波片后依次通過第一反射鏡和第一分光鏡入射 到聚焦鏡上，透過聚焦鏡的激光聚焦于加工平臺(tái)上；所述影像系統(tǒng)包括LED光源、準(zhǔn)直器、第二分光鏡、第二反射鏡、第一成像鏡頭、第 二成像鏡頭、第一 CXD和第二 (XD，LED光源的輸出端布置準(zhǔn)直器，準(zhǔn)直器與第一反射鏡相銜 接，第二分光鏡與第一分光鏡相銜接，第二分光鏡的輸出端布置第二反射鏡和第二成像鏡 頭，第二反射鏡的輸出端布置第一成像鏡頭，第一成像鏡頭的輸出端布置第二 (XD，第二成像鏡頭的輸出端布置第一 CXD ；所述第一 CXD和第二 CXD與控制系統(tǒng)電連接；所述LED光源 發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直鏡后呈平行光出射，經(jīng)第一反射鏡反射后通過第一分光鏡進(jìn)入聚焦鏡，照 射在加工平臺(tái)上LED晶圓的上表面，經(jīng)加工平臺(tái)上LED晶圓上表面反射的光線反射回聚焦 鏡，經(jīng)第一分光鏡反射后通過第二分光鏡分成兩束光，一束光進(jìn)入第二成像鏡頭，由第二成 像鏡頭將其聚焦于第一 CCD成像面上，由第一 CCD轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸給控制系統(tǒng)，另一束光 經(jīng)第二反射鏡后進(jìn)入第一成像鏡頭，由第一成像鏡頭將其聚焦于第二 CXD成像面上，由第 二 CCD轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸給控制系統(tǒng)。進(jìn)一步地，上述的LED晶圓激光內(nèi)切割劃片設(shè)備，其中，所述激光器的波長(zhǎng)為近紅 外波長(zhǎng)，其波長(zhǎng)范圍為700 5000nm ；或者為可見波長(zhǎng)，其波長(zhǎng)范圍為400 700nm ；或者為 紫外波長(zhǎng)，其波長(zhǎng)范圍為194 355nm。更進(jìn)一步地，上述的LED晶圓激光內(nèi)切割劃片設(shè)備，其中，所述激光器輸出激光的 脈沖寬度為納秒級(jí)或皮秒級(jí)或飛秒級(jí)。本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在本發(fā)明LED激光劃片設(shè)備，具有切割線寬度窄、無粉塵、無熱熔殘?jiān)⑵茐膮^(qū)域小、 劃片速度高等特點(diǎn)。配合X、Y高精密線性平臺(tái)以及精密陶瓷電機(jī)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)LED晶圓 高效、高品質(zhì)切割。切割性能超越現(xiàn)有主流納秒、皮秒等激光晶圓表面切割設(shè)備，適用于以 藍(lán)寶石為基底的LED晶圓切割，亦適用于其他以透明晶體材料為基底的晶圓切割，經(jīng)濟(jì)效 益和社會(huì)效益顯著，具有良好的應(yīng)用前景。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明圖1 本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖中各附圖標(biāo)記的含義見下表
權(quán)利要求
1.LED晶圓激光內(nèi)切割劃片設(shè)備，包括激光器(6)、光學(xué)系統(tǒng)、影像系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，其 特征在于所述激光器(6)的輸出端設(shè)置有擴(kuò)束鏡(7)，擴(kuò)束鏡(3)的輸出端依次布置有第 一波片(8)和第二波片(9)，第二波片(9)銜接第一反射鏡(10)，第一反射鏡(10)的輸出 端連接第一分光鏡(11)，第一分光鏡(11)輸出端連接聚焦鏡(20)，聚焦鏡(20)正對(duì)于加 工平臺(tái)；所述激光器(6)輸出的激光入射到擴(kuò)束鏡(7)，經(jīng)過擴(kuò)束鏡(7)后的激光入射到第 一波片(8)和第二波片(9)，激光經(jīng)第二波片(9)后依次通過第一反射鏡(10)和第一分光 鏡(11)入射到聚焦鏡(20)上，透過聚焦鏡(20)的激光聚焦于加工平臺(tái)上；所述影像系統(tǒng)包括LED光源(14)、準(zhǔn)直器(15)、第二分光鏡(12)、第二反射鏡(13)、 第一成像鏡頭(16)、第二成像鏡頭(17)、第一 CCD(18)和第二 CCD(19)，LED光源(14)的 輸出端布置準(zhǔn)直器(15)，準(zhǔn)直器(15)與第一反射鏡(10)相銜接，第二分光鏡(12)與第 一分光鏡(11)相銜接，第二分光鏡(12)的輸出端布置第二反射鏡(13)和第二成像鏡頭 (17)，第二反射鏡(13)的輸出端布置第一成像鏡頭(16)，第一成像鏡頭(16)的輸出端布 置第二 (XD (19)，第二成像鏡頭(17)的輸出端布置第一 (XD (18)；所述第一 (XD (18)和第二 CCD (19)與控制系統(tǒng)電連接；所述LED光源(14)發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直鏡(15)后呈平行光出射， 經(jīng)第一反射鏡(10)反射后通過第一分光鏡(11)進(jìn)入聚焦鏡(20)，照射在加工平臺(tái)上LED 晶圓的上表面，經(jīng)加工平臺(tái)上LED晶圓上表面反射的光線反射回聚焦鏡(20)，經(jīng)第一分光 鏡(11)反射后通過第二分光鏡(12)分成兩束光，一束光進(jìn)入第二成像鏡頭(17)，由第二成 像鏡頭(17)將其聚焦于第一 CCD (18)成像面上，由第一 CCD (18)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸給控制 系統(tǒng)，另一束光經(jīng)第二反射鏡(13)后進(jìn)入第一成像鏡頭(16)，由第一成像鏡頭(16)將其聚 焦于第二 CCD (19)成像面上，由第二 CCD (19)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸給控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED晶圓激光內(nèi)切割劃片設(shè)備，其特征在于所述激光器(6) 的波長(zhǎng)為近紅外波長(zhǎng)，其波長(zhǎng)范圍為700 5000nm ；或者為可見波長(zhǎng)，其波長(zhǎng)范圍為400 700nm ；或者為紫外波長(zhǎng)，其波長(zhǎng)范圍為194 355nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED晶圓激光內(nèi)切割劃片設(shè)備，其特征在于所述激光器(6) 輸出激光的脈沖寬度為納秒級(jí)或皮秒級(jí)或飛秒級(jí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及LED晶圓激光內(nèi)切割劃片設(shè)備，包括激光器、光學(xué)系統(tǒng)、影像系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，激光器的輸出端設(shè)置擴(kuò)束鏡，擴(kuò)束鏡的輸出端布置有第一波片和第二波片，第二波片銜接第一反射鏡，第一反射鏡的輸出端連接第一分光鏡，第一分光鏡輸出端連接聚焦鏡，聚焦鏡正對(duì)于加工平臺(tái)；影像系統(tǒng)的LED光源的輸出端布置準(zhǔn)直器，準(zhǔn)直器與第一反射鏡銜接，第二分光鏡與第一分光鏡銜接，第二分光鏡的輸出端布置第二反射鏡和第二成像鏡頭，第二反射鏡的輸出端布置第一成像鏡頭，第一成像鏡頭的輸出端布置第二CCD，第二成像鏡頭的輸出端布置第一CCD；第一CCD和第二CCD與控制系統(tǒng)電連接。該設(shè)備適用于以藍(lán)寶石為基底的LED晶圓切割以及以透明晶體材料為基底的晶圓切割。
文檔編號(hào)B23K26/06GK102000917SQ20101051795
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者趙裕興, 郭良 申請(qǐng)人:蘇州德龍激光有限公司