[實用新型]一種新型LED晶圓三光束激光劃片設備

有效

• 申請號: 200920232540.7
• 申請日: 2009-09-16
• 公開（公告）號: CN201516540U
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 趙裕興;徐海賓
• 申請（專利權）人: 蘇州德龍激光有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陳忠輝

技術領域

本實用新型涉及激光加工設備，尤其涉及一種新型用于LED晶圓劃片的紫外激光高精密加工設備，屬于激光精密加工設備技術領域。

背景技術

眾所周知，藍光LED晶圓往往是在藍寶石基底材料上采用氣相沉積的方法生長GaN發光層，目前普遍的藍光LED晶圓尺寸為2英寸，在LED終端應用封裝前需要將若干英寸的晶圓片切割成更小尺寸的晶粒。對于藍寶石基材的LED晶圓切割，目前已經由紫外激光劃片完全替代了早先的金剛石刀具，通過激光新工藝的導入，典型的12mil×12mil晶粒尺寸的劃片時間約為8分鐘。

隨著LED行業的發展，LED價格的降低以及發光效率的提升，帶動了LED芯片在各行業的推廣普及，尤其是最近LED在顯示背光源的廣泛應用使得LED生產需求井噴，市場產能需求量翻倍的增長，可以預見未來5年內LED在照明行業的應用普及將造成LED產能需求數十倍的提升。

對于LED行業急劇的增長趨勢，LED生產過程設備的性能也提出了新的要求，作為LED生產的關鍵設備之一的激光劃片設備，其生產效率的要求尤為迫切。當然提升生產效率的普遍做法是提升劃片速度，事實上應用于LED晶圓的激光劃片機也經歷了早期10mm/s速度下的3片/小時、中期20mm/s速度下的5片/小時、現在70mm/s速度下的8片/小時，從激光劃片機的升級過程可以看出單純的劃片速度增加對于劃片效率的提升空間越來越小。鑒于該困擾采用多光束并行劃片的技術方案可以突破劃片效率提升瓶頸，實現成倍的劃片效率提升。

激光加工應用于LED晶圓劃片是近幾年來發展起來的新型應用工藝，目前國外已有相關的應用設備，例如美國的New?Wave、Laser?Solution和日本的Disco，但主要是單光束激光劃片。

近年來，隨著紫外激光光源的發展，尤其是半導體端泵紫外激光器在100kHz工作頻率下5W以上功率的商用化，使得單光源多光束分光并行劃片成為可能。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種新型LED晶圓三光束激光劃片設備。

本實用新型的目的通過以下技術方案來實現：

一種新型LED晶圓三光束激光劃片設備，包括激光器、加工平臺和控制系統，特點是：所述激光器的輸出端設置有用于控制激光通斷的光閘，所述光閘的輸出端連接有用于激光光斑擴束倍率調節的擴束鏡，所述擴束鏡的輸出端布置有第一全反鏡，第一全反鏡輸出端銜接有用于將單束激光源分成三束激光的激光分光系統，所述激光分光系統的輸出端設置有第二全反鏡，所述第二全反鏡銜接聚焦鏡，所述聚焦鏡正對于加工平臺；所述激光器出射的激光入射到光閘，激光經過光閘垂直入射到擴束鏡，經過擴束鏡后的激光入射到第一全反鏡，經過第一全反鏡后的激光入射到激光分光系統，激光分光系統輸出三束等尺寸均能量的激光，等尺寸均能量的三束激光入射到第二全反鏡，第二全反鏡轉角后的三束并行激光入射到聚焦鏡，透過聚焦鏡的三束激光并行聚焦于加工平臺上，在加工平臺表面的三束光位于同一直線上，并且中間一束激光與兩側激光的中心間距相等。

進一步地，上述的一種新型LED晶圓三光束激光劃片設備，其中，所述擴束鏡的輸出端布置有第一全反鏡，第一全反鏡反射鏡具有二維角度調節和沿出射光軸一維平移調節功能，所述激光分光系統的輸出端設置有第二全反鏡，第二全反鏡具有沿入射光軸一維平移調節功能。

更進一步地，上述的一種新型LED晶圓三光束激光劃片設備，其中，所述聚焦鏡安裝于可垂直上下移動的一維直線運動機構上，所述一維直線運動機構與一電機驅動連接。

再進一步地，上述的一種新型LED晶圓三光束激光劃片設備，其中，所述擴束鏡的倍率調節范圍為8～15倍。

再進一步地，上述的一種新型LED晶圓三光束激光劃片設備，其中，所述激光器為半導體泵浦激光器，輸出的激光波長為355nm。

本實用新型技術方案的實質性特點和進步主要體現在：

①采用簡潔而功能齊備的光路設計，能夠方便靈活的控制激光加工平面的光斑能量分布，適應不同規格的LED晶圓片的劃片；

②采用獨特的激光分光系統實現三光束并行劃片的功能，激光分光系統將單束的紫外激光光源等尺寸均功率的分成三束，并且三束激光經過聚焦鏡后等間距的聚焦于加工平臺表面，三束光劃片線寬和深度基本一致，使得劃片效率成倍提升；

③由精密旋轉電機調節三光束傳輸平面的角度，反映在加工平臺表面三個聚焦光斑連線與加工平臺運動X軸向和Y軸向的角度，進而實現三個聚焦光斑在加工平臺X軸向和Y軸向的間距的精確控制；