[發明專利]一種綠激光劃片藍寶石的工藝方法

有效

• 申請號: 201210346105.3
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN102837369A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 謝小柱;魏昕;胡偉;黃福民
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B28D5/00
• 分類號: B28D5/00;B23K26/36;B23K26/14;B23K26/42
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及一種綠激光劃片藍寶石的工藝方法。

背景技術??

藍寶石單晶具有硬度高（莫氏硬度為9）、熔點高（2030?^oC）、耐磨性好、高溫下（1000?^oC）仍能夠保持化學穩定、對紅外線透過率高等良好綜合性能，被譽為“新光源革命”的基礎材料，是第三代半導體材料GaN最重要的產業化襯底，市場需求正以每年40%的速度迅速增加。目前，藍光半導體LED已成為國際市場上的熱點，應用范圍很廣，可作為各種光源應用，超高亮度GaN藍寶石LED可以作為室內外的彩色顯示、交通信號指示、LCD?背照明光源以及白色照明光源等。在GaN藍寶石LED的制造過程中，為了大幅度提高生產效率和降低成本，往往是在一個大的基片上沉積制備許多芯片，然后再把基片分割成各個單元，最后再進行封裝。因此，藍寶石基片劃片技術對于提高元器件的成品率和封裝效率有著重要影響。

傳統的基片劃片技術主要有金剛石劃片法和化學蝕刻法。藍寶石硬度僅次于金剛石，采用金剛石切割容易在基片上產生裂紋和碎片，特別是在十字形切槽交叉點上，金剛石劃刀的磨損也很嚴重，且基片越薄切割越困難，切槽寬度較寬，一般為40～70μm。化學蝕刻法速度慢，且蝕刻速度隨著材料的結晶方位而改變，此外，該工藝過程對環境有一定污染。激光劃片技術，集光學、精密機械、電子技術和計算機技術于一體，與傳統的加工方法相比，它具有以下優點：（1）速度快；（2）切槽窄；（3）適合薄基片的劃片；（4）加工過程為非接觸加工，可控性強；（5）熱影響區小，工件變形小；（6）斷面光滑，切口平行度好，表面粗糙度小；（7）可對復雜圖形進行加工，加工靈活；（8）自動化程度高。激光劃片過程就是通過激光能量使材料表面汽化并加以熱沖擊的作用，使劃線區形成與應力垂直的裂痕損傷。若施加與應力方向一致的外力，則裂痕定向擴展，材料定向斷裂，完成切割分片。目前藍寶石激光劃片技術使用的激光器有紫外波長和準分子激光器，但是激光器成本較高，超短脈沖激光的光子能量損失大，無工業化級穩定輸出的激光器。

因此，有必要開發出一種切槽寬度和深度指標和表面質量接近于紫外激光劃片藍寶石技術，而制造成本又相對較低的一種激光劃片技術。

發明內容

本發明的目的在于考慮上述問題而提供一種可提高劃片質量、提高成品率和降低成本的綠激光劃片藍寶石的工藝方法。

本發明的技術方案是：本發明提供的一種綠激光劃片藍寶石的工藝方法，其包括有如下步驟：

1）在藍寶石基片預先涂覆一層的水溶性覆層；

2）在開始用綠激光切割前設定綠激光光束入射角度、焦點位置，設定同軸和側向施加輔助氣體噴嘴位置及施加輔助氣體的壓力；

3）采用綠激光按一預定掃描速度和掃描次數掃描藍寶石基片的表面形成切槽，在上述過程中同軸和側向噴嘴同時施加輔助氣體；

4）再用裂片的方法將藍寶石分割成小片。

上述步驟1）中水溶性覆層的厚度為50～500μm。

上述步驟2）中綠激光為脈沖式綠激光，綠激光光束入射角為0～90⁰，綠激光波長λ為510～540nm，綠激光波脈寬大于等于20ns，綠激光頻率為0.1～100?kHz，綠激光能量密度為1～200?J/cm²。

所述綠激光光束入射角是激光光束與藍寶石基片表面法線方向的夾角。

上述步驟2）中綠激光的焦點位置在藍寶石上表面以下0～200μm。

所述上述步驟2）中噴嘴施加輔助氣體的壓力為0.1～0.4?MPa。

上述步驟3）中綠激光掃描速度為0.1～50?mm/s，上述綠激光掃描次數為1～10次。

上述步驟3）中綠激光劃片過程中施加輔助氣體為空氣、氮氣、氬氣或氦氣中的一種。

上述步驟3）中所述綠激光劃片過程中同軸噴嘴中心線和側向噴嘴中心線的夾角為0～90⁰。

裂片的方法將藍寶石分割成小片是使用常規的現有方法實現。

本發明的有益效果：