[發明專利]一種激光精密開槽的光學系統及開槽方法

在審

• 申請號: 202011447674.8
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112548366A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 李勛武;劉德軍
• 申請（專利權）人: 蘇州迅鐳激光科技有限公司;江蘇迅鐳激光科技有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/046;B23K26/70
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種激光精密開槽的光學系統及開槽方法，其包括激光器、第一反射鏡組、第一半波片、楔形鏡、將楔形鏡處理后的光束均勻分為兩束能量相等的第一光束與第二光束的第二分光棱鏡、將第一光束反射至一第一合束棱鏡中的第二反射鏡組、將第二光束進行偏振后入射到第一合束棱鏡中的第一振鏡單元、調制第一合束棱鏡發射出光束的偏振形態的第二半波片、將光束均勻分成四束激光的第三分光棱鏡、將其中兩束激光反射至一第二合束棱鏡中的第三反射鏡組、將另外兩束激光進行偏振處理后入射到第二合束棱鏡中第二振鏡單元、以及激光聚焦單元。本發明減少崩邊、波浪紋的現象，使得槽邊界輪廓清晰、拐角基本無過燒。

【技術領域】

本發明屬于激光開槽加工技術領域，特別是涉及一種激光精密開槽的光學系統及開槽方法。

【背景技術】

利用激光特性對電子芯片等核心器件加工已經成為整個行業內的新時尚。晶片作為電子芯片、集成電路中的必不可少的組成部分，其加工精度直接關系到晶片的強度、穩定性，以及電學性能。晶片的厚度越來越薄，極限的晶片厚度可低至20um，這導致了一些傳統的晶片開槽技術已達到了瓶頸。傳統的開槽技術主要有紫外納秒激光開槽技術、金剛石開槽技術，這兩種技術均存在崩邊、波浪紋、槽邊界輪廓不明顯、拐角燒蝕等不良現象。

因此，有必要提供一種新的激光精密開槽的光學系統及開槽方法來解決上述問題。

【發明內容】

本發明的主要目的之一在于提供一種激光精密開槽的光學系統，提高了激光加工設備的加工效率和加工質量，減少崩邊、波浪紋的現象，使得槽邊界輪廓清晰、拐角基本無過燒。

本發明通過如下技術方案實現上述目的：一種激光精密開槽的光學系統，其包括紫外納秒激光器、對所述紫外納秒激光器發射出的光束進行全反射的第一反射鏡組、將所述第一反射鏡組反射的光束處理成線偏振光的第一半波片、降低線偏振光的干涉與散斑現象的楔形鏡、將所述楔形鏡處理后的光束均勻分為兩束能量相等的第一光束與第二光束的第二分光棱鏡、將所述第一光束反射至一第一合束棱鏡中的第二反射鏡組、將所述第二光束進行偏振后入射到所述第一合束棱鏡中的第一振鏡單元、調制經過所述第一合束棱鏡合束后的所述第一光束與所述第二光束的偏振形態的第二半波片、將經過所述第二半波片調制好后的光束均勻分成能量相等的四束激光的第三分光棱鏡、將其中兩束激光反射至一第二合束棱鏡中的第三反射鏡組、將另外兩束激光進行偏振處理后入射到所述第二合束棱鏡中第二振鏡單元、將合束后的四束激光打在工件加工表面上的激光聚焦單元。

進一步的，還包括第一分光棱鏡和一功率監測單元。

進一步的，所述第一分光棱鏡設置在所述紫外納秒激光器與所述第一反射鏡組之間，將所述紫外納秒激光器發射出來的激光分成兩部分，一部分進入所述第一反射鏡組中，另一部分進入所述功率監測單元中。

本發明的另一主要目的在于提供一種基于激光精密開槽光學系統的開槽方法，其包括以下步驟：

S1，將工件放置在載物臺；

S2，開啟紫外納秒激光器，發射激光；

S3，激光光束經過第一反射鏡組、第一半波片、楔形鏡、第二分光棱鏡、第二反射鏡組、第一合束棱鏡、第一振鏡單元后形成兩束近乎無干涉、無散斑且相互交疊的兩束激光光束，為第一光束和第二光束；

S4，根據激光加工方向調制步驟S中兩束激光光束的偏振態，提高切割效率；

S5，兩束激光光束繼續經過第三分光棱鏡、第二振鏡單元、第三反射鏡組、第二合束棱鏡后形成四束激光光束，分別為第三光束A、第四光束B、第五光束C以及第六光束D，并進入激光聚焦單元；

S6，調整第三光束A與第五光束C部分疊交，第四光束B與第六光束D部分疊交，且位于最外側的第三光束A與第六光束D對應的兩個光斑外側輪廓之間的距離等于槽寬，并調整激光聚焦單元使用焦點位置對工件進行槽邊緣切除；