專利名稱：Led晶圓激光內切割劃片設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及激光劃片設備，尤其涉及用于LED晶圓劃片的激光高精密加工設備， 屬于激光精密加工制造技術領域。
背景技術：
目前主流LED晶圓基底采用藍寶石為材料，在基底上采用氣相沉積的方法生長 GaN發(fā)光層。目前普遍的藍寶石基底尺寸為2 4英寸，其上生長的LED發(fā)光晶粒尺寸不 一，其大小在IOOum IOOOum之間。在LED終端應用封裝前需要將這些晶粒分開，這就需 要對其基底材料按照晶粒尺寸進行切割。對于藍寶石基底的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，已經開發(fā)出了成熟的量產設備。近年來隨著照明行業(yè)對能耗的注重，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用以及替代普通照 明光源的巨大市場前景使得LED生產需求井噴，市場需求翻倍增長。迫于產能的需求，目前 產線上的激光劃線設備已經完全替代了金剛石刀具劃線設備。激光劃片機早期的劃片效率 經歷了 3片/小時、5片/小時及7片/小時，到目前主流的10片/小時，劃片效率的快慢 已成為激光劃片機的核心競爭因素。在劃片效率提升的同時，對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、切割道內的殘渣以及切割道附近的粉塵等現象對LED的發(fā)光效 率有一定的影響，也成為提升LED晶粒品質的掣肘之一。雖然目前采用保護液工藝可有效 減小粉塵的對晶粒品質的影響；采用皮秒、飛秒激光可顯著降低基底材料熔化及殘渣對發(fā) 光效率的影響。但上述兩種方法缺點在于增加生產工序及生產成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種LED晶圓激光內切割劃片設備。本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現LED晶圓激光內切割劃片設備，包括激光器、光學系統(tǒng)、影像系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，特點 是所述激光器的輸出端設置有擴束鏡，擴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，聚焦鏡正對于加工平臺；所述激光器輸出的激光入射到擴束鏡，經過擴束鏡后的激 光入射到第一波片和第二波片，激光經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上；所述影像系統(tǒng)包括LED光源、準直器、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直器，準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)出的光經準直鏡后呈平行光出射，經第一反射鏡反射后通過第一分光鏡進入聚焦鏡，照 射在加工平臺上LED晶圓的上表面，經加工平臺上LED晶圓上表面反射的光線反射回聚焦 鏡，經第一分光鏡反射后通過第二分光鏡分成兩束光，一束光進入第二成像鏡頭，由第二成 像鏡頭將其聚焦于第一 CCD成像面上，由第一 CCD轉化為電信號傳輸給控制系統(tǒng)，另一束光 經第二反射鏡后進入第一成像鏡頭，由第一成像鏡頭將其聚焦于第二 CXD成像面上，由第 二 CCD轉化為電信號傳輸給控制系統(tǒng)。進一步地，上述的LED晶圓激光內切割劃片設備，其中，所述激光器的波長為近紅 外波長，其波長范圍為700 5000nm ；或者為可見波長，其波長范圍為400 700nm ；或者為 紫外波長，其波長范圍為194 355nm。更進一步地，上述的LED晶圓激光內切割劃片設備，其中，所述激光器輸出激光的 脈沖寬度為納秒級或皮秒級或飛秒級。本發(fā)明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在本發(fā)明LED激光劃片設備，具有切割線寬度窄、無粉塵、無熱熔殘渣、破壞區(qū)域小、 劃片速度高等特點。配合X、Y高精密線性平臺以及精密陶瓷電機旋轉平臺，實現LED晶圓 高效、高品質切割。切割性能超越現有主流納秒、皮秒等激光晶圓表面切割設備，適用于以 藍寶石為基底的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，經濟效 益和社會效益顯著，具有良好的應用前景。


下面結合附圖對本發(fā)明技術方案作進一步說明圖1 本發(fā)明的光路結構原理示意圖。圖中各附圖標記的含義見下表
權利要求
1.LED晶圓激光內切割劃片設備，包括激光器(6)、光學系統(tǒng)、影像系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，其 特征在于所述激光器(6)的輸出端設置有擴束鏡(7)，擴束鏡(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)正對于加 工平臺；所述激光器(6)輸出的激光入射到擴束鏡(7)，經過擴束鏡(7)后的激光入射到第 一波片(8)和第二波片(9)，激光經第二波片(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上；所述影像系統(tǒng)包括LED光源(14)、準直器(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 輸出端布置準直器(15)，準直器(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)出的光經準直鏡(15)后呈平行光出射， 經第一反射鏡(10)反射后通過第一分光鏡(11)進入聚焦鏡(20)，照射在加工平臺上LED 晶圓的上表面，經加工平臺上LED晶圓上表面反射的光線反射回聚焦鏡(20)，經第一分光 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)轉化為電信號傳輸給控制 系統(tǒng)，另一束光經第二反射鏡(13)后進入第一成像鏡頭(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)轉化為電信號傳輸給控制系統(tǒng)。
2.根據權利要求1所述的LED晶圓激光內切割劃片設備，其特征在于所述激光器(6) 的波長為近紅外波長，其波長范圍為700 5000nm ；或者為可見波長，其波長范圍為400 700nm ；或者為紫外波長，其波長范圍為194 355nm。
3.根據權利要求1所述的LED晶圓激光內切割劃片設備，其特征在于所述激光器(6) 輸出激光的脈沖寬度為納秒級或皮秒級或飛秒級。
全文摘要
本發(fā)明涉及LED晶圓激光內切割劃片設備，包括激光器、光學系統(tǒng)、影像系統(tǒng)及控制系統(tǒng)，激光器的輸出端設置擴束鏡，擴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，聚焦鏡正對于加工平臺；影像系統(tǒng)的LED光源的輸出端布置準直器，準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。該設備適用于以藍寶石為基底的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B23K26/06GK102000917SQ20101051795
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權日2010年10月25日
發(fā)明者趙裕興, 郭良 申請人:蘇州德龍激光有限公司