激光预分割装置及激光预分割方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光预分割装置及激光预分割方法。激光预分割装置用于加工蓝宝石衬底的LED晶圆片，包括加工平台、运动控制机构、视觉检测机构及光学机构，加工平台用于固定蓝宝石衬底的LED晶圆片，运动控制机构能够驱动加工平台或光学机构移动，视觉检测机构用于检测加工平台与光学机构的相对位置；光学机构包括激光器、无衍射光束产生模块及光束整形模块，激光器能够发出初始激光束，且初始激光束通过无衍射光束产生模块后能够形成初始无衍射光束，初始无衍射光束通过光束整形模块后能够形成整形无衍射光束，整形无衍射光束的能量沿传播方向均匀分布。蓝宝石衬底的LED晶圆片裂片后的截面成型规整，能够减小斜裂角。能够减小斜裂角。能够减小斜裂角。

【技术实现步骤摘要】
激光预分割装置及激光预分割方法


[0001]本专利技术涉及激光加工
，尤其涉及一种激光预分割装置及激光预分割方法。

技术介绍

[0002]LED以其节能环保及高效低能耗的特点被广泛应用于国民生活的众多领域，为了能利用同样面积的LED圆晶片制备更多的芯片，目前市场上不断涌现出减小切割道宽度(相邻芯片之间的距离)或单个芯片尺寸的新产品。但是，为了保证切割道更小的产品分离形成的单个芯片能够满足应用要求，需要提高制造工艺水平。
[0003]作为目前LED晶圆采用的主要衬底材料，蓝宝石在两个方向垂直切割后容易出现一定的斜裂，虽然斜裂是蓝宝石衬底的LED晶圆片在加工时经常出现的问题，但却成为制约减小切割道宽度的关键。目前蓝宝石衬底的切割道宽度基本大于15微米，因此对斜裂角的要求更低，存在较大斜裂角时也不容易对电极面造成破坏。但是，切割道宽度减小的蓝宝石衬底在同样条件下则需要更小的斜裂角才能保证分割后的芯片的性能。另外，由于某些产品单个器件的尺寸更小，斜裂角偏大时不能很好地对近乎斜立方体进行封装应用。而且，更小的切割道宽度与芯片尺寸也意味着需要采用能量分布更加集中的聚焦光束进行加工才能保证切割过程不对电极区域产生破坏。
[0004]激光内部改质划片技术凭借崩边、微裂纹等划片缺陷小等优势早已占领LED的加工市场。高斯光束是目前激光晶圆划片的主流，但划片后断面扩展纹较多、斜裂角大(大于4
°
)、且聚焦方式容易对窄切割道产品的电极面造成损伤。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种激光预分割装置及激光预分割方法，旨在解决蓝宝石衬底的LED晶圆在切割后会产生较大的斜裂角，从而无法减小切割道宽度的问题。
[0006]为解决上述问题，本专利技术提供一种激光预分割装置，用于加工蓝宝石衬底的LED晶圆片，包括加工平台、运动控制机构、视觉检测机构及光学机构，所述加工平台用于固定蓝宝石衬底的LED晶圆片，所述运动控制机构能够驱动所述加工平台或所述光学机构移动，所述视觉检测机构用于检测所述加工平台与所述光学机构的相对位置；
[0007]所述光学机构包括激光器、无衍射光束产生模块及光束整形模块，所述激光器能够发出初始激光束，且所述初始激光束通过所述无衍射光束产生模块后能够形成初始无衍射光束，所述初始无衍射光束通过所述光束整形模块后能够形成整形无衍射光束，所述整形无衍射光束的能量沿传播方向均匀分布。
[0008]可选地，所述光束整形模块包括整形件，所述整形件设有圆孔，且所述整形件的折射率沿所述圆孔的径向向外方向增大。
[0009]可选地，所述初始无衍射光束产生模块包括轴棱锥、组合透镜或空间光调制器。
[0010]可选地，所述初始激光束的脉宽小于50皮秒，单脉冲能量大于或等于10微焦。
[0011]可选地，所述无衍射光束的光斑直径小于10微米。
[0012]可选地，所述光学机构还包括聚焦模块，所述聚焦模块包括场镜及物镜，所述物镜的倍率大于30，且所述物镜的数值孔径大于0.3。
[0013]可选地，所述运动控制机构能够驱动所述加工平台或所述光学机构沿所述整形无衍射光束照射所述蓝宝石衬底的LED晶圆片的方向移动。
[0014]另外，本专利技术还提供一种激光预分割方法，用于加工蓝宝石衬底的LED晶圆片，包括如下步骤：
[0015]提供如上述任一项所述的激光预分割装置；
[0016]将所述蓝宝石衬底的LED晶圆片固定于所述加工平台，并通过所述运动控制机构及所述视觉检测机构调节所述光学机构与所述蓝宝石衬底的LED晶圆片的相对位置；
[0017]所述激光器产生所述初始激光束，所述初始激光束依次经所述无衍射光束产生模块及所述光束整形模块后形成所述整形无衍射光束；以及
[0018]通过所述运动控制机构改变所述光学机构与所述蓝宝石衬底的LED晶圆片的相对位置，使所述整形无衍射光束相对所述蓝宝石衬底的LED晶圆片移动，以使所述蓝宝石衬底的LED晶圆片的内部沿切割道形成改质层。
[0019]可选地，在所述整形无衍射光束照射所述蓝宝石衬底的LED晶圆片的方向上，所述改质层的尺寸大于所述蓝宝石衬底的LED晶圆片的尺寸的三分之一。
[0020]另外，本专利技术还提供一种蓝宝石衬底的LED晶圆片，所述蓝宝石衬底的LED晶圆片设有切割道，且所述切割道的宽度小于12微米。
[0021]实施本专利技术实施例，将具有如下有益效果：
[0022]上述激光预分割装置，其光学机构包括激光器、无衍射光束产生模块及光束整形模块，激光器产生的初始激光束通过无衍射光束产生模块后能够形成初始无衍射光束，初始无衍射通过光束整形模块后能够形成能量沿传播方向均匀分布的整形无衍射光束，整形无衍射光束照射蓝宝石衬底的LED晶圆片时能够在蓝宝石衬底的LED晶圆片的内部形成改质层，以形成切割道。初始无衍射光束传播时基本不发散，且中心光斑极小，使得改质层更加规整，且较小的中心光斑能够用于形成更窄的切割道。同时，整形无衍射光束的能量沿传播方向均匀分布，使得改质层的宽度在晶圆片的厚度方向上均匀分布。这样，蓝宝石衬底的LED晶圆片裂片后的截面成型规整，能够有效减小激光切割造成的斜裂角，以保护电极面，为减小切割道的宽度提供可能。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]其中：
[0025]图1为一个实施例中激光预分割装置的结构示意图；
[0026]图2为初始激光束直接切割蓝宝石衬底的LED晶圆片后的断面及斜裂角的效果图；
[0027]图3为采用图1中激光预分割装置切割蓝宝石衬底的LED晶圆片后的断面及斜裂角
的效果图；
[0028]图4为采用不同激光预分割装置及激光预分割方法切割蓝宝石衬底的LED晶圆片后的断面及斜裂角的效果图；
[0029]图5为采用图1中激光预分割装置加工的芯片的效果图。
[0030]说明书中附图标记如下：
[0031]10、无衍射光束产生模块；
[0032]20、光束整形模块；
[0033]30、场镜；
[0034]40、物镜；
[0035]50、蓝宝石衬底的LED晶圆片。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光预分割装置，用于加工蓝宝石衬底的LED晶圆片，其特征在于，包括加工平台、运动控制机构、视觉检测机构及光学机构，所述加工平台用于固定蓝宝石衬底的LED晶圆片，所述运动控制机构能够驱动所述加工平台或所述光学机构移动，所述视觉检测机构用于检测所述加工平台与所述光学机构的相对位置；所述光学机构包括激光器、无衍射光束产生模块及光束整形模块，所述激光器能够发出初始激光束，且所述初始激光束通过所述无衍射光束产生模块后能够形成初始无衍射光束，所述初始无衍射光束通过所述光束整形模块后能够形成整形无衍射光束，所述整形无衍射光束的能量沿传播方向均匀分布。2.如权利要求1所述的激光预分割装置，其特征在于，所述光束整形模块包括整形件，所述整形件设有圆孔，且所述整形件的折射率沿所述圆孔的径向向外方向增大。3.如权利要求1所述的激光预分割装置，其特征在于，所述初始无衍射光束产生模块包括轴棱锥、组合透镜或空间光调制器。4.如权利要求1所述的激光预分割装置，其特征在于，所述初始激光束的脉宽小于50皮秒，单脉冲能量大于或等于10微焦。5.如权利要求1所述的激光预分割装置，其特征在于，所述无衍射光束的光斑直径小于10微米。6.如权利要求1所述的激光预分割装置，其特征在于，所述光学机构还包括聚焦模块，所述聚焦模块包括场镜及物...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢金龙，苑学瑞，张小军，陈红，卢建刚，张红江，尹建刚，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：