专利名称：Led晶圆激光内切割划片设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光划片设备，尤其涉及用于LED晶圆划片的激光高精密加工设备， 属于激光精密加工制造技术领域。
背景技术：
目前主流LED晶圆基底采用蓝宝石为材料，在基底上采用气相沉积的方法生长 GaN发光层。目前普遍的蓝宝石基底尺寸为2 4英寸，其上生长的LED发光晶粒尺寸不 一，其大小在IOOum IOOOum之间。在LED终端应用封装前需要将这些晶粒分开，这就需 要对其基底材料按照晶粒尺寸进行切割。对于蓝宝石基底的LED晶圆切割方法从早期的金 刚石刀具切割，到紫外纳秒激光划片切割，已经开发出了成熟的量产设备。近年来随着照明行业对能耗的注重，低能耗、高发光亮度的LED亦越加受到重视。 由此带动LED行业的快速发展。尤其是最近LED在显示背光源的广泛应用以及替代普通照 明光源的巨大市场前景使得LED生产需求井喷，市场需求翻倍增长。迫于产能的需求，目前 产线上的激光划线设备已经完全替代了金刚石刀具划线设备。激光划片机早期的划片效率 经历了 3片/小时、5片/小时及7片/小时，到目前主流的10片/小时，划片效率的快慢 已成为激光划片机的核心竞争因素。在划片效率提升的同时，对LED发光效率的重视亦日益凸显出来。激光划片的过 程中存在的基底材料熔化、切割道内的残渣以及切割道附近的粉尘等现象对LED的发光效 率有一定的影响，也成为提升LED晶粒品质的掣肘之一。虽然目前采用保护液工艺可有效 减小粉尘的对晶粒品质的影响；采用皮秒、飞秒激光可显著降低基底材料熔化及残渣对发 光效率的影响。但上述两种方法缺点在于增加生产工序及生产成本。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种LED晶圆激光内切割划片设备。本发明的目的通过以下技术方案来实现LED晶圆激光内切割划片设备，包括激光器、光学系统、影像系统及控制系统，特点 是所述激光器的输出端设置有扩束镜，扩束镜的输出端依次布置有第一波片和第二波片， 第二波片衔接第一反射镜，第一反射镜的输出端连接第一分光镜，第一分光镜输出端连接 聚焦镜，聚焦镜正对于加工平台；所述激光器输出的激光入射到扩束镜，经过扩束镜后的激 光入射到第一波片和第二波片，激光经第二波片后依次通过第一反射镜和第一分光镜入射 到聚焦镜上，透过聚焦镜的激光聚焦于加工平台上；所述影像系统包括LED光源、准直器、第二分光镜、第二反射镜、第一成像镜头、第 二成像镜头、第一 CXD和第二 (XD，LED光源的输出端布置准直器，准直器与第一反射镜相衔 接，第二分光镜与第一分光镜相衔接，第二分光镜的输出端布置第二反射镜和第二成像镜 头，第二反射镜的输出端布置第一成像镜头，第一成像镜头的输出端布置第二 (XD，第二成像镜头的输出端布置第一 CXD ；所述第一 CXD和第二 CXD与控制系统电连接；所述LED光源 发出的光经准直镜后呈平行光出射，经第一反射镜反射后通过第一分光镜进入聚焦镜，照 射在加工平台上LED晶圆的上表面，经加工平台上LED晶圆上表面反射的光线反射回聚焦 镜，经第一分光镜反射后通过第二分光镜分成两束光，一束光进入第二成像镜头，由第二成 像镜头将其聚焦于第一 CCD成像面上，由第一 CCD转化为电信号传输给控制系统，另一束光 经第二反射镜后进入第一成像镜头，由第一成像镜头将其聚焦于第二 CXD成像面上，由第 二 CCD转化为电信号传输给控制系统。进一步地，上述的LED晶圆激光内切割划片设备，其中，所述激光器的波长为近红 外波长，其波长范围为700 5000nm ；或者为可见波长，其波长范围为400 700nm ；或者为 紫外波长，其波长范围为194 355nm。更进一步地，上述的LED晶圆激光内切割划片设备，其中，所述激光器输出激光的 脉冲宽度为纳秒级或皮秒级或飞秒级。本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在本发明LED激光划片设备，具有切割线宽度窄、无粉尘、无热熔残渣、破坏区域小、 划片速度高等特点。配合X、Y高精密线性平台以及精密陶瓷电机旋转平台，实现LED晶圆 高效、高品质切割。切割性能超越现有主流纳秒、皮秒等激光晶圆表面切割设备，适用于以 蓝宝石为基底的LED晶圆切割，亦适用于其他以透明晶体材料为基底的晶圆切割，经济效 益和社会效益显著，具有良好的应用前景。
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明图1 本发明的光路结构原理示意图。图中各附图标记的含义见下表
权利要求
1.LED晶圆激光内切割划片设备，包括激光器(6)、光学系统、影像系统及控制系统，其 特征在于所述激光器(6)的输出端设置有扩束镜(7)，扩束镜(3)的输出端依次布置有第 一波片(8)和第二波片(9)，第二波片(9)衔接第一反射镜(10)，第一反射镜(10)的输出 端连接第一分光镜(11)，第一分光镜(11)输出端连接聚焦镜(20)，聚焦镜(20)正对于加 工平台；所述激光器(6)输出的激光入射到扩束镜(7)，经过扩束镜(7)后的激光入射到第 一波片(8)和第二波片(9)，激光经第二波片(9)后依次通过第一反射镜(10)和第一分光 镜(11)入射到聚焦镜(20)上，透过聚焦镜(20)的激光聚焦于加工平台上；所述影像系统包括LED光源(14)、准直器(15)、第二分光镜(12)、第二反射镜(13)、 第一成像镜头(16)、第二成像镜头(17)、第一 CCD(18)和第二 CCD(19)，LED光源(14)的 输出端布置准直器(15)，准直器(15)与第一反射镜(10)相衔接，第二分光镜(12)与第 一分光镜(11)相衔接，第二分光镜(12)的输出端布置第二反射镜(13)和第二成像镜头 (17)，第二反射镜(13)的输出端布置第一成像镜头(16)，第一成像镜头(16)的输出端布 置第二 (XD (19)，第二成像镜头(17)的输出端布置第一 (XD (18)；所述第一 (XD (18)和第二 CCD (19)与控制系统电连接；所述LED光源(14)发出的光经准直镜(15)后呈平行光出射， 经第一反射镜(10)反射后通过第一分光镜(11)进入聚焦镜(20)，照射在加工平台上LED 晶圆的上表面，经加工平台上LED晶圆上表面反射的光线反射回聚焦镜(20)，经第一分光 镜(11)反射后通过第二分光镜(12)分成两束光，一束光进入第二成像镜头(17)，由第二成 像镜头(17)将其聚焦于第一 CCD (18)成像面上，由第一 CCD (18)转化为电信号传输给控制 系统，另一束光经第二反射镜(13)后进入第一成像镜头(16)，由第一成像镜头(16)将其聚 焦于第二 CCD (19)成像面上，由第二 CCD (19)转化为电信号传输给控制系统。
2.根据权利要求1所述的LED晶圆激光内切割划片设备，其特征在于所述激光器(6) 的波长为近红外波长，其波长范围为700 5000nm ；或者为可见波长，其波长范围为400 700nm ；或者为紫外波长，其波长范围为194 355nm。
3.根据权利要求1所述的LED晶圆激光内切割划片设备，其特征在于所述激光器(6) 输出激光的脉冲宽度为纳秒级或皮秒级或飞秒级。
全文摘要
本发明涉及LED晶圆激光内切割划片设备，包括激光器、光学系统、影像系统及控制系统，激光器的输出端设置扩束镜，扩束镜的输出端布置有第一波片和第二波片，第二波片衔接第一反射镜，第一反射镜的输出端连接第一分光镜，第一分光镜输出端连接聚焦镜，聚焦镜正对于加工平台；影像系统的LED光源的输出端布置准直器，准直器与第一反射镜衔接，第二分光镜与第一分光镜衔接，第二分光镜的输出端布置第二反射镜和第二成像镜头，第二反射镜的输出端布置第一成像镜头，第一成像镜头的输出端布置第二CCD，第二成像镜头的输出端布置第一CCD；第一CCD和第二CCD与控制系统电连接。该设备适用于以蓝宝石为基底的LED晶圆切割以及以透明晶体材料为基底的晶圆切割。
文档编号B23K26/06GK102000917SQ20101051795
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者赵裕兴, 郭良 申请人:苏州德龙激光有限公司