[实用新型]LED晶圆激光内切割划片设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光划片设备，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100um～1000um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。

实用新型内容

本实用新型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。

本实用新型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CCD和第二CCD，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CCD，第二成像镜头的输出端布置第一CCD；所述第一CCD和第二CCD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CCD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。

本实用新型技术方案的实质性特点和进步主要体现在：

本实用新型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。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

图1：本实用新型的光路结构原理示意图。

图中各附图标记的含义见下表：

具体实施方式