[发明专利]四元LED晶圆免涂覆激光表面切割装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种四元LED晶圆免涂覆激光表面切割装置及其方法。

背景技术

目前，在国内大多LED芯片制造厂大规模扩产蓝绿光的市场背景下，高亮度的红黄光LED芯片在目前的市场地位仍是不可替代的，并逐年有上升趋势。四元(AlInGaP)芯片为目前主流的高亮度红黄光芯片，最佳的工艺为激光切割和刀轮切割。目前的激光切割工艺主要分为四个步骤，即贴片、保护液涂覆、激光开槽、清洗。其加工工艺流程具体如图1所示：

步骤①：机械手从料盒中取料；

步骤②：机械手将待加工片移至涂覆/清洗平台涂胶；

步骤③～④：涂胶完成后，机械手将待加工片移到加工工位上；

步骤⑤～⑥：激光加工完成后，机械手将已加工片移至涂覆/清洗平台，进行清洗及干燥；

步骤⑦～⑧：清洗干燥完成后，将芯片送回料盒，完成一个加工循环。

其中，保护液涂覆过程包含步骤②、③工艺制程，极大地增加了激光切割的节拍时间、耗材成本以及机械结构设计成本等。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种四元LED晶圆免涂覆激光表面切割装置及其方法，可以省去涂覆保护液工序，从而有效提升切割效率。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

四元LED晶圆免涂覆激光表面切割装置，特点是：皮秒激光器的光路输出端布置第一反射镜，第一反射镜反射光路上依次布置有扩束镜、第一偏振波片、偏振分光片、第二反射镜、第二偏振波片、第三反射镜以及激光切割头，所述激光切割头包含一维激光光束分束元件和激光聚焦镜，激光聚焦镜的上部通过位置旋转调节机构安装一维激光光束分束元件，可通过调节位置旋转调节机构调整分光光束位置，激光聚焦镜的光路输出端正对于待加工平台上的四元LED晶圆产品的表面。

进一步地，上述的四元LED晶圆免涂覆激光表面切割装置，其中，所述第一偏振波片为1/2λ波片。

进一步地，上述的四元LED晶圆免涂覆激光表面切割装置，其中，所述第二偏振波片为1/2λ波片。

进一步地，上述的四元LED晶圆免涂覆激光表面切割装置，其中，所述扩束镜与皮秒激光器出口的距离为20cm～50cm。

进一步地，上述的四元LED晶圆免涂覆激光表面切割装置，其中，所述激光聚焦镜下方设有吸气装置。

本发明四元LED晶圆免涂覆激光表面切割方法，皮秒激光器发射出激光，通过第一反射镜将光束反射入射到扩束镜，扩束镜对激光进行准直和扩束，改善激光的准直度，使发射的光束直径增大；再入射到第一偏振波片和偏振分光片，通过旋转偏振波片角度对激光功率进行衰减；再经第二反射镜入射到第二偏振波片，通过旋转偏振波片角度调节激光光束偏振态；再经第三反射镜入射到激光切割头，激光切割头内的一维激光光束分束元件对激光光束进行分光，可通过调节位置旋转调节机构调整分光光束位置，实现多光束连续加工，分光后的多光束进入激光聚焦镜，激光聚焦镜使光束汇聚聚焦到待加工的四元LED晶圆产品的表面，以瞬间融化材料进行加工。

更进一步地，上述的四元LED晶圆免涂覆激光表面切割方法，其中，所述皮秒激光器发射出1064或532nm波段的激光。

更进一步地，上述的四元LED晶圆免涂覆激光表面切割方法，其中，所述扩束镜与皮秒激光器出口的距离为20cm～50cm。

更进一步地，上述的四元LED晶圆免涂覆激光表面切割方法，其中，由吸气装置通过负压将激光高温熔融气化四元LED晶圆后形成的熔渣从吸气孔全部吸走。

更进一步地，上述的四元LED晶圆免涂覆激光表面切割方法，其中，所述吸气装置接口的负压为0.5MPa～1MPa。

本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：

①采用皮秒激光器构成激光加工装置，切割四元LED晶圆时可以省去涂覆保护液工序，对四元LED晶圆免涂覆激光表面切割加工，从而有效提升切割效率；

②皮秒激光切割晶圆产生更小范围的热影响区，微裂纹、重熔再结晶可以得到改善；皮秒激光的峰值功率在MW级，加工产生纳米级的切削粉尘更容易被气化后收集；皮秒加工生成离子型产物，不重熔板结瘤化，不生成复杂化合物，易通过抽风、吹气、水洗等清洁手段进行收集处理；

③光路系统的扩束镜距离皮秒激光器出口的距离为20cm～50cm，不同的安装位置会有不同的激光聚焦光斑效果，激光光束经过准直扩束和聚焦后可以得到良好的激光光斑质量，合理的设计使得激光对四元LED晶圆的划片获得优良效果；