[实用新型]LED晶圆皮秒激光划片装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光划片设备，尤其涉及一种用于LED晶圆划片的皮秒激光高精密加工装置，属于激光精密加工设备技术领域。

背景技术

众所周知，蓝光LED晶圆往往是在蓝宝石基底材料上采用气相沉积的方法生长GaN发光层，目前普遍的蓝光LED晶圆尺寸为2英寸～4英寸，在LED终端应用封装前需要将若干英寸的晶圆片切割成更小尺寸的晶粒。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线切割，已经开发出了成熟的量产设备。

随着LED行业的发展，LED价格的降低以及发光效率的提升带动了LED芯片在各行业的推广普及，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，市场产能需求量翻倍的增长，从而对LED划片设备的产能提出了新的要求。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线效率经历了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。纳秒激光划片的过程中存在的热熔现象对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。近年来，超短脉冲激光器发展迅猛，皮秒、飞秒激光器已走出实验室。尤其是皮秒激光器已完全达到工业化级别并开始应用于激光加工领域。皮秒激光具有超短脉冲(纳秒激光脉冲宽度的千分之一)，可有效减少激光与材料相互作用所产生的热效应。且皮秒激光器具有高重复频率，相比纳秒激光器200kHz左右的重复频率，皮秒激光器可提升至1～2MHz级别。利用此特性可大大提高划片速度。此两项特点，使得在提高LED划片效率的同时，有效提升LED发光效率成为可能。

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晶圆皮秒激光划片装置，适用于以蓝宝石为基底的LED晶圆切割，同时亦适用于以金属、玻璃、硅为基底的晶圆切割。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

LED晶圆皮秒激光划片装置，包括紫外激光器、光学系统、影像系统及控制系统，特点是：所述紫外激光器的输出端设置有光闸，光闸的输出端连接有扩束镜，扩束镜的输出端布置有波片，波片衔接激光反射镜，激光反射镜的输出端连接聚焦镜，聚焦镜正对于加工平台；所述紫外激光器输出的激光入射到光闸，激光经过光闸垂直入射到扩束镜，经过扩束镜后的激光入射到波片，经波片后的激光再入射到激光反射镜上，激光经激光反射镜后入射进聚焦镜，透过聚焦镜的激光聚焦于加工平台上；

所述影像系统包括照明光反射镜、准直器、CCD镜头、CCD和照明光源，照明光源的输出端布置准直器，准直器衔接照明光反射镜，照明光反射镜的输出端与聚焦镜相衔接；所述照明光源发出的光经准直镜后呈平行光出射，经照明光反射镜反射进入聚焦镜，照射在加工平台上工件的上表面，经加工平台上工件上表面反射的光线反射回聚焦镜，并透过照明光反射镜进入CCD镜头，由CCD镜头将其聚焦于CCD的成像面上；所述CCD与控制系统电连接。

进一步地，上述的LED晶圆皮秒激光划片装置，其中，所述紫外激光器输出激光的脉冲宽度为皮秒级(10^-12s)。

更进一步地，上述的LED晶圆皮秒激光划片装置，其中，所述紫外激光器的波长为紫外激光或绿色激光或近红外激光，紫外激光的波长为355nm或343nm或266nm，绿色激光的波长为532nm或515nm，近红外激光的波长为1030nm或1064nm。

再进一步地，上述的LED晶圆皮秒激光划片装置，其中，所述激光反射镜安装在可二维角度调节和一维平移调节的调整架上。

再进一步地，上述的LED晶圆皮秒激光划片装置，其中，所述聚焦镜安装在可垂直升降的一维直线电机上。

本实用新型技术方案的实质性特点和进步主要体现在：

①激光器发出的紫外皮秒激光经过光学系统垂直入射到放置于加工平台上被加工材料，控制系统综合控制激光器、运动平台、光学及影像系统，实现对蓝宝石基底LED晶圆进行划片切割，亦可用于金属、玻璃、硅为基底的LED晶圆切割；

②皮秒激光器具有切割线宽度窄、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，达到LED晶圆高效、高品质切割效果；

③本实用新型设备的切割性能超越现有主流纳秒激光晶圆切割设备，经济效益和社会效益显著。

附图说明