一种用于环氧树脂封装片的激光切割系统及方法技术方案

本发明专利技术属于激光切割领域，具体涉及一种用于环氧树脂封装片的激光切割系统及方法。所述激光切割系统包括激光器、扩束镜、光斑整形系统、聚焦镜头、用于固定待切割工件的X‑Y运动载台，所述光斑整形系统包括可替换的平行六光点DOE光斑整形系统与竖直三光点DOE光斑整形系统，其中，激光器发出光束传输到扩束镜后，光束转化为平行光束，然后垂直射入光斑整形系统内，经过整形后得到适合焊接光斑，整形后的光束经由聚焦镜聚焦至环氧树脂样品表面上，瞬间气化材料，使基体材料分离，完成环氧树脂封装片的切割，通过光斑整形系统可将入射光束进行整形，即得到适合不同厚度环氧树脂封装片切割用的光斑，可有效的提高切割速度，以及切割质量，提高工作效率。

A Laser Cutting System and Method for Epoxy Resin Package

The invention belongs to the field of laser cutting, in particular to a laser cutting system and method for epoxy resin packaging sheet. The laser cutting system includes a laser, a beam expander, a spot shaping system, a focusing lens, an X*Y moving platform for fixing the workpiece to be cut. The spot shaping system includes a replaceable parallel six-spot DOE spot shaping system and a vertical three-spot DOE spot shaping system, in which the laser beam is transmitted to the beam expanding mirror and the beam is converted into a parallel beam. After shaping, the beams are focused on the surface of epoxy resin sample through focusing lens. The material is gasified instantaneously, the matrix material is separated, and the epoxy resin package is cut. The incident beams are shaped by the facula shaping system, that is to say, the epoxy resin package with different thickness can be cut. The spot used can effectively improve the cutting speed, cutting quality and working efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种用于环氧树脂封装片的激光切割系统及方法
本专利技术属于激光切割领域，具体涉及一种用于环氧树脂封装片的激光切割系统及方法。
技术介绍
LED主要由基板、晶片、引线、荧光粉层、封装材料等组成，其中封装材料主要起保护和密封晶片的作用，避免其受到周围环境的温度与湿度的影响，并提高器件对外来冲击的抵抗力，减缓机械振动，保障其正常工作。LED外层透镜材料一般采用聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸酯等透明热塑性树脂注射成型，以及环氧树脂、有机硅等热固性材料灌封成型。近年来随着功率型LED的普及，尤其是基于紫外的白光LED的发展，要求封装材料对紫外光有较高吸收的同时，能够保持其在可见光区高透明性，而这些热塑性树脂在耐变色性、透光率、耐热性以及抗冲击性等方面已不能满足要求。改性后的环氧树脂同时具有高折射率、较高的抗冲击韧性、高热传导性以及耐紫外线老化等封装要求，可明显提高器件的可靠性。随着光电器件微型化的快速发展，LED组件微型化也迫切需求，切割分片作为树脂封装材料工艺制程中的重要步骤，对切割精度提出了越来越高的加工要求。目前，常规的环氧树脂封装材料切片设备采用的是传统的刀片(砂轮)切割方法，此类切割工艺成熟，但受制于刀片或砂轮本身的尺寸影响，切割精度较差，无法满足微型环氧树脂封装片的切割需求；由于刀片与样品之间较大的机械应力，会在切割过程中产生少量崩边，影响树脂片的切边质量；同时由于切割速度较低，导致效率也无法得到提升。激光加工作为一种非接触式加工，可以明显提升切割质量与精度，同时可满足微型环氧树脂封装片的切割需求；传统的激光加工光斑呈高斯分布，中心光强较高，四周光强逐渐降低，此种条件下，样品切割锥度较大，同时也存在较大的热影响区域，影响切割效率以及切割质量。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种用于环氧树脂封装片的激光切割系统及方法，解决现有的激光加工时光斑呈高斯分布导致样品切割锥度较大，同时也存在较大的热影响区域，影响切割效率以及切割质量的问题。为解决该技术问题，本专利技术提供一种用于环氧树脂封装片的激光切割系统，包括激光器、扩束镜、光斑整形系统、聚焦镜头、用于固定待切割工件的X-Y运动载台，所述激光器出光，光束经扩束镜到达光斑整形系统，由光斑整形系统对光束进行光斑整形后，经聚焦镜头对X-Y运动载台上的待切割工件进行切割；所述光斑整形系统包括可替换的平行六光点DOE光斑整形系统与竖直三光点DOE光斑整形系统；其中，所述平行六光点DOE光斑整形系统用于将入射光的光斑整形为平行六光点分布的，所述竖直三光点DOE光斑整形系统用于将入射光的光斑整形为竖直三光点分布。本专利技术的更进一步优选方案是：所述激光切割系统还包括用于精确判断切割位置的CCD位置监控装置，和用于检测切割质量的CCD质量检测装置。本专利技术的更进一步优选方案是：所述激光切割系统还包括设置在激光器与光斑整形系统之间的多个用于连接光路的反射镜。本专利技术的更进一步优选方案是：所述聚焦镜头为短焦距聚焦镜头。本专利技术的更进一步优选方案是：所述激光切割系统还包括设置在X-Y运动载台一侧的抽尘系统。本专利技术的更进一步优选方案是：所述抽尘系统包括多个不同吸力的抽尘装置，根据切割时加工区域内的粉尘分布量，所述多个不同吸力的抽尘装置设置在加工区域的不同位置。本专利技术的更进一步优选方案是：所述激光器为355nm紫外纳秒激光器。本专利技术的更进一步优选方案是：所述X-Y运动载台上设置有真空吸附装置，所述X-Y运动载台下方设置有用于驱动X-Y运动载台旋转的旋转机构。本专利技术的更进一步优选方案是：所述反射镜与扩束镜之间设有用于防止激光束漏光的光闸。本专利技术还提供一种用于环氧树脂封装片的激光切割方法，包括步骤：A、激光器出光，射出第一光束到达扩束镜；B、第一光束经扩束镜准直后到达光斑整形系统；C、对待切割工件进行判断，当待切割工件厚度≤300um时，所述光斑整形系统内的平行六光点DOE光斑整形系统将入射光的光斑整形为平行六光点分布；当待切割工件厚度在300um～700um时，所述光斑整形系统内的竖直三光点DOE光斑整形系统将入射光的光斑整形为竖直三光点分布；D、经光斑整形系统整形后的光束后射向聚焦镜头；E、由聚焦镜头聚焦后对X-Y台上的陶瓷片进行切割。本专利技术的有益效果在于，激光器发出光束传输到扩束镜后，光束转化为平行光束，然后垂直射入光斑整形系统内，根据待焊接工件的厚度，选择平行六光点DOE光斑整形系统或竖直三光点DOE光斑整形系统对入射光的光斑进行整形，整形后的光束经由聚焦镜聚焦至环氧树脂样品表面上，瞬间气化材料，使基体材料分离，完成环氧树脂封装片的切割，通过光斑整形系统可将入射光束进行整形，即得到适合不同厚度的环氧树脂封装片切割用的光斑，可有效的提高切割速度，以及切割质量，提高工作效率。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术的用于环氧树脂封装片的激光切割系统的原理图；图2是本专利技术平行六光点DOE光斑整形系统的出光效果图；图3是本专利技术竖直三光点DOE光斑整形系统的出光效果图；图4是本专利技术用于环氧树脂封装片的激光切割系统的切割效果图；图5是本专利技术用于环氧树脂封装片的激光切割方法的方法流程图。具体实施方式本专利技术提供一种用于环氧树脂封装片的激光切割系统，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参见图1、图2图3，图1是本专利技术较佳实施例提供的用于环氧树脂封装片的激光切割系统的原理图。图1所示的一种用于环氧树脂封装片的激光切割系统，包括激光器1、扩束镜2、光斑整形系统3、聚焦镜头4、用于固定待切割工件的X-Y运动载台5，所述光斑整形系统3包括可替换的平行六光点DOE光斑整形系统31与竖直三光点DOE光斑整形系统32；其中，所述平行六光点DOE光斑整形系统31用于将入射光的光斑整形为平行六光点分布的，所述竖直三光点DOE光斑整形系统32用于将入射光的光斑整形为竖直三光点分布。其中，激光器1发出光束传输到扩束镜2后，光束转化为平行光束，然后垂直射入光斑整形系统3内，根据待焊接工件的厚度，选择平行六光点DOE光斑整形系统31或竖直三光点DOE光斑整形系统32对入射光的光斑进行整形，整形后的光束经由聚焦镜头4聚焦至待焊接工件(环氧树脂样品)表面上，瞬间气化材料，使基体材料分离，完成环氧树脂封装片的切割，通过光斑整形系统3可将入射光束进行整形，即得到适合不同厚度的环氧树脂封装片切割用的光斑，可有效的提高切割速度，以及切割质量，提高工作效率。更进一步的，所述光斑整形系统3由平行六光点DOE光斑整形系统31和竖直三光点DOE光斑整形系统32构成，可满足不同厚度的环氧树脂封装片的切割。当环氧树脂封装片厚度较小时(≤300um)，利用平行六光点DOE光斑整形系统31，可有效拉长光斑尺寸，在保持扫描速度和输出频率一致的情况，增大光斑重叠率，从而加大激光切深；同时降低单位光斑的能量密度，优化光斑能量分布梯度，从而减小激光对材料的热影响。当切环氧树脂封装片厚度较大时(300um～700um)，利用竖直三光点DOE光斑整形系统32，可将高斯光斑转化为竖直分布本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于环氧树脂封装片的激光切割系统，其特征在于，包括激光器、扩束镜、光斑整形系统、聚焦镜头、用于固定待切割工件的X‑Y运动载台，其中，所述激光器出光，光束经扩束镜准直后到达光斑整形系统，由光斑整形系统对光束进行光斑整形，完成光斑整形的光束经聚焦镜头聚焦后对X‑Y运动载台上的待切割工件进行切割；所述光斑整形系统包括可替换的平行六光点DOE光斑整形系统与竖直三光点DOE光斑整形系统；其中，所述平行六光点DOE光斑整形系统用于将入射光的光斑整形为平行六光点分布的，所述竖直三光点DOE光斑整形系统用于将入射光的光斑整形为竖直三光点分布。

【技术特征摘要】
1.一种用于环氧树脂封装片的激光切割系统，其特征在于，包括激光器、扩束镜、光斑整形系统、聚焦镜头、用于固定待切割工件的X-Y运动载台，其中，所述激光器出光，光束经扩束镜准直后到达光斑整形系统，由光斑整形系统对光束进行光斑整形，完成光斑整形的光束经聚焦镜头聚焦后对X-Y运动载台上的待切割工件进行切割；所述光斑整形系统包括可替换的平行六光点DOE光斑整形系统与竖直三光点DOE光斑整形系统；其中，所述平行六光点DOE光斑整形系统用于将入射光的光斑整形为平行六光点分布的，所述竖直三光点DOE光斑整形系统用于将入射光的光斑整形为竖直三光点分布。2.根据权利要求1所述的用于环氧树脂封装片的激光切割系统，其特征在于：所述激光切割系统还包括用于精确判断切割位置的CCD位置监控装置，和用于检测切割质量的CCD质量检测装置。3.根据权利要求1所述的用于环氧树脂封装片的激光切割系统，其特征在于：所述激光切割系统还包括设置在激光器与光斑整形系统之间的多个用于连接光路的反射镜。4.根据权利要求1所述的用于环氧树脂封装片的激光切割系统，其特征在于：所述聚焦镜头为短焦距聚焦镜头。5.根据权利要求1所述的用于环氧树脂封装片的激光切割系统，其特征在于：所述激光切割系统还包括设置在X-Y运动载台一侧的抽尘系统。6.根据权利要求1所述的用于环氧树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈畅，柳啸，唐立恒，杨深明，张红江，卢建刚，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：广东,44