一种激光切划装置制造方法及图纸

一种激光切划装置，该装置包括一激光器，用于发出激光光束；一衍射光学镜片和一聚焦镜，所述激光光束通过所述衍射光学镜片和聚焦镜后，在工件上、下表面和中间分别形成聚焦点，所述聚焦点的形状为椭圆形，沿工件的厚度方向延伸，所述的工件的中间形成的聚焦点椭圆延伸长度大于所述工件上、下表面形成的聚焦点的椭圆形延伸长度。

A laser cutting device

A laser cutting device, the device comprises a laser for emitting laser beam; a diffraction optical lens and a focusing lens, the laser beam through the diffraction optical lens and the focusing lens, focus on the workpiece surface and the lower surface and the intermediate were formed, the focus is in the shape of an oval that extends along the thickness direction of the workpiece, focal point focal point of the middle part of the oval into the extended length of the workpiece surface and the lower surface of the formation of the oval extension length.

【技术实现步骤摘要】
一种激光切划装置
本专利技术属于激光切划术领域，涉及一种激光切划装置，适用于对所应用激光波长透明的材料，工件较厚，且要求无热影响区，无崩边的激光切划。
技术介绍
随着科学技术的进步和发展，激光已经作为一种工具应用在各行各业。由于激光的高亮度高强度的特性，且激光光斑的尺寸可以通过聚焦镜聚焦到微米量级，因此激光加工技术在有着高精度加工要求的行业中备受青睐，尤其是对于陶瓷、单晶硅和蓝宝石等高、硬、脆等难以加工的切划技术中，激光加工技术尤为受欢迎。以半导体行业为例，晶圆的切片工艺是后道装配工艺中的第一步。该工艺将晶圆分成单个的芯片，用于随后的芯片键合、引线键合和测试工艺。当芯片尺寸越来越小，集成度越来越高，传统的机械切片技术产能下降，破片率上升，产生的废品率增加。在这种情况下，激光切划技术得以显现优势。由于激光属于无接触式加工，不对晶圆产生机械应力的作用，对晶圆损伤较小。因此激光晶圆切片技术得到大力的发展。虽然，激光这个技术在很大程度上缓解了上述缺陷，然而在激光技术使用时，其热影响区过大及熔渣喷溅污染的问题仍未妥善解决，这些缺点足以影响或破坏芯片的性能，特别是透明材料，对熔渣污染问题尤为明显。特别是对高硬高脆材料进行传统激光加工后，裂片崩边问题尤为明显。即使是业内已经采取的对基底材料内部切划的方式进行，然而在裂片时，位于表面的划痕依然会出现崩片现象。基于以上问题，如何更好的抑制裂片时的崩片现象成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为了解决对于激光波长透明的基底材料，在常规的激光切划划片技术中出现的热影响区过大及熔渣喷溅污染的问题，裂片时崩边问题，背面镀层剥落烧蚀问题，本专利技术提出一种激光内部切划装置。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种激光切划装置，包括一激光器，用于发出激光光束；一衍射光学镜片和一聚焦镜，所述激光光束通过所述衍射光学镜片和聚焦镜后，在工件上、下表面和中间分别形成聚焦点，所述聚焦点的形状为椭圆形，沿工件的厚度方向延伸，所述的工件的中间形成的聚焦点椭圆延伸长度大于所述工件上、下表面形成的聚焦点的椭圆形延伸长度。作为本专利技术的一实施方式，所述的激光光束通过所述衍射光学镜片和聚焦镜后，在所述工件上、下表面和中间同时形成切划。作为本专利技术的一实施方式，所述激光器的选择与工件的材料有关，要求所述激光光束能够透过所述工件，在所述工件下表面形成聚焦点。作为本专利技术的一实施方式，根据所述激光器的频率，调整所述工件水平方向运动的速度，以便使同一面上相邻光斑具有一定的间距或光斑重叠。作为本专利技术的一实施方式，还包括一CCD相机和激光精密切划头，所述的衍射光学镜片和聚焦镜安装于所述的激光精密切划头内，所述的CCD相机与所述激光精密切划头同轴连接，对聚焦位置进行自动识别定位。作为本专利技术的一实施方式，所述的衍射光学镜片可以是微阵列透镜或自适应镜片。作为本专利技术的一实施方式，所述的聚焦点为三个，上、下两聚焦点用于工件上、下表面应力生长，中间聚焦点用于工件快速切划。作为本专利技术的一实施方式，所述的工件上、下表面的聚焦点形成的切划道位于所述工件上、下表面内部。作为本专利技术的一实施方式，所述的工件为多层结构，所述的多层结构包括所述工件和在所述工件上、下表面形成的镀层结构。作为本专利技术的一实施方式，所述工件上、下表面的聚焦点形成的切划道位于所述工件和所述镀层结构的结合处。本专利技术提供一种影响区域小，无熔渣喷溅污染的激光切划装置，成品率高，生产效率相对现有技术大幅提高。在工件上、下表面内部形成不同形状切划道，或在工件的上、下表面其厚度方向的中间位置进行切划，切划效果好，裂片时崩边缺陷小，直线度高，可达到1um，背面镀层剥落烧蚀问题得到很好的解决。如果一次形成此三焦点，切划一次即可实现多种厚度产品分割，如果对加工效率要求不高，也可以分三次切划，第一次先切划底面内切划道，第二次切划中间长条切划道，第三次切划上表面内切划道，可以实现同时切划三道的加工效果，只是使用时间较长。附图说明图1为本专利技术的激光切划装置示意图；图2为激光划切效果示意图；图3为激光划切效果另一示意图；图4为激光划切工件应力方向示意图；图5为工件不同厚度时激光聚焦点的示意图；图6为工件不同厚度时另一激光聚焦点的示意图；图7为图1的A部放大图。图中各标记的含义如下：1：激光器；2：光路；3：激光精密切划头；4：激光光束；5：衍射光学镜片；6：聚焦镜；7：工件；8：聚焦点；9：CCD；10：切划道；11：镀层；M：工件的运动；D：聚焦点之间的水平距离；Y：应力方向；H：工件厚度。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做详细描述：如图1所示，本专利技术涉及一种激光切划装置，激光切划装置包括的光路2将激光器1发出的激光光束4传输到激光精密切划头3中，激光精密切划头3中设置有衍射光学镜片5和聚焦镜6，通过衍射光学镜片5和聚焦镜6后的激光光束在工件7的上表面和下表面以及工件7的厚度方向的中部分别形成聚焦点8；当工件7相对于激光光束4运动M时，激光在工件上、下表面内部和中间同时作用；当调整运动M的速度使聚焦点有一定的光斑重叠率或间隔时，在工件上、下表面和中间形成切划划道10；CCD9对工件7上的切划划片位置进行自动识别定位。其中在靠近工件7上、下表面的聚焦点处形成的聚焦点与在工件7的厚度方向的中部形成的聚焦点的激光功率不同，以及配合使用相适应的衍射光学镜片和聚焦镜，从而形成的聚焦点8的形状不同。作为本实施例的一优选方式，如图2所示，聚焦点8的形状为椭圆形，工件7厚度方向中部的聚焦点8沿厚度方向的椭圆形延伸长度大于上、下表面形成的聚焦点8的椭圆形延伸长度。作为本实施例的另一优选方式，形成于工件7上、下表面的聚焦点8形成的切划道10位于上、下表面内部，从而形成内部多层切划。由此可以降低表面的切划造成的熔渣并降低热影响区，提高崩片效果。本专利技术的激光切划装置能在工件上、下表面内和中间都使用不同功率的激光进行划切，从而形成不同尺寸和形状的切划道10，将工件厚度方向中间的切划道10作为裂片时的切划划道，将厚度方向上靠近上下表面的切划道10作为裂片时的应力生长控制点，中间聚焦点形成工件7快速切划裂片的切划道，裂片时上下表面的切划道10导向内部切划道10的应力生长，方便裂片，提高生产效率和成品率。如图3所示，可以通过调整运动M的速度，当激光聚焦点8光斑有一定的重叠率时，在工件7的上、下表面内和中间分别形成一切划道10。本专利技术的激光切划装置，在使用过程中，将工件7放置好后，CCD9对工件7上的切划位置进行自动识别定位后，发出信号使激光器1出光；激光器1发出的激光光束4通过衍射光学镜片5和聚焦镜6后，在工件7上、下表面内和中间位置各自形成聚焦点8；工件7相对激光光束4进行水平M方向运动，相邻聚焦点之间的水平距离D由水平方向运动M的速度确定，根据激光器的频率，调整水平方向运动M的速度，使激光聚焦光斑在同一面上有一定的重叠率或间距，当运动M完成后，在靠近工件上、下表面和中间形成切划道10；由于仅在聚焦点8处的激光能量才足以破坏工件材料，远离聚焦点8的位置不会受到激光的破坏作用；由于靠近工件7上、下表面及工件7内部形成切划道10，只要外界稍有应力(例如温变、扩膜等)，工件7材料就会沿着上、下表面和中间切划道10裂开，即完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光切划装置，包括一激光器，用于发出激光光束；一衍射光学镜片和一聚焦镜，所述激光光束通过所述衍射光学镜片和聚焦镜后，在工件上、下表面和中间分别形成聚焦点，所述聚焦点的形状为椭圆形，沿工件的厚度方向延伸，所述的工件的中间形成的聚焦点椭圆延伸长度大于所述工件上、下表面形成的聚焦点的椭圆形延伸长度。

【技术特征摘要】
1.一种激光切划装置，包括一激光器，用于发出激光光束；一衍射光学镜片和一聚焦镜，所述激光光束通过所述衍射光学镜片和聚焦镜后，在工件上、下表面和中间分别形成聚焦点，所述聚焦点的形状为椭圆形，沿工件的厚度方向延伸，所述的工件的中间形成的聚焦点椭圆延伸长度大于所述工件上、下表面形成的聚焦点的椭圆形延伸长度。2.如权利要求1所述的激光切划装置，其特征在于：所述的激光光束通过所述衍射光学镜片和聚焦镜后，在所述工件上、下表面和中间同时形成切划。3.如权利要求1所述的激光切划装置，其特征在于：所述激光器的选择与工件的材料有关，要求所述激光光束能够透过所述工件，在所述工件下表面形成聚焦点。4.如权利要求1所述的激光切划装置，其特征在于：根据所述激光器的频率，调整所述工件水平方向运动的速度，以便使同一面上相邻光斑具有一定的间距或光斑重叠。5.如权利要求1所述的激光切划装置，其特征在于：还...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：北京万恒镭特机电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11