四元LED晶圆免涂覆激光表面切割装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及四元LED晶圆免涂覆激光表面切割装置，在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，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。切割四元LED晶圆时可以省去涂覆保护液工序，有效提升切割效率；皮秒激光切割晶圆产生更小范围的热影响区，微裂纹、重熔再结晶可得到改善。

Four yuan LED wafer free laser surface cutting device

The utility model relates to a four-element LED wafer uncoated laser surface cutting device, in which a first mirror is arranged at the output end of the optical path of a picosecond laser, and a beam expander, a first polarization wave plate, a polarization beam splitter, a second mirror, a second polarization wave plate, a third mirror and a laser cutting are arranged successively on the reflected light path of the first mirror. The laser cutting head consists of a one-dimensional laser beam splitter and a laser focusing lens. The upper part of the laser focusing lens is equipped with a one-dimensional laser beam splitter by a position rotation adjusting mechanism. The position of the beam splitter can be adjusted by a position rotation adjusting mechanism. The output of the laser focusing lens is facing the processing platform. On the surface of four yuan LED wafer products. When cutting quaternary LED wafers, the coating protection fluid process can be omitted and the cutting efficiency can be effectively improved. Picosecond laser cutting wafers produces a smaller range of heat-affected zone, and micro-cracks, remelting and recrystallization can be improved.

【技术实现步骤摘要】
四元LED晶圆免涂覆激光表面切割装置
本技术涉及一种四元LED晶圆免涂覆激光表面切割装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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，可以省去涂覆保护液工序，从而有效提升切割效率。本技术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。本技术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；④经过一维激光光束分束元件的光束可以通过调节旋钮调节分光光束点的相对位置，调节好相对位置可以使得划片后多束低功率激光高温熔融气化四元LED晶圆后形成的熔渣通过吸气装置全部吸走，形成划片的切割道无回融，划片裂片断面外观光滑无发黑现象。附图说明图1：
技术介绍
的加工工艺流程示意图；图2：本技术的加工工艺流程示意图；图3：本技术装置的结构示意图。具体实施方式为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明具体实施方案。如图3所示，四元LED晶圆免涂覆激光表面切割装置，在皮秒激光器1的光路输出端布置第一反射镜2，第一反射镜2反射光路上依次布置有扩束镜3、第一偏振波片4、偏振分光片5、第二反射镜6、第二偏振波片7、第三反射镜8以及激光切割头，激光切割头包含一维激光光束分束元件9和激光聚焦镜10，激光聚焦镜10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9，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10的光路输出端正对于待加工平台12上的四元LED晶圆产品的表面。其中，第一偏振波片4为1/2λ波片，第二偏振波片7为1/2λ波片。扩束镜3与皮秒激光器出口的距离为20cm～50cm。激光聚焦镜10下方设有吸气装置11。上述装置用于对四元LED晶圆免涂覆激光表面切割时，皮秒激光器1发射出1064或532nm波段的激光，通过第一反射镜2将光束反射入射到扩束镜3，扩束镜3与皮秒激光器出口的距离为20cm～50cm，扩束镜3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4和偏振分光片5，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6入射到第二偏振波片7，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8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9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10，激光聚焦镜10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。吸气装置11将激光高温熔融气化四元LED晶圆材料后形成的熔渣从吸气孔中全部吸走，吸气装置11接口的负压为0.5MPa～1MPa。本技术采用皮秒激光器切割四元LED晶圆，可以省去涂覆保护液工序，从而有效提升切割效率。对四元LED晶圆免涂覆激光表面切割时，如图2所示，加工工艺流程步骤为：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加工工位上；步骤③～④：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⑤～⑥：清洗干燥完成后，将芯片送回料盒，完成一个加工循环。皮秒激光的切割过程在皮秒级时间内释放能量，用于分解材料，能量远超各种材料吸收阈值，热影响区可以减小，微裂纹、重熔再结晶可以得到改善；皮秒切割的窄脉宽获得更大的峰值功率，可以直接气化材料，产生更小的粉尘颗粒；另外加工生成的离子型产物，不容易重熔、板结、瘤化或生成复杂化合物，通过吹气加抽风以及水洗的清洁手段可以对粉尘进行收集和处理。光路系统的扩束镜距离皮秒激光器出口的距离为20cm～50cm。激光扩束镜安装位置有讲究，不同的安装位置会有不同的激光聚焦光斑效果。扩束镜是实现对激光器发射的激光进行准直和扩束，准直是二次改善激光的准直度，扩束是将激光器发射的光束直径加大，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，上述合理的设计才能得到激光对四元LED晶圆的划片获得优良效果。激光切割头内安装有一维激光光束分束元件9，一维激光光束分束元件9下方安装激光聚焦镜10，在四元LED晶圆划片过程中会产生大量的粉尘，特别是对于有毒性的材质，连续批量生产加工，加工四元LED晶圆的粉尘会容易污染激光聚焦镜10，吸气装置11对聚焦镜片起到保护作用，延长了聚焦镜片的使用寿命，降低了加工成本。经过一维激光光束分束元件9的光束可以通过调节旋钮调节分光光束点的相对位置。特别是对于划片半切加工工艺，划片是激光作用到四元LED晶圆切割道上面形成一条直线，线宽7μm～20μm，孔多光束在激光聚焦后在四元LED晶圆相对位置会影响划片的效果，调节好相对位置可以使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.四元LED晶圆免涂覆激光表面切割装置，其特征在于：皮秒激光器(1)的光路输出端布置第一反射镜(2)，第一反射镜(2)反射光路上依次布置有扩束镜(3)、第一偏振波片(4)、偏振分光片(5)、第二反射镜(6)、第二偏振波片(7)、第三反射镜(8)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(9)和激光聚焦镜(10)，激光聚焦镜(10)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(9)，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(10)的光路输出端正对于待加工平台(12)上的四元LED晶圆产品的表面。

【技术特征摘要】
1.四元LED晶圆免涂覆激光表面切割装置，其特征在于：皮秒激光器(1)的光路输出端布置第一反射镜(2)，第一反射镜(2)反射光路上依次布置有扩束镜(3)、第一偏振波片(4)、偏振分光片(5)、第二反射镜(6)、第二偏振波片(7)、第三反射镜(8)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(9)和激光聚焦镜(10)，激光聚焦镜(10)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(9)，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(10)的光路输出端正对于待加工平台(12)上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵裕兴，陈宇，
申请(专利权)人：苏州德龙激光股份有限公司，江阴德力激光设备有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32