半导体金属衬底的激光切割装置及其切割方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种半导体金属衬底的激光切割装置及其切割方法。该半导体金属衬底的激光切割装置包括：激光器，用于发射输出激光；光束调节器，将所述输出激光转换为平行光束；聚焦透镜，将所述平行光束聚焦，且所述平行光束聚焦后照射到工件上激光切割；及吹气装置，对所述工件的激光切割位置吹气。这种半导体金属衬底的激光切割装置对半导体金属衬底切割精度高，切割质量好。

Laser Cutting Device for Semiconductor Metal Substrate and Its Cutting Method

The invention relates to a laser cutting device for semiconductor metal substrates and a cutting method thereof. The laser cutting device of the semiconductor metal substrate includes: a laser for transmitting and outputting laser; a beam regulator for converting the output laser into a parallel beam; a focusing lens for focusing the parallel beam and irradiating the parallel beam onto the workpiece for laser cutting; and a gas blowing device for blowing the laser cutting position of the workpiece. The laser cutting device for semiconductor metal substrates has high cutting accuracy and good cutting quality.

【技术实现步骤摘要】
半导体金属衬底的激光切割装置及其切割方法
本专利技术涉及半导体金属衬片加工的
，特别是涉及半导体金属衬底的激光切割装置及其切割方法。
技术介绍
目前，为了提高散热效率和避免因热膨胀系数较高产生变形，垂直结构半导体大都采用高热导率且低热膨胀系数的金属作为衬底。在对半导体金属衬底进行切割加工时，通常采用刀片切割和线切割。刀片切割的精度不高，切割效率较低，且由于刀片与工件之间会产生较大的机械应力，切割过程中会产生一些崩边和毛层，影响半导体金属衬底的切边质量。线切割后工件的表面粗糙，有明显的切割纹路，且加工速度较慢，不适合大规模的批量生产。
技术实现思路
基于此，有必要针对半导体金属衬底切割效果不好的问题，提供一种对半导体金属衬底切割精度高，切割质量好的半导体金属衬底的激光切割装置，以及半导体金属衬底的激光切割方法。一种半导体金属衬底的激光切割装置，包括：激光器，用于发射输出激光；光束调节器，将所述输出激光转换为平行光束；聚焦透镜，将所述平行光束聚焦，且所述平行光束聚焦后照射到工件上激光切割；及吹气装置，对所述工件的激光切割位置吹气。上述半导体金属衬底的激光切割装置，利用激光加工的方式对半导体金属衬底进行切割，可避免因接触式加工使材料容易产生变形、翘曲等问题，平行光束聚焦后，切割线长度和宽度可根据需求进行调节，并且，激光切割生成的残渣、粉尘可由吹气装置吹走，可提高切割的精度和质量，并且能保持较高的切割效率。在其中一个实施例中，所述激光器为紫外皮秒激光器，其波长为343nm～355nm，脉冲宽度为5ps～50ps，输出功率为15W～45W，重复频率为10KHz～2MHz。可以实现冷加工方式，减少切割道边缘火山口残渣堆积的现象。在其中一个实施例中，所述光束调节器包括第一反射镜和扩束镜，所述第一反射镜将所述输出激光反射至所述扩束镜，所述扩束镜将所述输出激光的光束直径扩大，并转换为平行光束，所述平行光束射入所述聚焦透镜。可以将具有一定发散角度的高斯光束准直，并且通过将光束的直径扩大，可减小经聚焦产生的光斑的直径，增大切割精度。在其中一个实施例中，还包括隔离光闸，所述隔离光闸设于所述第一反射镜和所述扩束镜之间，并用于防止所述输出激光漏光。防止输出激光漏光，影响激光切割效果。在其中一个实施例中，还包括裂片机，所述裂片机对所述工件激光切割后的位置施加压力，使所述工件沿切割位置裂开。通过裂片机配合，可以使得工件沿激光切割位置向两边分离，最终达到完全断裂。在其中一个实施例中，还包括载台，所述载台用于固定所述工件，且所述载台位于所述聚焦透镜的出光路径上。便于对工件进行激光切割。在其中一个实施例中，还包括旋转装置，所述旋转装置带动所述工件旋转涂覆保护液或者水洗。通过对工件待切割的表面旋转涂覆保护液，可以减小激光切割时对工件产生的热影响区域，且切割过程中产生的飞溅物会落到保护液上，易于飞溅物与保护液一起被冲洗掉。在其中一个实施例中，还包括CCD影像监控系统，所述CCD影像监控系统与所述激光器电信号连接，并用于检测所述工件的切割位置，所述激光器接收到所述CCD影像监控系统的监测信号后，调整所述输出激光的照射路径，且对所述工件相应的位置激光切割。通过CCD影像监控系统可以实现对切割位置的精准定位，以及对切割道的宽度监测。本专利技术还提出了一种半导体金属衬底的激光切割方法，包括以下步骤：将激光光束进行扩束处理，并得到平行光束；将平行光束聚焦，并照射至工件需切割的位置，进行激光切割；在对工件激光切割的同时，对工件的激光切割位置进行吹气。上述半导体金属衬底的激光切割方法，利用激光加工的方式对半导体金属衬底进行切割，可减少因接触加工材料时容易产生变形、翘曲等问题，平行光束聚焦后，切割线长度和宽度可根据需求进行调节，可提高切割的精度和质量，并且能保持较高的切割效率。在其中一个实施例中，在对激光光束扩束之前，将工件需切割的表面涂覆水溶性保护液；在对工件激光切割后，对工件的切割表面进行水洗。通过涂覆水溶性保护液可以减小激光切割时对工件产生的热影响区域，且切割过程中产生的飞溅物会落到保护液上，易于飞溅物与保护液一起被冲洗掉。完成激光切割后，通过水洗的方式可以有效带走工件表面附着的飞溅碎屑，保证工件的切割表面的平整性与洁净度。附图说明图1为本专利技术半导体金属衬底的激光切割装置一实施例的结构示意图；图2为激光切割前对工件喷涂保护液的操作示意图；图3为激光切割后对工件进行清洗的操作示意图；图4为激光切割后对工件进行裂片处理的操作示意图；图5为工件激光切割后的截面结构示意图；图6为工件激光切割后实施例一的效果示意图；图7为工件激光切割后实施例二的效果示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：10、半导体金属衬底的激光切割装置；20、激光器；30、聚焦透镜；40、吹气装置；50、工件；61、第一反射镜；62、扩束镜；63、第二反射镜；70、载台；80、CCD影像监控系统；90、保护液。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。目前，半导体电子器件发展迅速，在全球步入“节能时代”的进程中，各国都在积极寻找节能环保的新兴产业，照明消耗的能源占全部能源消耗的20％以上。因此，降低照明用电是节省电力的重要途径。LED节能灯是新一代固体冷光源，具有低能耗、寿命长、易控制、安全环保等特点，是理想的节能环保产品，适用各种照明场所。然而，现有的LED还未大规模进入普通照明，其主要原因之一是由于LED的性价比(lm/$)太低，市场需要快速提高LED性价比的方案。提高LED性价比的途径主要有两条，一是提高LED的发光效率，二是降低LED的生产成本。但是，效率的提升以及成本的下降的速度，还是达不到市场对LED性价比的期待。然而垂直结构LED却能够保证在一定的发光效率的前提下，采用较大的电流去驱动，这样一个垂直结构LED芯片可以相当于几个正装结构芯片，折合成本只有正装结构的几分之一。因此，垂直结构LED必然会加速LED应用于普通照明领域的进程，是市场所向，是半导体照明发展的必然趋势。垂直结构GaN基LED采用高热导率的衬底(Si、Ge以及Cu等衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体金属衬底的激光切割装置，其特征在于，包括：激光器，用于发射输出激光；光束调节器，将所述输出激光转换为平行光束；聚焦透镜，将所述平行光束聚焦，且所述平行光束聚焦后照射到工件上激光切割；及吹气装置，对所述工件的激光切割位置吹气。

【技术特征摘要】
1.一种半导体金属衬底的激光切割装置，其特征在于，包括：激光器，用于发射输出激光；光束调节器，将所述输出激光转换为平行光束；聚焦透镜，将所述平行光束聚焦，且所述平行光束聚焦后照射到工件上激光切割；及吹气装置，对所述工件的激光切割位置吹气。2.根据权利要求1所述的半导体金属衬底的激光切割装置，其特征在于，所述激光器为紫外皮秒激光器，其波长为343nm～355nm，脉冲宽度为5ps～50ps，输出功率为15W～45W，重复频率为10KHz～2MHz。3.根据权利要求1所述的半导体金属衬底的激光切割装置，其特征在于，所述光束调节器包括第一反射镜和扩束镜，所述第一反射镜将所述输出激光反射至所述扩束镜，所述扩束镜将所述输出激光的光束直径扩大，并转换为平行光束，所述平行光束射入所述聚焦透镜。4.根据权利要求3所述的半导体金属衬底的激光切割装置，其特征在于，还包括隔离光闸，所述隔离光闸设于所述第一反射镜和所述扩束镜之间，并用于防止所述输出激光漏光。5.根据权利要求1所述的半导体金属衬底的激光切割装置，其特征在于，还包括裂片机，所述裂片机对所述工件激光切割后的位置施加压...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈畅，柳啸，杨深明，高占峰，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