LED衬底用超薄蓝宝石晶片的切割方法技术

本发明专利技术属于LED衬底用蓝宝石晶体材料领域，尤其涉及一种超薄蓝宝石晶片的切割方法，主要包括以下步骤：a)采用双组份环氧树脂胶粘剂将晶棒粘结在方形树脂模具内，并通过树脂条将其固定在工作台上；b)打开切割液管路，切割液流经切割线后下落至储液槽中；c)储液槽位于切割机上的金刚石切割线下方，同时也位于切割机的槽轮之间，晶棒下降，切割线进行往返切割；d)当储液槽中的切割液液面与槽口的垂直距离小于1.5cm时，打开储液槽排液口，使切割液以一定流速排出，最终保持切割液液面与储液槽槽口的垂直距离为1.5

【技术实现步骤摘要】
LED衬底用超薄蓝宝石晶片的切割方法


[0001]本专利技术属于LED衬底用蓝宝石晶体材料领域，尤其涉及一种超薄蓝宝石晶片的切割方法。

技术介绍

[0002]蓝宝石晶体由于具有优异的导热性、耐磨性、高温稳定性等特点，是LED产品最主要的衬底材料，蓝宝石的LED衬底主要用于生长LED 外延材料，制作氮化镓（GaN）基的外延片，GaN层厚度一般在10μm以下，故对蓝宝石衬底的厚度控制也十分严格，以满足小型LED器件的制造需求。然而，蓝宝石的莫氏硬度为9，仅次于金刚石，其切割难度较大，尤其是切割晶片的厚度较薄时，碎片率高，故一般切割得到的晶片厚度为600～800μm，后续还需要将其进行研磨、减薄加工至200μm内再进行LED衬底的制作，因此需要磨削较多的原料，使得蓝宝石晶棒的利用效率不高，故十分有必要开发一种高品质高效率的超薄蓝宝石晶片切割方法，有利于其在LED衬底方面的应用。
[0003]然而，蓝宝石晶棒为圆柱状结构，中间位置切割面积最大，两端切割面积小，在晶棒切割至末端时，整个晶棒的大部分区域已成为薄片状，仅有小部分固定在工作台上，故此时晶棒的切割十分不稳固，尤其在超薄蓝宝石晶片切割过程中，由于晶片厚度较小，更容易造成切割不稳定，产生超薄晶片的翘曲、弯曲、破损和断裂等情况。
[0004]公开号为CN110076919A的专利技术专利公开了一种蓝宝石晶棒浸没式多线切割装置及方法，将整个切割装置浸没在切割液存储箱中，避免切割液喷洒引起金刚切割线的张力不稳定，同时也有利于散热，但是切割过程中，切削粉末也会不断落入液体或槽轮上，会影响槽轮的稳定传动，容易引起切割线的张力波动，同时长期浸泡在液体中还会造成装置的腐蚀；虽然该专利技术中晶棒的切割部分会不断浸没在切割液中，但是对切割液的成分并未明确，其对晶片的稳定作用未可知；另外，晶棒仅粘贴在上方的工件垫条上，稳固性不高，且并未对晶棒切割末期的稳固做出合理的措施。公告号为CN110733140B的中国专利公开了一种蓝宝石晶片切割设备及工艺，主要是采用切刀进行切割，且一次只能切割一个晶片，需要重复操作才能切完一根晶棒，切割效率低，且切割超薄晶片时易碎裂。公告号为CN103448153B的专利技术专利公开了一种蓝宝石晶棒的切割工艺及其加工治具，加工治具上设有多个可装有晶棒的弧形槽，适用于直径在12mm以下的晶棒，主要是为了实现一次性切割多个晶棒的目的，其针对的是小尺寸晶棒，对大尺寸晶棒切割末期的晶片是否有稳固作用并未可知。公开号为CN202726719U的技术公开了一种蓝宝石晶棒定位面定向加工夹具，其主要目的是为了定位过程中的晶棒灵活夹持和定向，切割时是需要将晶棒从夹具上取下来的，并未涉及切割稳定性。
[0005]综上，现有技术中缺乏获得高质量LED衬底用超薄蓝宝石晶片的切割方法。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本专利技术提出了一种LED衬底用超薄蓝宝石晶片的切割方法，主要
包括以下步骤：a)采用双组份环氧树脂胶粘剂将晶棒紧固粘结在方形树脂模具内，同时采用双组份环氧树脂胶粘剂在方形树脂模具上方粘结树脂条，然后将树脂条固定在工作台上，实现晶棒的固定；b)打开晶棒两侧的切割液管路，以40
‑
50L/min的流速流出切割液，切割液流经切割线后下落至储液槽中，此时储液槽的排液口处于关闭状态；c)储液槽位于切割机上的金刚石切割线下方，同时也位于切割机的槽轮之间，切割线与储液槽槽口的垂直距离为1.5
‑
3cm，切割机的槽轮间距为400
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600um，将晶棒以0.2
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0.5mm/min速度下降，启动切割机，金刚石切割线往返运行速度为700
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1200mm/min；d)在切割过程中，切割液不断下落至储液槽中，且随着晶棒不断下降至液体中，储液槽中的切割液液面会不断升高，为防止液体溢出，当切割液液面与储液槽槽口的垂直距离小于1.5cm时，打开储液槽排液口，使切割液排出，其排出的流速需要大于储液槽中流入切割液的流速，最终保持切割液液面与储液槽槽口的垂直距离为1.5
‑
3cm；e)晶棒切割结束后，将晶片放入含有脱胶剂的溶液中进行脱胶处理，使晶片脱离模具，最终获得的晶片厚度为300
‑
400um。
[0007]其中，所述步骤a)中，晶棒直径为3
‑
6英寸，这是因为，本专利技术中的切割线与储液槽槽口的垂直距离为1.5
‑
3cm，储液槽与储液槽中的切割液液面的垂直距离为1.5
‑
3cm，若尺寸太小，则无法使得晶棒已切割的部分浸入切割液中，无法明显起到稳固晶片和散热的作用，没有实际意义；若尺寸太大，虽然晶棒已切割的部分会浸入切割液中，但切割液对晶片的稳固作用有限，较难实现超薄晶片的切割。
[0008]其中，所述步骤a)中，双组份环氧树脂胶粘剂由A组分和B组分按照1
‑
4：1混合而成，其中A组分由50
‑
80%的环氧树脂、5%
‑
13%的聚硫橡胶、5%
‑
13%的聚酰胺树脂、10
‑
24%的填料组成；B组分由90
‑
96%的改性胺、4
‑
10%的促进剂组成。
[0009]其中，双组份环氧树脂胶粘剂中，聚硫橡胶的作用是提高冲击强度和抗剥性能，聚酰胺树脂的作用是提高粘结能力，使得改性环氧树脂胶粘剂能够牢固粘结晶棒和树脂模具，避免晶棒在切割过程中的移动，提高切割稳定性。
[0010]其中，所述步骤b)中，切割液由质量分数为3
‑
8%的聚乙烯醇、20
‑
35%的聚乙二醇、5
‑
10%的十二烷基硫酸钠、0
‑
0.05%的钼酸钠、0
‑
0.05%的聚硅氧烷消泡剂、47
‑
72%的水组成。
[0011]其中，所述步骤c)中，储液槽位于切割机上的金刚石切割线下方，同时也位于切割机的槽轮之间，可通过改变切割机的槽轮个数和位置，可安置不同深度的储液槽。
[0012]作为一种优选，切割液由质量分数为4
‑
6%的聚乙烯醇、24
‑
33%的聚乙二醇、7
‑
9%的十二烷基硫酸钠、0.02
‑
0.05%的钼酸钠、0.02
‑
0.05%的聚硅氧烷消泡剂、52
‑
64%水组成。
[0013]作为一种优选，所述步骤c)中，切割机上的金刚石切割线线径为200
‑
300um，将晶棒以0.25
‑
0.4mm/min速度下降，启动切割机，金刚石切割线往返运行速度为800
‑
1000mm/min。
[0014]作为一种优选，所述步骤d)中，当切割液液面与储液槽槽口的垂直距离小于1.5cm时，打开储液槽排液口，使切割液以80...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.LED衬底用超薄蓝宝石晶片的切割方法，其特征在于，包括如下步骤：a)采用胶粘剂将晶棒粘结在方形树脂模具内，同时采用胶粘剂在树脂模具上方粘结树脂条，然后将树脂条固定在工作台上，以实现晶棒的固定；b)打开切割液管路，切割液流经切割线后下落至储液槽中，此时储液槽的排液口处于关闭状态，切割液由质量分数为3
‑
8%的聚乙烯醇、20
‑
35%的聚乙二醇、5
‑
10%的十二烷基硫酸钠、0
‑
0.05%的钼酸钠、0
‑
0.05%的聚硅氧烷消泡剂、47
‑
72%的水组成；c) 储液槽位于切割机上的金刚石切割线下方，同时也位于切割机的槽轮之间，将晶棒以0.2
‑
0.5mm/min速度下降，启动切割机，金刚石切割线往返运行速度为700
‑
1200mm/min；d) 在切割过程中，切割液不断下落至储液槽中，当切割液液面与储液槽槽口的垂直距离小于1.5cm时，打开储液槽排液口，使切割液排出，最终保持切割液液面与储液槽槽口的垂直距离为1.5
‑
3cm；e)晶棒切割结束后，将晶片放入含有脱胶剂的溶液中进行脱胶处理，使晶片脱离模具，最终获得的晶片厚度为300
‑
400um。2.如权利要求1所述的LED衬底用超薄蓝宝石晶片的切割方法，其特征在于，所述步骤a)中，晶棒直径为3
‑
6英寸。3.如权利要求1所述的LED衬底用超薄蓝宝石晶片的切割方法，其特征在于，所述步骤a)中，采用的胶粘剂为双组份环氧树脂胶粘剂，双组份环氧树脂胶粘剂由A组分和B组分按照1
‑
4：1混合而成，其中A组分由50
‑
80%的环氧树脂、5
‑
13%的聚硫橡胶、5
‑
13%...

【专利技术属性】
技术研发人员：张芹，康森，
申请(专利权)人：天通控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：