随着照明市场的不断发展,LED制造业对产能和产量的要求越来越高。激光切割技术将成为LED制造业的一项常用技术,甚至成为高亮度LED晶片加工的行业标准。
激光切片LED的划线线比传统的机械划线线窄得多,大大提高了材料利用率,提高了输出效率。此外,激光加工是一种非接触加工。切片使晶圆微裂纹等损伤变小,晶圆颗粒更紧密,输出效率高,生产率高,成品LED器件可靠性提高。
LED激光切割功能
单晶蓝宝石(sapphire)和氮化镓(GaN)是硬而脆的材料(抗拉强度接近钢),因此很难切割成单个的LED器件。传统的机械锯片在切割这些材料时,容易造成晶片剥落、微裂纹、分层等损伤,所以LED晶片是用锯片切割的,各单体之间必须留有较宽的宽度,以避免开裂。LED器件的损伤,大大降低了LED晶片的效率。
激光加工是非接触加工。激光切割是传统机械锯片切割的一种替代,其切割缝很小。聚焦的激光光斑作用于晶圆片表面,使材料迅速汽化,并在LED的活动区域之间制造出大量的材料。微小的切割可以在有限的晶圆片上切割更多的led。激光切割特别适用于砷化镓(GaAs)等脆性复合半导体晶片材料。激光加工的LED晶片,典型的切割深度是衬底的厚度的1/3到1/2,所以分割可以获得一个干净的断裂面,和狭窄的生产和深度激光文士裂缝同时确保高速切割速度,需要激光窄脉冲宽度等优良的品质,高光束质量、峰值功率高,高重复率。
并不是所有的激光器都适用于LED切片,因为晶圆材料传输到可见波长激光器。GaN是波长小于365 nm的光的透射光,蓝宝石晶片是波长大于177 nm的激光器的半透射光,因此波长为355 nm和266 nm的三倍和四倍q开关全固态激光器(DPSSL)是LED晶体。圆激光切割的最佳选择。虽然准分子激光器也可以实现LED切割所需的波长,但是倍频全固态q开关激光器比准分子激光器更小,需要的维护更少,而且在质量上,全固态激光刻划线非常窄,更适合激光LED切割。
激光切割大大降低了晶片微裂纹和微裂纹扩展,使LED电池间距更近,提高了生产效率和生产率。一般来说,一块2英寸的晶圆片可以分离2万个以上的LED单元件器件,所以切割的缝隙宽度可以显著影响分割的数量;降低微裂纹的长期可靠性对于后分裂LED器件将会有明显的改善。与传统刀片切割相比,激光切割不仅提高了输出效率,而且提高了加工速度,避免了刀片磨损造成的加工缺陷和成本损失。总之,激光加工精度高,加工公差小,成本低。