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切割高辉度LED蓝宝石基板的雷射加工技术介绍

发布时间:2020-06-30 17:47:38 阅读: 来源:乔木厂家

白光LED目前已经广泛应用在手机、液晶电视背光模块、汽车大灯∕尾灯∕内灯,以及路灯、一般照明等领域,它的未来发展备受注目。led本身不断进行高辉度、低消费电力、长寿命进化,市场对LE的低价化要求也越来越强烈,因此各LED厂商革新制程成为主要课题。接着要介绍高效率切割高辉度LED蓝宝石基板的雷射加工技术。发展历程

以往LED的蓝宝石晶圆的单片化,大多采用雷射切片器制作沟渠,再强制劈开分离的加工方式,这种方式除了良率必须仰赖作业者的熟练度之外,还有加工速度与耗材的操作成本等问题,因此一般都认为以生产性与成本性而言,高辉度LED蓝宝石基板的量产,未来势必全面改用雷射切割方式。雷射切割的蓝宝石晶圆单片化技术,主要分成雷射沟渠化以及匿迹晶粒化两种。如图1所示雷射沟渠化加工方式主要集中雷射能量,照射微小面积使固体升华,换句话说它是透过雷射烧灼加工技术,在LED蓝宝石基板上形成宽5~10μm,深15~30μm的沟渠,最后再使用Braking机器劈开。

雷射沟渠化加工方式透过最佳加工方法的选择,能够抑制芯片辉度降低等问题,若与传统钻石沟渠加工方法比较,它除了可以维持相同辉度之外,而且不需仰赖作业者的熟练度,因此良品率的稳定性与消耗品的更换频度可以降低,进而有效削减操作成本。此外随着雷射沟渠加工技术的狭窄化,未来每片晶圆的芯片取样数可望大幅增加。新世代雷射加工机与切割锯子刀片一样,采用平台与搬运系统,同时融合雷射加工技术形成高可靠性机器。雷射振荡器可以配工作物与制程进行最佳选择,最后再与光学系统单元组合,实现加工点优化的宿愿。上记光学系统单元可以使蓝宝石晶圆沟渠化加工的制程,对发光层的热影响与加工沟渠的光线穿透率抑制在最小范围,特别是发光层的热影响,经常变成辉度降低的主要原因。

加工机特征接着介绍LED蓝宝石基板沟渠化时,“形状辨识”与“背面调整”等两项最新功能。高辉度LED芯片尺寸很小,每片晶圆可以获得数量很多的芯片,由于晶圆本身单价非常高,芯片化之前一旦发生晶圆破损时,通常都会要求能够依照晶圆破损时的特殊加工技术,提高晶圆的良品率。如图2所示设置形状辨识机构,即使是破损晶圆同样能够进行自动调整,以最短行程高效率筛除,有效提高生产性。LED蓝宝石基板的烧灼加工时,雷射是从组件背面入射制作沟渠,此必需穿透晶圆调整,不过附有镀膜的制品,就无法穿透晶圆进行调整。

如图3所示此时如果使用背面调整机构,能够直接从爪勾工作平台进行调整,有效扩大沟渠化的适用范围。

匿迹雷射切割技术 虽然LED的应用持续扩大,不过高辉度组件的高量产性、低价化市场需求却日益高涨,能够维持超过雷射沟渠化以上的辉度,同时具备高生产性制程技术,反而成为目前厂商必须克服的课题。 日本业者Disco开发可以实现高产能、高良品率的蓝宝石基板匿迹晶粒化(Stealth dicing)技术。所谓“匿迹晶粒化”是使雷射聚光于工作物内部形成改质层,接着再以Braking方式分割芯片的加工技术,如图4、图5所示他是无碎屑不使用水的干加工制程。经过匿迹晶粒化的蓝宝石基板,芯片化后的辉度具备与传统钻石沟渠化同等辉度,同时还可以抑制碎屑提高良品率。厚晶圆的场合传统钻石沟渠化技术,超过一定沟深时就无法加工。

由于匿迹晶粒化会形成复数pass改质层,即使厚晶圆也可以稳定分割芯片,如图6所示匿迹晶粒化技术的优点超越传统雷射沟渠化技术。匿迹晶粒化技术与传统雷射沟渠化技术一样,若与钻石渠化技术比较,它可以实现高良品率与生产性,适合应用在要求高辉度等高附加价值组件的加工。表1是各种芯片切割方式的特征一览。

结语 以上介绍高效率切割高辉度LED蓝宝石基板的雷射加工技术。有关高辉度LED基板材料,除了的蓝宝石基板之外,包含SiC、GaAs、InP等材料,也适合使用匿迹晶粒化技术加工。

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