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解析激光劃片在LED照明領(lǐng)域的應(yīng)用

作者: 時間:2016-12-03 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
近年來綠色節(jié)能成為發(fā)展的主題,當今世界不斷尋求更高效節(jié)能的光源作為傳統(tǒng)照明光源的替代品,LED光源是最佳的選擇,隨之而來的是近年來高亮度LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)而迅速的擴大。LED制造中激光晶圓劃片工藝的引入,使得LED在手機、電視以及觸摸屏等LCD背光照明大量使用,而最令人興奮地是白光LED在照明方面的應(yīng)用。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201612/325392.htm

  激光劃片LED的劃片線條比傳統(tǒng)的機械劃片窄得多,所以使得材料利用率顯著提高,因此提高產(chǎn)出效率。另外激光加工是非接觸式工藝,劃片導致晶圓微裂紋以及其他損傷更小,這就使得晶圓顆粒之間更緊密,產(chǎn)出效率高、產(chǎn)能高,同時成品LED器件的可靠性也大大提高。

  LED激光劃片的特點

  單晶藍寶石(Sapphire)與氮化鎵(GaN)屬于硬脆性材料(抗拉強度接近鋼鐵),因此很難被切割分成單體的LED器件。采用傳統(tǒng)的機械鋸片切割這些材料時容易帶來晶圓崩邊、微裂紋、分層等損傷,所以采用鋸片切割LED晶圓,單體之間必須保留較寬的寬度才能避免切割開裂將傷及LED器件,這樣就很大程度上降低了LED晶圓的產(chǎn)出效率。

  激光加工是非接觸式加工,作為傳統(tǒng)機械鋸片切割的替代工藝,激光劃片切口非常小,聚焦后的激光微細光斑作用在晶圓表面,迅速氣化材料,在LED有源區(qū)之間制造非常細小的切口,從而能夠在有限面積的晶圓上切割出更多LED單體。激光劃片對砷化鎵(GaAs)以及其他脆性化合物半導體晶圓材料尤為擅長。激光加工LED晶圓,典型的劃片深度為襯底厚度的1/3到1/2,這樣分割就能夠得到干凈的斷裂面,制造窄而深的激光劃片裂縫同時要保證高速的劃片速度,這就要求激光器具備窄脈寬、高光束質(zhì)量、高峰值功率、高重復頻率等優(yōu)良品質(zhì)。

  并不是所有的激光均適合LED劃片,原因在于晶圓材料對于可見光波長激光的透射性。GaN對于波長小于365nm的光是透射的,而藍寶石晶圓對于波長大于177nm的激光是半透射的,因此波長為355nm和266nm的三、四倍頻的調(diào)Q全固態(tài)激光器(DPSSL)是LED晶圓激光劃片的最佳選擇。盡管準分子激光器也可以實現(xiàn)LED劃片所需的波長,但是倍頻的全固態(tài)調(diào)Q激光器體積更小,比準分子激光器所需的維護更少,而且在質(zhì)量方面,全固激光器劃片線條非常窄,更適合于激光LED劃片。

  激光劃片使得晶圓微裂紋以及微裂紋擴張大大減少,LED單體之間距離更近,這樣既提高了出產(chǎn)效率也提高了產(chǎn)能。一般來講,2英寸的晶圓可以分離出20000個以上的LED單體器件,因而切割的切縫寬度就會顯著影響分粒數(shù)量;減少微裂紋對于分粒后的LED器件的長期可靠性也會有明顯的提高。激光劃片與傳統(tǒng)的刀片切割相比,不但提高了產(chǎn)出效率,同時提高了加工速度,避免了刀片磨損帶來的加工缺陷與成本損耗,總之,激光加工精度高,加工容差大,成本低。

  總結(jié):

  隨著照明市場的持續(xù)增長,LED制造業(yè)對于產(chǎn)能和成品率的要求變得越來越高。激光劃片技術(shù)將成為LED制造業(yè)普遍使用的技術(shù),甚者成為了高亮度LED晶圓加工的工業(yè)標準。



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