激光劃片在LED照明行業(yè)的應(yīng)用分析

激光劃片LED的劃片線條比傳統(tǒng)的機(jī)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。

近年來綠色節(jié)能成為發(fā)展的主題，當(dāng)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(kuò)大。LED制造中激光晶圓劃片工藝的引入，使得LED在手機(jī)、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。

激光劃片LED的劃片線條比傳統(tǒng)的機(jī)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(dǎo)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(shí)成品LED器件的可靠性也大大提高。

LED激光劃片的特點(diǎn)

單晶藍(lán)寶石(Sapphire)與氮化鎵(GaN)屬于硬脆性材料(抗拉強(qiáng)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(jī)械鋸片切割這些材料時(shí)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(jī)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(xì)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(xì)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(dǎo)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(shí)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(fù)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(lán)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(zhǔn)分子激光器也可以實(shí)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(zhǔn)分子激光器所需的維護(hù)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(kuò)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(gè)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(shí)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。

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(biāo)準(zhǔn)。