一種能提高led芯片劈裂良率的激光切割的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種能提高LED芯片劈裂良率的激光切割機，其包括有激光頭和旋轉機構，沿激光頭的激光傳輸方向依次設有1/2波片、分光鏡、反射鏡、聚焦鏡和移動載臺，LED芯片放置于移動載臺上，1/2波片設于旋轉機構的動力輸出端，旋轉機構驅動1/2波片沿該1/2波片的徑向方向旋轉，在1/2波片的旋轉作用下，產生能令LED芯片產生周期性深淺刻痕的激光束，1/2波片射出的激光束經分光鏡分成至少兩個子激光束，并且該子激光束依次經過反射鏡和聚焦鏡傳輸至LED芯片，在移動載臺的平移作用下，多個子光束依次切割同一刻痕，逐漸增加刻痕的深、淺幅度，使得LED芯片更加易于劈裂，并且在切割之后，LED芯片側壁的燒蝕面積減小，對藍寶石襯底側壁燒蝕程度較低。
【專利說明】一種能提高LED芯片劈裂良率的激光切割機
【技術領域】
[0001]本發明涉及激光切割機，尤其涉及一種能提高LED芯片劈裂良率的激光切割機。【背景技術】
[0002]激光劃線之后進行機械裂片的工藝在LED芯片切割過程中是一種常用工藝，尤其應用在以藍寶石為襯底的藍光LED上，目前，以藍寶石為基底的藍光LED芯片，摻雜熒光粉而能夠制造出白光，這種LED是未來引領照明領域的主流，與此同時，如何進一步提供亮度并降低成本，一直是業界努力的課題。采用激光劃線之后，再機械裂片的晶粒分離技術雖然產速高、成本低，但激光劃線時造成藍寶石襯底的側壁燒蝕，如圖6所示，激光頭I發射出的激光依次通過反射鏡3和聚焦鏡4對移動載臺5上的LED芯片6劃線，由于激光方向恒定，使得劃線處的深度相同，如圖7所示，LED芯片6的側壁60的激光燒蝕面積為陰影部分，該燒蝕面積較大，導致光衰嚴重,最大光衰可達15%之多。
[0003]為了有效降低、去除因激光側壁燒蝕造成的光衰，業界也提出了很多方法和相關設備。一種是利用超快激光在襯底內部形成切割線，降低側壁的燒蝕程度，但因設計成本高昂，導致設備成本較高。另一種方式是在激光劃線完后，再以高溫硫酸/磷酸加以蝕刻，將燒蝕去掉，此種方式盡管成本較低，但是步驟繁復，并且蝕刻的問題在于切割深度過深時不易洗干凈，但深度不足又會有劈裂良率不佳的問題。尤其在現有的激光切割機中，通常是以激光頭發出的預設功率的激光進行切割，導致切割深度過深或者過淺，若過深，則燒蝕面積較大，若過淺，則LED芯片不容易劈裂，因此，上述激光切割方式導致LED芯片的劈裂良率難以提升。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的不足，提供一種能提高LED芯片劈裂良率的激光切割機，該切割機在1/2波片的旋轉作用下，射出能令LED芯片產生周期性深淺刻痕的激光束，再利用分光鏡將激光束分成兩個或者更多數量的子激光束，通過多個子激光束對激光刻痕多次切割，逐漸增加刻痕的深、淺幅度，使得LED芯片更加易于劈裂。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案。
[0006]一種能提高LED芯片劈裂良率的激光切割機，其包括有激光頭和旋轉機構，沿激光頭的激光傳輸方向依次設有1/2波片、分光鏡、反射鏡、聚焦鏡和移動載臺，LED芯片放置于移動載臺上，1/2波片設于旋轉機構之上，旋轉機構驅動1/2波片繞該1/2波片的徑向方向旋轉，1/2波片射出的激光束經分光鏡分成至少兩個子激光束，并且該子激光束依次經過反射鏡和聚焦鏡傳輸至LED芯片。
[0007]優選地，分光鏡是能夠射出三個子激光束的光學元件。
[0008]優選地，旋轉機構的動力輸出端設有一驅動桿，驅動桿的端部設有中空承座，1/2波片固定于中空承座上。
[0009]優選地，旋轉機構包括有馬達及變速機構，變速機構為齒輪組、皮帶輪組、鏈條組和摩擦輪組中的任意一種或幾種的結合。
[0010]優選地,激光頭是光源波長小于1.064nm的固態激光器或者氣態激光器。
[0011]優選地，旋轉機構的轉速為1*103RPM至3*105RPM。
[0012]優選地，移動載臺的移動速度為10mm/s至l*103mm/s。
[0013]優選地，還包括有驅動機構，分光鏡設于該驅動機構之上，驅動機構驅動分光鏡繞軸向轉動以調整該分光鏡的角度。
[0014]優選地，分光鏡為繞射光學兀件。
[0015]優選地,分光鏡為全息光學兀件。
[0016]本發明公開的一種能提高LED芯片劈裂良率的激光切割機，其包括有激光頭和旋轉機構，沿激光頭的激光傳輸方向依次設有1/2波片、分光鏡、反射鏡、聚焦鏡和移動載臺，LED芯片放置于移動載臺上，1/2波片設于旋轉機構的動力輸出端，旋轉機構驅動1/2波片沿該1/2波片的徑向方向旋轉，該1/2波片的作用是令傳輸至LED芯片處的激光束的功率呈周期性變化，在1/2波片的旋轉作用下，射出能令LED芯片產生周期性深淺刻痕的激光束，1/2波片射出的激光束經分光鏡分成至少兩個子激光束，并且該子激光束依次經過反射鏡和聚焦鏡傳輸至LED芯片，該分光鏡的作用在于令其射出的子激光束之間存在距離，在移動載臺的平移作用下，多個子激光束依次切割同一刻痕，逐漸增加刻痕的深、淺幅度，使得LED芯片更加易于劈裂，并且在切割之后，LED芯片側壁的燒蝕面積減小，對藍寶石襯底側壁燒蝕程度較低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明提出的激光切割機的結構示意圖。
[0018]圖2為激光切割深度的曲線示意圖。
[0019]圖3為LED芯片經第一道子激光束切割后的側視圖。
[0020]圖4為LED芯片經第二道子激光束切割后的側視圖。
[0021]圖5為LED芯片經第三道子激光束切割后的側視圖。
[0022]圖6為現有技術中的激光切割機的結構示意圖。
[0023]圖7為現有技術中LED芯片切割后的側視圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施例對本發明作更加詳細的描述。
[0025]本發明公開了一種能提高LED芯片劈裂良率的激光切割機，結合圖1至圖5所示，其包括有激光頭I和旋轉機構7，沿激光頭I的激光傳輸方向依次設有1/2波片2、分光鏡
10、反射鏡3、聚焦鏡4和移動載臺5，LED芯片6放置于移動載臺5上，1/2波片2設于旋轉機構7之上,作為一種優選方式,旋轉機構7的動力輸出端設有一驅動桿8,驅動桿8的端部設有中空承座9，1/2波片2固定于中空承座9上，旋轉機構7驅動1/2波片2繞該1/2波片2的徑向方向旋轉，實際應用中，旋轉機構7包括有馬達及變速機構，變速機構為齒輪組、皮帶輪組、鏈條組和摩擦輪組中的任意一種或幾種的結合，1/2波片2射出的激光束經分光鏡10分成至少兩個子激光束，并且該子激光束依次經過反射鏡3和聚焦鏡4傳輸至LED芯片6，該分光鏡10的作用在于令其射出的子激光束之間存在距離，在移動載臺5的平移作用下，多個子激光束依次切割同一刻痕。
[0026]進一步地,激光頭I是光源波長小于1.064nm的固態激光器或者氣態激光器,旋轉機構7的轉速為1*103RPM至3*105RPM，移動載臺5的移動速度為10mm/s至l*103mm/s。
[0027]上述結構的激光切割機中，分光鏡10可以是繞射光學元件或者全息光學元件，以分光鏡10是能夠射出三個子激光束的光學元件為例，激光機I發出的激光穿過1/2波片2射至分光鏡10，由分光鏡10通過繞射作用分成三個子激光束，兩兩子激光束之間的距離相等，三個子激光束經過反射鏡3、聚焦鏡4對移動載臺5上的LED芯片6進行切割，通過對移動載臺5的移動方向設置，使得三個子激光束依次切割同一刻痕。當第一個子激光束傳輸至LED芯片6時，由于1/2波片2沿其徑向轉動，并且激光機I發出的激光具有偏極化的特性，所以，當激光的發射方向與1/2波片2垂直時,激光的發射方向與偏極方向一致,劃線處的切割深度較深，如圖2中的B點。當1/2波片2旋轉45°時，激光的發射方向與偏極方向垂直，劃線處的切割深度較淺，如圖2中的A點。當1/2波片2旋轉90°時，激光的發射方向再次與偏極方向一致，劃線處的切割深度較深。由此可見，該1/2波片的作用是令傳輸至LED芯片6處的激光束的功率呈周期性變化，隨著1/2波片2的持續旋轉，使得劃線處產生深淺交替的切割深度，即LED芯片6的側壁60出現如圖3所示的呈正弦波的深淺變化，其中的陰影部分為燒蝕面積。相比現有技術中，以恒定切割深度切割LED芯片6的方式而言，本發明大大減少了對側壁60的燒蝕面積，之后將切割后的LED芯片6進行機械裂片加工即可，通過本發明提出的激光切割機進行切割之后，可以得到合適的劃線深度和較高的劈裂良率,并且無需以高溫硫酸、磷酸等繼續蝕刻,節省成本、工序簡單。
[0028]第一道子激光束切割之后，第二道子激光束和第三道子激光束對該刻痕進行切害I]，通過對移動載臺5的移動速度控制，第二道子激光束所形成的切割深度的波峰與第一道子激光束所形成的切割深度的波峰相對應并且二者的波谷也相對應，利用第二道子激光束的再一次切割，使得刻痕的波谷處深度更深，從而增加波峰和波谷之間的幅度，使得刻痕的深淺度變化增大；第三道子激光束所形成的切割深度的波峰與第二道子激光束所形成的切割深度的波峰相對應并且二者的波谷也相對應，利用第三道子激光束的第三次切割，使得刻痕的波谷處進一步加深，刻痕的深淺度變化進一步增大。因此，該刻痕通過三道子激光束進行三次切割，逐漸增加刻痕波峰和波谷之間的幅度，使得LED芯片更加易于劈裂。
[0029]在切割過程中，劃線深度周期性變化的行程由1/2波片2旋轉的轉速以及移動載臺5的移動速度來共同決定，由于1/2波片2旋轉一圈可變化四個周期，因此在切割時每個周期變化的行程為:Pitch=V/ (4*W)，其中，Pitch為行程，W為旋轉機構7的轉速，V為移動載臺5的移動速度，若要求每個周期內的行程較短，通過上述公式，降低激光的功率或者提高轉速都可以達成這一效果，從而方便用戶在生產過程中靈活調節。三道子激光束的聚焦點之間的距離D是不變的，為了保持三道子激光束的波峰與波峰相對應，波谷與波谷相對應，需滿足D為Pitch的整數倍，即滿足:D=n*Pitch=n*V/ (4*W)，其中η為整數，即η=1、2、3…。
[0030]為了保證三條子激光束均與刻痕對齊，該切割機還包括有驅動機構，分光鏡10設于該驅動機構之上，該驅動機構驅動分光鏡10繞軸向轉動以調整該分光鏡10的角度，實際應用中，該驅動機構可以是手動或者電動，當分光鏡10沿其軸向旋轉時，三條子激光束的聚焦點位置發生變化，通過調整，保持三條子激光束的聚焦點連成的直線與移動載臺5的移動軌跡一致，避免三條子激光束的切割軌跡產生偏差。
[0031]本發明公開的一種能提高LED芯片劈裂良率的激光切割機，其包括有激光頭I和旋轉機構7，沿激光頭I的激光傳輸方向依次設有1/2波片2、分光鏡10、反射鏡3、聚焦鏡4和移動載臺5，LED芯片6放置于移動載臺5上，1/2波片2設于旋轉機構7的動力輸出端，旋轉機構7驅動1/2波片2沿該1/2波片2的徑向方向旋轉，該1/2波片的作用是令傳輸至LED芯片6處的激光束的功率呈周期性變化，在1/2波片的旋轉作用下，射出能令LED芯片產生周期性深淺刻痕的激光束，1/2波片2射出的激光束經分光鏡10分成至少兩個子激光束，并且該子激光束依次經過反射鏡3和聚焦鏡4傳輸至LED芯片6，通過多個子激光束對激光刻痕多次切割，逐漸增加刻痕的深、淺幅度，使得LED芯片更加易于劈裂，并且在切割之后，LED芯片側壁的燒蝕面積減小，對藍寶石襯底側壁的燒蝕程度較低。
[0032]以上所述只是本發明較佳的實施例，并不用于限制本發明，凡在本發明的技術范圍內所做的修改、等同替換或者改進等，均應包含在本發明所保護的范圍內。
【權利要求】
1.一種能提高LED芯片劈裂良率的激光切割機，其特征在于，包括有激光頭和旋轉機構，沿激光頭的激光傳輸方向依次設有1/2波片、分光鏡、反射鏡、聚焦鏡和移動載臺，LED芯片放置于移動載臺上，所述1/2波片設于旋轉機構之上，所述旋轉機構驅動1/2波片繞該1/2波片的徑向方向旋轉，所述1/2波片射出的激光束經分光鏡分成至少兩個子激光束，并且該子激光束依次經過反射鏡和聚焦鏡傳輸至LED芯片。
2.如權利要求1所述的能提高LED芯片劈裂良率的激光切割機，其特征在于，所述分光鏡是能夠射出三個子激光束的光學元件。
3.如權利要求1所述的能提高LED芯片劈裂良率的激光切割機，其特征在于，所述旋轉機構的動力輸出端設有一驅動桿，所述驅動桿的端部設有中空承座，所述1/2波片固定于所述中空承座上。
4.如權利要求1所述的能提高LED芯片劈裂良率的激光切割機，其特征在于，所述旋轉機構包括有馬達及變速機構，所述變速機構為齒輪組、皮帶輪組、鏈條組和摩擦輪組中的任意一種或幾種的結合。
5.如權利要求1所述的能提高LED芯片劈裂良率的激光切割機，其特征在于，激光頭是光源波長小于1.064nm的固態激光器或者氣態激光器。
6.如權利要求1所述的能提高LED芯片劈裂良率的激光切割機，其特征在于，所述旋轉機構的轉速為1*103RPM至3*105RPM。
7.如權利要求1所述的能提高LED芯片劈裂良率的激光切割機，其特征在于，所述移動載臺的移動速度為10mm/s至l*103mm/s。
8.如權利要求1所述的能提高LED芯片劈裂良率的激光切割機，其特征在于，還包括有驅動機構，所述分光鏡設于該驅動機構之上，所述驅動機構驅動分光鏡繞軸向轉動以調整該分光鏡的角度。
9.如權利要求1所述的能提高LED芯片劈裂良率的激光切割機，其特征在于，所述分光鏡為繞射光學兀件。
10.如權利要求1所述的能提高LED芯片劈裂良率的激光切割機，其特征在于，所述分光鏡為全息光學兀件。
【文檔編號】B23K26/064GK103785947SQ201410040532
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月27日 優先權日:2014年1月27日
【發明者】陳鴻隆 申請人:深圳英諾激光科技有限公司, 常州英諾激光科技有限公司