激光劃片在LED照明行業(yè)的應用分析

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在照明領域的應用持續(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在照明方面的應用。

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，產出效率高、產能高，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、高光束質量、高峰值功率、高重復頻率等優(yōu)良品質。

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，這樣既提高了出產效率也提高了產能。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。

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