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激光微加工应用于消费电子领域

导读: 最近几年来,笔记本电脑的电池寿命延长了三倍,内存容量变大且成本变低,电脑、智能手机以及其它数码设备的速度更快、性能更强。带来这些进步的原因可能是多方面的,但激光微加工的使用却是一个公认的因素。因此,电子行业对于激光微加工的需求从来没有像现在这么强烈。

  最近几年来,笔记本电脑的电池寿命延长了三倍,内存容量变大且成本变低,电脑、智能手机以及其它数码设备的速度更快、性能更强。带来这些进步的原因可能是多方面的,但激光微加工的使用却是一个公认的因素。因此,电子行业对于激光微加工的需求从来没有像现在这么强烈。

  高亮LED(发光二极管)让电池寿命更长久

  液晶显示器的背光源使用高效能的LED,以替代低效能的冷阴极管灯泡,这显著增加了笔记本电脑的电池寿命,减少了电视机的耗能。因此,LED行业正在经历史无前例的增长。

  在平板显示器使用的LED是基于氮化镓(GaN)的,在蓝宝石晶圆上将氮化镓培养和被加工成薄层(总厚只有几微米)。蓝宝石是理想的选择,因为它能够提供适合氮化镓的晶格,而且是透明的。这非常重要,因为一些光能够局部穿透蓝宝石基底边缘从LED逃逸出来。蓝宝石同样是一种不错的热导体,有助于LED的散热。但是,蓝宝石有一个众所周知的特点——难以切割,难度仅次于钻石。

  实际生产中,LED是在一块直径2英尺厚度通常为100微米的蓝宝石晶圆上进行批量图形化处理。由于最终的LED芯片仅有0.5毫米×0.5毫米,甚至更小,所以每块晶圆能生产成千上万的LED。接着通过单切工艺将LED物理分割。

图 1                                                          图 2

  传统上,单切是通过钻石圆锯旋转进行刻划(局部切割),再进行物理压扣。但现在,大部分LED制造商已经转而使用激光刻划,再通过压边进行物理压扣(见图1)。图中一束聚焦的紫外脉冲光束正在局部切割蓝宝石。通常要多程切割晶圆厚度的大约30%(见图2)。接着进行传统的物理压扣。

  激光刻划已成为首选方法,原因有几个。 首先,通过光束聚焦到只有几微米或更小的光斑大小,激光刻划能够远远窄于锯痕,并且显著减少边缘损伤(开裂和剥落)。这意味着,LED设备可以排列得更密集,相互之间的缝隙(称为芯片间隔)更小。而且,高质量的边缘能够避免后处理,在如此微小的设备上进行后处理是不切实际的。上述的优势可以带来更高的产量和更低的单位成本。另外,紧密聚焦能够以更低的激光功率进行快速刻划,从而减少激光运行的成本。

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