CN102800767A - 利用激光划片机背切led芯片的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用一般激光划片机背切LED芯片的方法，本方法通过在原有激光划片机、劈裂机不增加设备成本的基础上，对背面需蒸镀反射层LED芯片，改变LED芯片切割、劈裂工艺，同样达到切割、劈裂芯片的目的。
Description
技术领域
本发明属于LED发光二极管领域，涉及提高LED芯片的制备工艺，具体为需蒸度反射层的LED芯片研磨后划裂技术的改进。
背景技术
芯片通过前工艺(表面图形化及电极制作)制作完成后,一片2寸芯片可产生数千或上万颗单一管芯,管芯与管芯相连，如图1:2寸芯片式意图,需要通过划裂技术将管芯一一分离。
划裂工艺主要可区分为切割与劈裂,目前业界普遍采用的技术以激光划片机在芯片背面(无工艺图型与电极制作之一面，即一般芯片的蓝宝石衬底面)作出划痕,划出一定深度的刻痕,再通过劈裂机直接在芯片表面(有工艺图形及电极制作之一面)作劈裂工艺,彻底将连结之芯片管芯分离,此项工艺流程又称为“背切正劈”技术。如图2所示，芯剖面背切正劈示意图。
“背切正劈”技术受一般激光划片机即仅配置上CCD系统(由上往下摄取影像)的影像辨识对位系统限制 ,若芯片工艺制作在芯片上背镀金属反射层时(在芯片背面蒸镀银或铝增加光源反射，提升LED亮度),在背切过程中，芯片背面蒸度金属反射层一侧朝上，如图3现有工艺背面镀有金属反射层的芯片剖面示意图所示，因激光划片机影像辨识系统是由上往下摄取影像，所以无法穿透金属层,故其无法辨识芯片切割道(切割道仅体现芯片正面)(工艺图型)位置而无法进行芯片背切工艺。而于芯片劈裂时,因劈裂机亦须作芯片对位与角度调整,故也会配制影像辨识对位系统(CCD),但受劈裂机构造限制, 影像辨识对位系统(CCD)仅能配制于载具下方(由下往上摄取影像),所以当芯片背镀金属反射层时,因芯片背面朝下而影像辨识对位系统便会只能摄取背面金属反射层而无法作影象对位,此时便会造成生产异常产生。
目前业界主要有两种解决方法,一种为在激光划片机载盘下方加装一组影像辨识系统(加装配置下CCD系统),通过再增加一套由下而上摄取影像作影像辨识与对位,进行背切工艺,但这种方法会增加设备费用(但有很大一部分设备，就是不计增加该设备所需的费用，受设备的本身限制，无法改装) 。另一方案为改变切割工艺，通过正切(芯片正面切割，即在有艺图形与电极制作这面),但因激光划片机在激光划片的瞬间温度高达1000多度,若要进行芯片正切(有工艺图形与电极制作这面)必须先在芯片表面涂抹一层保护液体,用于避免切割时激光高温所造成芯片表面烧毁,因此便会增加生产成本,并于切割后亦须将原涂抹于芯片表面的保护液清除(清洗),而此步骤常因清洗不乾净影响生产良率。
鉴于上述方式，为能在不增加设备成本，并且不影响生产良率的基础上，对需进行蒸镀反射层的LED芯片进行有效的切割划裂，迫切需要我们寻找一种有效的方法去解决这一问题。
发明内容
本发明的发明人在不增加设备成本，且不影响生产良率的基础上，利用普通激光划片机与劈裂机各仅有单一一套影像辨识对位系统限制基础上（激光划片机仅配置上CCD系统(由上往下摄取影像),劈裂机仅配置下CCD系统(由下往上摄取影像)的设备）,生产背镀金属反射层的LED产品(于芯片背面蒸镀银或铝增加光源反射)的划裂技术。通过改变划裂工艺流程与技术进而达到制备带有金属反射层LED产品的目的。
本发明的工艺流程，对已经外延垒晶并芯片前工艺的LED芯片背面进行研磨减薄，背面研磨减薄到所需要的厚度后进行抛光等处理，而后利用普通激光划片机（仅有单一一套影像辨识对位系统）在芯片背面按芯粒切割要求进行划切割道，对划完切割道的芯片进行蒸镀金属反射层，对蒸镀完反射层的LED芯片再利用普通劈裂机（仅有单一一套影像辨识对位系统）对LED芯片进行劈裂。本工艺流程不需要增加设备成本，同时本工艺属于背切正劈，不会因为划切割道所致的高温，烧毁芯片正面，或增加芯片涂抹保护液后的清洗工艺，更不会增加因保护液清洗不彻底影响后续封装、应用等工序，导致死灯等现象。
本发明的工艺流程中，LED芯片在进行完研磨抛光等工艺后，因LED衬底一般使用蓝宝石，此材料当厚度小于200μm时，并对其表面进行抛光减少粗糙度后，当受光源照射时，光源即会穿透芯片，此时芯片切割位置清晰可见，先按芯片切割位置对芯片背面进行划切割道，但不劈裂,所述的芯片背面的切割道深度约为芯片厚度的1/3-1/5 ，此切割道深度必须保持在这一区间,若切割道深度小于芯片研磨后厚度1/5时,经蒸镀金属反射层后，在后续对芯片进行劈裂工艺时容易导致因切割深度不足,劈裂时斩力量无法顺应切痕释放,此时容易造成芯片不规则碎裂而影响良率。若切割深度大于芯片研磨后厚度1/3时,在背镀金属反射层时,因此工艺是通过将金属汽化溶解，此时需要温度在200-500℃之间(具体根据金属材料溶点而定),芯片受热而膨胀，因热胀冷缩，此时若切割道过深,相对芯片本身相连处厚度减少,便容易造成芯片于此时受热胀及后续冷缩影响而不规则碎裂进而影响生产良率，所以本发明优选切割道深度为芯片厚度的2/7-2/9，更优选切割道深度为芯片厚度的1/4。
芯片背面蒸镀金属反射层时，因芯片背面除了之前的切割道，其他均为平整表面，当金属受高温气化均匀蒸镀与芯片背面，包括有切割道的部分，但因切割道的存在，所以蒸镀完反射金属的芯片延切割道反射层有一定的凹陷，当LED芯片制作完金属反射层后，将芯片进入下一道工序——劈裂工艺,此时芯片背面因已镀金属反射层,劈裂机的影像辨识对位系统位于设备下方(由下往上摄取影像)无法透过金属反射层摄取芯片图象对位,此时因芯片背面已有事先切割道,虽然镀了金属层，但因金属层厚度与切割道深度的悬殊特别大，切割道深度是金属反射层厚度的50倍-100倍左右（金属反射层蒸镀厚度介于3000-6000?之间,而切割深度介于25-35um之间,1um=10000 ?, 3000~6000?换算为0.3~0.6um,所以金属蒸镀的厚度不会掩盖切割后痕迹，并不会造成无法辨识的现象），所以切割道上虽然也镀有金属反射层，但其不影响切割道痕迹，因芯片背面在金属蒸镀后在切割道处，仍保留凹陷（表面高低落差），当劈裂机的光源开启后，其光线接触芯片背面，因在切割道处的凹陷（表面高低落差），使此处光源的反射与别处形成明显的差异，所以劈裂机对位改由以切割道痕作辨视进行劈裂工艺。
附图说明
本发明中附图仅为了对本发明进一步解释，不得作为本发明发明范围的限制。
附图1 2寸芯片式意图
附图2 现有芯片剖面背切正劈工艺示意图，
附图3 现有工艺背面镀有金属反射层的芯片剖面示意图
附图4 本发明芯片背切后蒸镀金属反射层示意图
附图5 本发明芯片剖面背切正劈工艺示意图
1、芯片背面；2、芯片正面；3、切割道；4、激光；5、劈裂机；6、断裂形成单颗晶粒；7、金属反射层；8、影像辨识系统(CCD)
具体实施方式
本发明的实施例仅为对本发明进行解释，便于本领域普通技术人员能根据本发明内容能实施本发明，不得作为本发明发明范围的限制。
实施例1
随机取120片2英寸磊晶完的芯片，进行研磨抛光等处理，厚度为150±2.5μm，随机分成A、B、C、D、E、F，6组，每组20片芯片，按芯粒型号4545，分别在芯片背面利用普通激光划片机进行划切割道，A组的切割道控制在为50-55μm之间，B组的切割道控制在为45-50μm之间，C组的切割道控制在为40-45μm之间，D组的切割道控制在为35-40μm之间，E组的切割道控制在为30-35μm之间，F组的切割道控制在为25-30μm之间，划完切割道后对背面进行蒸镀金属反射层，而后在芯片正面对芯片按切割道进行劈裂。芯片最外围2mm为半径的圆环内的芯粒不进入芯片良率统计，局芯片良率情况统计如下，见表1，芯片良率情况统计表。
表1，芯片良率情况统计表
| 组别 | 切割道深度 | 蒸镀金属层时芯片破碎报废率 | 蒸镀金属层时未报废芯片的芯粒破碎率 | 裂片时增加的芯粒破碎率 | 本工艺总体良率统计 |
| A组 | 50-55μm | 20% | 7.13% | 0% | 74.30% |
| B组 | 45-50μm | 5% | 1.97% | 0% | 93.13% |
| C组 | 40-45μm | 0% | 0.71% | 0% | 99.29% |
| D组 | 35-40μm | 0% | 0% | 0% | 100% |
| E组 | 30-35μm | 0% | 0% | 1.21% | 98.79% |
| F组 | 25-30μm | 0% | 0% | 13.24% | 86.76% |
综合上表数据显示在芯片切割道深度控制在芯片总厚度的1/3-1/5之间时，芯片的良率相对比较高，当切割道深度控制在芯片总厚度的1/4时芯片良率达到最高，上表中所述的蒸镀金属层时裂（碎）片率，即在蒸镀过程中及裂片时，芯片出现裂（碎）片，即使轻微的裂痕也记入芯粒破碎，按不良进行统计。
实施例2
随机取120片4英寸磊晶完的芯片，进行研磨抛光等处理，厚度为156±3.5μm，随机分成A、B、C、D、E、F，6组，每组20片芯片，按芯粒型号5050，分别在芯片背面利用普通激光划片机进行划切割道，A组的切割道控制在为50-55μm之间，B组的切割道控制在为45-50μm之间，C组的切割道控制在为40-45μm之间，D组的切割道控制在为35-40μm之间，E组的切割道控制在为30-35μm之间，F组的切割道控制在为25-30μm之间，划完切割道后对背面进行蒸镀金属反射层，而后在芯片正面对芯片按切割道进行劈裂。芯片最外围2mm为半径的圆环内的芯粒不进入芯片良率统计，局芯片良率情况统计如下，见表1，芯片良率情况统计表。
表1，芯片良率情况统计表
| 组别 | 切割道深度 | 蒸镀金属层时芯片破碎报废率 | 蒸镀金属层时未报废芯片的芯粒破碎率 | 裂片时增加的芯粒破碎率 | 本工艺总体良率统计 |
| A组 | 50-55μm | 30% | 6.38% | 0% | 65.53% |
| B组 | 45-50μm | 5% | 2.15% | 0% | 92.96% |
| C组 | 40-45μm | 0% | 0% | 0% | 100% |
| D组 | 35-40μm | 0% | 0% | 0% | 100% |
| E组 | 30-35μm | 0% | 0% | 1.56% | 98.44% |
| F组 | 25-30μm | 0% | 0% | 15.89% | 84.11% |
综合上表数据显示在芯片切割道深度控制在芯片总厚度的1/3-1/5之间时，芯片的良率相对比较高，当切割道深度控制在芯片总厚度的1/4时芯片良率达到最高，上表中所述的蒸镀金属层时裂（碎）片率，即在蒸镀过程中及裂片时，芯片出现裂（碎）片，即使轻微的裂痕也记入芯粒破碎，按不良进行统计。
Claims (4)
1.一种利用一般激光划片机背切背面需蒸度反射层的LED芯片的方法，其特征在于，磊晶完的LED芯片经研磨减薄后，在背面进行划切割道，并蒸镀反射层，再从芯片正面延切割道进行劈裂。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于切割道的深度为研磨减薄后LED芯片厚度的1/3-1/5。
3.权利要求1所述的方法，其特征在于切割道的深度为研磨减薄后LED芯片厚度的2/7-2/9。
4.权利要求1所述的方法，其特征在于切割道的深度为研磨减薄后LED芯片厚度的1/4。
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