CN103112255A - 一种蓝宝石衬底的分布式激光打标 - Google Patents

Abstract

本发明属于晶体材料的加工技术领域，主要涉及蓝宝石衬底的打标工序。本发明提供了一种用于高质量蓝宝石衬底的打标方法。采用分布式激光打标方法，将一次刻印分割成几步进行，分布式、逐层刻印点阵的每个点，从而降低激光输出能量，减少激光持续输出时间。这种分布式逐层刻印法可有效降低激光对产品作用时产生的剧烈热效应及应力，将激光作用于产品的不利影响降到最低。

Description

一种蓝宝石衬底的分布式激光打标

技术领域：

本发明涉及一种蓝宝石衬底加工过程中的激光打标技术，属于LED衬底加工领域。

背景技术：

蓝宝石衬底是由高纯氧化铝单晶晶棒经过切片、研磨、倒角、抛光、打标和清洗检测等工艺制作而成，是当今制作蓝绿光LED的主要衬底材料。

目前最先进的蓝宝石衬底的打标模式是激光打标。激光打标技术是指将高能量密度的激光光束在计算机的控制下对产品进行局部照射，使产品表面瞬间熔化或汽化，从而留下永久性标记的一种打标方法。激光打标具有刻印的内容广、效率高、刻印清晰、洁净等优点，但激光作用于产品时会产生剧烈的热效应，从而在产品刻印周围产生热影响区。

热效应是激光作用于材料最常见的现象，还有一种有害情况是当激光功率达到一定程度时，会在产品上空激发等离子体，等离子体继续吸收激光能量后急剧膨胀并对产品表面产生压力，从而冲击产品使产品变形。

蓝宝石衬底在现有的激光打标过程中会产生应力和剧烈的热效应，严重时会产生裂纹和碎片现象。

发明内容：

    针对现有激光打标技术的不足，本发明提供了一种蓝宝石衬底的分布式激光打标工艺技术，通过改变激光打标方式将打标对晶圆的损伤降到最低。

本发明采用的工艺技术方案是基于字母和图案的点阵刻印形式，字母和图案的每一个点的刻印都采用分布式、逐层刻印来代替一次性刻印，即第一步在蓝宝石晶片表面熔化一个较浅的凹坑，刻印凹坑的能量较低和激光输出时间较短，所刻印的凹坑较浅；第二步采用更低、更短的激光输出能量和激光输出时间，在原有刻印凹坑的基础上继续刻印以达到所需字母和图案的显现效果，如二次分布式刻印未达到所需刻印深度效果，可类推进行第三步、第四步等，一个点的分布刻印次数可根据具体产品要求按需增加。

这种分布式激光打标方法的本质，是以点阵刻印方式分布式、逐层刻印点阵的每个点，从而降低激光输出能量，减少激光持续输出时间。众所周知，激光在与物质相互作用时，会产生热效应，热效应的剧烈程度与激光的输出能量和激光持续输出时间有很大的关系。对于蓝宝石衬底，剧烈的热效应会使其产生应力、变形、裂片和碎片等，这对蓝宝石衬底加工及后道工序产生严重影响。本发明所述的分布式激光打标工艺，将所需刻印的字母或图标中的每个点都从一步刻印到位分割成几步进行，后一步在前一步的基础上刻印。这种分布式逐层刻印法可有效降低激光输出能量及激光持续输出时间，从而降低激光对蓝宝石衬底所产生应力和热效应，将激光作用于产品的不利影响降到最低。此种方法特别适合对剧烈热效应特别敏感的材料。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1)    控制激光输出的能量、持续时间和激光输出间隔时间对产品进行分布式刻印加工，避免了剧烈的热效应，热影响区小；

2)    调整激光参数及分布式刻印每个点的具体刻印层次次数，可精确刻印字母和图标点阵中的每一个点；

3)    属低热效应，热影响区小，适用于刻印对热效应敏感的材料。

具体实施方式：

下面通过实施例对本发明的技术方案的细节作进一步详细说明：

1)    设置所需刻印的字母和图标等标记，将其进行点阵化，点阵中点与点的距离适度，能清晰表达出所需的字母和图标等标记。

2)    分布式、多层次刻印点阵中的每个点，利用激光打标机的激光发射速度、激光输出功率、持续时间精确调节每个点中的每个层次刻印设置。将一次性刻印一个点转化为多次刻印。

3)    设置所需刻印的字母和图标等标记。

4)    载入蓝宝石衬底，将衬底定位，循序刻印标记，直至刻印完毕。

上述实施例仅为本发明的较佳的实施方式，除此之外，本发明还可以有其他实现方式。需要说明的是，在没有脱离本发明构思的前提下，任何显而易见的改进和修饰均应落入本发明的保护范围之内。

本发明的设计思路如下：

激光在与物质相互作用时，会产生热效应。对于蓝宝石衬底来说，剧烈的热效应会使其产生变形、裂片、碎片等，这对蓝宝石衬底加工及后道外延工序产生严重影响。本发明采用分布式激光打标方法，以点阵刻印方式代替线型刻印方式，分布式、逐层刻印点阵的每个点，从而降低激光输出能量，减少激光持续输出时间。这种分布式逐层刻印法可有效降低激光输出能量及激光持续输出时间，从而降低激光对产品的热效应，将激光作用于产品的不利影响降到最低。

Claims (4)

1.一种蓝宝石衬底的分布式激光打标工艺，主要是利用分布式、多层次激光打标技术在蓝宝石衬底上刻印字母和图标等标记，其特征在于在固有激发波长下，调节组成标记的各点的刻印次数及各次的激光能量、刻印时间来循序刻印标记，此种分布式激光打标工艺可有效降低激光对衬底作用时产生的剧烈热效应和应力。

2. 根据权利要求1所述的蓝宝石衬底的分布式激光打标工艺，其特征在于，控制激光输出能量、刻印时间，分布式、多次刻印组成标记的每一个点。

3.根据权利要求1所述的蓝宝石衬底的分布式激光打标工艺，其特征在于，将蓝宝石衬底中组成字母和图标的各点由一次性刻印转化为多层次刻印。

4.根据权利要求1所述的蓝宝石衬底的分布式激光打标工艺，其特征在于，所使用的激光器为超高速大功率CO₂激光刻印机，其波长为10.6μm，最大输出功率为80W；组成字母和图标的各点的刻印层次一般为2层，第一层刻印所需的激光能量为48W，激光输出时间为9ms，第二层刻印所需的激光能量为24W，激光输出时间为7ms。