RU2254299C1 - Method of separation of solid transparent laminas with the light-emitting or microelectronic structures - Google Patents
Method of separation of solid transparent laminas with the light-emitting or microelectronic structures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2254299C1 RU2254299C1 RU2003133433/03A RU2003133433A RU2254299C1 RU 2254299 C1 RU2254299 C1 RU 2254299C1 RU 2003133433/03 A RU2003133433/03 A RU 2003133433/03A RU 2003133433 A RU2003133433 A RU 2003133433A RU 2254299 C1 RU2254299 C1 RU 2254299C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- defects
- light
- emitting
- separation
- laser
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам обработки материалов, в частности к способам скрайбирования и разделения пластин со светоизлучающими структурами. Изобретение может быть использовано в оптоэлектронной промышленности при производстве светодиодов.The invention relates to methods for processing materials, in particular to methods for scribing and separating plates with light-emitting structures. The invention can be used in the optoelectronic industry in the production of LEDs.
К традиционным методам обработки пластин со светодиодными или микроэлектронными структурами относятся резка или скрайбирование с помощью алмазного и твердосплавного инструмента, алмазно-абразивная обработка кромок. Эти процессы характеризуются высокой стоимостью расходных материалов и не обеспечивают высокого процента выхода годных изделий вследствие большого количества трудоемких ручных операций, большим количеством отходов, необходимостью механического доламывания скрайбированного образца, значительным износом инструмента, большой шириной и низкой точностью реза, а также небольшой толщиной разрезаемой заготовки (т.е. требуется включение дорогостоящей процедуры дошлифовки образца).Traditional methods of processing plates with LED or microelectronic structures include cutting or scribing using diamond and carbide tools, diamond abrasive edges. These processes are characterized by the high cost of consumables and do not provide a high yield rate due to a large number of labor-intensive manual operations, a large amount of waste, the need for mechanical breaking of a scribed sample, significant tool wear, large width and low precision of the cut, and also a small thickness of the cut workpiece ( i.e. requires the inclusion of an expensive sample resurfacing procedure).
Известен способ резки хрупких прозрачных материалов, заключающийся в нагреве материала лазерным излучением до температуры, не превышающей температуру размягчения материала, затем локальном охлаждении зоны нагрева, при этом скорость относительного перемещения пучка и материала и место локального охлаждения зоны нагрева выбирают из условия образования в материале несквозной разделяющей трещины (например, патент РФ №2024441, С 03 В 33/02, опубл.15.12.94).A known method of cutting brittle transparent materials, which consists in heating the material with laser radiation to a temperature not exceeding the softening temperature of the material, then locally cooling the heating zone, while the relative velocity of the beam and the material and the location of the local cooling of the heating zone are selected from the condition that a non-penetrating separating material is formed in the material cracks (for example, RF patent No. 2024441, C 03 B 33/02, publ. 15.12.94).
Недостатком этого способа при разделении носителей светоизлучающих структур являются затруднения при создании дефекта малого (микронного уровня) размера из-за большой энергетики пучка и большого размера фокуса из-за дифракции вследствие использования большой длины волны излучения, и обусловленная этим невысокая точность локализации реза в пределах технологической разделительной дорожки. Качество реза также снижается вследствие значительного локального нагрева обрабатываемого образца. Наличие большого градиента температур отрицательно влияет на нанесенные на пластину слои покрытия, разрушая их или изменяя их свойства.The disadvantage of this method when separating carriers of light-emitting structures is the difficulty in creating a defect of a small (micron level) size due to the large beam energy and large focus due to diffraction due to the use of a long radiation wavelength, and the resulting low accuracy of cut localization within the technological dividing track. The quality of the cut is also reduced due to significant local heating of the treated sample. The presence of a large temperature gradient negatively affects the coating layers deposited on the plate, destroying them or changing their properties.
Известен процесс лазерного скрайбирования и разрушения слоев с нанесенным на них покрытием с помощью использования явления абляции. Он осуществляется путем направления лазерного луча от СО2 (или YAG) лазера, длина волны которого сильно абсорбируется стеклом, фокусирования лазерного излучения на поверхности материала или в его толще и формирования дефекта в точке фокусировки (например, патент WO №0075983, H 01 L 21/784, опубл. 14.12.2000).A known process of laser scribing and destruction of layers with a coating on them using the ablation phenomenon. It is carried out by directing the laser beam from a CO 2 (or YAG) laser, the wavelength of which is strongly absorbed by the glass, focusing the laser radiation on the surface of the material or in its thickness and forming a defect at the focus point (for example, patent WO No. 0075983, H 01 L 21 / 784, publ. 14.12.2000).
Недостатком этих способа и устройства для резки неметаллических материалов является то, что в результате выноса вещества из области образования дефекта при резке в толще материала его размер получается больше размеров фокального пятна лазерного пучка и достигает 20 мкм и более, что не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к точности реза при разделении пластин на отдельные светодиоды. Качество обрабатываемого образца ухудшается из-за упомянутого нагрева и выноса испаряемого материала из области реза и его осаждения на поверхность. К недостаткам абляционной резки также относятся сравнительно малая глубина резки (порядка 30 мкм), вследствие чего обязательна процедура механического доламывания образца; вынос материала на поверхность при его испарении, вследствие чего происходит запыление электродов светодиодов и соответствующее снижение их качества, а также высокие энергозатраты, связанные с разогревом материала образца, что требует применения сложного энергоемкого лазера.The disadvantage of this method and device for cutting non-metallic materials is that as a result of the removal of the substance from the defect formation region when cutting in the thickness of the material, its size is larger than the size of the focal spot of the laser beam and reaches 20 μm or more, which does not satisfy the requirements for accuracy cutting when dividing the plates into separate LEDs. The quality of the processed sample is deteriorating due to the aforementioned heating and removal of the evaporated material from the cut area and its deposition to the surface. The disadvantages of ablative cutting also include a relatively shallow cutting depth (of the order of 30 microns), as a result of which the procedure of mechanical breaking of the sample is mandatory; the removal of material to the surface during its evaporation, as a result of which the electrodes of the LEDs are dusted and their quality decreases correspondingly, as well as high energy costs associated with heating the sample material, which requires the use of a complex energy-intensive laser.
Известен процесс лазерного скрайбирования и разделения стеклянных слоев с нанесенными на них структурами ячеек солнечных фотоэлементов. Он осуществляется путем направления лазерного луча от импульсного KrF лазера, длина волны которого сильно абсорбируется стеклом, фокусирования лазерного излучения на поверхности материала или в его толще и формирования приповерхностного дефекта в точке фокусировки (патент США №5961852, В 23 К 26/00, опубл. 5.10.99).Known is the process of laser scribing and separation of glass layers with solar cell structures deposited on them. It is carried out by directing the laser beam from a pulsed KrF laser, the wavelength of which is strongly absorbed by the glass, focusing the laser radiation on the surface of the material or in its thickness and forming a surface defect at the focusing point (US patent No. 5961852, 23 K 26/00, publ. 5.10.99).
Недостатком этого способа является его ограниченность по глубине реза ввиду сильного поглощения УФ-излучения в приповерхностном слое стекла. При этом невысокое качество профиля пучка излучения эксимерного лазера не позволяет фокусировать излучение в пятно малого размера, что ограничивает точность и повышает энергоемкость процесса. Отметим также присущую этому способу резки невысокую скорость обработки из-за малой частоты следования импульсов излучения, характерной для эксимерного лазера.The disadvantage of this method is its limited depth of cut due to the strong absorption of UV radiation in the surface layer of glass. Moreover, the low quality of the profile of the excimer laser beam does not allow focusing the radiation into a small spot, which limits accuracy and increases the energy consumption of the process. We also note the low processing speed inherent in this method of cutting due to the low repetition rate of radiation pulses characteristic of an excimer laser.
Необходимо заметить, что часть вышеупомянутых способов резки прозрачных материалов в применении к светодиодным структурам характеризуются тем, что в них имеется непосредственное воздействие, затрагивающее светоизлучающую структуру тем или иным путем (при резке алмазной пилой - через охлаждающую жидкость, а в методе, описанном в патенте РФ №2024441 - через хладагент).It should be noted that part of the above methods of cutting transparent materials as applied to LED structures is characterized by the fact that they have a direct effect affecting the light-emitting structure in one way or another (when cutting with a diamond saw - through coolant, and in the method described in the RF patent No. 2024441 - through the refrigerant).
Известен способ резки прозрачных неметаллических материалов путем направления лазерного луча от импульсного лазера, фокусирования лазерного излучения на поверхности материала или в его толще и формирования дефекта в точке фокусировки, в котором используют импульсное лазерное излучение с длиной волны, лежащей в области прозрачности материала, длительностью импульса 10-100 пикосекунд и энергией в импульсе, достаточной для образования лавинного лазерного пробоя в области фокуса. При этом формируют пучок таким образом, чтобы плотность мощности на передней поверхности материала не превышала порог разрушения полупроводникового покрытия (в случае его присутствия), затем определяют размер дефекта и формируют дефекты в точках материала, отстоящих друг от друга на расстоянии в пределах от 50% перекрытия дефектов, до двухкратного размера дефекта, при этом точки формирования дефектов могут располагать вдоль направления поляризации лазерного излучения, а также производят фокусировку пучка на задней стенке образца, затем или одновременно с первой фокусировкой дополнительно фокусируют один или несколько раз лазерное излучение в толще образца перпендикулярно поверхности и параллельно первому слою точек (заявка на изобретение РФ №2002105388 от 21.02.2002, С 03 В 33/02).A known method of cutting transparent non-metallic materials by directing the laser beam from a pulsed laser, focusing the laser radiation on the surface of the material or in its thickness and forming a defect at the focal point, which uses pulsed laser radiation with a wavelength lying in the transparency region of the material, the pulse width of 10 -100 picoseconds and an energy per pulse sufficient to form an avalanche laser breakdown in the focus area. In this case, a beam is formed in such a way that the power density on the front surface of the material does not exceed the threshold for destruction of the semiconductor coating (in the case of its presence), then the size of the defect is determined and defects are formed at points of the material spaced apart from each other by a distance of 50% of the overlap defects, up to twice the size of the defect, while the points of formation of defects can be located along the direction of polarization of the laser radiation, and they also focus the beam on the back wall of the sample, then or simultaneously with the first focusing, laser radiation is additionally focused one or more times in the thickness of the sample perpendicular to the surface and parallel to the first layer of dots (application for invention of the Russian Federation No. 2002105388 of 02.21.2002, С 03 В 33/02).
Недостатком этого способа в приложении к резке пластин со светоизлучающими структурами является его ограниченная применимость в случае недостаточного качественного протравливания покрытия технологических дорожек, разделяющих структуру, что затрудняет проникновение лазерного излучения внутрь материала пластины. Кроме того, в случае разделения пластин значительной толщины (свыше 300-400 мкм) при формировании лазером дефектов со стороны, противоположной светоизлучающим структурам, возможен уход плоскости разламывания с осевой линии технологической дорожки ввиду конкуренции между разламыванием материала пластины по кристаллическим плоскостям и по линии, соединяющей созданные дефекты.The disadvantage of this method when applied to cutting plates with light-emitting structures is its limited applicability in the case of insufficient quality etching of the coating of technological paths separating the structure, which complicates the penetration of laser radiation into the plate material. In addition, in the case of separation of plates of considerable thickness (over 300-400 μm) when the laser forms defects on the side opposite to the light-emitting structures, the fracture plane can leave the center line of the process track due to competition between the fracture of the plate material along the crystalline planes and along the line connecting created defects.
В основу изобретения положена задача создания способа разделения твердых прозрачных пластин со светоизлучающими или микроэлектронными структурами при помощи лазерного излучения, в котором за счет приложения лазерного импульса с определенным набором параметров обеспечиваются условия для возникновения явления пробоя материала за счет лавинной ионизации, вследствие чего создается дефект очень малого поперечного размера (по величине близкий к дифракционному пределу) и глубиной, определяемой лучевой прочностью материала пластины. Требуемое качество разделения пластин обеспечивается путем создания линий из дефектов, расположенных в направлении технологических дорожек одна над другой на разных глубинах образца со специально выбранным диапазоном параметров, характеризующих взаимное расположение слоев дефектов.The basis of the invention is the creation of a method for separating solid transparent plates with light-emitting or microelectronic structures using laser radiation, in which due to the application of a laser pulse with a certain set of parameters, the conditions for the occurrence of breakdown of the material due to avalanche ionization are ensured, which creates a very small defect transverse size (close to the diffraction limit in magnitude) and depth determined by the radiation resistance of the plate material. The required quality of the separation of the plates is ensured by creating lines of defects located in the direction of the technological tracks one above the other at different depths of the sample with a specially selected range of parameters characterizing the mutual arrangement of the layers of defects.
Вышеуказанный технический результат достигается за счет того, что в способе разделения твердых прозрачных пластин со светоизлучающими или микроэлектронными структурами, включающемThe above technical result is achieved due to the fact that in the method of separation of solid transparent plates with light-emitting or microelectronic structures, including
- направление лазерного луча от импульсного лазера с длиной волны, лежащей в области прозрачности материала, длительностью импульса 10-100 пикосекунд и энергией в импульсе, достаточной для образования пробоя в зоне фокуса,- the direction of the laser beam from a pulsed laser with a wavelength lying in the region of transparency of the material, a pulse duration of 10-100 picoseconds and an energy in pulse sufficient to produce a breakdown in the focus area,
- фокусирование лазерного излучения на поверхности образца или в его толще и формирование дефекта в точках фокусировки с образованием параллельных слоев дефектов в толще пластины,- focusing the laser radiation on the surface of the sample or in its thickness and the formation of a defect at the focusing points with the formation of parallel layers of defects in the thickness of the plate,
излучение лазера с длиной волны в диапазоне от 400 до 1200 нм вводят перпендикулярно пластине со стороны, не содержащей светоизлучающие или микроэлектронные структуры, а слои дефектов в толще образца формируют параллельно поверхности пластины последовательно в направлении навстречу распространению лазерного излучения и на расстоянии друг от друга от частичного перекрывания дефектов по глубине до расстояния в несколько глубин дефекта.laser radiation with a wavelength in the range from 400 to 1200 nm is introduced perpendicular to the plate from the side that does not contain light-emitting or microelectronic structures, and defect layers in the thickness of the sample are formed parallel to the plate surface in series with respect to the propagation of laser radiation and at a distance from each other from the partial overlapping defects in depth to a distance of several depths of the defect.
При этом первый слой дефектов формируют на расстоянии от поверхности пластины, содержащей покрытия, не более одной глубины дефекта. Дефекты в первом слое формируют на расстоянии между центрами дефектов от одного до двух диаметров дефекта, а в последующих слоях - на расстоянии между центрами дефектов от одного до четырех диаметров дефектов.In this case, the first defect layer is formed at a distance from the surface of the plate containing the coating, not more than one defect depth. Defects in the first layer are formed at a distance between the centers of defects from one to two defect diameters, and in subsequent layers - at a distance between the centers of defects from one to four defect diameters.
Диапазон длин волн излучения импульсного лазера, выбранный в нашем случае, соответствует области прозрачности пластины с учетом того, что поперечный размер получаемого дефекта должен быть малым.The wavelength range of the pulsed laser radiation, chosen in our case, corresponds to the transparency region of the plate, taking into account the fact that the transverse size of the resulting defect must be small.
Существенным моментом способа является такое расположение пластины относительно направления ввода лазерного излучения, что сторона ее, содержащая светоизлучающие или микроэлектронные структуры, оказывается задней, а излучение вводится через полированную переднюю. Первая линия дефектов в результате лазерного пробоя создается на задней стенке по оси технологической дорожки и при этом уже не зависит от степени очистки дорожки. Существенными моментами также являются ввод излучения перпендикулярно пластине и формирование параллельных слоев дефектов, что обеспечивает высокий уровень точности при разделении пластины на отдельные элементы.An essential point of the method is the arrangement of the plate relative to the direction of laser radiation input, such that its side containing light-emitting or microelectronic structures appears to be back, and the radiation is introduced through a polished front. The first line of defects as a result of laser breakdown is created on the rear wall along the axis of the process track and does not depend on the degree of cleaning of the track. Significant points are also the introduction of radiation perpendicular to the plate and the formation of parallel layers of defects, which provides a high level of accuracy when dividing the plate into individual elements.
Поскольку в предлагаемом способе зарождение трещины, по которой пройдет плоскость разделения, совпадает с осевой линией технологической дорожки, то и точность геометрических размеров разделенных элементов со стороны светоизлучающих или микроэлектронных структур будут определяться точностью механических устройств позиционирования пластины и поперечным сечением создаваемых дефектов, что может составлять величину порядка единиц микрометров.Since in the proposed method the initiation of a crack along which the separation plane passes coincides with the axial line of the technological track, the accuracy of the geometric dimensions of the separated elements from the side of the light-emitting or microelectronic structures will be determined by the accuracy of the mechanical positioning devices of the plate and the cross section of the created defects, which may amount to units of micrometers.
Предлагаемый способ разделения пластин со светоизлучающими или микроэлектронными структурами позволяет за счет исключения непосредственного контакта излучения или вспомогательных веществ со структурами обеспечить 95-98% выход отдельных элементов для тонких пластин (толщиной до 150 мкм). Тем самым можно упростить (или вообще исключить из технологической цепочки производства светодиодов) тестирование разрезанных пластин.The proposed method for separating plates with light-emitting or microelectronic structures allows, by eliminating direct contact of radiation or auxiliary substances with structures, to provide 95-98% yield of individual elements for thin plates (up to 150 microns thick). Thus, it is possible to simplify (or even exclude from the technological chain of production of LEDs) testing of cut plates.
При использовании предлагаемого способа для разделения пластин средней толщины (от 150 до 300 мкм) исключается специальный технологический процесс тонкой сошлифовки пластины, который необходим при толщинах от 70 до 150 мкм.When using the proposed method for separating plates of medium thickness (from 150 to 300 microns), a special technological process of fine grinding of the plate, which is necessary for thicknesses from 70 to 150 microns, is excluded.
Кроме того, за счет увеличения геометрической точности разделения поверхности структур, по сравнению, например, с алмазной резкой появляется возможность уменьшить ширину технологических дорожек между структурами, что позволяет увеличить количество отдельных элементов на одной и той же пластине.In addition, by increasing the geometric accuracy of the separation of the surface of structures, compared, for example, with diamond cutting, it becomes possible to reduce the width of technological tracks between structures, which allows to increase the number of individual elements on the same plate.
Таким образом, использование отличительных признаков предлагаемого изобретения позволяет создать способ, обеспечивающий возможность с точностью до 10 мкм разделять прозрачный твердый материал пластин без разрушения нанесенных на них светоизлучающих или микроэлектронных структур и обладающий при этом малой энергоемкостью.Thus, the use of the distinguishing features of the present invention allows to create a method that allows the accuracy of up to 10 microns to separate the transparent solid material of the plates without destroying the light-emitting or microelectronic structures deposited on them and having a low energy intensity.
Изобретение поясняется фиг.1-4. На фиг.1 показана блок-схема установки. На фиг.2 показан пример разделения пластины с нанесенными светодиодами при проведении реза предлагаемым способом. На фиг.3 показан пример образования внутриобъемных трещин в случае разделения толстых пластин. На фиг.4 показан пример разделения задней стенки пластины, содержащей светодиодные структуры.The invention is illustrated in figures 1-4. Figure 1 shows a block diagram of the installation. Figure 2 shows an example of the separation of the plate with the applied LEDs during the cutting of the proposed method. Figure 3 shows an example of the formation of internal cracks in the case of separation of thick plates. Figure 4 shows an example of the separation of the rear wall of the plate containing the LED structure.
Поясним способ на примере работы устройства, приведенного на фиг.1.Let us explain the method by the example of the operation of the device shown in figure 1.
В состав устройства входят следующие основные модули:The device includes the following main modules:
- Лазерный излучатель 1 с блоком питания 2, системой водяного охлаждения 3 и измерителем мощности излучения 4.- Laser emitter 1 with power supply 2, water cooling system 3 and radiation power meter 4.
- Система наблюдения в составе: видеоконтроллер 5, ПЗС-камера 6 и направляющая оптика 7.- Surveillance system consisting of: video controller 5, CCD camera 6 and guiding optics 7.
- Электронная система контроля и управления с драйверами двигателей перемещений 8 и компьютером 9.- An electronic control and management system with drivers of displacement engines 8 and a computer 9.
- Система перемещения образца 11 с вакуумным держателем образца 10.- The system for moving the sample 11 with a vacuum sample holder 10.
Качество и структура обработанных образцов и их элементов контролировалось микроскопом с увеличением от ×25 до ×160.The quality and structure of the processed samples and their elements was controlled by a microscope with an increase from × 25 to × 160.
Лазерная система состоит из Nd:YAG лазера 1 с импульсной ламповой накачкой. Лазерный импульс подвергался двухступенчатой компрессии по длительности методами ВРМБ и ВКР. В результате итоговая длительность импульсов составляла около 15-50 пикосекунд, частота излучения удваивалась после первой компрессии и окончательная длина волны немного увеличивалась за счет ВКР до 560 нм, энергия в импульсе на выходе лазера не превышала 50 мкДж. Стандартная частота следования импульсов 20 Гц. Для варьирования энергии в импульсе в пределах от 2 до 5 раз на пути луча можно было устанавливать нейтральный фильтр.The laser system consists of a Nd: YAG laser 1 with pulsed lamp pumping. The laser pulse was subjected to two-stage compression in duration by SBS and SRS methods. As a result, the total pulse duration was about 15-50 picoseconds, the radiation frequency doubled after the first compression and the final wavelength increased slightly due to SRS to 560 nm, the energy in the pulse at the laser output did not exceed 50 μJ. The standard pulse repetition rate is 20 Hz. To vary the energy in the pulse within 2 to 5 times, a neutral filter could be installed in the path of the beam.
Система наблюдения содержит направляющую оптику 7, содержащую поворотное зеркало, имеющее близкое к 100% отражение под 45 градусов на лазерной длине волны, фокусирующий микрообъектив ×20, светодиодный осветитель, а также поворотное зеркало, имеющее 50% отражение под 45 градусов на длине волны освещения, и ПЗС-камеру 6, снабженную светофильтром и согласующей линзой.The surveillance system comprises a guiding optics 7, comprising a rotary mirror having a close to 100% reflection at 45 degrees at the laser wavelength, a focusing micro-lens × 20, an LED illuminator, and a rotary mirror having 50% reflection at 45 degrees at the wavelength of illumination, and a CCD camera 6, equipped with a light filter and matching lens.
Система перемещения образца 11 является механической четырехкоординатной (X, Y, Z и поворот) и снабжена вакуумным держателем образца 10. Она позволяет изменять контролируемым образом положение фокуса лазерного луча по глубине пластины с точностью 1 мкм.The system for moving the sample 11 is a mechanical four-coordinate system (X, Y, Z and rotation) and is equipped with a vacuum holder for the sample 10. It allows you to change in a controlled way the position of the focus of the laser beam along the depth of the plate with an accuracy of 1 μm.
Подбор параметров лазерного излучения и геометрии фокусировки, а также исследование результатов лазерной резки пластин со светодиодами производились на пластинах из сапфира с кристаллической ориентацией (0001) и толщинами от 70 до 450 мкм, с нанесенными полупроводниковыми и металлизированными элементами светоизлучающих структур. Сторона пластин, противоположная вышеупомянутой, была полированной до 70-100% пропускания лазерного излучения.The selection of laser radiation parameters and focusing geometry, as well as the study of laser cutting of plates with LEDs, were performed on sapphire plates with a crystalline orientation (0001) and thicknesses from 70 to 450 μm, with semiconductor and metallized elements of light-emitting structures deposited. The side of the plates opposite to the above was polished to 70-100% of the transmission of laser radiation.
Дефекты, возникающие в сапфире в результате явления лазерного пробоя, представляют собой узкий конус, направленный вершиной в сторону распространения излучения. Их поперечный диаметр определяется размером фокального пятна, но может быть и меньше его из-за достижения порога пробоя только в центральной части пятна при Гауссовом распределении интенсивности. При использовании объектива ×20 поперечный размер получаемых дефектов оценен в 3-5 мкм по видеоизображению при фокусировании на вершину трека в толще образца; при этом дифракционный диаметр пятна D на апертуре А объектива с фокусным расстоянием F будет Ddiff=2.44·λ·F/A~ 2,7 мкм.Defects arising in sapphire as a result of the phenomenon of laser breakdown are a narrow cone directed by the apex toward the propagation of radiation. Their transverse diameter is determined by the size of the focal spot, but it can be even smaller due to reaching the breakdown threshold only in the central part of the spot with a Gaussian intensity distribution. When using a × 20 lens, the transverse size of the resulting defects was estimated at 3-5 μm from the video image when focusing on the top of the track in the thickness of the sample; the diffraction spot diameter D on the aperture A of the lens with a focal length F will be D diff = 2.44 · λ · F / A ~ 2.7 μm.
Одним из основных недостатков заготовки-пластины с нанесенными структурами, препятствующим качественному разрезанию лазером по методу лазерного пробоя, является некачественная обработка технологических дорожек между светодиодами. В этом случае при попытке разрезания задней стенки пластины сквозь дорожку происходит частичное поглощение излучения и значительное нарушение прилегающих полупроводниковых структур. При проведении первого реза предлагаемым способом луч попадает на поверхность дорожки, пройдя всю толщину пластины и истратив по пути свою энергию на создание требуемого дефекта. В этом случае разрушение поверхности дорожки и прилегающих структур незначительно и удовлетворяет требованиям по точности реза (фиг.2).One of the main drawbacks of the blank plate with deposited structures, which impedes the quality of laser cutting using the laser breakdown method, is poor-quality processing of technological tracks between the LEDs. In this case, when trying to cut the back wall of the plate through the track, partial absorption of radiation occurs and a significant violation of the adjacent semiconductor structures. During the first cut of the proposed method, the beam hits the surface of the track, passing the entire thickness of the plate and spending its energy along the way to create the desired defect. In this case, the destruction of the surface of the track and adjacent structures is insignificant and satisfies the requirements for the accuracy of the cut (figure 2).
В случае разделения толстых пластин, которые требуют проведения многослойного создания дефектов, в общем случае могут развиваться внутриобъемные трещины, которые в целом следуют направлению линии создаваемых лазером дефектов, но локально могут отходить от нее на расстояние до 20-30 мкм (фиг.3). В результате после приложения механического напряжения для окончательного разделения структур линии разделения на поверхности могут отклоняться от осевой линии технологической дорожки на расстояние до 30-50 мкм, что в ряде случаев превышает допуск по точности реза.In the case of separation of thick plates, which require multilayer creation of defects, in the general case, internal cracks can develop, which generally follow the direction of the line of defects created by the laser, but locally can move away from it to a distance of 20-30 μm (Fig. 3). As a result, after the application of mechanical stress for the final separation of the structures, the separation lines on the surface can deviate from the center line of the process track by a distance of 30-50 μm, which in some cases exceeds the tolerance on the accuracy of the cut.
Исключение составляет линия разлома, возникающая на месте первого проведенного разреза, т.е. на задней поверхности пластины. Она практически всегда совпадает с линией созданных дефектов, поскольку при ее развитии еще нет предшествующих напряжений материала подложки. Поэтому в предлагаемом способе резки первый рез и проводится по поверхности, содержащей светоизлучающие структуры, что приводит к высокому качеству геометрии реза и бездефектности разделяемых структур (фиг.4).The exception is the fault line that occurs at the site of the first section, i.e. on the back of the plate. It almost always coincides with the line of created defects, since during its development there are no previous stresses of the substrate material. Therefore, in the proposed method of cutting, the first cut is carried out on a surface containing light-emitting structures, which leads to high quality of the geometry of the cut and the defect-freeness of the shared structures (Fig. 4).
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003133433/03A RU2254299C1 (en) | 2003-11-05 | 2003-11-05 | Method of separation of solid transparent laminas with the light-emitting or microelectronic structures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003133433/03A RU2254299C1 (en) | 2003-11-05 | 2003-11-05 | Method of separation of solid transparent laminas with the light-emitting or microelectronic structures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2254299C1 true RU2254299C1 (en) | 2005-06-20 |
Family
ID=35835750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003133433/03A RU2254299C1 (en) | 2003-11-05 | 2003-11-05 | Method of separation of solid transparent laminas with the light-emitting or microelectronic structures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2254299C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2509391C1 (en) * | 2012-09-21 | 2014-03-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) | Method of forming chip boundaries for inlaid photodetector modules |
-
2003
- 2003-11-05 RU RU2003133433/03A patent/RU2254299C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2509391C1 (en) * | 2012-09-21 | 2014-03-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) | Method of forming chip boundaries for inlaid photodetector modules |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7119028B2 (en) | Systems and methods for processing transparent materials with adjustable length and diameter laser beam focal lines | |
| US10597321B2 (en) | Edge chamfering methods | |
| KR102292611B1 (en) | Method of Laser Cutting a Sapphire Substrate by Lasers and an Article Comprising Sapphire with Edge Having a Series of Defects | |
| KR101998761B1 (en) | Method and apparatus for performing laser filamentation within transparent materials | |
| JP6381753B2 (en) | Method and apparatus for non-ablation photoacoustic compression processing of transparent materials using filamentation by bursts of ultrafast laser pulses | |
| RU2226183C2 (en) | Method for cutting of transparent non-metal materials | |
| KR102165804B1 (en) | Method and device for laser-based machining of flat substrates | |
| KR101758789B1 (en) | Method of closed form release for brittle materials using burst ultrafast laser pulses | |
| EP3083126B1 (en) | Transparent material cutting with ultrafast laser and beam optics | |
| EP3206829B1 (en) | Method of laser processing for substrate cleaving or dicing through forming "spike-like" shaped damage structures | |
| US20150165563A1 (en) | Stacked transparent material cutting with ultrafast laser beam optics, disruptive layers and other layers | |
| US20100147813A1 (en) | Method for laser processing glass with a chamfered edge | |
| WO2015113024A1 (en) | Edge chamfering methods | |
| KR20120098869A (en) | Laser machining and scribing systems and methods | |
| TW201536462A (en) | Method for rapid laser drilling of holes in glass and products made therefrom | |
| RU2254299C1 (en) | Method of separation of solid transparent laminas with the light-emitting or microelectronic structures | |
| Izawa et al. | Debris-free in-air laser dicing for multi-layer MEMS by perforated internal transformation and thermally-induced crack propagation | |
| 중한신 et al. | CO 2 Laser Drilling Processing of the Cover Glass using the Taguchi Method | |
| RU2238918C2 (en) | Method for cutting of frangible non-metallic materials | |
| WO2023096776A2 (en) | Laser cutting methods for multi-layered glass assemblies having an electrically conductive layer | |
| Fujita et al. | Debris-free laser dicing for multi-layered mems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20060327 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141106 |