本發(fā)明涉及激光器加工應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種激光器。

背景技術(shù)：

激光切割是相對于業(yè)界傳統(tǒng)的鋸片切割，而發(fā)展出的新型切割技術(shù)，它一般將激光束聚焦在芯片表面或內(nèi)部，通過激光在芯片表面或內(nèi)部劃出溝槽痕，然后再用裂片技術(shù)沿劃痕裂開。激光切割具有產(chǎn)能高、成品率高、易于自動化操作、成本低等優(yōu)勢，在LED（發(fā)光二極管）芯片、RFID（射頻識別）、Flash（閃存）等等產(chǎn)品的制備領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，尤其在半導(dǎo)體LED芯片的襯底劃片工藝中，已經(jīng)完全替代了金剛石刀具切割。

采用激光加工技術(shù)進行LED晶圓劃片，已經(jīng)成為LED制造業(yè)的標準工藝。相比于傳統(tǒng)的金剛石刀片切割，激光切割速度快、質(zhì)量好、效率高。目前主要通過單焦點單個皮秒脈沖，聚焦于材料內(nèi)部，利用其高功率密度進行激光劃片。

對于較薄的晶圓片，傳統(tǒng)一般采用單束激光聚焦形成一個焦點，利用其高功率峰值密度進行加工。此類較薄的晶圓片一般需要將厚片子機械減薄、拋光加工得到。

為進一步節(jié)約成本，提高效率，將逐漸去掉減薄工序，產(chǎn)品的厚度將逐步增加。通過單焦點多次多層加工，效率較低，且會造成切割外觀差，斷面質(zhì)量不高等情況，導(dǎo)致產(chǎn)品良率下降。

另外一個重要問題，LED芯片加工，通常采用一個脈沖進行加工，由于峰值功率較高，能量較大，激光極易穿透材料，傷害藍寶石襯底背面的電極，造成電性良率下降。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種激光器，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中激光切片對于較厚的晶元劃片效率低、外觀質(zhì)量和電性良率下降的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種激光器，所述激光器包括：種子源，用以輸出具有可調(diào)頻率和脈寬的激光脈沖；光調(diào)制器，與所述種子源相連，用以在調(diào)制信號的控制下將所述激光脈沖調(diào)制成具有一定包絡(luò)形狀的光脈沖串；第一放大器，與所述光調(diào)制器相連，用于對所述光脈沖串進行放大以提高所述光脈沖串的激光功率；分束器，與所述第一放大器相連，用于將放大后的所述光脈沖串分為完全相同的第一脈沖串和第二脈沖串；兩個第二放大器，與所述分束器相連，用于對所述第一脈沖串和所述第二脈沖串分別進行放大以提高所述第一脈沖串和所述第二脈沖串的激光功率。

于本發(fā)明的一實施例中，所述激光器還包括發(fā)散角處理裝置，連接于所述分束器和兩個所述第二放大器之間，用于改變所述第一脈沖串或所述第二脈沖串的發(fā)散角使輸出的所述第一脈沖串和所述第二脈沖串具有不同的發(fā)散角。

于本發(fā)明的一實施例中，所述發(fā)散角處理裝置為擴束鏡。

于本發(fā)明的一實施例中，所述發(fā)散角處理裝置為透鏡組。

于本發(fā)明的一實施例中，所述種子源為皮秒光纖種子源或飛秒光纖種子源。

于本發(fā)明的一實施例中，所述第一脈沖串和所述第二脈沖串中分別包含的脈沖包絡(luò)數(shù)為2個～或2個以上。

于本發(fā)明的一實施例中，所述激光脈沖的波長范圍為355nm～1550nm；脈寬范圍為100fs～200ps。

如上所述，本發(fā)明的一種激光器，具有以下有益效果：

1、本發(fā)明的激光器通過設(shè)置分束器，可以輸出完全相同的兩個脈沖串，通過設(shè)置發(fā)散角處理裝置可以將兩個脈沖串于待劃片物上形成上下兩層分別由若干聚焦點（爆炸點）組成的切割層，使用雙焦點低能量激光劃片，適用于較厚LED晶圓片（>150um）的一次性切割問題，改善厚片加工的外觀直線度和外觀效果，有效提高激光劃片的質(zhì)量。

2、本發(fā)明的激光器輸出脈沖串式激光，有效避免單脈沖峰值功率過高對晶圓背面電極造成的損傷，提高切片制作LED芯片的電性良率。

3、本發(fā)明的激光器直接輸出兩路激光，相比于常規(guī)通過透鏡分光實現(xiàn)雙焦點的方式，激光器輸出功率較低，避免了高功率對激光器的損傷，且每路激光的功率可直接獨立控制，無需通過分光裝置實現(xiàn)，簡易且靈敏，同時降低了制作的成本。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明的激光器的原理框圖。

圖2顯示為本發(fā)明的激光器的一種優(yōu)選原理框圖。

圖3顯示為本發(fā)明的激光器的種子源產(chǎn)生的激光脈沖的示意圖。

圖4顯示為本發(fā)明的激光器的種子源產(chǎn)生的激光脈沖經(jīng)調(diào)制后生成的光脈沖串的示意圖。

圖5顯示為本發(fā)明的激光器的在待切片物上形成的聚焦點的示意圖。

元件標號說明

100 激光器

101 種子源

102 光調(diào)制器

103 第一放大器

104 分束器

105 第二放大器

106 發(fā)散角處理裝置

200 待劃片物

201 第一層聚焦點

202 第二層聚焦點

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。

本實施例的目的在于提供一種激光器，應(yīng)用脈沖串的飛秒或者皮秒激光光束進行LED芯片襯底等基片劃片。

本實施例的激光器是一種共源雙光路脈沖串皮秒光纖激光器，即由同一皮秒種子源產(chǎn)生，兩路，包絡(luò)可調(diào)的，由2個或2個以上超短激光脈沖構(gòu)成的脈沖串（2-2個以上脈沖可調(diào)），且沒路激光獨立放大，激光功率獨立可調(diào)，可根據(jù)激光加工工藝靈活設(shè)置，旨在解決LED領(lǐng)域較厚晶元劃片的質(zhì)量，效率和良率問題。

本實施例的激光器采用脈沖串式，兩路，皮秒激光束，激光器的脈沖串聚焦于LED藍寶石襯底、硅襯底或SIC襯底晶圓內(nèi)部，形成上下兩層聚焦點（爆炸點），進行一次性激光高質(zhì)量劃片。脈沖串式激光加工方式將有效避免單脈沖峰值功率過高對晶圓背面電極造成的損傷，提高LED芯片制作的電性良率。采用雙焦點低能量激光劃片將主要解決較厚LED晶圓片（>150um）的一次性切割問題，改善厚片加工的外觀直線度和外觀效果。

本實施例的激光器直接直接輸出兩束光，外光路無需透鏡分光，光路更加簡便。所以本實施例的激光器可以解決現(xiàn)有技術(shù)中激光切片對于較厚的晶元劃片效率低、外觀質(zhì)量和電性良率下降的問題。

以下將詳細闡述本實施例的一種激光器的原理及實施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要創(chuàng)造性勞動即可理解本實施例的一種激光器。

具體地，如圖1所示，本實施例提供的激光器100包括：種子源101，光調(diào)制器102，第一放大器103，分束器104以及兩個第二放大器105。優(yōu)選地，如圖2所示，所述激光器100還包括發(fā)散角處理裝置106。

具體地，于本實施例中，所述種子源101用以輸出具有可調(diào)頻率和脈寬的激光脈沖。其中，所述種子源101可以為皮秒光纖種子源或飛秒光纖種子源，即所述種子源101直接產(chǎn)生兩束同源且相干的皮秒或飛秒激光。

于本實施例中，所述種子源101為皮秒光纖種子源，皮秒光纖種子源產(chǎn)生高重頻皮秒激光，如圖3所示。T₀為種子源輸出脈沖的寬度，也為脈沖包絡(luò)或脈沖串中單個脈沖的脈沖寬度，f₀為種子源輸出脈沖的重復(fù)頻率，也為脈沖包絡(luò)或脈沖串中單個脈沖的重復(fù)頻率。

于本實施例中，所述激光脈沖的波長范圍為355nm～1550nm，脈寬范圍為100fs～200ps，重復(fù)頻率50K-1MKZ可調(diào)，功率0-20W可調(diào)，水平偏振。

具體地，于本實施例中，所述光調(diào)制器102與所述種子源101相連，用以在調(diào)制信號的控制下將所述激光脈沖調(diào)制成具有一定包絡(luò)形狀的光脈沖串，其中，如圖4所示，所述光脈沖串的每個包絡(luò)均包括至少2個子脈沖，其中，t為時間坐標，T為脈沖串貨或脈沖包絡(luò)的時間寬度，F(xiàn)是脈沖串的重頻頻率。

具體地，于本實施例中，所述第一放大器103與所述光調(diào)制器102相連，用于對所述光脈沖串進行放大以提高所述光脈沖串的激光功率。

于本實施例中，所述分束器104將調(diào)制生成的光脈沖串分為完全相同的兩束光，具體地，于本實施例中，所述分束器104與所述第一放大器103相連，用于將放大后的所述光脈沖串分為完全相同的第一脈沖串和第二脈沖串。

其中，所述第一脈沖串和所述第二脈沖串中分別包含的脈沖包絡(luò)數(shù)為2個～2個以上。即所述第一脈沖串和所述第二脈沖串分別由一定重復(fù)頻率、2個或2個以上相同能量、相同脈寬的皮秒或飛秒脈沖構(gòu)成的脈沖串組成，且范圍內(nèi)任意可調(diào)。

具體地，于本實施例中，所述發(fā)散角處理裝置106與所述分束器104相連，用于改變所述第一脈沖串或所述第二脈沖串的發(fā)散角使輸出的所述第一脈沖串和所述第二脈沖串具有不同的發(fā)散角。

于本實施例中，所述發(fā)散角處理裝置106可以為擴束鏡或透鏡組。

于本實施例中，所述發(fā)散角處理裝置106優(yōu)選為擴束鏡，即一路激光脈沖串通過擴束鏡，使發(fā)散角大小變化，由于所述第一脈沖串和所述第二脈沖串的發(fā)散角不同，所述第一脈沖串或所述第二脈沖串在聚焦后的焦點不在同一個高度上，如圖5所示，這樣就相當(dāng)于在待劃片物200上同時形成兩條劃片切斷線。

于本發(fā)實施例中，兩個所述第二放大器105分別與所述發(fā)散角處理裝置106相連，用于對發(fā)散角不同的所述第一脈沖串和所述第二脈沖串分別進行放大以提高所述第一脈沖串和所述第二脈沖串的激光功率。這樣，所述第一脈沖串和所述第二脈沖串的激光功率可以分別獨立調(diào)節(jié)。

由上可見，本實施例中的激光器100可以輸出兩個脈沖串，而且兩個脈沖串的發(fā)散角不同，這樣激光器100直接輸出的脈沖串即可于待劃片物200上形成上下兩層分別由若干聚焦點（爆炸點）組成的切割層，即第一層聚焦點201和第二層聚焦點202，具體如圖5所示。

本實施例中的激光器100輸出的兩個脈沖串經(jīng)合束，聚焦后在待劃片物200上形成上下兩層分別由若干聚焦點，即第一層聚焦點201和第二層聚焦點202。

以下具體說明本實施例中激光器100生成輸出直接使用的脈沖串的過程：

皮秒光纖激光器種子源輸出的激光脈沖串的重復(fù)頻率為37MHz，脈寬為10ps，光功率約為200mw，經(jīng)過光調(diào)制器102對種子源101輸出的激光脈沖串進行調(diào)整，調(diào)整后的輸出信號為重復(fù)頻率為50KHz-1M可調(diào)的脈沖串，脈沖串寬度為20ps-200ps可調(diào)ns，脈沖串具有2-20個皮秒脈沖，經(jīng)分束器104分為A，B兩路，分別再經(jīng)過放大，輸出兩路功率為0.1-10W皮秒脈沖串。

綜上所述，本發(fā)明的激光器通過設(shè)置分束器，可以輸出完全相同的兩個脈沖串，通過設(shè)置發(fā)散角處理裝置可以將兩個脈沖串于待劃片物上形成上下兩層分別由若干聚焦點（爆炸點）組成的切割層，使用雙焦點低能量激光劃片，適用于較厚LED晶圓片（>150um）的一次性切割問題，改善厚片加工的外觀直線度和外觀效果，有效提高激光劃片的質(zhì)量；本發(fā)明的激光器輸出脈沖串式激光，有效避免單脈沖峰值功率過高對晶圓背面電極造成的損傷，提高切片制作LED芯片的電性良率；本發(fā)明的激光器直接輸出兩路激光，相比于常規(guī)通過透鏡分光實現(xiàn)雙焦點的方式，激光器輸出功率較低，避免了高功率對激光器的損傷，且每路激光的功率可直接獨立控制，無需通過分光裝置實現(xiàn)，簡易且靈敏，同時降低了制作的成本。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。