專利名稱：激光加工led襯底的系統的制作方法
技術領域：
激光加工LED襯底的系統技術領域[0001]本實用新型涉及一種激光加工LED襯底的系統，尤其涉及一種采用飛秒激光加工 LED襯底的系統。
背景技術：
[0002]眾所周知，LED晶圓是在藍寶石或者碳化硅襯底上采用氣相沉積的方法生長基于氮化鎵系材料的發光有源層，目前普遍的LED晶圓尺寸為2英寸I英寸。LED行業的發展、LED價格的降低以及發光效率的提升，帶動了 LED芯片的推廣普及，從而也帶動了應用于LED領域當中的各種技術。[0003]在目前LED襯底加工的工藝過程中，其中一個步驟是通過物理研磨技術把LED襯底厚度減薄，從而改善LED散熱性能以及提高出光效率等。但是采用傳統的物理研磨技術， 由于LED襯底材料的硬度很大(例如藍寶石硬度為9，僅次于金剛石的硬度)，通常的研磨顆粒都無法滿足要求，因此必須利用含有硬度更高的研磨顆粒進行物理研磨(例如用含有金剛石顆粒的研磨液體)，這種研磨顆粒不但價格昂貴，而且在使用之后很難重復利用，大大增加的生產成本。此外,從襯底材料的成本考慮,研磨結束后只有大約1/4的襯底材料得到保留，而有3/4的襯底材料是在研磨過程當中被消耗掉了，存在著大量的浪費，LED襯底材料價格也是制約著LED成本的一個重要因素，因此，如果被損耗掉的3/4襯底材料能夠得到回收并重復利用，LED的成本將會得到大幅度的下降，但是經過物理研磨來減薄襯底的加工機理顯然是無法滿足這方面的要求的。[0004]另外，LED襯底厚度需要從原始的450-500um研磨至80-100um，通常需較長時間并且反復的粗磨和細磨過程，以改善表面平整度，這樣的過程不但耗時而且耗費昂貴。而且研磨過程中，需要依靠磨料加磨盤和負載的重力加快研磨速度，由于研磨位置靠近有源發光區域，此過程所產生的橫向切削力也會對量子阱發光區造成影響。因此LED芯片的減薄方法仍然有待尋找更加新型的工藝技術，來實現降低生產成本和提高生產效率的目的。[0005]另外，經過LED襯底的減薄步驟，為了在應用封裝前將各個LED芯片分離，還需要對減薄后的LED襯底背面劃·出溝槽，從而便于LED晶圓的裂片。常用的劃片方法包括早期的金剛石道具切割到目前普遍流行的紫外納秒量級的脈沖激光劃線切割。但是激光劃片存在的一個重要問題是，劃片過程中焦點處過高的激光能量導致熱損傷，從而導致劃片附近的裂紋擴散，或者熱熔現象導致的發光效率降低等。另外一個激光劃片的問題就是劃片效率，從早期的3片/小時到目前主流的10片/小時，劃片效率的快慢成為激光劃片機的核心競爭因素。[0006]綜上，在LED襯底的加工工藝中，減薄和劃片工藝是LED芯片制造過程中必不可少而且相互關聯的步驟，但在傳統的工藝方法中，這個兩個步驟的所采用的技術方法完全不一樣，相互獨立，這會導致生產成本高，加工效率較低，而且在各自的工藝環節中也存在著效率低和加工質量低的問題。所以有必要改善傳統的加工方法，提出一種新型的適應于LED 襯底材料的加工方法，這樣能夠合并多個LED襯底加工工藝流程，提高生產效率，降低生產成本。實用新型內容[0007]本實用新型要解決的技術問題是提供一種激光加工LED襯底的系統，能夠采用飛秒激光對LED襯底進行加工，有利于整合減薄和劃片工藝，提高生產效率，降低生產成本。[0008]為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種激光加工LED襯底的系統，包括[0009]飛秒脈沖種子激光源；[0010]激光放大擴束裝置，對所述飛秒脈沖種子激光源發出的飛秒脈沖激光進行能量放大、擴束和線聚焦，輸出線狀光斑，所述線狀光斑的長度大于等于LED襯底的直徑；[0011]承載部件，用于承載所述LED襯底，所述線狀光斑聚焦在所述LED襯底內或其表面上。[0012]可選地，所述激光放大擴束裝置包括[0013]激光放大器，對所述飛秒脈沖激光進行能量放大；[0014]擴束透鏡組合裝置，對來自所述激光放大器的激光束進行擴束，使其尺寸覆蓋所述LED襯底；[0015]柱透鏡，對來自所述擴束透鏡組合裝置的激光束進行線聚焦，輸出所述線狀光斑。[0016]可選地，所述激光放大器將所述飛秒脈沖激光放大為mrj量級的激光束。 可選地，所述激光放大擴束裝置還包括[0018]光閘，所述激光放大器輸出的激光束經過所述光閘后傳輸至所述擴束透鏡組合裝置。[0019]可選地，所述系統還包括步進電機，驅動所述承載部件帶動所述LED襯底沿垂直于所述線狀光斑的方向移動，所述LED襯底在垂直于所述線狀光斑的方向上劃分為多步， 所述步進電機帶動所述LED襯底逐步移動以使所述線狀光斑逐步掃描所述LED襯底。[0020]可選地，所述系統還包括同步控制器，對所述步進電機和光閘進行同步控制，使所述步進電機每移動一步后照射至所述LED襯底上的激光脈沖數目相同。[0021]可選地，所述擴束透鏡組合裝置包括第一圓形凸透鏡和第二圓形凸透鏡，來自所述激光放大器的激光束依次透過所述第一圓形凸透鏡和第二圓形凸透鏡后出射，其中第一圓形凸透鏡的焦距小于第二圓形凸透鏡的焦距，且所述第一圓形凸透鏡和第二圓形凸透鏡之間的距離等于二者的焦距之和。[0022]可選地，所述系統還包括[0023]調節機構，用于驅動所述柱透鏡以及擴束透鏡組合裝置中的各凸透鏡平移，平移的方向沿來自所述激光放大器的激光束的傳播方向。[0024]可選地，所述激光放大器包括格蘭棱鏡、法拉第隔離器、半波片、激光諧振腔、泵浦激光器，其中，[0025]所述飛秒脈沖種子激光源發出的飛秒脈沖激光經過所述格蘭棱鏡反射后依次透過所述法拉第隔離器和半波片進入所述激光諧振腔的一側；[0026]所述泵浦激光器發出的泵浦激光進入所述激光諧振腔的另一側；[0027]所述激光諧振腔發出的經過能量放大的激光束依次透過所述半波片、法拉第隔離器和格蘭棱鏡后出射。[0028]可選地，所述激光諧振腔包括位于所述激光諧振腔一側的第一反射鏡、位于所述激光諧振腔另一側的凹面鏡、鈦藍寶石晶體、薄膜偏振片、普克爾盒，其中，[0029]所述泵浦激光器發出的泵浦激光透過所述凹面鏡進入所述鈦藍寶石晶體；[0030]所述半波片出射的飛秒脈沖激光經由所述薄膜偏振片反射后透過所述普克爾盒入射至所述第一反射鏡，所述第一反射鏡反射出的飛秒脈沖激光透過所述普克爾盒和薄膜偏振片后進入所述鈦藍寶石晶體，所述飛秒脈沖激光和泵浦激光在所述鈦藍寶石晶體中的光斑重合。[0031]可選地，所述線狀光斑的峰值功率為IO12 1015W。[0032]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點[0033]本實用新型實施例的激光加工LED襯底的系統中，對飛秒脈沖種子激光源發出的飛秒脈沖激光進行能量放大、擴束和線聚焦，輸出線狀光斑，該線狀光斑聚焦在LED襯底內 或者其表面上，從而對LED襯底進行減薄和/或劃片操作。由于飛秒激光的脈沖時間是普通納秒激光脈沖時間的百萬分之一，遠遠小于激光所產生的熱傳遞到晶格的時間，因此可以徹底消除激光與LED襯底材料的相互作用所產生的熱損傷對LED襯底的影響，大大提高出光效率和生產良率。[0034]此外，采用本實用新型實施例的激光加工LED襯底的系統對LED襯底進行加工，可以將LED襯底的減薄和劃片工藝整合，有利于提高生產效率，能夠大大降低生產成本。


[0035]圖I是本實用新型實施例的激光加工LED襯底的系統的結構框圖；[0036]圖2是圖I中的激光放大器的詳細結構圖；[0037]圖3是本實用新型實施例中放置在承載部件上的LED襯底在加工前的剖面圖；[0038]圖4是本實用新型實施例中加工后的LED襯底的俯視圖；[0039]圖5是本實用新型實施例中加工后的LED襯底的剖面圖。
具體實施方式
[0040]下面結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，但不應以此限制本實用新型的保護范圍。[0041]圖I示出了本實施例的激光加工LED襯底的系統，包括飛秒脈沖種子激光源12、 激光放大擴束裝置(包括激光放大器20、光閘21、擴束透鏡組合裝置、柱透鏡11)、承載部件8、同步控制器22。[0042]其中，飛秒脈沖種子激光源12用于發出飛秒脈沖激光。作為一個非限制性的例子，本實施例中的飛秒脈沖種子激光源12可以由鎖模的光纖飛秒激光器實現，具體參數如下脈沖寬度介于2(Tl50fs，中心波長800nm，重復頻率為2(Γ80ΜΗζ，脈沖能量介于ηΓμ J 量級，所發出的圓形光斑直徑為5mnTl0mm。[0043]飛秒脈沖種子激光源12發出的飛秒脈沖激光依次經過激光放大器20、光閘21、第一凸透鏡9和第二凸透鏡10、柱透鏡11后入射至承載部件8上的LED襯底。本實施例中該 LED襯底包括堆疊的襯底100和外延層101，其中外延層101朝向承載部件8，襯底100朝向飛秒脈沖激光入射的方向，外延層101和承載部件8之間還可以設置有保護膜102，以防止對外延層101的損傷。[0044]如圖I所示，本實施例將LED襯底表面所在的平面定義為χ-y平面，飛秒脈沖激光傳播的方向定義為z方向，z方向垂直于χ-y平面。[0045]激光放大擴束裝置用于對飛秒脈沖激光進行能量放大、擴束和線聚焦，輸出線狀光斑，該線狀光斑的長度大于等于LED襯底的直徑。本實施例中，該激光放大擴束裝置包括激光放大器20，對飛秒脈沖激光進行能量放大；擴束透鏡組合裝置，對來自激光放大器的激光束進行擴束，使其尺寸能夠覆蓋整個LED襯底；柱透鏡11，對來自擴束透鏡組合裝置的激光束進行線聚焦，輸出線狀光斑。此外，該激光放大擴束裝置還包括光閘21，激光放大器20輸出的激光束經過光閘后傳輸至擴束透鏡組合裝置，光閘21的開閉可以控制激光束是否出射。[0046]其中，擴束透鏡組合裝置包括第一圓形凸透鏡9和第二圓形凸透鏡10，激光束依次透過第一圓形凸透鏡9和第二圓形凸透鏡10之后出射，其中第一圓形凸透鏡的焦距9小于第二圓形凸透鏡10的焦距，且第一圓形凸透鏡9和第二圓形凸透鏡10之間的距離等于二者的焦距之和。更加具體地，第二圓形凸透鏡10的焦距為第一圓形凸透鏡9的焦距的 5^10倍，使得光斑從原始尺寸5mnTl0mm擴大至能夠覆蓋整個LED襯底，例如對于2寸的LED 襯底，擴束后的激光束的直徑為60_，對于4寸或更大尺寸的外延片，可以使用更多組圓形凸透鏡組合來不斷擴大激光光斑尺寸。本實施例的激光加工LED襯底的系統還包括調節機構(圖I中未示出)，能夠調節第一圓形凸透鏡9和第二圓形凸透鏡10沿光軸的位置，即能夠帶動第一圓形凸透鏡9和第二圓形凸透鏡10沿激光束傳播的方向平移。[0047]擴束后的激光束經過柱透鏡11，對激光束進行線聚焦，將光斑在X或y某一單一方向進行壓縮，形成線狀光斑。此外，本實施例中的調節結構也可以對柱透鏡11進行平移，從而將線狀光斑的聚焦位置調節至LED襯底中預定的區域，例如LED襯底表面或者內部。由于先前進行了擴束，因而柱透鏡11出射的線狀光斑的長度等于或者大于LED襯底的直徑。本實施例中,承載部件8由步進電機(圖I中未示出)驅動，能夠帶動LED襯底沿垂直于線狀光斑的方向移動，例如沿X方向或者I方向移動。例如，可以將LED襯底在垂直于線狀光斑的方向上劃分為多步，步進電機帶動LED襯底逐步移動，以使所述線狀光斑逐步掃描整個LED襯底。[0049]同步控制器22可以對光閘21和步進電機進行同步控制，即控制步進電機帶動LED 襯底逐步掃描，并控制光閘21對應每一步掃描的曝光時間。本實施例中，同步控制器22發送出IOOHf200Hz的觸發脈沖信號給步進電機和光閘21，設定了光閘21的曝光時間和步進電機停留在每一個掃描步驟的時間為5miTl0mS，從而使得每一掃描步驟中照射在LED襯底上的激光脈沖個數相同，均為5 10個，有利于保證被減薄的LED襯底表面具有良好的均勻性。[0050]此外，本實施例中步進電機控制整個LED襯底在垂直于線狀光斑的方向上進行一維方向的掃描，最終達到加工整個LED襯底的目的，這樣的掃描方式與常規的反復的點陣列掃描相比，大大縮短了加工時間，提高了生產效率。[0051]激光放大器20可以將飛秒脈沖激光放大為mrj量級的激光束，其具體結構可以是本領域技術人員所公知的任何適當的放大器結構。圖2示出了本實施例中的激光放大器的具體結構，主要包括格蘭棱鏡35、法拉第隔離器34、半波片33、激光諧振腔、泵浦激光器40，其中，激光諧振腔包括凹面鏡24、鈦藍寶石晶體25、薄膜偏振片29、譜克爾盒30、第一反射鏡31。[0052]飛秒脈沖種子激光源12發出的飛秒脈沖激光經過反射鏡36反射至格蘭棱鏡35， 再經過格蘭棱鏡35反射后依次透過法拉第隔離器34和半波片33，之后通過反射鏡32和 28的反射后進入激光諧振腔，在激光諧振腔中，經過薄膜偏振片29的反射后進入普克爾盒 30，透過普克爾盒30后被第一反射鏡31再次反射回普克爾盒30，透過普克爾盒30后透過薄膜偏振片29傳播至反射鏡27，經過反射鏡27、反射鏡26的反射進入鈦藍寶石晶體25。 另一方面，泵浦激光器40發出的泵浦激光經過凸透鏡41后，由反射鏡23反射進入激光諧振腔，在激光諧振腔中透過凹面鏡24之后進入鈦藍寶石晶體25，泵浦激光和飛秒脈沖激光在鈦藍寶石晶體25上形成的光斑重合。[0053]飛秒脈沖種子激光源12發出的飛秒脈沖激光經過激光放大器時，通過不斷吸收泵浦激光器40的能量，使得飛秒脈沖激光的光脈沖能量從nj-uj量級達到mJ-J量級，重復頻率為IkHz。激光放大器的具體工作過程為首先由飛秒脈沖種子激光源12發出的飛秒脈沖激光通過平面反射鏡36反射進入激光放大器中。在激光放大器中，泵浦激光器40發出波長為527nm的泵浦激光，泵浦激光經過凸透鏡41和反射鏡23進入放大諧振腔，該放大諧振腔的兩側分別為凹面鏡24和第一反射鏡31，腔內增益物質為鈦藍寶石晶體25。首先，泵浦激光的能量匯聚在鈦藍寶石晶體25上，使其達到粒子數反轉，形成飛秒脈沖激光被放大的前提條件。另外，由反射鏡36反射的飛秒脈沖激光經過格蘭棱鏡35反射，透過法拉第隔離器34以及半波片33，被反射鏡32和28反射進入激光諧振腔，飛秒脈沖激光在激光諧振腔內經過振蕩不斷通過處于粒子數反轉狀態的鈦藍寶石晶體25上，使得飛秒脈沖激光的脈沖能量不斷得到放大。而且，在激光諧振腔內安裝有普克爾盒30以及薄膜偏振片29，使得激光諧振腔處于調Q運轉狀態，使得飛秒脈沖激光在激光諧振腔內振蕩時處于P偏振態， 當改變 普克爾盒30的電壓時，飛秒脈沖激光的偏振態轉變為S偏振，從而被薄膜偏振片29 反射到激光諧振腔外，再由反射鏡28和32反射，使其再次通過半波片33和法拉第隔離器 34，調節半波片33使輸出激光由S偏正轉變為P偏振，最后由格蘭棱鏡35透射輸出能量為 mJ-J的激光束，其重復頻率為ΙΚΗζ。該激光束經過柱透鏡11線聚焦之后，焦點處的線狀光斑的峰值功率為IO12 1015W。[0054]本實施例提供的激光加工LED襯底的系統通過極高瞬時能量的激光來氣化寬禁帶LED襯底材料，具體過程為經過激光放大器放大的飛秒脈沖激光在經過柱透鏡的聚焦， 其瞬時能量達到指數級的增加，材料在線狀光斑處會產生劇烈的非線性效應，從而產生多光子吸收過程，也就是說在激光焦點處，材料物質能夠在同一時刻吸收多個光子能量，從而使得對于可見光透明的寬禁帶物質(例如藍寶石)可以吸收可見光波段的光子能量(例如飛秒激光通常位于近紅外光波)，從而達到分解襯底材料的目的。這樣的過程極大地消除了激光加工中，材料對波長的選擇性，大大靈活了激光加工材料的區域選擇。而且，飛秒激光加工LED襯底過程中，襯底材料對激光脈沖能量的吸收過程是在飛秒時間內完成的，遠遠小于激光所產生的熱傳遞到晶格的時間(通常為皮秒量級)，因此消除了激光與材料的相互作用產生的熱效應，從而徹底消除了熱損傷對外延層的影響，此外激光加工區域的形貌質量也得到了改善，增加了出光效率。[0055]本實施例還提供了一種對LED襯底進行減薄和劃片的方法，該方法應用了圖I中所示的激光加工LED襯底的系統，下面結合圖I和圖3至圖5對加工過程進行詳細描述。[0056]首先提供LED襯底，該LED襯底包括襯底100和位于襯底100上的外延層101 ；[0057]之后將該LED襯底防止在承載部件8上，該LED襯底中的外延層101朝向承載部件8，襯底100朝向激光入射的方向。本實施例中，在承載部件8和外延層101之間還設置有保護膜102。例如可以將外延層101粘貼在保護膜102上，之后再放置在承載部件8上。[0058]接下來，將激光放大擴束裝置輸出的線狀光斑聚焦在襯底100內。具體地，在眼激光傳播的光路上，調整第一圓形凸透鏡9和第二圓形凸透鏡10的位置，使得第二圓形凸透鏡出射的激光束是經過準直的，其發出的原型光斑尺寸從原始直徑5mnTl0mm擴展大能夠覆蓋整個襯底100。當然，在其他具體實施例中，如果經過一組圓形凸透鏡組合后光斑尺寸仍然小于LED襯底的尺寸，那么可以在沿光路傳播方向上，在第二圓形凸透鏡10的后面繼續增加一組或多組圓形凸透鏡組合來不斷擴大光斑尺寸，直至能夠覆蓋整個LED襯底，同時通過調節各個圓形凸透鏡的水平位置來保證透過最后一個圓形透鏡的激光束是經過準直的。從第二圓形凸透鏡10出射的經過擴束、準直的激光束透過柱透鏡11進行線聚焦，通過調整柱透鏡11沿光路的位置使得焦點在襯底100內部，本實施例中具體為距離襯底(本實施例為藍寶石襯底)100和外延層(本實施例中為氮化鎵)101的交界面7(Γ 00μπι，聚焦后的線狀光斑的長度大于等于LED襯底的直徑。[0059]之后驅動承載部件8沿垂直于線狀光斑的方向逐步移動，直至將襯底100減薄。具體地，可以對同步控制器22進行編程，使其同步控制步進電機和光閘21，也即設定光閘21 的曝光時間和步進電機停留在每一個掃描步驟的時間為5miTl0mS。設定步進電機的掃描方式，控制承載部件8的掃描方向沿垂直于線狀光斑方向，也即沿著X方向(如果線狀光斑沿 y方向)或y方向(如果線狀光斑沿y方向)掃描一次，掃描補償可以控制在O. 5^2 μ m,剝離掉的襯底100的厚度為35(Γ380 μ m,使得剩余的襯底100的厚度為7(Γ 00 μ m。至此完成了 LED襯底的減薄過程。現有技術中，傳統的用于加工LED襯底的納秒激光器的脈沖時間是固定在納秒 (10_6S)量級，輸出的脈沖能量是mJ-J量級，即使通過透鏡聚焦的方式，焦點處的峰值功率也僅為兆瓦(IO6W)量級，很難達到藍寶石材料非線性效應的閾值，藍寶石材料無法吸收激光能量，因此很難氣化藍寶石材料而達到減薄襯底的目的。另一方面，即使通過不斷增加激光器的脈沖輸出能量來滿足藍寶石材料氣化所要求的激光能量閾值來減薄襯底，首先的一個缺點是過大的激光脈沖輸出能量在與物質相互作用時，會產生強烈的應力擴散，會嚴重影響外延層。另外，由于納秒激光器的脈沖時間較長，加工材料過程中本身就伴隨著熱損傷，過大激光脈沖輸出能量會使得這種熱損傷更加嚴重，會破壞整個LED襯底的外延層。 而本實施例中，激光放大器20輸出的激光束能量同樣為mrj量級，避免了激光脈沖輸出能量過大的負面影響，通過線聚焦后，在焦點處的峰值功率為IO12IO15W量級，這樣的峰值功率很容易達到藍寶石材料的能量閾值，達到加工藍寶石襯底的目的。同時由于飛秒激光的脈沖時間遠遠小于納秒激光的脈沖時間，這意味著激光與物質相互作用的時間遠遠小于激光與物質相互作用所產生的熱傳遞到物質晶格的時間，因此在加工藍寶石襯底過程中，可以消除熱損傷對外延層的影響。[0062]在減薄之后，還可以對減薄后的襯底100表面進行平整化，平整化的方法例如可以是化學拋光等，之后再進行劃片。[0063]將LED襯底放置在承載部件8上，將激光放大擴束裝置輸出的線狀光斑聚焦在襯底100的表面上。具體地，例如可以通過調整柱透鏡11沿光路的位置來改變焦點位置，使得線聚焦后的線狀光斑位于襯底100表面。[0064]驅動承載部件8沿垂直于線狀光斑的方向逐步移動，在襯底100表面形成多個平行于線狀光斑的第一溝槽；之后旋轉整個LED襯底，例如旋轉90°后使得第一溝槽的延伸方向垂直于線狀光斑的延伸方向，并驅動承載部件8沿垂直于線狀光斑的方向再做一次逐步的掃描移動，在襯底100表面上形成多個第二溝槽，第二溝槽和第一溝槽的延伸方向垂直，形成如圖4所示的網狀結構。上述兩次掃描的補償可以根據不同尺寸的芯片大小而設定，形成網狀交叉的第一溝槽和第二溝槽，便于后續的芯片分離工藝。[0065]采用本實施例提供的激光加工LED襯底的系統和方法，能夠將減薄和劃片工藝整合，只需要調節線狀光斑的聚焦位置以及掃描方式就可以完成減薄和劃片，有利于提高生產效率，能夠大大降低生產成本。[0066]本實施例還提供了一種采用圖I的系統對LED襯底進行減薄的方法，其過程與前述實施例中減薄加劃片的工藝過程中的減薄工藝相同，只是并不進行減薄后的形成第一溝槽和第二溝槽的步驟，這里不再贅述。需要說明的是，本實施例中LED襯底中的襯底材料是藍寶石，但是在其他具體實施例中還可以是碳化硅、氧化鋁、氮化鎵、氧化鋅等，此外，本實施例的激光加工系統和方法也不僅限于LED襯底，也可以用于加工其他微電子器件以及各種薄膜襯底材料。[0068]本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本實用新型，任何本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本實用新型的保護范圍應當以本實用新型權利要求所界定的范圍為準。
權利要求1.一種激光加工LED襯底的系統,其特征在于,包括飛秒脈沖種子激光源；激光放大擴束裝置，對所述飛秒脈沖種子激光源發出的飛秒脈沖激光進行能量放大、 擴束和線聚焦，輸出線狀光斑，所述線狀光斑的長度大于等于LED襯底的直徑；承載部件，用于承載所述LED襯底，所述線狀光斑聚焦在所述LED襯底內或其表面上。
2.根據權利要求I所述的激光加工LED襯底的系統，其特征在于，所述激光放大擴束裝置包括激光放大器，對所述飛秒脈沖激光進行能量放大；擴束透鏡組合裝置，對來自所述激光放大器的激光束進行擴束，使其尺寸覆蓋所述LED 襯底；柱透鏡，對來自所述擴束透鏡組合裝置的激光束進行線聚焦，輸出所述線狀光斑。
3.根據權利要求2所述的激光加工LED襯底的系統，其特征在于，所述激光放大器將所述飛秒脈沖激光放大為mrj量級的激光束。
4.根據權利要求2所述的激光加工LED襯底的系統，其特征在于，所述激光放大擴束裝置還包括光閘，所述激光放大器輸出的激光束經過所述光閘后傳輸至所述擴束透鏡組合裝置。
5.根據權利要求4所述的激光加工LED襯底的系統，其特征在于，還包括步進電機，驅動所述承載部件帶動所述LED襯底沿垂直于所述線狀光斑的方向移動， 所述LED襯底在垂直于所述線狀光斑的方向上劃分為多步，所述步進電機帶動所述LED襯底逐步移動以使所述線狀光斑逐步掃描所述LED襯底。
6.根據權利要求5所述的激光加工LED襯底的系統，其特征在于，還包括同步控制器，對所述步進電機和光閘進行同步控制，使所述步進電機每移動一步后照射至所述LED襯底上的激光脈沖數目相同。
7.根據權利要求2所述的激光加工LED襯底的系統，其特征在于，所述擴束透鏡組合裝置包括第一圓形凸透鏡和第二圓形凸透鏡，來自所述激光放大器的激光束依次透過所述第一圓形凸透鏡和第二圓形凸透鏡后出射，其中第一圓形凸透鏡的焦距小于第二圓形凸透鏡的焦距，且所述第一圓形凸透鏡和第二圓形凸透鏡之間的距離等于二者的焦距之和。
8.根據權利要求7所述的激光加工LED襯底的系統，其特征在于，還包括調節機構，用于驅動所述柱透鏡以及擴束透鏡組合裝置中的各凸透鏡平移，平移的方向沿來自所述激光放大器的激光束的傳播方向。
9.根據權利要求2所述的激光加工LED襯底的系統，其特征在于，所述激光放大器包括格蘭棱鏡、法拉第隔離器、半波片、激光諧振腔、泵浦激光器，其中，所述飛秒脈沖種子激光源發出的飛秒脈沖激光經過所述格蘭棱鏡反射后依次透過所述法拉第隔離器和半波片進入所述激光諧振腔的一側；所述泵浦激光器發出的泵浦激光進入所述激光諧振腔的另一側；所述激光諧振腔發出的經過能量放大的激光束依次透過所述半波片、法拉第隔離器和格蘭棱鏡后出射。
10.根據權利要求9所述的激光加工LED襯底的系統，其特征在于，所述激光諧振腔包括位于所述激光諧振腔一側的第一反射鏡、位于所述激光諧振腔另一側的凹面鏡、鈦藍寶石晶體、薄膜偏振片、普克爾盒，其中，所述泵浦激光器發出的泵浦激光透過所述凹面鏡進入所述鈦藍寶石晶體；所述半波片出射的飛秒脈沖激光經由所述薄膜偏振片反射后透過所述普克爾盒入射至所述第一反射鏡，所述第一反射鏡反射出的飛秒脈沖激光透過所述普克爾盒和薄膜偏振片后進入所述鈦藍寶石晶體，所述飛秒脈沖激光和泵浦激光在所述鈦藍寶石晶體中的光斑重合。
11.根據要求I至10中任一項所述的激光加工LED襯底的系統，其特征在于，所述線狀光斑的峰值功率為IO12 1015W。
專利摘要本實用新型提供了一種激光加工LED襯底的系統，該系統包括飛秒脈沖種子激光源；激光放大擴束裝置，對所述飛秒脈沖種子激光源發出的飛秒脈沖激光進行能量放大、擴束和線聚焦，輸出線狀光斑，所述線狀光斑的長度大于等于LED襯底的直徑；承載部件，用于承載所述LED襯底，所述線狀光斑聚焦在所述LED襯底內或其表面上。本實用新型能夠采用飛秒激光對LED襯底進行加工，有利于整合減薄和劃片工藝，提高生產效率，降低生產成本。
文檔編號B23K26/04GK202655794SQ201220232439
公開日2013年1月9日 申請日期2012年5月18日 優先權日2012年5月18日
發明者高耀輝, 張昊翔, 金豫浙, 封飛飛, 萬遠濤, 李東昇, 江忠永 申請人:杭州士蘭明芯科技有限公司