一種內(nèi)部多層激光切劃裝置的制造方法
【專利摘要】一種內(nèi)部多層激光切劃裝置，該裝置包括激光器；激光精密切割頭，激光器發(fā)出的激光光束通過光纖傳輸?shù)郊す饩芮懈铑^中；衍射光學(xué)鏡片和聚焦鏡安裝在激光精密切割頭中，激光光束通過衍射光學(xué)鏡片和聚焦鏡后，形成不同深度的幾個焦點，作用在工件內(nèi)部；CCD相機，與激光精密切割頭同軸連接，對切劃位置進行自動識別定位。
【專利說明】
一種內(nèi)部多層激光切劃裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于高精度激光切割技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高精度的內(nèi)部多層激光切劃裝置，尤其適用于要求無熱影響區(qū)，無崩邊的激光切片或者劃片工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的進步和發(fā)展，激光已經(jīng)作為一種工具應(yīng)用在各行各業(yè)。由于激光的高亮度高強度的特性，且激光光斑的尺寸可以通過聚焦鏡聚焦到微米量級，因此激光加工技術(shù)在有著高精度加工要求的行業(yè)中備受青睞，各種新型的激光加工技術(shù)層出不窮。在工藝品行業(yè)，激光雕刻技術(shù)，尤其是激光內(nèi)雕技術(shù)，可以將激光在玻璃、水晶等透明材料內(nèi)部聚焦，產(chǎn)生微米級大小的汽化爆裂點，通過計算機控制爆裂點在玻璃體內(nèi)的空間位置，構(gòu)成絢麗多姿的立體圖像，將玻璃等工件加工成惹人喜愛的工藝品，呈現(xiàn)出神奇、高雅、新特的藝術(shù)表現(xiàn)方式。在半導(dǎo)體行業(yè)，尤其是對于陶瓷、單晶硅和藍寶石等高、硬、脆難以加工的切割技術(shù)中，激光加工技術(shù)尤為受歡迎。
[0003]以半導(dǎo)體行業(yè)為例，晶圓的切片工藝是后道裝配工藝中的第一步。該工藝將晶圓分成單個的芯片，用于隨后的芯片鍵合、引線鍵合和測試工藝。當(dāng)芯片尺寸越來越小，集成度越來越高，傳統(tǒng)的機械切片技術(shù)出現(xiàn)問題，產(chǎn)能下降，破片率上升。在這種情況下，激光切割技術(shù)得以顯現(xiàn)優(yōu)勢。由于激光屬于無接觸式加工，不對晶圓產(chǎn)生機械應(yīng)力的作用，對晶圓損傷較小，因此激光晶圓切片技術(shù)得到大力的發(fā)展。但是激光切割技術(shù)仍然有不少難題需要克服。常規(guī)的激光切片工藝是將激光作用在晶圓材料表面，利用脈沖激光的高能量密度燒蝕晶圓材料，而達到劃片或者切片目的，雖然比起機械劃片來說，其效率和劃片質(zhì)量有較大提升，但是熱影響區(qū)過大及熔渣噴濺污染的問題依然限制著激光切片的產(chǎn)品質(zhì)量，這些缺點足以影響或破壞芯片的性能，也是提高切片成品率和減小芯片尺寸的瓶頸因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決常規(guī)的激光切割技術(shù)中熱影響區(qū)過大及熔渣噴濺污染的問題，本實用新型提出一種內(nèi)部多層激光切劃裝置。
[0005]本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]—種內(nèi)部多層激光切劃裝置，該裝置包括激光器;激光精密切割頭，激光器發(fā)出的激光光束通過光纖傳輸?shù)郊す饩芮懈铑^中；衍射光學(xué)鏡片和聚焦鏡安裝在激光精密切割頭中，激光光束通過衍射光學(xué)鏡片和聚焦鏡后，形成不同深度的幾個焦點，作用在工件內(nèi)部;CCD相機，與激光精密切割頭同軸連接，對切劃位置進行自動識別定位。
[0007]本實用新型的內(nèi)部多層激光切劃裝置中，激光器發(fā)出的激光光束通過衍射光學(xué)鏡片和聚焦鏡后，形成不同深度的幾個焦點，作用在工件內(nèi)部，因此工件表面無熱影響區(qū)，不會破壞芯片的性能。
[0008]本實用新型的內(nèi)部多層激光切劃裝置中，激光器的選擇與工件的材料有關(guān)，要求工件對所選激光器的波長透明，能使激光能夠透過工件，在工件內(nèi)部不同的位置形成焦點。
[0009]本實用新型的內(nèi)部多層激光切劃裝置中，對激光器的能量有所要求，要求焦點處的激光光束的能量密度恰好能夠破壞工件材料，遠離焦點處的激光能量則不足以破壞工件材料，以防止工件表面吸收部分激光能量而產(chǎn)生熱影響區(qū)，影響切劃效果。
[0010]本實用新型的內(nèi)部多層激光切劃裝置中，根據(jù)實際需要，工件內(nèi)部的聚焦點數(shù)量和位置可以進行不同的設(shè)計。
[0011]本實用新型的內(nèi)部多層激光切劃裝置中，所形成的3個聚焦點也可以處于不同縱向位置處，避免上一層聚焦點對工件材料的破壞影響下一層聚焦點的形成和作用。
[0012]本實用新型的內(nèi)部多層激光切劃裝置中，不同的衍射光學(xué)鏡片和聚焦鏡能夠產(chǎn)生不同的聚焦點的數(shù)量和位置。
[0013]本實用新型的內(nèi)部多層激光切劃裝置中，工件的厚度越厚，需要的聚焦點的層數(shù)越多。
[0014]本實用新型的內(nèi)部多層激光切劃裝置能夠通過衍射光學(xué)鏡片和聚焦鏡的共同作用，在工件內(nèi)部形成三層聚焦點，在工件相對于激光光束運動后，而由于聚焦點處的工件材料分三層被破壞，只要外界稍有應(yīng)力(例如振動)，工件材料就會沿著運動M的軌跡方向裂開，即完成多層激光切劃。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的內(nèi)部多層激光切劃裝置示意圖；
[0016]圖2為激光作用運動軌跡完成后，工件內(nèi)部示意圖；
[0017]圖3為本實用新型的內(nèi)部多層激光切劃裝置的不同焦點位置的示意圖。
[0018]圖中各標(biāo)記的含義如下:
[0019]1:激光器；
[0020]2:光纖；
[0021]3:激光精密切割頭；
[0022]4:激光光束；
[0023]5:衍射光學(xué)鏡片；
[0024]6:聚焦鏡；
[0025]7:工件；
[0026]8:聚焦點；
[0027]9: CCD 相機；
[0028]Μ:運動軌跡；
[0029]D:水平距離；
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本實用新型做詳細描述:
[0031]圖1表示本實用新型所述的一種內(nèi)部多層激光切劃裝置示意圖，其組成如下:光纖2將激光器I發(fā)出的激光光束4傳輸?shù)郊す饩芮懈铑^3中；通過衍射光學(xué)鏡片5和聚焦鏡6后的激光光束在工件7的內(nèi)部形成不同深度的幾個聚焦點8，示意圖中以三個聚焦點為例，當(dāng)工件7相對于激光光束4作運動軌跡M的運動時，則在工件內(nèi)部形成3層聚焦點8; CCD相機9對工件7上的切劃位置進行自動識別定位。通過衍射光學(xué)鏡片5和聚焦鏡6的共同作用，在工件內(nèi)部形成三層聚焦點，在工件相對于激光光束運動后，而由于聚焦點處的工件材料分三層被破壞，只要外界稍有應(yīng)力(例如振動)，工件7材料就會沿著運動M的軌跡方向裂開，即完成多層激光切劃。
[0032]圖2是激光作用運動軌跡完成后，工件7內(nèi)部所形成的3層聚焦點的示意圖，水平方向上相鄰聚焦點之間的水平距離D由相對運動的速度所決定。
[0033]圖3是根據(jù)實際需要，使形成的3個聚焦點不在同一個縱向方向上，避免上一層的激光聚焦點對工件材料產(chǎn)生破壞作用后，影響下面一層聚焦點的形成和作用效果。
[0034]本實用新型的一種內(nèi)部多層激光切劃裝置中，工件7放置好后，CXD相機9對工件7上的切劃位置進行自動識別定位后，發(fā)出信號使激光器I出光;激光器I發(fā)出的激光光束4通過衍射光學(xué)鏡片5和聚焦鏡6后，在工件7內(nèi)部形成不同深度的3個聚焦點8;工件7相對激光光束4的進行運動軌跡M的運動，運動軌跡M的速度決定了水平方向上，相鄰聚焦點之間的水平距離D;當(dāng)運動軌跡M完成后，在工件內(nèi)部形成3層聚焦點陣；由于僅在聚焦點8處的激光能量才足以破壞工件材料，遠離聚焦點8的位置不會受到激光的破壞作用，因此在工件的表面無熱影響區(qū)和崩邊等會破壞芯片性能的現(xiàn)象;而由于聚焦點8處的工件材料分三層被破壞，只要外界稍有應(yīng)力(例如振動)，工件7材料就會沿著運動軌跡M的運動方向裂開，即完成多層激光切劃，工件7材料越厚，聚焦點8的層數(shù)也越多。
[0035]本實用新型的一種內(nèi)部多層激光切劃裝置中，激光光束4通過衍射光學(xué)鏡片5和聚焦鏡6后，在工件7內(nèi)部形成不同深度的3個聚焦點8，因此在工件表面無熱影響區(qū)或崩邊現(xiàn)象，完整的保證了芯片性能。
[0036]本實用新型的一種內(nèi)部多層激光切劃裝置中，激光器I的選擇與工件7的材料有關(guān)，要求工件7對所選激光器I的波長透明，能使激光光束4在工件內(nèi)部不同的位置形成聚焦點8，實現(xiàn)激光對工件的多層作用。
[0037]本實用新型的一種內(nèi)部多層激光切劃裝置中，對激光器I的能量有所要求，要求聚焦點8處的激光能量密度恰好能夠破壞工件7材料，遠離聚焦點8處的激光能量則不足以破壞工件7材料，以防止工件7表面吸收部分激光能量而產(chǎn)生熱影響區(qū)，影響切劃效果。
[0038]本實用新型的一種內(nèi)部多層激光切劃裝置中，根據(jù)實際需要，工件7內(nèi)部的聚焦點數(shù)量和位置可以進行不同的設(shè)計；同時所形成的3個聚焦點也可以處于不同縱向位置處，避免上一層聚焦點對工件材料的破壞影響下一層聚焦點的形成和作用;不同的衍射光學(xué)鏡片和聚焦鏡能夠產(chǎn)生不同的聚焦點的數(shù)量和位置。
[0039]需要強調(diào)的是，這種內(nèi)部多層激光切劃裝置并未做任何形式上的限制，本專利內(nèi)容不限于焦點數(shù)量和層數(shù)，根據(jù)材料厚度，對應(yīng)焦點數(shù)量，對于非常薄的半導(dǎo)體材料，可能一個焦點就可以實現(xiàn)切劃。凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)進行的簡單修改，等同變化和修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種內(nèi)部多層激光切劃裝置，該裝置包括激光器;激光精密切割頭，激光器發(fā)出的激光光束通過光纖傳輸?shù)郊す饩芮懈铑^中；衍射光學(xué)鏡片和聚焦鏡安裝在激光精密切割頭中，激光光束通過衍射光學(xué)鏡片和聚焦鏡后，形成不同深度的幾個焦點，作用在工件內(nèi)部；CCD相機，與激光精密切割頭同軸連接，對切劃位置進行自動識別定位。2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)部多層激光切劃裝置，其特征在于:激光光束通過衍射光學(xué)鏡片和聚焦鏡后，在工件內(nèi)部形成不同深度的三個聚焦點。3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)部多層激光切劃裝置，其特征在于:激光器的選擇與工件的材料有關(guān)，使激光光束在工件內(nèi)部不同的位置形成聚焦點。4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)部多層激光切劃裝置，其特征在于:工件內(nèi)部的聚焦點數(shù)量和位置可以進行不同的設(shè)計。5.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)部多層激光切劃裝置，其特征在于:所形成的3個聚焦點也可以處于不同縱向位置處，避免上一層聚焦點對工件材料的破壞影響下一層聚焦點的形成和作用。6.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)部多層激光切劃裝置，其特征在于:不同的衍射光學(xué)鏡片和聚焦鏡能夠產(chǎn)生不同的聚焦點的數(shù)量和位置。7.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)部多層激光切劃裝置，其特征在于:工件的厚度越厚，需要的聚焦點的層數(shù)越多。
【文檔編號】B23K26/38GK205684910SQ201620365477
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年4月28日 公開號201620365477.4, CN 201620365477, CN 205684910 U, CN 205684910U, CN-U-205684910, CN201620365477, CN201620365477.4, CN205684910 U, CN205684910U
【發(fā)明人】李紀(jì)東, 楊順凱, 李俊, 易飛躍
【申請人】北京萬恒鐳特機電設(shè)備有限公司