最近幾年來，筆記本電腦的電池壽命延長了三倍，內(nei) 存容量變大且成本變低，電腦、智能手機以及其它數碼設備的速度更快、性能更強。帶來這些進步的原因可能是多方麵的，但激光微加工的使用卻是一個(ge) 公認的因素。因此，電子行業(ye) 對於(yu) 激光微加工的需求從(cong) 來沒有像現在這麽(me) 強烈。

　　高亮LED（發光二極管）讓電池壽命更長久

　　液晶顯示器的背光源使用高效能的LED，以替代低效能的冷陰極管燈泡，這顯著增加了筆記本電腦的電池壽命，減少了電視機的耗能。因此，LED行業(ye) 正在經曆史無前例的增長。

　　在平板顯示器使用的LED是基於(yu) 氮化镓（GaN）的，在藍寶石晶圓上將氮化镓培養(yang) 和被加工成薄層（總厚隻有幾微米）。藍寶石是理想的選擇，因為(wei) 它能夠提供適合氮化镓的晶格，而且是透明的。這非常重要，因為(wei) 一些光能夠局部穿透藍寶石基底邊緣從(cong) LED逃逸出來。藍寶石同樣是一種不錯的熱導體(ti) ，有助於(yu) LED的散熱。但是，藍寶石有一個(ge) 眾(zhong) 所周知的特點——難以切割，難度僅(jin) 次於(yu) 鑽石。

　　實際生產(chan) 中，LED是在一塊直徑2英尺厚度通常為(wei) 100微米的藍寶石晶圓上進行批量圖形化處理。由於(yu) 最終的LED芯片僅(jin) 有0.5毫米×0.5毫米，甚至更小，所以每塊晶圓能生產(chan) 成千上萬(wan) 的LED。接著通過單切工藝將LED物理分割。

圖 1                                                          圖 2

　　傳(chuan) 統上，單切是通過鑽石圓鋸旋轉進行刻劃（局部切割），再進行物理壓扣。但現在，大部分LED製造商已經轉而使用激光刻劃，再通過壓邊進行物理壓扣（見圖1）。圖中一束聚焦的紫外脈衝(chong) 光束正在局部切割藍寶石。通常要多程切割晶圓厚度的大約30%（見圖2）。接著進行傳(chuan) 統的物理壓扣。

　　激光刻劃已成為(wei) 首選方法，原因有幾個(ge) 。 首先，通過光束聚焦到隻有幾微米或更小的光斑大小，激光刻劃能夠遠遠窄於(yu) 鋸痕，並且顯著減少邊緣損傷(shang) （開裂和剝落）。這意味著，LED設備可以排列得更密集，相互之間的縫隙（稱為(wei) 芯片間隔）更小。而且，高質量的邊緣能夠避免後處理，在如此微小的設備上進行後處理是不切實際的。上述的優(you) 勢可以帶來更高的產(chan) 量和更低的單位成本。另外，緊密聚焦能夠以更低的激光功率進行快速刻劃，從(cong) 而減少激光運行的成本。

　　刻劃對激光特性有哪些要求？最常見的激光單切方法是使用266納米調Q半導體(ti) 泵浦固體(ti) 激光器進行前端（設備端）刻劃。最重要的激光參數之一是光束質量，因為(wei) 較低的M2值能夠確保很好的邊緣質量和最小化的LED分割。基本上，M2值用來描述激光束聚焦的緊密程度，完美的高斯光束的聚焦光斑大小理論最小值定義(yi) 為(wei) M2等於(yu) 1。實際上所有激光器的M2值通常大於(yu) 1。其它關(guan) 鍵激光參數包括可靠性、脈衝(chong) 波動穩定性和至少2.5瓦的平均功率，以達到預定的處理速度。還有一些製造商使用355納米激光器從(cong) 藍寶石背麵進行刻劃，這種波長會(hui) 產(chan) 生微小的碎片，因此從(cong) 背麵進行切割能夠讓碎片遠離LED。這種方法要求更高的光束質量，因為(wei) 藍寶石對於(yu) 355納米波長非常透明，利用該波長加工必須使用高強度聚焦光束以促進非線性吸收。

　　LED紫外激光劃片切割係統適用於(yu) LED藍寶石襯底外延片的切割。產(chan) 品具有定位精度高、聚焦光斑小、采用CCD同軸監視切割的特點，能滿足LED藍寶石襯底外延片切割工藝的要求。

　　內(nei) 存容量更大、尺寸更小

　　最近幾年，SD和microSD內(nei) 存卡的容量穩步提升，這些卡的物理尺寸和形狀還可以保持不變。而且，每兆字節（MB）單位成本顯著下降。上述進步的主要原因在於(yu) ：第一，顯微光刻法的發展帶來的電路密度提高；第二，使用物理上更薄的晶圓，從(cong) 而能夠在同樣封裝尺寸中垂直疊放更多晶圓。

　　現在，內(nei) 存晶圓厚度通常為(wei) 80微米或更薄，50微米是尖端技術，而20微米晶圓還處於(yu) 研發層麵。從(cong) 規模經濟考慮，這些晶圓的直徑能達到300毫米。矽是一種晶體(ti) 材料，因此一塊300毫米×50微米的晶圓是非常易碎的，機械接觸很容易讓晶圓開裂和破損。而且，後處理費用通常大大高於(yu) 10萬(wan) 美元，因此必須在單切工藝中避免破損。

圖 3

　　傳(chuan) 統上，使用鑽石圓鋸旋轉進行的單切將會(hui) 重複多次。然而如果晶圓厚度為(wei) 80微米，圓鋸必須放慢到很不經濟的旋轉速度，降低切割壓力以避免剝落、開裂和破損（見圖3）。這給激光器創造了巨大的機會(hui) 。現在許多芯片生產(chan) 商已經轉而使用355納米調Q半導體(ti) 泵浦固體(ti) 激光器。與(yu) 圓鋸類似，激光切割必須采用多程，以最大限度減少需要後處理才能消除的熱損傷(shang) 。因此，唯一最重要的激光參數是極高的脈衝(chong) 重複頻率。更為(wei) 特別的是，掃描速度通常為(wei) 600到750毫米/秒，這樣才能在做5程左右處理時讓總切割速度達到150毫米/秒。這種應用還要求非常高的邊緣質量，所以要有50%的脈衝(chong) 波動空間疊加。另外，對於(yu) 在工藝過程開發中使用混合皮秒級激光器的興(xing) 趣與(yu) 日俱增，原因在於(yu) 更短的脈衝(chong) 持續時間產(chan) 生的熱影響區（HAZ）更小，從(cong) 而能夠避免後處理。