最近幾年來，筆記本電腦的電池壽命延長了三倍，內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面的，但激光微加工的使用卻是一個公認的因素。因此，電子行業對于激光微加工的需求從來沒有像現在這么強烈。

　　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行業正在經歷史無前例的增長。

　　在平板顯示器使用的LED是基于氮化鎵（GaN）的，在藍寶石晶圓上將氮化鎵培養和被加工成薄層（總厚只有幾微米）。藍寶石是理想的選擇，因為它能夠提供適合氮化鎵的晶格，而且是透明的。這非常重要，因為一些光能夠局部穿透藍寶石基底邊緣從LED逃逸出來。藍寶石同樣是一種不錯的熱導體，有助于LED的散熱。但是，藍寶石有一個眾所周知的特點——難以切割，難度僅次于鉆石。

　　實際生產中，LED是在一塊直徑2英尺厚度通常為100微米的藍寶石晶圓上進行批量圖形化處理。由于最終的LED芯片僅有0.5毫米×0.5毫米，甚至更小，所以每塊晶圓能生產成千上萬的LED。接著通過單切工藝將LED物理分割。

圖 1                                                          圖 2

　　傳統上，單切是通過鉆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制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沖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）。接著進行傳統的物理壓扣。

　　激光刻劃已成為首選方法，原因有幾個。 首先，通過光束聚焦到只有幾微米或更小的光斑大小，激光刻劃能夠遠遠窄于鋸痕，并且顯著減少邊緣損傷（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（稱為芯片間隔）更小。而且，高質量的邊緣能夠避免后處理，在如此微小的設備上進行后處理是不切實際的。上述的優勢可以帶來更高的產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半導體泵浦固體激光器進行前端（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為M2等于1。實際上所有激光器的M2值通常大于1。其它關鍵激光參數包括可靠性、脈沖波動穩定性和至少2.5瓦的平均功率，以達到預定的處理速度。還有一些制造商使用355納米激光器從藍寶石背面進行刻劃，這種波長會產生微小的碎片，因此從背面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，因為藍寶石對于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紫外激光劃片切割系統適用于LED藍寶石襯底外延片的切割。產品具有定位精度高、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。

　　內存容量更大、尺寸更小

　　最近幾年，SD和microSD內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于：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，從而能夠在同樣封裝尺寸中垂直疊放更多晶圓。

　　現在，內存晶圓厚度通常為80微米或更薄，50微米是尖端技術，而20微米晶圓還處于研發層面。從規模經濟考慮，這些晶圓的直徑能達到300毫米。硅是一種晶體材料，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，后處理費用通常大大高于10萬美元，因此必須在單切工藝中避免破損。

圖 3

　　傳統上，使用鉆石圓鋸旋轉進行的單切將會重復多次。然而如果晶圓厚度為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。現在許多芯片生產商已經轉而使用355納米調Q半導體泵浦固體激光器。與圓鋸類似，激光切割必須采用多程，以最大限度減少需要后處理才能消除的熱損傷。因此，唯一最重要的激光參數是極高的脈沖重復頻率。更為特別的是，掃描速度通常為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%的脈沖波動空間疊加。另外，對于在工藝過程開發中使用混合皮秒級激光器的興趣與日俱增，原因在于更短的脈沖持續時間產生的熱影響區（HAZ）更小，從而能夠避免后處理。