划刻

与传统的机械划刻相比，激光划刻能产生更窄的线条，从而提高产量。激光划刻是一种非接触式工艺，可减少微裂纹和对基材的损坏。Spectra-Physics 激光器的峰值功率高、光束质量好，是划刻的理想选择，划出的线条更清晰，产量更高。激光划刻的优势包括:

  • 能在硬质或脆性材料上洁净划刻
  • 非接触式工艺，运行成本低
  • 减少崩裂、微裂纹和脱层现象
  • 切割宽度窄，每个晶片可加工更多零件
  • 更宽的工艺公差，意味着以更低的成本进行更稳健、可靠的加工制造

太阳能光伏 PERC 激光划刻

制造 PERC 太阳能电池有几个关键步骤。首先，在电池的背面涂上一层特殊的电介质层，通常是 SiO2、Al2O3、SiNx 或者它们的某种组合。由于电介质涂层是连续的，因此有必要在后续工艺步骤中开孔，以实现欧姆接触。最好的方法是使用激光烧蚀电介质膜，并按照所需的图案（通常是窄线性条纹）露出底层硅，然后再在电介质层上进行铝金属化。铝浆会被丝网印刷到这一表面，随后的热退火工艺将铝与激光曝光的硅合金化，从而形成良好的欧姆接触。

虽然 PERC 划刻的几何形状各不相同，但一个 6" 单元通常会有 75 到 300 条激光刻线，这些刻线长约 155 毫米，宽 30-80 微米，均匀间隔为 0.5-2 毫米。在刻线间距为 1 毫米的情况下，单个晶片上的 PERC 刻线总长度约为 25 米。工业界要求的目标处理速度可高达 3,600 WPH（晶圆/小时），相当于所需的划刻速度为 25 米/秒。快速双轴检流计扫描仪和旋转多边形扫描仪可以达到这样的速度。

Multi-crystalline silicon solar cell scribed with Spectra-Physics laser for PERC processing
图 1. 使用 Spectra-Physics 激光划刻的用于 PERC 加工的多晶硅太阳能电池

LED 划刻

激光划刻 LED 晶圆是一项挑战，因为这种材料在电磁波谱的可见光部分相对透明。氮化镓在 365 纳米以下是透明的，而蓝宝石在 177 纳米以上是半透明的。因此，三倍频（355 纳米）和四倍频（266 纳米）二极管泵浦固态（DPSS）Q 开关激光器是 LED 划刻的最佳选择。虽然这一波长范围内也有准分子激光器，但 DPSS 激光器的尺寸更小，切割宽度更窄，所需的维护也更少。

通过减少微裂纹和裂纹传递，激光划刻技术使 LED 器件之间的间距更近，从而提高了成品率和产量。由于在一个 2 英寸的晶片上通常会有超过 20,000 个分立的 LED 器件，因此切割宽度对成品率有着至关重要的影响。事实证明，在晶粒分离过程中减少微裂纹也能提高 LED 器件的长期可靠性。采用激光划片技术可减少晶片破损，从而提高产量。激光划刻和断裂工艺的速度也比传统的机械切割快得多。激光的工艺公差更宽，消除了刀片磨损和破损，从而以更低的成本实现了更坚固耐用、高度可靠的制造工艺。

用于划刻的激光器

应用说明

LED 划刻

R美国能源部最近在俄勒冈州对展示家庭照明进行的测试表明，与传统的白炽灯或卤素灯相比，LED 照明可节省约 80% 的电费。随着市场的发展，人们强烈要求提高 LED 生产的产量和良品率。由于激光加工的迅速普及，现已成为加工高亮度 LED 晶片的行业标准。  参见 LED 划刻 LED 划刻了解更多信息。

非晶硅薄膜太阳能电池划刻

光伏设备技术是替代能源解决方案投资增长的一大受益者。非晶硅（a-Si）薄膜光伏设备（TFPD）具有可扩展性和与平板显示器行业交叉兼容等制造优势，同时，考虑到硅的潜在稀缺性，通常是大批量太阳能电池制造商的首选技术。 参见 非晶硅薄膜太阳能电池划片 了解更多信息。

陶瓷划刻

陶瓷材料因其电绝缘和导热性能以及耐高温性能，被广泛应用于微电子、半导体和 LED 照明行业。与传统加工相比，陶瓷材料的脆性使得激光加工更具吸引力，尤其是在生产先进微电子封装所需的越来越小而复杂的特征时。  参见 陶瓷划刻 了解更多信息。

硅片划刻

为了显示时间平移技术的脉冲分割功能的优势，我们在不同的通量水平下，以相同的划刻速度和 PRF 生成激光划刻。我们收集了两组数据：一组是单个 25 ns 脉冲的脉冲输出，另一组是由 5 个 5 ns 子脉冲组成的脉冲串，脉冲串之间相隔 10 ns。刻痕深度数据表明，与单脉冲加工相比，使用脉冲分裂猝发微加工具有明显优势。根据通量水平的不同，烧蚀深度增加了 52% 到 77%。我们还观察到分裂脉冲划刻质量的提高。更多信息，请参阅使用 Quasar TimeShift 技术进行玻璃切割和硅划刻。