太陽光発電産業におけるレーザースクライビング

材料は電磁スペクトルの可視部分を通して比較的透明であるため、レーザースクライビングLEDウェーハは課題です。 GaNは365nm未満では透明であり、サファイアは177nm以上では半透明です。 したがって、周波数3倍（355 nm）および周波数4倍（266 nm）のダイオード励起ソリッドステート（DPSS）Qスイッチレーザーは、LEDスクライビングに最適です。 エキシマレーザーもこの波長範囲で利用できますが、DPSSレーザーはフットプリントがはるかに小さく、カット幅をはるかに狭くすることができ、メンテナンスもはるかに少なくて済みます。

微小亀裂と亀裂伝播を低減することにより、レーザースクライビングにより、LEDデバイスの間隔を大幅に狭めることができ、歩留まりとスループットの両方が向上します。 通常、1つの2インチウェーハ上に20,000を超えるディスクリートLEDデバイスが存在する可能性があるため、カット幅は歩留まりに重大な影響を与えます。 ダイ分離プロセス中の微小亀裂を減らすことで、LEDデバイスの長期的な信頼性が向上することも示されています。 ウェーハの破損を減らすことにより、レーザースクライビングにより歩留まりが向上します。 レーザースクライブおよびブレークプロセスの速度も、従来の機械的切断よりもはるかに高速です。 レーザーのより広いプロセス公差とブレードの摩耗や破損の排除は、より堅牢で信頼性の高い製造プロセスを低コストで実現します。

ダイオード励起ソリッドステート（DPSS）レーザーは、a-Si薄膜デバイスの製造においてその価値が証明されています。 Qスイッチレーザーは、P1、P2、およびP3スクライブとして知られる3つの主要なスクライブプロセスに使用されます。これらのプロセスは、大きな平面デバイスを直列に相互接続された太陽電池のアレイに分離します。 スクライブプロセスでは、ガラス基板やその他のフィルムへの付随的な損傷を最小限に抑えながら、さまざまな薄膜（通常0.2〜3.0μm）の材料を除去します。

P1スクライビングの場合、TCO（透明導電性酸化物）材料の薄膜（通常はSnO2）がガラス基板から除去され、通常は1064nmのQスイッチレーザーで実現されます。 このプロセスでは、TCOフィルムの光学的透明性と機械的硬度により、比較的高いレーザーフルエンスが必要です。 Spectra-PhysicsHIPPO™1064-27を使用すると、50μm幅のP1スクライブが業界をリードする速度で実現されます。 レーザーの短いパルス幅と卓越したパルス間エネルギー安定性により、200 kHz PRF（パルス繰り返し周波数）での処理が可能になります。これは、8 m /秒のスクライブ速度に相当します。

P2およびP3スクライブは、主に光がシリコン太陽吸収層によって強く吸収されるため、通常532nmのレーザーを使用します。 P2スクライブはシリコン層のみを除去し、P3スクライブは追加のバックコンタクトメタル/ TCOフィルムも除去します。 最高効率のスクライブ結果を達成するには、短いパルス幅が不可欠です。 高PRFでの優れたパルスエネルギー安定性と組み合わせると、160 kHzPRFで動作するSpectra-PhysicsHIPPO532-15レーザーシステムで12m /秒のスクライブ速度が達成されます。

セラミック材料は、電気絶縁性と熱伝導性、および高温サービス機能のために、マイクロエレクトロニクス、半導体、およびLED照明業界で広く使用されています。 それらの脆性は、特に高度なマイクロエレクトロニクスパッケージングに必要とされるますます小さく複雑な機能を生成するために、従来の機械加工と比較してレーザー加工を魅力的にします。タロンを使用したセラミックスクライビングを参照してください。®追加情報については、パルスUVおよびグリーンレーザー。

TimeShiftテクノロジーのパルス分割機能の利点を示すために、さまざまなフルエンスレベルで同じスクライブ速度とPRFでレーザースクライブを生成しました。 2セットのデータが収集されました。 1つは単一の25nsパルスのパルス出力を持ち、もう1つは10ns離れた5つの5nsサブパルスのバーストを持ちます。 スクライブ深さデータは、シングルパルス加工よりもパルス分割バーストマイクロ加工を使用することの明らかな利点を示しています。 フルエンスレベルに応じて、52％から77％の間の切除深度の増加が観察された。 また、スプリットパルススクライブの品質の向上も観察されました。 Quasarを使用したガラス切断とシリコンScribingExcelを参照してください®追加情報については、TimeShift™テクノロジー。