스크라이빙 공정은 LED 칩 생성을 위한 절단 공정으로 칩의 특성 및 생산량을 결정하는 중요한 공정이다. 기존의 기계적 방식 및 레이저 방식의 스크라이빙 공정은 칩의 열 변형 및 강도 저하, 절단 영역의 제한 등의 문제점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 웨이퍼 내부에 공극을 생성하여 자가 균열을 유도하는 내부 레이저 스크라이빙 공정이 연구되고 있으나 LED 칩 제작을 위한 사파이어 웨이퍼의 절단에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 논문은 LED 칩 제작에 사용되는 사파이어 웨이퍼의 내부 레이저 스크라이빙 공정을 적용하기 위해 주요 가공 변수를 정립하고 가공 실험을 통하여 절단 특성을 분석함으로써 내부 레이저 스크라이빙 시스템 구축을 위한 기초 가공 조건을 확립하였다.
LED has added value as a lighting source in the illuminating industry because of its high efficiency and low power consumption. In LED production processes, the chip cutting process, which mainly uses a scribing process with a laser has an effect on quality and productivity of LED. This scribing process causes problems like heat deformation, decreasing strength. The inner laser method, which makes a void in wafer and induces self-cracking, can overcome these problems. In this paper, cutting sapphire wafer for fabricating LED chip using the inner laser scribing process is proposed and evaluated. The aim is to settle basic experiment conditions, determine parameters of cutting, and analyze the characteristics of cutting by means of experimentation.
재료가공분야에의 레이저의 적용은 1960년대 후반부터 시작되었으며, 고출력 CO$_2$ 와 Nd:YAG 레이저가 많은 산업분야에서 보편화될 정도로 발전하여 왔다. 재료가공에서의 레이저의 적용분야는 금속의 절단, 용접 및 드릴링, 세라익의 스크라이빙, 플라스틱과 복합재의 절단 및 여러 가지 재료의 마킹 등을 포함한다. 이와 같은 모든 응용에서 공통적인 것이 레이저 조사에 의해 재료를 용융, 증발시키는 열적 메카니즘이다.(중략)
[ $3\%$ ] 규소강판에 대한 코어손실 특성은 규소장판에 포함된 실리콘 함유량, 불순물의 농도, 투자율, 자구의 구조 등에 의존한다. 자구 미세화는 고 투자율을 갖는 규소강판의 코어손실을 감소시키는 좋은 방법이다. 본 연구에서는 펄스형 Nd : YAG 레이저를 규소강판에 조사함으로써 규소강판의 자구를 미세화 하여 코어손실을 최소화 할 수 있는 최적조건을 분석하였다. 조사된 레이저빔의 spot 크기는 $100{\mu}m$, 펄스 당 에너지는 10${\~}$35mJ, 스크라이빙 줄 간격은 5mm로 결정하였으며 펄스폭이 30ns인 Nd:YAG 레이저를 사용하여 규소강판의 코어손실을 최대 $17\%$까지 개선하였다.
This study reports the CW $CO_2$ laser scribing of soda lime glass. In this study, scribing experiments are carried out at different laser powers, scan speeds, and focal positions to investigate the effect of the process parameters on the interaction characteristics between a laser beam and glass. In particular, the interaction characteristics are analyzed and described with the input laser energy per unit length. According to the experimental results, the damage threshold for the glass surface was found to exist between 0.072 and 0.08 J/mm. The input laser energy in this region induced partial melting of the surface and grain-shaped cracks. These cracks tended to increase as the input laser energy increased. At the laser input energy larger than 1 J/mm, a huge crack propagating along the scan direction was produced, and the volume below the scribed area was fully melted. The growth of this crack finally resulted in the complete cutting of the glass at the input laser energy above 8 J/mm. It was found that both the width and depth of the scribed line increased with increasing input laser energy. For the beam focusing at the rear surface, the width of the scribed line varied irregularly. This could be ascribed to the increased asymmetry of the beam intensity distribution when the laser beam was focused at the rear surface. Under this condition, a large burr was only produced on one side of the scribed line.
최근 몇 년 동안 레이저는 품질과 신뢰성의 계속적인 향상으로 인하여 여러 산업 응용분야에서 폭넓게 사용되어 지고 있다. 재료가공에 있어서 레이저의 적용분야는 금속의 절단, 용접 및 드릴링, 세라믹의 스크라이빙, 플라스틱과 복합재료의 절단 및 여러 가지 재료의 마킹, 등을 포함한다. 이러한 가공 메카니즘은 레이저의 조사에 의하여 재료를 용융, 증발시키는 열적 메카니즘이다. 특히 요즘에는 자외선 영역의 조사와 높은 빔의 세기에 의해 다른 종류의 에너지 전달 메카니즘이 가능한 UV 영역의 엑사이머 레이저의 사용이 증가하고 있다.$^{(1)}$ 이러한 엑사이머 레이저가 기존의 다른 레이저에 비해서 갖는 이점은 다음과 같다. 첫째, 모든 금속이 엑사이머 레이저에 대해서는 높은 흡수율을 가지므로 레이저 에너지가 가공 에너지로 효율적으로 변환되기 때문에 얇은 표면층에서 완전히 흡수하게 된다. (중략)
Laser material processing technology is adopted in several industry as alternative process which could overcome weakness and problems of present adopted process, especially semiconductor and display industry. In semiconductor industry, laser photo lithography is doing at front-end level, and cutting, drilling, and marking technology for both wafer and EMC mold package is adopted. Laser cleaning and de-flashing are new rising technology. There are 3 kinds of main display industry which use laser technology - TFT LCD, AMOLED, Touch screen. Laser glass cutting, laser marking, laser direct patterning, laser annealing, laser repairing, laser frit sealing are major application in display industry.
Research on the edge isolation process of typical polycrystalline silicon solar cells was carried out using laser scribing equipment. The voltage-current characteristics of the solar cell before and after laser scribing were analyzed using a solar simulator. Current density and efficiency increased as the fill factor of the solar cell remained constant after the laser scribing process. The efficiency of the solar cell can be increased in a short time by the edge isolation process performed via a laser scribing process. The polycrystalline silicon solar cell was made into a series electrode, and the efficiency of the solar cell increased because the width of the solar cell was narrowed and the active region was widened by the laser scribing process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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