Разработка технологии лазерного разделения приборных пластин на кристаллы

• Автор: Наумов, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.11.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

Глава I. Традиционные технологии и оборудование для резки приборных пластин на кристаллы (обзор)
1.1. Тенденция развития рынка современных приборов микро
оптоэлектроники
1.2. Основные методы механической резки приборных пластин на
кристаллы
1.2.1. Резка приборных пластин на кристаллы диском с нанесенным алмазным покрытием
1.2.2. Скрайбирование сапфировых приборных пластин алмазным инструментом
1.3. Лазерное скрайбирование приборных пластин
1.3.1. Скрайбирование сапфировых подложек со светодиодами LED твердотельным УФ лазером с системой обнаружения края (New Wave Research)
1.3.2. Скрайбирование сапфировых подложек с нанесенным слоем нитрида галлия УФ лазером с длиной волны излучения 200-365 нм (Disco Corporation)
1.3.3. Разделение приборных пластин из кремния методом нанесения микродефектов внутри пластины (Hamamatsu Photonics КК)
1.3.4. Разделение приборных пластин из кремния методом нанесения микродефектов внутри пластины (Disco Corporation)
1.3.5. Резка на кристаллы подложек из арсенида галлия и кремния водяной струей, проводящей лазерное излучение (Synova)

Глава 2. Анализ метода лазерного управляемого термораскалывания (ЛУТ) хрупких неметаллических материалов
2.1. Особенности процесса сквозного лазерного термораскалывания
2.2. Физическая модель процесса ЛУТ
2.3. Основные факторы, определяющие параметры процесса ЛУТ
2.4. Влияние оптических и теплофизических свойств материала на выбор параметров технологического процесса

2.5. Требования, предъявляемые к выбору параметров лазерного излучения для ЛУТ различных материалов
2.6. Выводы и постановка задачи исследований
Глава 3. Теоретические основы метода лазерного управляемого термораскалывания тонких пластин с большой теплопроводностью на примере сапфира и кремния
3.1. Температурные поля при лазерном нагреве и последующем охлаждении хрупкого материала
3.2. Температурные напряжения при ЛУТ тонких пластин из кремния, арсенида галлия и сапфира
Глава 4. Разработка технологического процесса лазерного управляемого термораскалывания приборных пластин на кристаллы
4.1. Влияние оптических и теплофизических свойств материала на выбор параметров технологического процесса
4.2. Оптимизация технологических режимов ЛУТ для подложек из кремния, арсенида галлия и сапфира
4.3. Разделение приборных пластин из сапфира на кристаллы на заданную глубину

Глава 5. Разработка технологического оборудования для лазерной резки приборных пластин на кристаллы
5.1. Расчет и разработка оптических фокусирующих систем для резки приборных пластин размером от 50 до 1000 мкм
5.2. Разработка специализированной форсунки для подачи хладагента, обеспечивающей достижение максимального градиента температур «нагрев - охлаждение»
5.3. Разработка концепции и конструкции универсальной технологической установки для резки приборных пластин из различных материалов
Выводы
Список литературы
Приложение 1. Акты внедрения результатов диссертационных
исследований
Приложение 2. Иллюстрации примеров реализации лазерного управляемого
термораскалывания приборных пластин на кристаллы
Приложение 3. Распределение термоупругих напряжений в стекле при
лазерном сквозном термораскалывании
Приложение 4. Дипломы и награды за внедрение разработок

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ МЕТОДА ЛАЗЕРНОГО УПРАВЛЯЕМОГО ТЕРМОРАСКАЛЫВАНИЯ (ЛУТ) ХРУПКИХ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Данная Глава IIосвящена подробному анализу метода лазерного управляемого термораскалывания хрупких материалов.
Лазерное управляемое термораскапывание (ЛУТ) хрупких неметаллических материалов было впервые разработано ученым
В. С. Кондратенко в конце 70-ых годов в СССР [21], а в 1992 году прошел процедуру международного патентования [22]. Данный способ разделения получил мировое признание и широкое распространение для прецизионной резки стекла и ряда других неметаллических материалов. Эта технология разделения не имеет аналогов с существующими технологиями резки материалов. ЛУТ было всесторонне исследовано в работах B.C. Кондратенко. Одним из важнейших аспектов преимущества и отличием ЛУТ от других технологий является то, что разделение материала происходит не за счет испарения материала вдоль линии резки, как это происходит при лазерном скрайбировании, а за счет образования разделяющей управляемой трещины. Рассмотрим более подробно технологию ЛУТ и ее физические основы.
2.1. Особенности процесса сквозного лазерного термораскалывания
При перемещении лазерного пучка по поверхности разделяемого листового стекла вдоль желаемого контура необходимо обеспечить локальный нагрев стекла до температуры, превышающей предел термостойкости. Возникающий при этом в исследуемом материале градиент температур определяется двумя факторами: максимальной температурой нагрева и минимальной областью нагрева материала.
Максимальная температура нагрева поверхности стекла имеет ограничение, которым является температура стеклования, при превышении которой термонапряжения резко снижаются.