Лазерная разметка в солнечной фотоэлектрической промышленности

Лазерное скрайбирование светодиодных пластин представляет собой проблему, поскольку материал относительно прозрачен в видимой части электромагнитного спектра. GaN прозрачен ниже 365 нм, а сапфир полупрозрачен выше 177 нм. Таким образом, твердотельные лазеры с диодной накачкой (DPSS) с утроенной (355 нм) и четырехкратной (266 нм) частотой с модуляцией добротности являются лучшим выбором для скрайбирования светодиодов. В то время как эксимерные лазеры также доступны в этом диапазоне длин волн, лазеры DPSS имеют гораздо меньшую площадь основания и могут достигать гораздо более узкой ширины разреза и требуют гораздо меньшего обслуживания.

Уменьшая микротрещины и распространение трещин, лазерная разметка позволяет расположить светодиодные устройства гораздо ближе друг к другу, улучшая как выход, так и производительность. Поскольку обычно на одной 2-дюймовой пластине может быть более 20 000 дискретных светодиодных устройств, ширина разреза критически влияет на выход продукции. Также было показано, что уменьшение микротрещин во время процесса отделения кристаллов улучшает долговременную надежность светодиодных устройств. Выход увеличивается за счет лазерной разметки за счет уменьшения поломки пластины. Скорость лазерной разметки и разрыва также намного выше, чем при традиционной механической резке. Более широкий технологический допуск лазеров и исключение износа и поломки лезвий позволяют создать более надежный и надежный производственный процесс с меньшими затратами.

Твердотельные лазеры с диодной накачкой (DPSS) зарекомендовали себя при производстве тонкопленочных устройств на основе a-Si. Лазеры с модуляцией добротности используются для трех основных процессов разметки, известных как разметчики P1, P2 и P3, которые разделяют большое плоское устройство на массив последовательно соединенных фотоэлектрических элементов. Процессы скрайбирования включают удаление различных тонких пленок (обычно 0,2–3,0 мкм) с минимальным побочным повреждением стеклянной подложки или других пленок.

Для скрайбирования P1 тонкая пленка материала TCO (прозрачный проводящий оксид) - обычно SnO2 - удаляется со стеклянной подложки, что обычно достигается с помощью лазеров с модуляцией добротности 1064 нм. Этот процесс требует относительно высокой плотности энергии лазерного излучения из-за оптической прозрачности и механической твердости пленки TCO. С Spectra-Physics HIPPO ™ 1064-27 скрайб P1 шириной 50 мкм достигается с лучшими в отрасли скоростями. Короткая ширина импульса лазера и исключительная стабильность энергии от импульса к импульсу позволяют обрабатывать на частоте 200 кГц PRF (частота повторения импульсов), что соответствует скорости разметки 8 м / сек.

В скрайбах P2 и P3 обычно используются лазеры с длиной волны 532 нм, в первую очередь потому, что свет сильно поглощается кремниевым слоем солнечного поглотителя. Скребок P2 удаляет только слой кремния, а скрайбер P3 также удаляет дополнительные металлические / TCO-пленки на тыльном контакте. Короткая ширина импульса важна для достижения наилучших результатов разметки. В сочетании с превосходной стабильностью энергии импульса при высокой частоте повторения импульсов скорость разметки 12 м / с достигается с помощью лазерной системы Spectra-Physics HIPPO 532-15, работающей при частоте повторения импульсов 160 кГц.

Керамические материалы широко используются в микроэлектронике, полупроводниках и светодиодном освещении из-за их электроизоляционных и теплопроводных свойств, а также их способности работать при высоких температурах. Их хрупкость делает лазерную обработку привлекательной по сравнению с традиционной обработкой, особенно для изготовления все более мелких и сложных элементов, необходимых для современной упаковки микроэлектроники.®Импульсные УФ и Зеленые лазеры для получения дополнительной информации.

Чтобы продемонстрировать преимущество возможности разделения импульсов технологии TimeShift, мы создали лазерные скрайберы с одинаковой скоростью разметки и частотой повторения импульсов для различных уровней плотности энергии. Было собрано два набора данных; один с импульсным выходом одиночного импульса 25 нс, а другой - с пакетом из пяти субимпульсов по 5 нс, разделенных интервалом 10 нс. Данные о глубине разметки показывают явное преимущество использования пакетной микрообработки с разделением импульсов перед обработкой одиночным импульсом. Наблюдалось увеличение глубины абляции от 52% до 77% в зависимости от уровня плотности потока энергии. Мы также наблюдали улучшение качества записи разделенных импульсов. См. Разделы по резке стекла и нанесению кремния в Excel с помощью Quasar®TimeShift ™ Technology для получения дополнительной информации.