专利名称：表面安装器件型发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种表面安装器件型发光二极管(下文中将称为SMD型LED)，其可提高待发射到模制材料表面中的光线的提取效率，该表面通过封装件的发射窗口而露出。
背景技术：
通常，发光二极管(下文中将称为LED)具有通过改变诸如GaAs、AlGaAs、GaN、InGalnP等的复合半导体材料而提供的光源，从而实现不同颜色的光线。
近来，随着半导体技术迅猛发展，生产具有高亮度、高质量的LED已经成为可能。而且，随着具有优异特性的蓝光和白光二极管的实现，LED的用途扩展到了显示器、新一代光源等。例如，SMD型LED是按产品分类的。
现在，将参照图1至图4详细描述传统SMD型LED。
图1是示出传统SMD型LED的结构的示意图。SMD型LED100具有由模制环氧树脂等制成的封装件120。封装件120具有形成在其预定表面上的发射窗口。开设(open)发射窗口以使得光线易于通过该发射窗口而发射。在封装件120的其它表面上，一对引线端子130形成为伸出状，该引线端子130包括待安装在印刷电路板110上的引线框架。而且，在以这种方式构造的封装件120的内部，LED芯片(未示出)被设置成使其光发射表面指向发射窗口。这对引线端子130和LED芯片通过导线(未示出)电连接。
图2是沿图1的线II-II′截取的截面图，其详细示出传统SMD型LED的结构。
如图2所示，传统SMD型LED 100包括一对引线端子130；封装件120，形成为用于将引线端子130的一部分容纳在其中；LED芯片140，安装在位于封装件120内部的铅电极(lead electrode)上；导线150，用于电连接LED芯片140和铅电极；以及模制材料160，填充在封装件120中，以保护LED芯片140和导线150。
用于保护LED芯片140的模制材料160包括透射树脂(transmissive resin)，取决于要实现的LED芯片140的颜色，该透射树脂包括透明材料或磷。
用于确定LED芯片的特性的一般标准包括颜色、亮度、亮度的强度范围等。这样的特性主要由待用在LED芯片中的复合半导体的材料而确定，但是难免也会受到用于安装LED芯片的封装件的结构以及填充在封装件中的模制材料的影响。特别地，填充在封装件中的模制材料对于亮度分布具有很大影响。
在传统SMD型LED中，如图3所示，由于模制材料与空气之间(即，在与真空的界面处)在折射率上的巨大差异，一些光线在模制材料的表面上进行全内反射。在这种情况下，与从没有模制材料的LED芯片中发射出的光线的强度相比，从该LED芯片发射的光线的强度降低。因此，发光效率(light efficiency)降低。
图3是用于解释由于在模制材料与真空之间的界面处的全内反射而引起的LED亮度降低的概念性视图。
因此，需要一种新技术，该新技术将由模制材料引起的光线的全内反射降到最小，从而增加LED芯片的发光强度。
在相关技术中，如图4所示，通过使用粘合层170，将半球形透镜180附于通过封装件120的发射窗口而露出的模制材料160的表面。因此，防止了待从LED芯片140发射出的光线在模制材料160的表面上进行全内反射。同时，将光路(light path)调整为使得光提取效率可被提高。
但是，在上述的SMD型LED中，其整个高度由于透镜180的存在而增加。因此，在高度受限制的产品中无法使用这种SMD型LED。而且，水、紫外线(UV)等渗入粘合层170，从而降低了可靠性和特性。
此外，为了将透镜180附于模制材料160的表面，需要附加的独立工艺，诸如透镜制造工艺、位置校准工艺、粘合工艺等。这些工艺增加了LED的制造成本，并增加了整个制造工艺所需的时间，从而降低了SMD型LED的产量。
发明内容
本发明的优点在于提供了一种SMD型LED，其防止通过模制材料传输的光线在通过封装件发射窗口露出的模制材料的表面上进行全内反射，从而提高了光提取效率。
本发明总发明构思的附加方面和优点将在以下的说明中部分地进行描述，并且部分地从该说明中将变得显而易见，或者可通过对本发明总发明构思的实践而了解。
根据本发明的一个方面，表面安装器件型发光二极管(SMD型LED)包括引线框架，包括一对引线端子；封装件，将引线框架的一部分容纳在其中，该封装件具有发射窗口，开设该发射窗口以使得光线通过该发射窗口而被发射；LED芯片，安装在封装件内的引线框架上；导线，用于电连接LED芯片和引线框架；以及模制材料，填充在封装件中，该模制材料在其通过封装件发射窗口而露出的表面上形成有预定形状的表面不规则(surface irregularity)。
优选地，该表面不规则包括一条或多条线。
优选地，该表面不规则通过离子束蚀刻工艺而形成。
优选地，通过使用氩(Ar)作为蚀刻离子来进行离子束蚀刻工艺。
优选地，模制材料包括选自透明环氧树脂、硅、和磷混合物中的任意一种。
通过以下结合附图对实施例的描述，本发明总发明构思的这些和/或其它方面和优点将变得明显并更易理解，附图中图1是示出传统SMD型LED的结构的示意图；图2是沿图1的线II-II′截取的截面图；
图3是用于解释由模制材料与真空之间界面处的全内反射引起的LED亮度降低的概念性视图；图4是示出另一传统SMD型LED的结构的截面图；图5是示出根据本发明实施例的SMD型LED结构的截面图；图6是示出普通离子束蚀刻室的示意图；图7A至7C是示出模制材料的表面状态根据所辐射的离子数量而改变的图示；图8是用于解释应用于本发明的斯内尔(Snell)定律的概念性视图。
具体实施例方式
现在将详细描述本发明总发明构思的实施例，附图中示出了其实例，附图中相同参考标号在通篇中表示相同元件。为了解释本发明总发明构思，下面将参照附图对实施例进行描述。在附图中，为清楚起见，放大了层和区域的厚度。
在下文中，将参照附图详细描述根据本发明实施例的SMD型LED。
参照图5，将详细描述根据本发明实施例的SMD型LED。图5是示出了根据本发明实施例的SMD型LED结构的截面图。
如图5所示，SMD型LED 100具有由透明或不透明合成树脂构成的封装件200。封装件200具有形成在其预定表面上的发射窗口。开设发射窗口以使得光易于通过该发射窗口而发射。在封装件200的其它表面上，一对引线端子130的部分形成为伸出状，该对引线端子130构成待安装在印刷电路板(未示出)上的引线框架。
在以这种方式构成的封装件120的内部，LED芯片140被设置成使得LED芯片140的发光表面指向发射窗口。引线端子130和LED芯片140通过引线150而连接。
LED芯片140安装在引线框架上。在其中安装有LED芯片140的封装件120的内部，填充模制材料160，以便保护LED芯片140和导线150。优选地，模制材料160由选自透明环氧树脂、硅、和磷混合物中的任何一种而构成，从而使得待从LED芯片140中发射出的光线被传输至外部。
在通过封装件120的发射窗口而露出的模制材料160的表面上，形成有具有预定形状的表面不规则165。当从LED芯片140中产生的光线从光密介质(模制材料160)发射到光疏介质(空气)中时，表面不规则165用来增加两种介质之间界面处的入射光线的临界角，从而将界面上全反射的可能性最小化。
表面不规则165包括一条或多条线，并可通过离子束蚀刻工艺形成。该线可以是选自由直线、曲线、和简单闭合线组成的组中的任意一种。
表面不规则165通过离子束蚀刻工艺而形成。这种蚀刻工艺通过使用图6所示的离子束蚀刻室200而执行。图6是示出普通离子束蚀刻室的示意图。
更具体地，表面不规则165如下形成。在离子束蚀刻室200的底板210上装载多个SMD型LED 100，并且通过使用离子枪220将蚀刻离子辐射在装载到底板210上的SMD型LED 100上，从而形成表面不规则。
优选地，为了防止蚀刻离子与模制材料进行化学反应，例如，为了防止模制材料被氧化，通过使用氩(Ar)离子作为蚀刻离子物理地进行该离子束蚀刻工艺。
优选地，将待辐射到底板200上的离子束的直径设定在10cm至20cm的范围内，从而使得离子束可被辐射到相对较宽的面积上。当使用这样的离子束时，可通过单次离子束蚀刻工艺在多个LED的模制材料上或在具有大面积的LED的模制材料上很容易地形成表面不规则。
具体地，取决于辐射离子的数量，根据本发明的表面不规则被形成为具有不同深度和宽度的。因此，根据LED特性及工艺条件而调节所辐射离子的数量，以便获得最佳的光提取效率。
这可通过表1以及图7A至图7C而清楚理解。
表1
图7A至图7C是示出根据表1所示的辐射离子的数量而变化的模制材料表面状态的图示，图7A至图7C包括AFM(原子力显微镜)照相和模拟结果。
参照表1和图7A至图7C，可以发现，随着所辐射离子数量的增加，不规则图案的深度增加且其宽度减小。而且，得到的光提取效率增加了。
在下文中，将参照图8描述根据本发明实施例的模制材料的表面不规则的作用。
折射被认为是这样一种现象，即，当光线入射到透明的不同介质上时，光线偏折(bend)并随后直线传播。而且，将被偏折的光线的多少程度表示为折射率。将参考真空状态而设定的折射率表示为绝对折射率。绝对折射率通常就被称为折射率。
例如，当真空中的光速表示为C而介质中的光速表示为V时，折射率通过等式1表示。
等式1折射率n＝C/V表2
a相对于波长为598nm的光(诸如钠的黄光)的数值bSTP(在0℃及一个大气压下的标准温度及压力)如表2所示，折射率总是大于1。
具有大折射率的介质表示光密介质，在该介质中光传播得慢。相反，具有小折射率的介质表示光疏介质，相对地任何时候都用到光疏介质。
而且，对于在特定介质中的折射，在入射角与折射角之间建立了恒定规律，这种规律被称为斯内尔定律。
图8是用于解释应用于本发明的斯内尔定律的概念性视图。参照图8，当光线从光疏介质n1入射到光密介质n2上时，光在光密介质n2中传播慢。因此，光线的传播方向朝向垂直线的方向而偏折。
在相关技术中，当光线从具有大折射率的光密介质发射到具有小折射率的光疏介质中时，在大于某一特定角度下入射的光线不被折射而是在水平界面处被反射，这是因为该光线不满足斯内尔定律。这种现象被称为全反射(参照图3)。而且，这个角度被称为临界角。当两种介质之间折射率的差异增加时，临界角减小，而将被全反射的入射光线的量增加。
换句话说，为了防止全反射，应该增加两种不同介质之间界面处的临界角。
在本实施例中，具有预定形状的表面不规则165形成在作为光密介质的模制材料160的表面上，从而两种介质之间的临界角因表面不规则165而增加，如图5所示。因此，当光线从作为光密介质的模制材料160辐射到作为光疏介质的真空中时，将要被全反射到模制材料160中的光量可以最小化，从而SMD型LED的光提取效率增加。
在本实施例中，本发明的技术方案被用于侧视型(sideview-type)LED，其中，具有预定形状的表面不规则形成在通过封装件的发射窗口而露出的模制材料的表面上，从而防止了从LED芯片中发射的光线被全反射到模制材料中。但是，该技术方案也可应用于顶视型LED。
根据本发明，当光从作为光密介质的模制材料入射到作为光疏介质的真空中时，由于两种介质之间的临界角因形成在两种介质之间界面处的表面不规则而增加，所以待全反射到模制材料中的光量被最小化。因此，可以提高SMD型LED的光提取效率。
而且，表面不规则通过离子束蚀刻工艺而形成。因此，本发明可应用于各种类型的SMD型LED。可以提高SMD型LED的产量。
虽然已经示出并描述了本发明总发明构思的几个实施例，但本领域技术人员将可以理解，在不背离总发明构思的原理和精神的前提下，可以对这些实施例进行修改，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种表面安装器件型发光二极管(SMD型LED)，包括引线框架，包括一对引线端子；封装件，所述引线框架的一部分容纳在其中，所述封装件具有发射窗口，开设所述发射窗口以使得光线通过所述发射窗口而发射；LED芯片，安装在所述封装件内部的所述引线框架上；导线，用于电连接所述LED芯片和所述引线框架；以及模制材料，填充在所述封装件中，所述模制材料在其通过所述封装件的所述发射窗口而露出的表面上形成有预定形状的表面不规则。
2.根据权利要求1所述的SMD型LED，其中，所述表面不规则包括一条或多条线。
3.根据权利要求1所述的SMD型LED，其中，所述表面不规则通过离子束蚀刻工艺而形成。
4.根据权利要求3所述的SMD型LED，其中，所述离子束蚀刻工艺通过使用氩(Ar)作为蚀刻离子而执行。
5.根据权利要求1所述的SMD型LED，其中，所述模制材料包括选自透明环氧树脂、硅、和磷混合物中的任意一种。
全文摘要
一种表面安装器件型发光二极管(SMD型LED)，包括引线框架，其包括一对引线端子；封装件，引线框架的一部分容纳在其中，该封装件具有发射窗口，开设该发射窗口以使得光线通过该发射窗口而发射；LED芯片，安装在封装件内部的引线框架上；导线，用于电连接LED芯片和引线框架；以及模制材料，填充在封装件中，该模制材料在其通过封装件发射窗口而露出的表面上形成有预定形状的表面不规则。
文档编号H01L23/495GK101060158SQ200710098178
公开日2007年10月24日 申请日期2007年4月20日 优先权日2006年4月21日
发明者金勇植, 崔硕文, 金贤浩 申请人:三星电机株式会社