一種加工led表面強化出光結(jié)構(gòu)的多齒刀具的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種加工LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的多齒刀具，包括刀具本體和設(shè)置在刀具本體前端的多個使用聚焦等離子束加工而成的刀齒，且每個刀齒具有相同的前角、后角和切削角：其中，前角γ為0°～-60°，后角α為0°～+15°，切削角θ為30°～150°，所述刀齒的齒寬大于或等于LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的寬度，所述刀齒的齒高大于或等于LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的高度。本實用新型具有很高的加工精度和加工效率，通過這層表面微結(jié)構(gòu)避免部分光因全反射而被芯片吸收，可以讓芯片內(nèi)發(fā)出的光最快、最大可能地折射到芯片外表面，從而提高發(fā)光二極管芯片的出光效率。
【專利說明】—種加工LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的多齒刀具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及切削刀具的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種加工LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的多齒刀具。
【背景技術(shù)】
[0002]面對嚴峻的能源、環(huán)境壓力，加快資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的建設(shè)已成為國家經(jīng)濟和社會發(fā)展的戰(zhàn)略性抉擇。LED (Light Emitting Diode)具有節(jié)能、環(huán)保、長壽命三大優(yōu)勢，是繼白熾燈、熒光燈之后的新一代綠色光源。據(jù)統(tǒng)計，目前照明用電占全球總用電量的19%，利用現(xiàn)有的LED高效照明解決方案至少可節(jié)約40%的能耗，每年可少排放5.55億噸二氧化碳。我國在《國家科學(xué)和技術(shù)發(fā)展中長期規(guī)劃綱要》中將“高效節(jié)能、長壽命的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品”列為“重點領(lǐng)域及其優(yōu)先主題”，并且已經(jīng)把LED光源技術(shù)在城市照明、城市景觀、交通照明和居民照明工程中的應(yīng)用作為重大科技節(jié)能專項來推廣，并列為“十二五”戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。
[0003]LED芯片的發(fā)光效率依賴于內(nèi)量子效率和外量子效率(即出光效率)的乘積。隨著外延生長技術(shù)和多量子講結(jié)構(gòu)的發(fā)展，LED芯片的內(nèi)量子效率已接近100%。然而，由于外延材料的折射率遠大于空氣折射率，使有源區(qū)產(chǎn)生的光由于全內(nèi)反射不能從LED中有效地發(fā)射出去，從而導(dǎo)致LED的外量子效率很低。如對于目前應(yīng)用廣泛的GaN基LED，GaN的折射率為2.5，臨界角為23.6°，只有一小部分光線即只有入射角小于23.6°的光子能逃逸出LED，其余光子在芯片內(nèi)部發(fā)生全反射最終被LED吸收，從而轉(zhuǎn)化為熱量聚集在LED芯片內(nèi)部，已有大量研究表明，隨著LED芯片結(jié)溫的升高，光衰，色漂移，熱聚集等一系列問題將會發(fā)生，甚至?xí)?dǎo)致光源器件最終的失效。因此，如何提高功率LED芯片的出光效率是LED用于普通照明必須解決的關(guān)鍵問題。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種加工LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的多齒刀具。
[0005]為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]本實用新型一種加工LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的多齒刀具，包括刀具本體和設(shè)置在刀具本體前端的多個使用聚焦等離子束加工而成的刀齒，且每個刀齒具有相同的前角、后角和切削角:其中，前角Y為O。?-60°，后角α為0°?+15°，切削角Θ為30°?150°，所述刀齒的齒寬大于或等于LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的寬度，所述刀齒的齒高大于或等于LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的高度。
[0007]優(yōu)選的，所述加工LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的多齒刀具材料為藍寶石、金剛石其中
之一 O
[0008]優(yōu)選的，所述刀齒的刀尖為圓弧形，圓弧半徑為0.1?Ιμπι
[0009]本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果:[0010](I)本實用新型的加工LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的多齒刀具對LED表面進行二次交錯切削成型的加工方法，可在短時間內(nèi)加工出LED表面強化出光錐狀結(jié)構(gòu)，加工效率很高。[0011 ] (2)與傳統(tǒng)LED強化出光所需設(shè)備相比，采用本實用新型的加工刀具加工LED表面僅需表面僅需高精度機械加工系統(tǒng)，費用相對降低且操作簡單、方便，成本節(jié)約。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型實施例倒裝型LED示意圖；
[0013]圖2是本實用新型實施例微切削用多齒刀具的示意圖；
[0014]圖3是圖2中多齒刀具的側(cè)面示意圖；
[0015]圖4是圖2中多齒刀具的正面示意圖；
[0016]圖5是本實用新型實施例多齒刀具切削LED表面過程示意圖；
[0017]圖6是本實用新型實施例加工出表面強化出光微結(jié)構(gòu)后的示意圖；
[0018]圖7是本實用新型實施例發(fā)光二極管的示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0020]實施例
[0021]本實用新型提供的一種加工LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的多齒刀具，最大程度降低芯片表面對光的反射，提高器件的出光效率。
[0022]請參閱圖1至圖7所示，本實用新型是一種加工LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的多齒刀具的制作方法，實施例的發(fā)光二極管元件的制造方法包括:
[0023]步驟1:如圖1所示，取一已剝離轉(zhuǎn)移襯底的倒裝LED芯片；所述襯底為銅、硅、碳化硅、鋁、金錫合金、氮化鋁其中之一；
[0024]步驟2:利用多齒刀具在η型半導(dǎo)體層表面微切削形成微溝槽；所述微切削成型加工用刀具材料為藍寶石、金剛石其中之一，刀尖圓弧半徑為0.1?I μπι，切削角度為60?120°，如圖2所示；
[0025]步驟3:如圖5所示，將LED芯片旋轉(zhuǎn)一定角度，利用多齒刀具在η型半導(dǎo)體層表面再次切削，形成錐狀強化出光微結(jié)構(gòu)；所述刀具交錯切削路徑夾角可為30°、60°、90°或其他任意夾角，該旋轉(zhuǎn)角度可以根據(jù)實際的情況自由選擇，如圖6所示，所述錐狀強化出光微結(jié)構(gòu)的高度為0.5?3 μ m，相鄰錐狀強化出光微結(jié)構(gòu)的距離是I?5 μ m。
[0026]下面結(jié)合附圖及實施例對具體的工作過程做進一步的描述:
[0027]實施例:參見圖1-圖7所示。取一已剝離轉(zhuǎn)移襯底的倒裝型LED芯片，從下至上分別為襯底1、P型半導(dǎo)體層2、有源層3和η型半導(dǎo)體層4，其中所述襯底I為銅襯底；所述P型半導(dǎo)體層2為P型GaN材料，厚度為150nm ;所述有源層3為In0.1Ga0.9N/GaN多量子阱結(jié)構(gòu)，厚度為60nm ；n型半導(dǎo)體層4為η型GaN外延層，厚度為3000nm ;然后利用微切削用多齒刀具8 (如圖2所示)在η型半導(dǎo)體層4表面交錯切削形成錐狀強化出光微結(jié)構(gòu)7，所述刀具材料為金剛石，刀具寬5mm、高5mm、長15mm，刀具各齒角度為60° ;所述錐狀強化出光微結(jié)構(gòu)7高度為0.5 μ m，周長為5 μ m ;然后再作電極5、6，使p型GaN與p型歐姆接觸電極5電性連接，使η型GaN與η型歐姆接觸電極6電性連接，用以提供順向電壓，最終獲得具有錐狀強化出光微結(jié)構(gòu)7的LED如圖7所示。
[0028]如圖2所示，本實施例中一種加工LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的多齒刀具，包括有多個使用聚焦等離子束加工而成的刀齒9，且每個刀齒具有相同的前角、后角和切削角:如圖3和圖4所示，其中，前角Y為O。?-60°，后角α為0°?+15°，切削角Θ為30°?150。。
[0029]為了更好的制作LED表面強化出光結(jié)構(gòu)，所述刀齒的齒寬大于或等于LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的寬度，所述刀齒的齒高大于或等于LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的高度。
[0030]為了使多齒刀具耐用且切削的結(jié)構(gòu)符合要求，所述LED表面強化出光結(jié)構(gòu)微切削刀具材料為藍寶石、金剛石其中之一。
[0031]經(jīng)過上述多齒刀具切削之后，所述強化出光微結(jié)構(gòu)的高度為0.5?3μπι，相鄰錐狀強化出光微結(jié)構(gòu)的距離是I?5 μ m。
[0032]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種加工LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的多齒刀具，其特征在于，包括刀具本體和設(shè)置在刀具本體前端的多個使用聚焦等離子束加工而成的刀齒，且每個刀齒具有相同的前角、后角和切削角:其中，前角Y為O。?-60°，后角α為0°?+15°，切削角Θ為30°?150°，所述刀齒的齒寬大于或等于LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的寬度，所述刀齒的齒高大于或等于LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的多齒刀具，其特征在于，所述加工LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的多齒刀具材料為藍寶石、金剛石其中之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工LED表面強化出光結(jié)構(gòu)的多齒刀具，其特征在于，所述刀齒的刀尖為圓弧形，圓弧半徑為0.1?I μ m。
【文檔編號】B28D5/04GK203510494SQ201320352730
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月19日
【發(fā)明者】夏宏榮, 袁冬, 湯勇, 萬珍平, 陸龍生, 袁偉, 李宗濤 申請人:華南理工大學(xué)