KR100549250B1 - 발광 또는 수광용 반도체 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 반도체 모듈(20)에서는, 예를 들면 25개의 수광 기능이 있는 반도체 장치(10)가 6개의 리드 프레임((29))으로 이루어지는 도전기구를 사이에 두고 5행 5열의 매트릭스형으로 배치되며, 각 열의 반도체 장치(10)가 직렬 접속되고, 각 행의 반도체 장치(10)가 병렬 접속되어 있다. 투명 합성 수지제의 광 투과부재(31) 내에 매립되어 양극단자(33)와 음극단자(34)도 설치되어 있다. 반도체 장치(10)에는 제1, 제2 평탄면이 형성되고, 음전극(9a)과 양전극(9b)이 설치되어 있다.
발광, 수광, 반도체 모듈, 제조 방법, 반도체 장치, 반도체 소자, 평탄면, 구형, 원주형

Description

발광 또는 수광용 반도체 모듈 및 그 제조 방법 {SEMICONDUCTOR MODULE FOR LIGHT-EMITTING OR LIGHT-RECEIVING AND ITS MAKING METHOD}
본 발명은 복수의 입자형 반도체 장치를 조립한 발광 또는 수광용 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이 발광 또는 수광용 반도체 모듈은 태양 전지 패널, 조명용 패널, 디스플레이, 반도체 광촉매 등 여러 가지 용도에 적용 가능한 것이다.
종래, p형 또는 n형 반도체로 이루어지는 직경이 작은 구형 반도체 소자의 표면부에 확산층을 사이에 두고 pn 접합을 형성하고, 이들 다수의 구형 반도체 소자를 공통의 전극에 병렬 접속하고, 태양 전지나 반도체 광촉매로 활용하는 기술이 연구되어 있다.
미국 특허 제3,998,659호 공보에는, n형 구형 반도체의 표면에 p형 확산층을 형성하고, 다수의 구형 반도체의 확산층을 공통의 막형 전극(양극)에 접속함과 동시에 다수의 구형 반도체의 n형 코어부를 공통의 막형 전극(음극)에 접속하여 태양 전지를 구성하는 예가 기재되어 있다.
미국 특허 제4,021,323호 공보에는, p형 구형 반도체 소자나 n형 구형 반도체 소자를 매트릭스형으로 배치하고, 이들 반도체를 공통의 막형 전극에 접속함과 동시에, 이들 반도체 소자의 확산층을 공통의 전해액에 접촉시키고, 태양광을 조사하여 전해액의 전기분해를 일으키게 하는 태양 에너지 컨버터(반도체 모듈)가 기재되어 있다. 또, 미국 특허 제4,100,051호 공보와 제4,136,436호 공보에도 상기한 것과 대략 동일한 태양 에너지 컨버터가 개시되어 있다.
이러한 종류의 종래 반도체 모듈에서는 반도체 소자가 병렬 접속되어 있기 때문에 모듈의 양 단자에는 저전압으로 대전류가 흐른다. 만일, 반도체 소자 중 1개라도 고장에 의해 단락상태가 되면, 거기에 큰 단락전류가 흘러 모듈의 출력이 소실된다.
한편, 본 발명의 발명자는 WO98/15983와 WO99/10935호 국제 공개 공보에 도시한 바와 같이, p형 반도체나 n형 반도체로 이루어지는 구형의 반도체에 확산층, pn접합, 한 쌍의 전극을 형성한 입자형의 발광 또는 수광용 반도체 소자를 제안하고, 그 다수의 반도체 소자를 직렬 접속하거나, 직렬 접속체를 병렬 접속하고, 태양 전지, 물의 전기분해 등에 이용하는 광촉매 장치, 여러 가지 발광 장치, 컬러 디스플레이 등에 적용 가능한 반도체 장치를 제안했다.
이 반도체 모듈에서, 어느 하나의 직렬 접속체의 어느 하나의 반도체 장치가 고장에 의해 개방상태가 되면, 그 반도체 소자를 포함하는 직렬 회로에는 전류가 흐르지 않게 되어, 그 직렬 접속체의 나머지 정상적인 반도체 장치도 기능 정지상태로 되어, 반도체 모듈의 출력 저하가 발생한다.
또한, 상기 공보에 본 발명자가 제안한 양음의 전극을 형성한 구형의 반도체 장치에서는, 구르기 쉽기 때문 취급이 번거롭고, 양음의 전극을 형성하는 위치를 결정하거나, 조립 시에 양음의 전극을 식별하는 것도 용이하지 않다.
본 발명의 목적은, 어느 발명 장치가 고장나도 출력 전압이나 전류의 감소를 최소로 제한할 수 있는 발광 또는 수광용 반도체 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것, 입자형 반도체 장치의 한 쌍의 전극의 식별을 용이하게 한 발광 또는 수광용 반도체 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것, 광 투과부재의 반사작용을 통하여 두고 입사점이나 발광점에서 떨어진 위치에도 도광(導光) 가능하게 한 발광 또는 수광용 반도체 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것 등이다.
본 발명의 발광 또는 수광용 반도체 모듈은, 발광 또는 수광 기능이 있는 입자형의 복수의 반도체 장치로서, 도전방향을 일치시킨 상태로 복수행 복수열로 배치된 복수의 반도체 장치, 이들 각 열의 복수의 반도체 장치를 전기적으로 직렬 접속하는 동시에 각 행의 복수의 반도체 장치를 전기적으로 병렬 접속하는 도전 접속 기구를 구비한 것 특징으로 하는 것이다(제1항).
여기에서, 바람직하게는 상기 도전 접속 기구가 금속제의 박판으로 이루어지는 복수의 리드 프레임으로 구성되며(제2항), 또 상기 반도체 장치 전부를 매립형으로 덮는 광 투과부재를 갖는다(제3항).
제1항의 반도체 모듈에서, 바람직하게는 상기 반도체 장치가 태양 전지이며(제4항), 또는 상기 반도체 장치가 구형의 반도체 장치이며(제5항), 또는 상기 반도체 장치가 원주형의 반도체 장치이다(제6항).
제2항의 반도체 모듈에서, 바람직하게는 상기 반도체 장치가 p형 또는 n형 반도체로 이루어지는 대략 구형의 반도체 소자로서, 그 중심 양측의 한 쌍의 정상부에 평행한 제1 , 제2 평탄면을 형성한 반도체 소자, 상기 제1 평탄면을 포함하는 반도체 소자의 표층부에 형성된 확산층 및 이 확산층을 사이에 두고 형성된 대략 구면형의 pn 접합, 그리고 상기 제1 , 제2 평탄면에 각각 설치되며 상기 pn 접합의 양단에 접속된 제1 , 제2 전극을 구비하고 있다(제7항).
제2항의 반도체 모듈에서, 바람직하게는, 상기 반도체 장치가 p형 또는 n형 반도체로 이루어지는 원주형의 반도체 소자로서, 그 한 쌍의 단부(端部)에 축심(軸心)과 직교하는 평행한 제1, 제2 평탄면을 형성한 반도체 소자, 상기 제1 평탄면을 포함하는 반도체 소자의 표층부에 형성한 확산층 및 이 확산층을 사이에 두고 형성된 pn 접합, 그리고 상기 제1 , 제2 평탄면에 각각 설치되며 상기 pn 접합의 양단에 접속된 제1 , 제2 전극을 구비하고 있다(제8항).
제7항의 반도체 모듈에서, 바람직하게는 상기 제1 , 제2 평탄면의 평균직경이 양 평탄면 사이의 거리보다 작고(제9항), 또 상기 제1 , 제2 평탄면은 상이한 직경으로 형성되어 있다(제10항).
제7항 또는 제8항의 반도체 모듈에서, 바람직하게는 다음과 같이 구성된다. 상기 반도체 소자가 실리콘 반도체로 구성되어 있다(제11항). 상기 반도체 소자가, 비소화갈륨(GaAs), 인화인듐(InP), 인화갈륨(GaP), 질화갈륨(GaN), 셀렌화인듐·구리(InCuSe) 중 어느 하나의 화합물 반도체로 구성되어 있다(제12항). 상기 반도체 소자가 p형 반도체로 구성되고, 상기 확산층이 n형 확산층으로 구성되고, 상기 제2 평탄면에 p형 확산층이 형성되고, 이 p형 확산층의 표면에 제2 전극이 설치 되어 있다(제13항). 상기 반도체 소자가 n형 반도체로 구성되고, 상기 확산층이 p형 확산층으로 구성되고, 상기 제2 평탄면에 n형 확산층이 형성되고, 이 n형 확산층의 표면에 제2 전극이 설치되어 있다(제l4항).
본 발명의 다른 발광 또는 수광용 반도체 모듈은, 발광 또는 수광 기능이 있는 입자형의 복수의 반도체 장치로서, 도전방향을 일치시킨 상태로 복수열로 구분되어 둘레방향으로 적당한 간격을 두고 링형으로 배치된 복수열을 이루는 복수의 반도체 장치, 이들 각 열의 복수의 반도체 장치를 전기적으로 직렬 접속하는 동시에 각 링의 복수의 반도체 장치를 전기적으로 병렬 접속하는 도전 접속 기구를 구비한 것 특징으로 하는 것이다(제15항).
여기에서, 바람직하게는 투명 합성 수지제의 원통형 광 투과부재를 설치하고, 상기 링형으로 배치된 복수열의 반도체 장치가 상기 광 투과부재의 원주벽 내에 매립되고 있다(제16항). 바람직하게는, 상기 광 투과부재의 원주벽 내주면에는 광을 난반사시키는 난반사면이 형성되어 있다(제16항의 종속항인 제17항).
본 발명의 발광 또는 수광용 반도체 모듈의 제조 방법은, 금속 박판제의 복수의 리드 프레임과 발광 또는 수광 기능이 있는 입자형의 복수의 반도체 장치를 준비하는 제1 공정, 상기 복수의 리드 프레임 사이에 복수의 반도체 장치를 도전방향을 일치시킨 상태로 조립하여, 이들 반도체 장치를 복수행 복수열의 매트릭스형으로 배치하고, 각 열의 반도체 장치를 리드 프레임을 사이에 두고 직렬 접속하는 동시에 각 행의 반도체 장치를 리드 프레임을 사이에 두고 병렬 접속하는 제2 공정, 그리고 상기 매트릭스형으로 배치한 복수의 반도체 장치를 투명 합성 수지제의 광 투과부재 내에 매립하는 제3 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다(제18항).
여기에서, 바람직하게는 상기 제3 공정에서, 각 열의 반도체 장치 양측에 부분 원통 렌즈부를 형성한다(제19항).
본 발명의 다른 발광 또는 수광용 반도체 모듈의 제조 방법은, 금속 박판제의 링형의 복수의 리드 프레임과 발광 또는 수광기능이 있는 입자형의 복수의 반도체 장치를 준비하는 제1 공정과, 상기 복수의 리드 프레임 사이에 복수의 반도체 장치를 도전방향을 일치시킨 상태로 조립하여 복수열로 구분하여 둘레방향으로 적당한 간격을 두고 링형으로 배치한 복수열로 정렬시키는 동시에, 각 열의 복수의 반도체 장치를 리드 프레임을 사이에 두고 직렬 접속하는 동시에 각 링의 복수의 반도체 장치를 리드 프레임을 사이에 두고 병렬 접속하는 제2 공정, 그리고 상기 복수열의 반도체 장치를 투명 합성 수지제의 원통형의 광 투과부재의 원주벽 내에 매립하는 제3 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다(제20항).
도 1∼도 16은 최초의 실시예를 도시한 도면이며,
도 1은 구형 반도체 소자의 단면도이며,
도 2는 제1 평탄면을 형성한 반도체 소자의 단면도이며,
도 3은 확산층과 pn 접합을 형성한 반도체 소자의 단면도이며,
도 4는 제2 평탄면을 형성한 반도체 소자의 단면도이며,
도 5는 확산층을 형성한 반도체 소자의 단면도이며,
도 6은 반도체 장치의 단면도이다.
도 7은 리드 프레임판의 평면도이며,
도 8은 반도체 장치와 리드 프레임판을 조합한 조립체의 종단(縱斷) 측면도이며,
도 9는 반도체 장치와 리드 프레임의 확대 단면도이며,
도 10은 3세트의 반도체 모듈과 리드 프레임판의 평면도이며,
도 11은 반도체 모듈과 리드 프레임판의 종단면이며,
도 12는 반도체 모듈과 리드 프레임판의 종단면이며,
도 13은 반도체 모듈의 평면도이며,
도 14는 반도체 모듈의 종단면도이며,
도 15는 반도체 모듈의 측면도이며,
도 16은 반도체 모듈의 등가회로의 도면이다.
도 17은 변형 실시예 1에서의 반도체 장치의 단면도이다.
도 18∼도 21은 변형 실시예 2를 도시한 도면이며,
도 18은 제1, 제2 평탄면을 형성한 반도체 소자의 단면도이며,
도 19는 확산층을 형성한 반도체 소자의 단면도이며,
도 20은 음전극을 설치한 반도체 소자의 단면도이며,
도 21은 반도체 장치의 단면도이다.
도 22∼도 30은 변형 실시예 3을 도시한 도면이며,
도 22는 원주형 반도체 소재와 반도체 소자를 도시한 도면이며,
도 23은 도 22의 XXIII-XXIII선 단면도이며,
도 24는 확산층을 형성한 반도체 소자의 단면도이며,
도 25는 제2 평탄면을 제거한 반도체 소자의 단면도이며,
도 26은 확산층을 형성한 반도체 소자의 단면도이며,
도 27은 반도체 장치의 단면도이며,
도 28은 반도체 모듈의 평면도이며,
도 29는 도 28의 XXVIIII-XXVIIII선 단면도이며,
도 30은 반도체 장치와 리드 프레임의 주요부 확대 단면도이다.
도 31∼도 34는 변형 실시예 4를 도시한 도면이며,
도 31은 반도체 모듈제조 도중의 조립체의 평면도이며,
도 32는 상기 조립체의 정면도이며,
도 33은 반도체 모듈의 평면도이며,
도 34는 반도체 모듈의 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면에 따라 설명한다. 먼저, 본 발명의 반도체 장치의 구조에 대해 설명한다.
도 1∼도 6은, 태양 전지에 바람직한 수광용 반도체 장치(10)의 제조 방법을 나타내는 것이고, 도 6은 그 수광용 반도체 장치(10)의 단면도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 수광용 반도체 장치(10)는, 예를 들면 p형 반도체로 이루어지는 반도체 소자(1), n형 확산층(3), pn 접합(4), 한 쌍의 전극(9a, 9b)(음전극(9a), 양전극(9b)), p+형의 반도체로 이루어지는 확산층(8) 및 반사 방지막(6a)을 구비하고 있다. 반도체 소자(1)는 p형의 실리콘 단결정으로 이루어지는, 예를 들면 직경 1.5㎜의 완전 구형의 반도체 소자(1a)(도 1 참조)로 제작한 것이다. 반도체 소자(1)의 중심 양측의 한 쌍의 정상부에는 평행한 제1, 제2 평탄면(2, 7)이 형성되어 있다. 제1 평탄면(2)은 예를 들면 직경 0.6㎜, 제2 평탄면(7)은 예를 들면 직경 0.8㎜ 이다. 제1, 제2 평탄면(2, 7)의 평균직경이 양 평탄면(2, 7) 사이의 거리보다 작다.
확산층(3)은 제1 평탄면(2)을 포함하는 반도체 소자(1)의 표층부에 형성되고, 제2 평탄면(7)에는 n형의 확산층(3)이 형성되어 있지 않고, 다른 확산층(8)이 형성되어 있다. 이 확산층(3)은 인을 확산시킨 두께 0.4∼0.5㎛의 n+형 확산층이다. 이 확산층(3)을 사이에 두고 대략 구면형의 pn 접합(4)(정확하게는 pn+ 접합)이 형성되어 있다.
제1 평탄면(2)에서 확산층(3)의 표면에는 은 페이스트를 소성(燒成)한 박막형의 제1 전극(9a)이 설치되고, 제2 평탄면(7)에서 p+형의 확산층(8)의 표면에는 은 페이스트를 소성한 박막형의 제2 전극(9b)이 설치되어 있다. 실리콘 산화막(6)으로 이루어지는 반사 방지막(6a)은 제1, 제2 평탄면(2, 7)을 제외하고 확산층(3)의 표면에 형성되어 있다. 또한, 이하에 설명하는 반도체 장치(10)의 제조 방법의 기재로부터도 반도체 장치(10)의 구조가 한층 명료해질 것이다.
이 반도체 장치(10)에서는, 대략 구면형의 pn 접합(4)에 광전변환 기능이 있어, 태양광을 받아 광전변환하고 약 0.6V의 기전력을 발생시킨다. 제1, 제2 평탄면(2, 7)에 박막형 음전극(9a)과 양전극(9b)를 형성했기 때문에 반도체 장치(10)가 쉽게 구르지 않게 되어, 끼운 상태에서 지지하기 쉽고 취급하기 용이하게 되었다. 또한, 제1, 제2 평탄면(2, 7)의 크기가 상이하므로 음전극(9a)과 양전극(9b)을 센서나 육안으로써 용이하게 판별할 수 있게 되어, 다수의 반도체 장치(10)를 반도체 모듈에 조립할 때의 작업능률을 높일 수 있다.
다음에, 상기의 반도체 장치(10)를 제조하는 방법에 대해, 도 1∼도 6을 참조하여 설명한다. 처음에, 도 1에 도시한 바와 같이, 예를 들면 직경 1.5㎜에서, 저항율이 1Ωm 정도의 p형 실리콘 단결정으로 이루어지는 완전 구형의 구형 반도체 소자(1a)를 제작한다. 이러한 구형 반도체 소자(1a)는, 본 발명자가 이미 일본 특허공개공보 평 10-33969호나 국제공개공보 WO98/15983호에서 제안한 방법으로 제조할 수 있다. 그 방법에서는, 낙하튜브를 채용하고, 원료인 실리콘 입자를 낙하튜브의 상단측 내부에서 용융하여 자유낙하시키면서 표면 장력의 작용으로 완전 구형을 유지하면서 응고시켜 완전 구형의 실리콘 단결정을 제작한다. 단, 기계적인 연마 등에 의해 구형 반도체를 만들 수도 있다.
다음에, 도 2에 도시한 바와 같이, 구형 반도체 소자(1a)의 표면 일부를 기계적 화학적 연마법으로 가공하고, 직경 0.6㎜ 정도의 제1 평탄면(2)을 형성한다. 이어서, 도 3에 도시한 바와 같이, 공지된 방법에 의해 인을 전체 면에 확산하여 n+ 형의 확산층(3)을 형성하고, 구형 반도체(1)의 표면에서 깊이 0.4∼0.5㎛ 정도에 위치하는 대략 구면형의 pn 접합(4)을 형성한다. 인을 확산하는 공정에서 생긴 표면의 실리콘 산화막(5)을 일단 식각으로 제거하고, 다시 산소분위기 중에서 가열하여 실리콘 산화막(6)(반사 방지막(6a))을 형성한다.
다음에, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 평탄면(2)과 반대측을 기계적 화학적연마법으로 가공하여 직경 0.8㎜ 정도로 p형 실리콘 단결정이 노출된 제2 평탄면(7)을 형성한다. 이 제1, 제2 평탄면(2, 7)은 구의 중심 양측의 한 쌍의 정상부에 평행하게 형성된다. 이 제2 평탄면(7)의 직경을 제1 평탄면(2)의 직경과 상이하게 형성하여, 후술하는 리드 프레임의 접속공정에서 음전극(9a)과 양전극(9b)의 판별을 용이하게 행할 수 있도록 한다.
그러고 나서, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1, 제2 평탄면(2, 7)을 가지는 반도체 소자(1)에서, 실리콘 산화막(6)으로 마스크한 상태에서 제2 평탄면(7)에 노출된 p형 실리콘 단결정의 표면에 공지된 방법에 의해 붕소를 확산시키고, 두께 0.2∼0.3㎛의 p+형의 확산층(8)을 설치한다. 붕소는 제2 평탄면(7)의 p형 층에 확산하고, 제2 평탄면(7)의 가장자리 주변에서 n+형의 확산층(3)과 접하는 p+n+ 접합(8a)가 실리콘 산화막(6)의 내측에 형성되고, p+n+ 접합(8a)의 표면이 실리콘 산화막(6)으로 보호된 상태가 된다.
다음에, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 평탄면(2)의 확산층(3) 표면 및 제2 평탄면(7)의 확산층(8)의 표면에 각각 은 페이스트를 설치하고, 이들 은 페이스트 를 산화성분위기 중에서 600∼800℃의 온도범위에서 가열 소성하고, pn 접합(4)의 양단에 접속된 음전극(9a), 양전극(9b)으로서 확산층(3), p+형 확산층(8)과 각각 저저항 접속한 음전극(9a), 양전극(9b)을 형성한다. 이렇게 해서, 입자형의 태양 전지로서 적합한 수광용 반도체 장치(10)가 완성된다.
또한, 상기의 제조 방법은 일례에 지나지 않고, n+형 확산층(3), 식각, 전극형성, 반사 방지막 형성 공정 등은, 공지된 방법 중에서 선택할 수 있는 기술이며, 사용하는 재료도 상기의 것에 한정되지 않고 종래부터 이용되고 있는 기타 재료로 제조할 수도 있다. 또, 반사 방지막으로는 상기의 실리콘 산화막 외에 산화 티탄막 등 공지된 반사 방지막을 사용할 수도 있다.
다음에, 상기와 같이 제작한 태양 전지로서의 반도체 장치(10)를 사용하여 대량 생산에 알맞은 저가인 수지몰드형 수광용 반도체 모듈(20)의 구조와 제조 방법에 대해 설명한다. 먼저, 그 구조에 대해, 도 13∼도 16을 참조하여 설명한다.
이 수광용 반도체 모듈(20)은, 예를 들면 25개의 반도체 장치(10), 이들 25개의 반도체 장치(10)를 전기적으로 접속하는 도전 접속 기구로서 6개의 리드 프레임(29)으로 이루어지는 도전 접속 기구, 광 투과부재(31) 및 양극단자(33) 및 음극단자(34)를 구비하고 있다.
상기 25개의 입자형 반도체 장치(10)는, 도전방향을 일치시킨 상태로 복수 행 복수 열(본 실시예에서는, 5행 5열)로 배치되고, 도전 접속 기구에 의해 각 열의 복수의 반도체 장치(10)가 전기적으로 직렬 접속되는 동시에, 각 행의 복수의 반도체 장치(10)가 전기적으로 병렬 접속되어 있다. 상기 도전 접속 기구는 6개의 금속제 리드 프레임(29)으로 구성되고, 각 행의 반도체 장치(10)와 인접하는 행의 반도체 장치(10) 사이에 리드 프레임(29)이 장착되어 양측의 전극(9a, 9b)에 전기적으로 접속되고, 하단측 음극단자(34)와 일체인 리드 프레임(29)은 제1 행의 반도체 장치(10) 전극(9a)을 전기적으로 병렬 접속하고, 상단 측 양극단자(33)와 일체인 리드 프레임(29)은 제5 행의 반도체 장치(10) 전극(9b)을 전기적으로 병렬 접속하고 있다. 이들 25개의 반도체 장치(10)와 도전 접속 기구는, 예를 들면 아크릴 수지나 폴리카보네이트 등의 투명한 합성 수지로 이루어지는 광 투과부재(31) 내에 매립한 상태로 하여 덮히고, 광 투과부재(31)에는 각 열의 반도체 장치(10)에 양측에서 외부로부터 오는 광(외래광, 外來光)을 도입시키는 부분 원통 렌즈부(31a)가 형성되어 있다. 이 부분 원통 렌즈부(31a)는 각 열의 반도체 장치(10)에 외래광을 효율적으로 도입하기 위한 것이며, 평탄면에 형성하는 경우에 비해, 넓은 지향성이 있어 채광성, 집광성, 도광성(導光性)이 우수하다.
이상 설명한 태양 전지패널로서의 수광용 반도체 모듈(20)에 등가인 전기회로는 도 16에 나타낸 바와 같이 된다. 25개의 반도체 장치(10)는 5행 5열의 매트릭스형으로 배치되고, 각 열의 반도체 장치(10)는 6개의 리드 프레임(29)을 사이에 두고 전기적으로 직렬 접속되고, 각 행의 반도체 장치(10)는 리드 프레임(29)을 사이에 두고 전기적으로 병렬 접속되어 있다.
이 반도체 모듈(20)에서는, 어느 하나의 반도체 장치(10)가 고장이 나 기능 정지한 경우에도 고장난 반도체 장치(10)에 의한 광기전력이 발생하지 않을 뿐, 그 외의 고장나지 않는 반도체 장치(10)는 정상으로 작동하여 광기전력을 발생시키고, 그 광기전력이 양극단자(33)와 음극단자(34)에 확실하게 출력되기 때문에 신뢰성과 내구성이 우수한 수광용 반도체 모듈(20)이 된다.
다음에, 이상 설명한 수광용 반도체 모듈(20)(태양 전지모듈)을 제조하는 방법에 대해, 도 7∼도 12를 참조하여 설명한다.
처음에, 상기 반도체 장치(10)를 제작한다. 그리고, 도 7에 도시한 바와 같이, 철니켈 합금(Fe 56%, Ni 42%)의 박판(두께 0.3㎜ 정도)의 표면에 두께 3㎛ 정도의 은도금한 것을 금형으로 펀칭하고, 4개의 개구부(27a, 27b)를 가지는 리드 프레임판(21∼26)을 제작한다. 이들 리드 프레임판(21∼26)에는, 폭이 넓은(4㎜ 정도) 외부 프레임부(28)와 서로 평행한 폭이 좁은(1.5㎜) 3개의 리드 프레임(29)을 형성한다. 또한, 상하 양측의 2매의 리드 프레임판(21, 26)에서는 양단부가 미리 직각으로 구부러져 있고, 중간의 4매의 리드 프레임판(22∼25)은 평판형으로 형성되어 있다.
다음에, 도 7∼도 9에 도시한 바와 같이, 리드 프레임판(21∼25)의 리드 프레임(29) 상에 각각 도전성 접착제(30a)(예를 들면, 은 에폭시 수지)를 사용하여 반도체 장치(10)를 5개씩 일정한 피치로 음전극(9a)을 밑으로 하여 접착한다.
다음에, 리드 프레임(29) 위의 반도체 장치(10)의 양전극(9b) 상에 도전성 접착제(30b)를 도포한다. 그러고 나서, 도 8에 도시한 바와 같이, 최하단의 15개(5개×3)의 반도체 장치(10) 양전극(9b) 상에 리드 프레임판(22)의 리드 프레임(29)을 겹친다. 마찬가지로, 차례로 리드 프레임판(23∼26)을 겹치고, 각 세트 의 25개의 반도체 장치(10)가 공통의 연직면 내에서 5행 5열의 규칙적인 매트릭스 배치가 되도록 정렬시킨다. 다음에, 각 반도체 장치(10)의 양전극(9b)과 음전극(9a)이 상하의 리드 프레임(29)에 전기적으로 접속하도록 가장 위쪽의 리드 프레임판(26) 상에 소정 무게의 중량(도시 생략)을 실어 160∼180℃ 정도의 온도로 가열하여 접착제를 경화시킨다.
이렇게 해서, 6매의 리드 프레임판(21∼26)을 사이에 두고 각 세트(각 모듈)의 25개의 반도체 장치(10)가 전기적으로 접속되고, 3세트의 합계 75개의 반도체 장치(10)가 6매의 리드 프레임판(21∼26)의 리드 프레임(29) 사이에 규칙적으로 수용되고, 각 세트의 25개의 반도체 장치(10)에서, 각 열의 반도체 장치(10)가 리드 프레임(29)에 의해 전기적으로 직렬 접속됨과 동시에 각 행의 반도체 장치(10)가 리드 프레임(29)에 의해 전기적으로 병렬 접속된 상태가 된다. 도 9는 반도체 장치(10)와 그 상하 양측의 리드 프레임(29)의 확대 단면도이다.
도 10∼도 12에 도시한 바와 같이, 75개의 반도체 장치(10)와 6매의 리드 프레임판(21∼26)과의 조립체(30)를 성형 금형(도시 생략)에 수용하고, 투명합성 수지(예를 들면, 아크릴 수지나 폴리카보네이트 등)를 이용하여 성형하고, 상기의 투명합성 수지로 이루어지는 광 투과부재(31) 내에 5행 5열의 반도체 장치(10)와 그것에 대응하는 리드 프레임(29)을 매립하여 광 투과부재(31)로 덮은 상태로 한다. 이렇게 해서, 태양 전지패널로서의 3세트의 수광용 반도체 모듈(20)이 동시에 성형된다. 광 투과부재(31)에는 각 열의 반도체 장치(10)에 양측으로부터 외래광을 집중시키는 부분 원통 렌즈부(31a)가 형성되어 있다.
마지막으로, 3세트의 수광용 반도체 모듈(20)을 분리한다. 이 경우, 먼저, 중간의 리드 프레임판(22∼25)에서는 리드 프레임(29)이 광 투과부재(31)로부터 외측으로 연장된 양단의 절단부(32)에서 성형 금형에 의해 절단한다. 상하 양측의 리드 프레임판(21, 26)에서는, 그 리드 프레임(29)이 그대로의 폭으로 광 투과부재(31) 외측으로 연장되도록 절단부를 절단하여 외부 프레임부(28)로부터 분리한다.
다음에, 상기 실시예를 부분적으로 변경한 여러 가지 변형 실시예에 대해 설명한다.
1] 변형 실시예 1 ···(도 17 참조)
도 17에 나타내는 반도체 장치(10A)는, 제2 평탄면(7)에 알루미늄 볼을 본딩한 양전극(9c)이 형성되어 있다. 또한, 상기의 p+형 확산층(8)은 생략되어 있다. 이 반도체 장치(10)를 제조하는 경우, 반도체 장치(10)의 제조 방법에서의 도 1∼도 4와 동일한 공정을 실행한 후, 음전극(9a)을 땜납(11)으로 리드 프레임(29)에 접합한 상태에서 제2 평탄면(7)의 중심부에 직경 0.3∼0.4㎜의 알루미늄 볼을 초음파와 열을 가하면 본딩하여 범프형의 양전극(9c)을 형성한다.
여기에서, 상기 알루미늄 볼 대신 금 볼을 사용할 수도 있다. 이러한, 볼 본딩에 의한 전극은 좁은 공간에 정확하게 전극을 형성하는 데 적합하며, 확산이나 합금화하는 경우보다 낮은 온도로 저저항 접촉을 형성할 수 있다.
이 양전극(9c)의 높이를 크게 할 수 있기 때문에, 리드 프레임(29) 사이의 간격, 또는 반도체 장치끼리 직렬 접속하는 경우의 반도체 장치의 전극 사이의 간격을 넓게 할 수 있기 때문에, 양전극(9c)에만 도전성 접착제를 도포하는 데 적합하다. 또한, 상기한 반도체 장치(10)에도 이 양전극(9c)을 적용할 수도 있다. 또한, 이상 설명한 반도체 장치(10A)도 상기 반도체 장치(10) 대신 반도체 모듈(20)에 적용 가능하다.
2] 변형 실시예 2 ···(도 18∼도 21 참조)
처음에, 반도체 장치(10B)를 제조하는 방법에 대해, 도 18∼도 21에 따라 설명한다. 먼저, 도 18에 도시한 바와 같이, 상기 실시예와 같이 p형 실리콘 단결정(저항율이 lΩm)으로 이루어지는 완전 구형의 반도체 소자(1a)(직경 1.5㎜)의 중심 양측의 한 쌍의 정상부에 평행한 제1, 제2 평탄면(2, 7b)을 형성한 반도체 소자(1B)를 만든다. 제1, 제2 평탄면(2, 7b)의 직경은 각각 0.6㎜, 0.8㎜ 정도이며, 제1, 제2 평탄면(2, 7b)의 평균직경은 제1, 제2 평탄면(2, 7b) 사이의 거리보다 작다. 다음에, 도 19에 도시한 바와 같이, 반도체 소자(1B)의 전체 표층부에 n형 도핑 불순물로서 인을 확산시키고, 두께 0.4∼0.5㎛ 정도의 n+형 확산층(3)을 형성하고, 이 확산층(3)을 사이에 두고 대략 구면형의 pn 접합(4b)을 형성한다.
이어서, 도 20에 도시한 바와 같이 인을 확산시킬 때에 생긴 실리콘 산화막을 식각 처리하여 제거한다. 다음에, 도 21에 도시한 바와 같이 제1 평탄면(2)의 중심부에 은 페이스트를 직경 0.4㎜, 두께 0.2㎜ 정도에 도트형으로 인쇄하고, 이 은 페이스트를 산화성 가스 또는 불활성 가스 분위기 중에서, 600∼800℃의 온도로 가열 소성하여 확산층(3)과 저저항 접속된 음전극(9a)을 형성한다. 다음에, 제2 평탄면(7b)의 표면에 직경 0.4㎜, 두께 0.3㎜ 정도로 도트형 알루미늄을 얹어, 불활성 가스 분위기 또는 진공 중에서 750∼850℃의 온도까지 급속 가열한 후, 즉시 냉각한다. 그 결과, 알루미늄과 실리콘의 공정(共晶) 반응에 의해서 녹은 실리콘이 실리콘 단결정을 종자(seed)로 하여 도시한 것 같이 알루미늄이 도핑된 p+형 재결정층(8b)이 성장한다. 이것은 합금형 pn 접합이라는 기술이다.
상기 재결정층(8b)이 확산층(3)을 관통하기 위해, 표면에 남은 알루미늄은 p+형 재결정층(8b)을 사이에 두고 p형 실리콘 단결정 부분과 저저항 접촉한 음전극(9d)을 형성한다. 또한, pn 접합(4b)은, p+n+ 접합(4d)에 접속되어 있다. 그 후, 반도체 소자(1B)의 표면에 반사 방지막(도시 생략)을 형성한다.
이 반도체 소자(1B)에서는, 상기한 반도체 장치(10)와 같이 붕소 확산을 행할 필요가 없고, p+형 재결정층(8b)의 형성과 양전극(9d)의 형성을 동시에 수행할 수 있다. 양전극(9d)의 높이가 커지기 때문에, 재결정층(8b)의 표면을 더럽히지 않고 도전성의 접착제를 도포할 수 있다.
여기에서, 상기한 알루미늄 대신, 원자비로 금 99%, 붕소 1% 정도의 금(AuB), 또는 원자비로 금 99%, 갈륨 1% 정도의 금(AuGa)을 사용하여 재결정층(8b)의 형성과 양전극(9d)의 형성을 동시에 수행할 수 있다. 또한, 이 반도체 장치(10B)도 상기 반도체 장치(10)대신 반도체 모듈(20)에 적용 가능하다.
3] 변형 실시예 3 ···(도 22∼도 30 참조)
도 27에 도시한 바와 같이, 태양 전지로서 적합한 수광용 반도체 장치(10C)는, 원주형의 반도체 소자(41), 그 제1, 제2 평탄면(42, 43), n형 확산층(44), pn 접합(45), p+형 확산층(47), 반사 방지막으로서의 실리콘 산화막(46), 음전극(49a) 및 양전극(49b) 등을 가지는 것이다. 이 반도체 장치(10C)는, 짧은 원주형으로 형성되어 있고, 상기 반도체 장치(10)와 형상은 다르지만 동일한 구조이므로 간단히 설명한다.
반도체 소자(41)는 p형 실리콘 단결정으로 이루어지는 원주형의 반도체 소자로서, 한 쌍의 단부에 축심과 직교하는 평행한 제1, 제2 평탄면(42, 43)을 형성한 것이다. 확산층(44)은 반도체 소자(41)의 제1 평탄면(42)과 외주면 표층부에 형성되고, 이 확산층(44)을 사이에 두고 반도체 소자(41)의 표층부에는 pn 접합(45)이 형성되어 있다. 제2 평탄면(42)의 확산층(44)은 기계적 화학적 연마법으로 제거되고, 제2 평탄면(43)에는 p+형 확산층(47)이 형성되어 있다.
제1 평탄면(42)의 확산층(44) 표면에 음전극(49a)이 설치되고, 제2 평탄면(43)의 확산층(47) 표면에 양전극(49b)이 형성되어 있다. 또한, 확산층(44), pn 접합(45), 확산층(47), 양전극(49a) 및 음전극(49b) 등은 상기 반도체 장치(10)의 것과 동일한 것이다.
다음에, 상기의 원주형 반도체 장치(10C)의 제조 방법에 대해 도 22∼도 27을 참조하여 설명한다. 먼저, 도 22, 도 23에 도시한 바와 같이, 저항율이 1Ωm 정도의 p형 실리콘 단결정으로 이루어지는 직경 1.5㎜의 가늘고 긴 원주형의 반도체 소재(40)를 제작하고, 그 원주 반도체소재(40)를 축심방향의 길이가 1.6㎜이 되도록 절단하고, 양단에 축심과 직교하는 서로 평행한 제1, 제2 평탄면(42, 43)을 가지는 짧은 원주형(즉, 입자형)의 반도체 소자(41)를 제작한다.
또한, p형 실리콘 단결정으로 이루어지는 상기한 원주형 반도체소재(40)는 예를 들면 그래파이트제 도가니의 밑바닥에 개방된 노즐형의 구멍으로부터 <111> 방위의 종(種) 결정과 도가니 내 실리콘 융액을 접촉시켜 하방으로 인출함으로써 단결정을 성장시켜 제조할 수 있다. 가늘고 긴 원주형으로 형성할 수 있기 때문에 가공에 따르는 손실이 적어 경제적이다. 또한, 원주형 반도체소재(40)의 직경은 1.5㎜에 한정되지 않고, 1∼3㎜ 정도의 직경이라도 된다.
다음에, 도 24에 도시한 바와 같이, 원주형의 반도체 소자(41)의 전체면으로부터 인을 확산하여 깊이 0.4∼0.5㎛의 n+형 확산층(44)을 설치하고, 이 확산층(44)을 사이에 두고 반도체 소자(41)의 제1 평탄면(42)과 외주면의 표층부에 pn 접합(45)을 형성한다.
다음에, 도 24, 도 25에 도시한 바와 같이, 인 확산 시에 표면에 형성된 실리콘 산화막을 일단 불소산 수용액을 사용하여 제거하고, 반도체 소자(41)를 산소분위기 중에서 가열하여 실리콘 산화막(46)(반사 방지막)을 전체 표면에 형성한다. 그 후, 제2 평탄면(43)을 기계적 화학적 연마법으로 연마하여 n+형 확산층(44)을 제거하여 실리콘 단결정을 노출시킨 제2 평탄면(43)을 형성한다.
다음에, 도 26에 도시한 바와 같이, 제2 평탄면(43)의 실리콘 산화막을 제거한 후 제2 평탄면(43)에 붕소를 확산하고, 깊이 0.1∼0.2㎛의 p+형의 확산층(47)을 설치한다. 이에 따라, p+n+ 접합(48)이 형성되고, 그 종단은 실리콘 산화막(46)의 내측에 생겨 외부와 차단된다.
다음에, 도 27에 도시한 바와 같이 제1, 제2 평탄면(42, 43)의 중심부에 직경 0.5㎜, 두께 0.2㎜ 정도의 은 페이스트를 도트형으로 인쇄하고, 상기 반도체 장치(10)와 같이 소성하고, 확산층(44), 확산층(47)과 각각 저저항 접촉한 음전극(49a), 양전극(49b)을 설치한다. 이것으로, 태양 전지에 적합한 원주형의 반도체 장치(10C)가 된다. 또한, 이 반도체 장치(10C)에서도, 상기 도 18∼도 21에 나타낸 것과 동일한 방법으로 음극과 양극을 형성할 수도 있다.
이 반도체 장치(10C)는, 구형 태양 전지보다 전지의 제조가 용이하고, 전체 방향은 아니지만 반도체 소자의 반경방향에 대해서는 균일한 지향성을 가지고, 평면형의 전지보다 채광능력이 높아 우수한 광전변환 성능을 얻을 수 있다.
상기 반도체 모듈(20)의 반도체 장치(10) 대신에 이 반도체 장치(10C)를 적용하여 도 28∼도 30에 도시한 바와 같이 상기 반도체 모듈(20)과 대략 동일한 반도체 모듈(20A)을 구성할 수 있다. 이 반도체 모듈(20A)의 리드 프레임(29A), 음극단자(34A), 양극단자(35A), 광 투과부재(31A) 등은 상기 반도체 모듈(20)의 것과 동일하기 때문에 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다.
4] 변형 실시예 4 ···(도 31∼도 34 참조)
다음에, 상기 반도체 장치(10)를 적용한 수광 기능이 있는 반도체 모듈(20B)의 구조와 제조 방법에 대해 설명한다. 도 33, 도 34에 도시한 바와 같이, 이 반도체 모듈(20B)은 수광 기능이 있는 예를 들면 72개(12개×6)의 입자형 반도체 장치(10), 금속제의 8개의 환형 리드 프레임(51∼57)을 포함하는 도전기구(50) 및 광 투과부재(58)를 가진다. 72개의 반도체 장치(10)는 도전방향을 일치시킨 상태로 12열로 구분되어 둘레방향으로 등간격을 두고 링형으로 배치되어 12열을 이루고 있다.
도전 접속 기구(50)는, 최하단의 음극단자(51a)를 갖는 환형 리드 프레임(51), 중단의 환형 리드 프레임(52∼56) 및 최상단의 양극단자(57a)를 갖는 환형 리드 프레임(57)을 갖는다. 환형 리드 프레임(52∼56)은 상기 실시예의 리드 프레임판(21∼26)과 동일한 재질의 동일한 판 두께를 갖는 것으로, 폭 1.5㎜의 환형으로 형성되어 있다. 환형 리드 프레임(51, 57)은, 상기 리드 프레임판(21∼26)과 동일한 재질로 판 두께가 약 1.0㎜ 이다.
환형 리드 프레임(51, 57)에는 4개의 음극단자(51a), 4개의 양극단자(57a)가 각각 일체로 형성되어 있다. 이 도전 접속 기구(50)는 각 열의 6개의 반도체 장치(10)를 전기적으로 직렬 접속하는 동시에 각 링의 12개의 반도체 장치(10)를 전기적으로 병렬 접속하고 있다.
원통형 광 투과부재(58)는 아크릴이나 폴리카보네이트 등의 투명 합성 수지로 두꺼운 원통형으로 형성되어 있다. 링형으로 배치된 12열의 반도체 장치(10)는 광 투과부재(58)의 원주벽(58a) 내에 매립되어 있다. 광 투과부재(58) 원주벽(58a)의 내주면에는 그 원주벽(58a)을 투과한 광을 반도체 장치(10)쪽으로 난반사시키는 난반사면(58b)이 형성되어 있다. 이 난반사면(58b)은 소형의 다수의 피라미드면이다.
이 반도체 모듈(20B)을 제조하는 방법에 대해 설명한다.
도 31, 도 32에 도시한 바와 같이, 먼저, 환형 리드 프레임(51∼57)과 72개의 반도체 장치(10)를 제작하여 준비한다. 다음에, 상기 반도체 모듈(20)을 제작한 것과 거의 동일하게 환형 리드 프레임(51) 상면에 12개의 반도체 장치(10)를 음전극(9a)이 아래가 되도록 배치하여 도전성 접착제로 접착한다. 다음에, 그 12개의 반도체 장치(10)의 양전극(9b)에 도전성 접착제를 도포하고 나서 그 위에 환형 리드 프레임(52)을 얹어 접착하고, 이것을 차례로 반복하여 도 32와 같이 조립한 후, 환형 리드 프레임(57) 상에 소정의 중량(weight)을 실은 상태에서 가열하여 접착제를 경화시킨다.
즉, 복수의 환형 리드 프레임(51∼57) 사이에 72개의 반도체 장치(10)를 도전방향을 일치시킨 상태로 조립하여 12열에 구분하고, 둘레방향으로 등간격을 두고 링형으로 배치한 12열로 정렬시키고, 각 열의 6개의 반도체 장치(10)를 환형 리드 프레임(51∼57)을 사이에 두고 직렬 접속하는 동시에, 각 링의 12개의 반도체 장치(10)를 환형 리드 프레임(51∼57)을 사이에 두고 병렬 접속한다. 그 결과, 도 31, 도 32에 나타내는 조립체(60)가 된다.
다음에, 그 조립체(60)를 소정의 성형용 금형 내에 수용하고, 투명 합성 수지를 주입함으로써, 도 33, 도 34에 나타내는 투명 합성 수지제의 두꺼운 원통체와 같은 광 투과부재(58)를 성형하고, 12열의 반도체 장치(10)를 투명 합성 수지제의 원통형 광 투과부재(58)의 원주벽(58a)) 내에 매립한다.
이 반도체 모듈(20B)에 의하면, 전체로서 원통형에 형성되어 있기 때문에, 외래광이 전체 원주 360도 중 어떤 방향에서 오는 경우에도 확실하게 수광하여 광전변환하고, 음극단자(51a)와 양극단자(57a) 사이에 약 3.6V 정도의 기전력을 발생한다. 광 투과부재(58)의 내주면에 난반사면(58b)을 형성했기 때문에, 광전변환의 효율도 높아진다. 그리고, 광 투과부재(58)의 외경과 내경의 차이에 의해 입사각이 큰 광은 원주벽(58a)) 내를 주회(周回)하듯이 도입광이 되어 떨어진 위치의 반도체 장치(10)에 도달한다.
다음에, 상기 실시예에 적용 가능한 여러 가지 변경예에 대해 설명한다.
(1) 상기 반도체 소자(1, 41)를 구성하는 반도체로는, 실리콘 대신에 다른 반도체, 예를 들면 Si와 Ge의 혼성 결정 반도체 또는 다층 구조의 반도체를 적용하거나, GaAs, InP, GaP, GaN, InCuSe 등의 어느 반도체를 적용할 수도 있고, 또 기타 반도체를 적용할 수도 있다.
(2) 반도체 소자(1, 41)의 도전형은 p형에 한정되는 것이 아니라 n형이라도 되며, 이 경우 p형 확산층을 형성하는 것으로 한다.
(3) 화학적 기상 성장법(CVD) 등 다른 반도체 박막 생성법을 이용하여 상기 확산층(3, 44)과 pn 접합(4, 45)을 형성하는 것도 가능하다.
(4) 반사 방지막(6a, 46)은 실리콘 산화막 이외의 산화 티탄 등 다른 절연막으로 구성할 수도 있다. 또, 전극(9a, 9b, 49a, 49b)를 형성할 때에 은 페이스트 이외의 금속 페이스트, 알루미늄, 금 등의 전극재료를 적용하는 것도 가능하다. 반도체 장치(10)를 리드 프레임(29)에 접착하기 위하여 도전성 수지 대신 땜납을 적용할 수도 있다.
(5) 반도체 모듈(20, 20A)의 광 투과부재 대신 반도체 모듈의 양면에 강화 유리를 장착하고, 그 강화 유리 사이에 투명한 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 수지 등을 충전하고, 단부를 프레임재로 밀봉한 구조를 채용할 수도 있다.
(6) 반도체 모듈(20, 20A, 20B)에 반도체 장치(10) 대신, 반도체 장치(10A, 10B, 10C) 중 어느 하나를 적용할 수 있다.
반도체 모듈(20, 20A, 20B)에 장착하는 반도체 장치의 수나 배치형태는 상기 실시예의 것으로 한정되는 것이 아니라 자유롭게 설정할 수 있다.
(7) 상기한 반도체 모듈은 수광 기능이 있는 반도체 모듈을 예로 들어 설명했지만, 본 발명의 반도체 모듈은 발광 기능이 있는 반도체 모듈에도 동일하게 적용 가능하다. 단, 이 경우, 반도체 장치로서 발광 기능이 있는 반도체 장치(구형 반도체 장치, 원주형 반도체 장치 또는 입자형 반도체 장치)를 적용할 필요가 있다.
이러한 발광 기능이 있는 반도체 장치로는, 예를 들면, WO98/15983호 공보나 WO99/10935호 공보에 본 발명의 발명자가 제안한 여러 가지 구형 발광다이오드를 적용할 수 있고, 기타 여러 가지 구조의 발광 다이오드를 적용할 수도 있다.
이러한 발광 기능이 있는 반도체 모듈은 면 발광형의 조명장치, 흑백사진이나 칼라 디스플레이 또는 여러 가지 표시 장치 등에 적용 가능하다.
(8) 기타, 당업자라면 본 발명의 취지를 일탈하지 않고, 상기의 실시예에 기타 여러 가지 변경을 부가한 형태로 실시가능하고, 본 발명은 상기 실시예에 기재한 여러 가지 형태만으로 한정되지 않는다.

Claims (20)

  1. 발광 또는 수광 기능이 있는 입자형의 복수의 반도체 장치로서, 도전방향을 일치시킨 상태로 복수행 복수열로 배치된 복수의 반도체 장치, 그리고
    상기 복수행의 복수의 반도체 장치를 행마다 전기적으로 접속하는 복수의 제1 회로, 및 상기 복수열의 복수의 반도체 장치를 열마다 전기적으로 접속하는 복수의 제2 회로를 갖는 도전 접속 기구
    를 구비한 발광 또는 수광용 반도체 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 도전 접속 기구가 금속제 박판으로 이루어지는 복수의 리드 프레임으로 구성된 발광 또는 수광용 반도체 모듈.
  3. 제2항에서,
    상기 반도체 장치 전부를 매립형으로 덮는 광 투과부재를 가지는 발광 또는 수광용 반도체 모듈.
  4. 제1항에서,
    상기 반도체 장치가 태양 전지인 발광 또는 수광용 반도체 모듈.
  5. 제1항에서,
    상기 반도체 장치가 구형의 반도체 장치인 발광 또는 수광용 반도체 모듈.
  6. 제1항에서,
    상기 반도체 장치가 원주형의 반도체 장치인 발광 또는 수광용 반도체 모듈.
  7. 제2항에서,
    상기 반도체 장치가,
    p형 또는 n형 반도체로 이루어지는 구형의 반도체 소자로서, 그 중심 양측의 한 쌍의 정상부에 평행한 제1 , 제2 평탄면을 형성한 반도체 소자,
    상기 제1 평탄면을 포함하는 반도체 소자의 표층부에 형성된 확산층 및 이 확산층을 사이에 두고 형성된 구면형의 pn 접합, 그리고
    상기 제1, 제2 평탄면에 각각 설치되며, 상기 pn 접합의 양단에 접속된 제1, 제2 전극을 구비한
    발광 또는 수광용 반도체 모듈.
  8. 제2항에서,
    상기 반도체 장치가,
    p형 또는 n형 반도체로 이루어지는 원주형의 반도체 소자로서, 그 한 쌍의 단부(端部)에 축심(軸心)과 직교하는 평행한 제1, 제2 평탄면을 형성한 반도체 소자,
    상기 제1 평탄면을 포함하는 반도체 소자의 표층부에 형성한 확산층 및 이 확산층을 사이에 두고 형성된 pn 접합, 그리고
    상기 제1, 제2 평탄면에 각각 설치되며, 상기 pn 접합의 양단에 접속된 제1, 제2 전극을 구비한
    발광 또는 수광용 반도체 모듈.
  9. 제7항에서,
    상기 제1, 제2 평탄면의 평균직경이 양 평탄면 사이의 거리보다 작은 발광 또는 수광용 반도체 모듈.
  10. 제7항에서,
    상기 제1, 제2 평탄면은 상이한 직경으로 형성된 발광 또는 수광용 반도체 모듈.
  11. 제7항 또는 제8항에서,
    상기 반도체 소자가 실리콘 반도체로 구성된 발광 또는 수광용 반도체 모듈.
  12. 제7항 또는 제8항에서,
    상기 반도체 소자가 비소화갈륨(GaAs), 인화인듐(InP), 인화갈륨(GaP), 질화갈륨(GaN), 셀렌화인듐·구리(InCuSe) 중 어느 하나의 화합물 반도체로 구성된 발 광 또는 수광용 반도체 모듈.
  13. 제7항 또는 제8항에서,
    상기 반도체 소자가 p형 반도체로 구성되고, 상기 확산층이 n형 확산층으로 구성되며, 상기 제2 평탄면에 p형 재결정층이 형성되고, 상기 p형 재결정층의 표면에 상기 제2 전극이 설치된 발광 또는 수광용 반도체 모듈.
  14. 제7항 또는 제8항에서,
    상기 반도체 소자가 n형 반도체로 구성되고, 상기 확산층이 p형 확산층으로 구성되며, 상기 제2 평탄면에 n형 재결정층이 형성되고, 상기 n형 재결정층의 표면에 상기 제2 전극이 설치된 발광 또는 수광용 반도체 모듈.
  15. 발광 또는 수광 기능이 있는 입자형의 복수의 반도체 장치로서, 도전방향을 일치시킨 상태로 복수열로 구분되어 둘레방향으로 소정의 간격을 두고 링형으로 배치되고, 또한 각 열에 복수의 반도체 장치가 복수단(段)으로 배치된 복수의 반도체 장치, 그리고
    상기 복수열의 복수의 반도체 장치를 열마다 전기적으로 접속하는 복수의 제1 회로, 및 링형으로 배치된 복수단의 복수의 반도체 장치를 단마다 전기적으로 접속하는 복수의 제2 회로를 구비하는 도전 접속 기구
    를 구비한 발광 또는 수광용 반도체 모듈.
  16. 제15항에서,
    투명 합성 수지제의 원통형 광 투과부재를 설치하고, 상기 링형으로 배치된 복수열의 반도체 장치를 상기 광 투과부재의 원주벽 내에 매립한 발광 또는 수광용 반도체 모듈.
  17. 제16항에서,
    상기 광 투과부재의 원주벽의 내주면에는 광을 난반사시키는 난반사면이 형성되어 있는 발광 또는 수광용 반도체 모듈.
  18. 금속 박판제의 복수의 리드 프레임과 발광 또는 수광 기능이 있는 입자형의 복수의 반도체 장치를 준비하는 제1 공정,
    상기 복수의 리드 프레임 사이에 복수의 반도체 장치를 도전방향을 일치시킨 상태로 조립하여, 상기 반도체 장치를 복수행 복수열의 매트릭스형으로 배치하고, 각 열의 반도체 장치를 리드 프레임을 사이에 두고 직렬 접속하는 동시에 각 행의 반도체 장치를 리드 프레임을 사이에 두고 병렬 접속하는 제2 공정, 그리고
    상기 매트릭스형으로 배치한 복수의 반도체 장치를 투명 합성 수지제의 광 투과부재 내에 매립하는 제3 공정
    을 구비한 발광 또는 수광용 반도체 모듈의 제조 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 제3 공정에서, 상기 각 열의 반도체 장치의 양측에 부분 원통 렌즈부를 형성하는 발광 또는 수광용 반도체 모듈의 제조 방법.
  20. 금속 박판제의 링형의 복수의 리드 프레임과 발광 또는 수광 기능이 있는 입자형의 복수의 반도체 장치를 준비하는 제1 공정,
    상기 복수의 리드 프레임 사이에 복수의 반도체 장치를 도전방향을 일치시킨 상태로 조립하여 복수열로 구분하여 둘레방향으로 소정의 간격을 두고 링형으로 배치하는 한편, 각 열에 복수의 반도체를 복수단으로 배치하고, 상기 복수열의 복수의 반도체 장치를 열마다 전기적으로 접속하는 동시에 링형으로 배치된 복수단의 복수의 반도체 장치를 단마다 전기적으로 접속하는 제2 공정, 그리고
    상기 복수열의 반도체 장치를 투명 합성 수지제의 원통형 광 투과부재의 원주벽 내에 매립하는 제3 공정
    을 구비한 발광 또는 수광용 반도체 모듈의 제조 방법.
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