KR20090096616A - 광전 반도체 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기본 몸체(1), 상기 기본 몸체상에 배치된 적어도 하나의 반도체칩(3) 및 상기 적어도 하나의 반도체칩(3)이 매립된 커버(6)를 포함한 광전 반도체 소자에 관한 것으로서, 상기 커버는 산란 입자들을 포함한 복사 투과성 물질로 이루어진다. 본 발명에 따르면, 광전 반도체 소자는, 상기 커버(6)상에 흡수체를 포함한 복사 투과성 천장층(5)이 도포되는 것을 특징으로 한다.
LED, 2층 몸체, 오버 몰딩, 외광 흡수, 콘트라스트 향상

Description

광전 반도체 소자{OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR COMPONENT}
본 특허 출원은 독일 특허 출원 10 2006 059 994.2의 우선권을 주장하며, 이의 개시 내용은 여기서 참고로 포함된다.
본 발명은 기본 몸체, 상기 기본 몸체상에 배치된 적어도 하나의 반도체칩 및 상기 적어도 하나의 반도체칩이 매립되며 산란 입자들을 포함한 복사 투과성 물질로 이루어진 커버를 포함하는 광전 반도체 소자에 관한 것이다.
광전 반도체 소자는 예를 들면 디스플레이 기술 분야에 사용되며, 상기 분야에서는 균일하게 조사되고 콘트라스트(contrast)가 뚜렷한 이미지가 중요하다.
상기 기술된 방식의 종래 광전 반도체 소자의 제조 방법에서, 우선 예비 제조된 리드 프레임(leadframe)은 적합한 플라스틱 물질로 오버몰딩(overmolding)되고, 상기 플라스틱 물질은 소자의 하우징을 위한 기본 몸체를 형성한다. 기본 몸체는 상측에 리세스를 포함하고, 상기 리드프레임의 연결부들은 2개의 상호 대향하는 측으로부터 상기 리세스에 삽입된다. 연결부상에 예를 들면 LED 칩 또는 레이저 다이오드와 같은 반도체칩이 접착되고 전기적으로 접촉된다. 이후, 일반적으로, 복사 투과성 수지 캐스팅 컴파운드가 상기 리세스에 충전되고, 상기 수지 캐스팅 컴파운드에 반도체 몸체가 매립된다. 표면 실장형 광전 반도체 소자의 기본형 은 예를 들면 "표면 실장을 위한 SIEMENS SMT-TOPLED", F. Moellmer & G. Waitl, Siemens Components 29 (1991), 4호, 147-149쪽의 논문에 공지되어 있다.
예를 들면, 비디오 디스플레이에서 가능한 한 균일하게 조사되고 가능한한 콘트라스트가 높은 이미지를 생성하기 위해, 광원으로서 광전 반도체 소자들이 사용되고, 상기 반도체 소자들의 기본 몸체는 전체가 확산 반사성인데, 즉 백색으로 보이거나, 상기 기본 몸체가 자신의 테두리 영역에서 어둡게 프린팅되고, 나머지 기본 몸체는 백색으로 유지된다. 반도체 소자들의 기본 몸체를 어둡게 형성함으로써, 콘트라스트가 높은 이미지가 생성된다. 콘트라스트는 외부광(extraneous light)이 입사됨으로써 감소될 수 있는데, 상기 외부광이 반도체 소자의 방출면 및 칩 표면에서 반사되기 때문이다. 예를 들면, 콘트라스트는 주변광의 밝기가 향상되면서 낮아지고, 표시된 이미지는 빛이 바래 보인다.
반도체 소자들의 수지 캐스팅 컴파운드도 산란 입자들을 포함한다면, 방출면은 확산 반사성을 가진다. 광전 반도체 소자들 앞에 연결된 조리개 장치들 및/또는 확산판들을 사용함으로써, 이미지의 콘트라스트 및 균일도가 더욱 최적화될 수 있다. 물론, 이러한 장치들은 광 손실을 유도하여, 반도체칩으로부터 방출된 광의 밝기가 더 높아야할 필요가 있다.
본 발명의 과제는, 반도체칩으로부터 방출된 광이 균일한 발광면으로서 보이면서 콘트라스트가 높은 이미지를 구현하는 광전 반도체 소자를 제공하는 것이다.
상기 과제는 서두에 기술된 방식의 광전 반도체 소자이면서 흡수체를 포함한 복사 투과성 천장층이 커버상에 도포되는 것을 특징으로 하는 광전 반도체 소자를 통해 해결된다.
본 발명에 따른 광전 반도체 소자들은 비디오 디스플레이상에 균일하게 조사되어 콘트라스트가 높은 이미지를 생성하며, 이 때 개별 픽셀들은 상기 픽셀들에 제공되는 전체 픽셀면에 걸쳐 균일하게 조사되는 것으로 보이는데, 즉 반도체칩에 의해 생성되는 작은 스폿(spot)으로서 보이지는 않는다. 이미지의 테두리 영역들 내지 다운 조광(down-dimming)되거나 턴오프된 영역들은 검게 보인다. 흡수체를 포함한 복사 투과성 천장층이 도포됨으로써, 입사된 외부광의 비율이 최소화되고, 이를 통해 주변광의 밝기가 증가될 때도 콘트라스트가 높은 이미지가 생성된다. 커버의 복사 투과성 물질의 산란 입자들에 의해, 반도체칩으로부터 방출된 광은 균일하고 큰 발광면으로서 보인다.
2개의 층들로, 즉 산란 입자들을 포함하는 커버 및 흡수체를 포함하며 상기 커버상에 도포되는 천장층으로 분리됨으로써, 커버에서의 산란 입자 밀도는 천장층의 흡수 작용에 아무런 영향을 미치지 않는다. 이는, 산란 입자 밀도가 높을 때, 동일한 콘트라스트를 얻기 위해, 천장층의 흡수체 비율을 증가시킬 필요가 없다는 장점을 제공한다. 따라서, 방출된 광의 흡수 손실은 낮게 유지된다. 다른 장점은, 콘트라스트가 증가되어도 방출된 광의 밝기가 동일하게 유지된다는 것이다. 즉, 콘트라스트가 증가되면, 광전 반도체 소자의 밝기를 위한 조건들이 적어진다. 또한, 반도체 소자 앞에 연결되는 콘트라스트 개선 요소들은 생략될 수 있는데, 상기 요소로는 예를 들면 입사된 주변광을 차폐하기 위한 프레임이 있다.
다른 유리한 실시예에서, 기본 몸체는 반도체칩으로부터 방출된 복사를 적어도 부분적으로 흡수하는 물질로 제조된다. 기본 몸체는 예를 들면 어둡거나 검은 플라스틱으로 제조된다. 따라서, 소자의 방출면과 나머지 장치면 사이의 콘트라스트가 양호하게 얻어진다.
본 발명의 다른 유리한 형성예들은 종속 청구항들에 제공된다.
이하, 본 발명은 실시예들에 의거하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 제1 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 2는 제2 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 3은 제3 실시예의 개략적인 단면도이다.
도 1 내지 도 3은 표면 실장 기술(SMT)의 광전 반도체 소자의 실시예들을 도시하는데, 이 때 도면들에서 반도체 소자의 동일한 부분들은 동일한 참조 번호로 표시되어 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광전 반도체 소자를 개략적 단면도로 도시한다.
반도체 소자를 위한 기본 몸체(1)는, 하우징의 형성 시 리드 프레임(2)이 적합한 플라스틱 물질로 오버 몰딩됨으로써 형성된다. 기본 몸체(1)는 중앙의 리세스를 포함하고, 상기 리세스에 예를 들면 광전 센서 또는 수신기와 같은 반도체칩(3)이 배치되고, 상기 반도체칩은 와이어 본딩 기술(4)을 이용하여 리드 프레 임(2)의 전기적 연결부들(2A, 2B)과 전기 전도적으로 결합된다.
기본 몸체(1)의 리세스의 내부면(10)은 경사지게 형성되고, 검은 플라스틱으로 제조된다. 이를 통해, 소자의 방출면(11)과 기본 몸체(1)의 나머지 장치면 사이의 양호한 콘트라스트가 얻어진다. 기본 몸체(1)를 위해 예를 들면 플라스틱 물질이 사용되며, 바람직하게는 열 가소성 또는 열 경화성 플라스틱이 사용된다.
반도체칩(3)은 복사 투과 커버(6)에 매립되며, 상기 커버는 산란 입자들을 포함한 수지 캐스팅 컴파운드로 제조된다. 이러한 실시예에서, 커버(6)의 충전 높이는 기본 몸체(1)의 표면 하부에서 종결된다. 그러나 말해둘 것은, 본 발명의 틀에서 필요 시 물론 기본 몸체(2)의 리세스에서 커버(6)의 충전 높이가 다르게 선택될 수 있다는 것이다. 이러한 2개의 실시예들은 도 1A 및 1B에 도시되어 있다.
산란 입자들을 포함한 복사 투과성 커버(6) 위에 흡수체를 포함한 천장층(5)이 도포되고, 상기 천장층은 흡수체를 포함한 복사 투과성 수지 캐스팅 컴파운드이다. 이러한 실시예에서, 천장층(5)의 충전 높이는 기본 몸체(1)의 표면에서 종결된다. 천장층(5)의 흡수체는 외부로부터 입사되는 외부광을 흡수하고, 따라서 상기 외부광이 방출면(11) 또는 칩 표면에서 반사되어 콘트라스트가 낮아지는 것이 방지된다. 천장층(5)은 소형 판으로서 커버(6)상에 접착될 수 있다.
커버(6) 및 천장층(5)의 수지 캐스팅 컴파운드를 위한 물질로는 예를 들면 에폭시 수지 또는 실리콘이 사용된다. 커버(6)의 산란 입자들은 예를 들면 알루미늄 산화물이다. 천장층(5)의 흡수체로는 예를 들면 카본 블랙이 사용된다.
도 1A에 도시된 실시예에서는, 기본 몸체(1)의 리세스에서 커버(6)의 충전 높이가 내부면(10)의 계단(8)에서 종결된다. 커버(6)상에 도포되는 천장층(5)의 충전 높이는 기본 몸체(1)의 표면에서 종결된다. 천장층(5)의 수평 범위는 상기 계단에서 종결되는 커버(6)의 수평면보다 크다.
도 1B에 도시된 실시예에서는, 기본 몸체(1)의 리세스에서 커버(6)의 충전 높이가 내부면(10)의 물결부(9)에서 종결된다. 커버(6)상에 도포되는 천장층(5)의 충전 높이는 기본 몸체(1)의 표면에서 종결된다. 천장층의 수평 범위는 상기 물결부(9)에서 종결되는 커버(6)의 수평면보다 크다. 수직 방향으로, 천장층(5)의 테두리 영역에서 상기 충전 높이는 커버(6)의 하부에서 시작한다.
도 2는 광전 반도체 소자의 제2 실시예를 개략적 단면도로 도시하는데, 상기 광전 반도체 소자의 기본 몸체(1)는 기판(7)으로 형성된다.
반도체칩(3)은 기판(7)상에 배치되고, 2층으로 된 몸체에 매립되는데, 즉 상기 몸체는 산란 입자들을 포함한 커버(6) 및 흡수체를 포함하여 상기 커버상에 도포된 천장층(5)으로 이루어진다. 상기 2층 몸체는 기판(7)상에 캐스팅되거나 사출되고, 이 때 천장층(5)은 상기 커버(6)상에 캐스팅되거나 사출된다.
커버(6) 및 천장층(5)은 에폭시 수지, 실리콘 또는 실리콘-에폭시-하이브리드로 제조된다. 기판(7)은 세라믹 또는 FR4라는 약어로 공지되어 있는 유리 섬유 조직의 에폭시 수지로 제조된다. 커버(6)의 산란 입자들은 예를 들면 알루미늄-산화물이다. 천장층(5)의 흡수체로는 예를 들면 카본 블랙이 사용된다.
천장층(5)은 소형 판으로서 커버(6)상에 프린팅되거나 접착될 수 있다.
천장층(5)은 복수개의 반도체 소자들의 커버들(6) 위에 접착되어 상기 반도 체 소자들과 함께 각각 분리될 수 있다. 또한, 복수개의 반도체 소자들의 커버들(6)상에 천장층(5)이 프린팅되는 것도 가능하다. 이러한 경우, 물론, 상기 커버들(6)은 평면을 형성해야 한다.
도 3은 광전 반도체 소자의 제3 실시예를 개략적 단면도로 도시하며, 상기 광전 반도체 소자의 기본 몸체(1)도 기판(7)으로 형성된다.
반도체칩(3)은 기판(7)상에 배치되고, 상기 반도체칩(3)은 2층으로 된 몸체, 즉 산란 입자들을 포함한 커버(6) 및 흡수체를 포함하여 상기 커버상에 도포된 천장층(5)으로 이루어진 몸체에 매립된다.
천장층(5)은 커버(6)상에 캐스팅되거나 사출된다. 이 때, 흡수체를 포함한 천장층(5)은 산란 입자들을 포함한 커버(6)를 둘러싸고, 상기 실시예에서 천장층(5)의 충전 높이는 기판(7)까지 이른다. 반도체 소자에 입사되는 외부광은 매우 효율적으로 차폐되며, 이 때 반도체칩으로부터 방출된 광의 밝기가 증가될 필요는 없다.
말해둘 것은, 상기 반도체칩을 산란 입자들을 포함한 수지 캐스팅 컴파운드에 매립하고, 상기 수지 캐스팅 컴파운드에 흡수체를 첨가하여, 천장층을 도포하지 않을 수 있다는 것이다. 물론 흡수체의 첨가는, 산란 입자들 비율의 증가 시 동일한 콘트라스트를 얻기 위해, 흡수체 농도도 높아야 한다는 단점이 있다. 그러나, 흡수체의 농도가 더 높으면, 반도체칩으로부터 방출된 광의 흡수도 증가된다. 이러한 상호 작용은, 상기 실시예들에 기재된 바와 같이, 산란 입자들을 포함한 커버와 흡수 기능의 천장층을 분리함으로써, 방지될 수 있다.
본 발명은 실시예들의 기재에 한정되지 않는다. 오히려, 본 발명은 각 새로운 특징 및 특징들의 각 조합을 포함하고, 이는 특히 특허 청구 범위에서의 특징들의 각 조합을 포함하며, 비록 이러한 특징 또는 이러한 조합이 그 자체로 명백하게 특허 청구 범위 또는 실시예들에 제공되지 않더라도 그러하다.

Claims (6)

  1. 기본 몸체(1), 상기 기본 몸체상에 배치된 적어도 하나의 반도체칩(3) 및 상기 적어도 하나의 반도체칩(3)이 매립되며 산란 입자들을 포함한 복사 투과성 물질로 이루어진 커버(6)를 포함하는 광전 반도체 소자에 있어서,
    상기 커버(6)상에 흡수체를 포함한 복사 투과성 천장층(5)이 도포되는 것을 특징으로 하는 광전 반도체 소자.
  2. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기본 몸체(1)는 상기 적어도 하나의 반도체칩(3)으로부터 방출되는 복사를 적어도 부분적으로 흡수하는 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 광전 반도체 소자.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 천장층(5)의 흡수체는 외부로부터 입사되는 외부광을 흡수하는 것을 특징으로 하는 광전 반도체 소자.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기본 몸체(1)는 리드 프레임(2)으로 형성되고, 상기 리드 프레임은 플라스틱 물질로 오버몰딩(overmolding)되며, 상기 기본 몸체(1)는 상측에서 리세스 를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 반도체 소자.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기본 몸체(1)는 기판(7)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광전 반도체 소자.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 천장층(5)의 물질은 에폭시 수지, 실리콘 또는 실리콘-에폭시-하이브리드로 제조되고, 흡수체로서 카본 블랙을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 반도체 소자.
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