KR20110089068A - 화합물반도체소자 수납용 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

화합물반도체소자 수납용 패키지 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110089068A
KR20110089068A KR1020110006871A KR20110006871A KR20110089068A KR 20110089068 A KR20110089068 A KR 20110089068A KR 1020110006871 A KR1020110006871 A KR 1020110006871A KR 20110006871 A KR20110006871 A KR 20110006871A KR 20110089068 A KR20110089068 A KR 20110089068A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
compound semiconductor
substrate
region
metal
layer
Prior art date
Application number
KR1020110006871A
Other languages
English (en)
Inventor
치-밍 천
Original Assignee
어드밴스드 옵토일렉트로닉 테크놀로지 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 어드밴스드 옵토일렉트로닉 테크놀로지 인코포레이티드 filed Critical 어드밴스드 옵토일렉트로닉 테크놀로지 인코포레이티드
Publication of KR20110089068A publication Critical patent/KR20110089068A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483—Containers
    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H01L2224/48228—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item the bond pad being disposed in a recess of the surface of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00012—Relevant to the scope of the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/1517—Multilayer substrate
    • H01L2924/15172—Fan-out arrangement of the internal vias
    • H01L2924/15174—Fan-out arrangement of the internal vias in different layers of the multilayer substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

본 발명은, 서로 마주하는 제1표면 및 제2표면을 갖춘 기판과, 상기 기판을 관통하여 상기 제1표면 및 상기 제2표면을 도통시키는 복수개의 금속기둥과, 상기 기판의 제1표면에 형성되어 있는 금속층과, 상기 금속층 위에 둘러싸져 기능영역을 형성하고, 중앙부에 요부가 형성된 프레임체와, 상기 프레임체의 내주면 및 상기 기능영역 위에 피복되어 상기 금속기둥에 전기접속하는 제1전극영역 및 제2전극영역을 노출시키는 유리반사층과, 상기 기능영역의 유리반사층 위에 접착고정되며 상기 제1전극영역 및 상기 제2전극영역에 전기접속하는 적어도 하나의 화합물반도체소자와, 상기 화합물반도체소자를 밀봉하는 투명수지를 구비하는 화합물반도체소자 수납용 패키지를 제공한다. 상기 유리반사층 표면의 구멍의 직경은, 상기 기판 및 상기 프레임체 표면의 구멍의 직경보다 작다.

Description

화합물반도체소자 수납용 패키지 및 그 제조방법{Package Structure of Compound Semiconductor and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은, 화합물반도체소자 수납용 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 휘도가 높고, 동작 전압이 낮으며, 소모율이 작고, 체적이 작으며, 수명이 긴 등의 이점을 갖고 있기 때문에, 차세대 에너지 절약 램프의 발광소자로서 널리 사용되고 있다.
발광장치의 발광효율을 높일 수 있는 종래의 기술로서, 도 1을 참조하면, 발광소자 수납용 패키지(100)는 세라믹 본체(102)와, 세라믹 본체(102)의 상부 표면에 적층되면서 중앙부에 발광소자(118)를 수용하기 위한 수용요부(116)가 형성된 세라믹 프레임체(104)를 구비한다. 발광소자(118)로부터 발광되는 빛을 상기 수용요부(116) 내에서 반사시켜 발광장치의 발광효율을 높이기 위하여, 수용요부(116)의 내측벽에 니켈 도금층이나 금 도금층과 같은 금속층(114)이 피복되어 있다. 세라믹 본체(102)는 상면(上面) 중앙부에 발광소자(118)를 접착하기 위한 탑재부(112)를 갖추고, 탑재부(112)로부터 하면(下面)에 걸쳐서 도출되는 배선도체(106) 및 탑재부(112)의 주변에서 하면(下面)에 걸쳐서 도출되는 배선도체(108)가 형성되어 있다. 배선도체(106,108)에 의해 패키지 내부에 수용되는 발광소자(118)가 외부에 전기접속된다. 그리고, 배선도체(106)의 탑재부(112) 부위에 발광다이오드 등 발광소자(118)가 도전성 접착재료에 의해 접착고정되고, 배선도체(108)의 탑재부(112) 주변 부위에 발광소자(118)의 전극이 본딩 와이어(110)에 의해 전기접속된다(일본 공개특허공보 제2002-232017호 참조).
배선도체(108)의 탑재부(112) 주변 부위와 금속층(114)이 전기적으로 단락되는 것을 방지하기 위하여, 배선도체(108)의 탑재부(112) 주변 부위와 금속층(114) 사이에 틈새(120)를 형성하였으나, 틈새(120)의 폭이 좁기 때문에, 상기한 전기적 단락을 회피하기 어렵고, 따라서 발광장치의 발광효율이 낮아지게 된다.
상기한 전기적 단락을 회피할 수 있는 종래의 기술로서, 도 2를 참조하면, 발광소자 수납용 패키지(200)에 있어서, 발광소자(202)를 수납하기 위한 요부(204)의 모든 내주면에 금속반사막(206)을 피복하는 것이 아니라, 요부(204)의 아래면에서, 예컨대 0.01∼0.3mm 정도 떨어진 곳으로부터 금속반사막(206)을 피복하며, 요부(204)의 아래면과 금속반사막(206) 사이에 요부(204) 안으로 돌출되는 절연층(208)이 형성되어 있다. 따라서, 발광소자(202)로부터 발광되는 빛은 금속반사막(206)에 의해 높은 효율로 반사되고, 절연층(208)에 의해 금속반사막(206)과 요부(204) 아래면의 배선층(210)이 전기적 단락되는 것을 효율적으로 방지할 수 있으며, 또한 배선층(210)에 의해 발광소자(202)에 전력을 정상적으로 공급하여 발광소자(202)가 정상적으로 발광할 수 있게 된다 (일본 공개특허공보 제2003-273405호 참조).
절연층(208)에 의해 금속반사막(206)과 배선층(210)의 전기적 단락을 효율적으로 방지할 수는 있지만, 절연층(208)은 반사작용을 갖고 있지 않기 때문에, 발광장치의 발광효율이 낮아진다. 또한, 금속재료를 반사재료로 할 경우, 빛 흡수 문제가 존재한다. 발광다이오드의 파장이 400nm 보다 작으면, 금(Au) 및 니켈(Ni)의 반사율은 50%보다 작다. 발광다이오드의 파장이 350nm 보다 작으면, 은(Ag)의 반사율은 50%보다 작고, 또한 은(Ag)은 파장이 300∼350nm의 광선을 흡수한다. 금속재료에 산화문제가 존재하기 때문에, 장시간 사용하면, 금속재료가 산화되어 변색되므로, 반사효율이 낮아진다.
발광장치의 발광효율을 높일 수 있는 다른 한 종래의 기술로서, 도 3을 참조하면, 발광소자 수납용 패키지(300)의 절연본체(302)는 흰색의 산화알루미늄소결체(燒結體)로 이루어지고, 그 표면에 발광소자인 발광다이오드소자를 수납하기 위한 복수개의 요부(304)가 배열되어 있다. 절연본체(302)가 흰색을 띄고 있으므로, 절연본체(302)의 요부(304)에 수용된 발광소자로부터 발광되는 빛은 요부(304) 내주면에 의해 효율 좋게 반사되므로 휘도가 실질적으로 높아져, 요부(304)의 내주면에 금속반사막을 피복할 필요가 없게 된다(일본 공개특허공보 평06-274378호 참조).
그러나, 소결체 표면의 구멍의 직경이 비교적 크므로, 광선을 반사할 때, 평탄하지 않은 표면에서 난반사가 발생되고, 따라서 광선의 반사효율이 낮아지게 된다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 발광효율이 높고, 방열성능이 우수하며, 반사층이 산화되어 변색되는 것에 의해 반사효율이 낮아지는 것을 개선할 수 있는 화합물반도체소자 수납용 패키지 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 서로 마주하는 제1표면 및 제2표면을 갖춘 기판과, 상기 기판을 관통하여 상기 제1표면 및 상기 제2표면을 도통시키는 복수개의 금속기둥과, 상기 기판의 제1표면에 형성되어 있는 금속층과, 상기 금속층 위에 둘러싸여져 기능영역을 형성하고 중앙부에 요부가 형성된 프레임체와, 상기 프레임체의 내주면 및 상기 기능영역 위에 피복되어 상기 금속기둥에 전기접속되는 제1전극영역 및 제2전극영역을 노출시키는 유리반사층과, 상기 기능영역의 유리반사층 위에 접착고정되고 상기 제1전극영역 및 상기 제2전극영역에 전기접속하는 적어도 하나의 화합물반도체소자와, 상기 화합물반도체소자를 밀봉하는 투명수지를 구비하여 구성된 화합물반도체소자 수납용 패키지를 제공한다. 상기 유리반사층 표면의 구멍의 직경이 상기 기판 표면 및 상기 프레임체 표면의 구멍의 직경 보다 작다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 서로 마주하는 제1표면 및 제2표면을 갖춘 기판을 제공하는 단계와, 상기 기판에 복수개의 관통구멍을 형성하여 상기 제1표면 및 상기 제2표면을 도통시키는 단계와, 복수개의 상기 관통구멍에 금속재료를 충전하여 복수개의 금속기둥을 형성하는 단계와, 상기 기판의 제1표면에 금속층을 형성하는 단계와, 중앙부에 요부가 형성된 프레임체를 상기 금속층 위에 적층하여 기능영역을 형성하는 단계와, 상기 프레임체의 내주면 및 상기 기능영역 위에 유리반사층을 피복하되, 상기 금속기둥에 전기접속되는 제1전극영역 및 제2전극영역을 노출시키는 단계와, 상기 기능영역의 유리반사층 위에 적어도 하나의 화합물반도체소자를 접착고정하고, 적어도 하나의 상기 화합물반도체소자를 상기 제1전극영역 및 상기 제2전극영역에 전기접속하는 단계와, 투명수지로 상기 화합물반도체소자를 밀봉하는 단계를 갖추어 이루어진 화합물반도체소자 수납용 패키지의 제조방법을 제공한다. 상기 유리반사층 표면의 구멍의 직경이 상기 기판 표면 및 상기 프레임체 표면의 구멍의 직경 보다 작다.
본 발명에 따른 화합물반도체소자 수납용 패키지는, 다음과 같은 장점을 가지고 있다.
기판을 관통하는 복수개의 금속기둥은, 화합물반도체소자를 외부에 전기접속하기 위한 도전로(導電路)일 뿐만 아니라, 화합물반도체소자의 열을 외부로 방열시키기 위한 열전도로(熱傳導路)이기도 하다. 유리반사층 표면의 구멍의 직경은 기판 표면 및 프레임체 표면의 구멍의 직경 보다 작으므로, 화합물반도체소자로부터 발광되는 빛은 상기 유리반사층에 의해 효율 좋게 반사됨으로써 휘도가 실질적으로 높아지게 된다. 유리반사층은 온도를 균일하게 하는 효과를 가지고 있기 때문에, 유리반사층 위에 접착고정된 화합물반도체소자가 발생시키는 열은 기능영역 표면에 균일하게 전도된 다음에, 기판에 의해 방열되므로, 화합물반도체소자의 수명을 연장할 수 있게 된다. 유리반사층으로 금속반사층을 대체하므로, 금속반사층이 산화에 의해 변색되어 반사효율이 낮아지는 것을 개선할 수 있고, 또한 유리반사층과 전극 사이에 전기적 단락도 발생하지 않게 된다.
도 1은 제1종래기술의 발광소자 수납용 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 2는 제2종래기술의 발광소자 수납용 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 3은 제3종래기술의 발광소자 수납용 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 화합물반도체소자 수납용 패키지 하우징의 제조방법의 흐름도이다.
도 5a∼도 5i는 본 발명에 따른 화합물반도체소자 수납용 패키지의 제조공정에 있어서의 각 단계의 구조를 나타낸 도면이다.
이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 화합물반도체소자 수납용 패키지에 대해 상세히 설명한다.
도 5i을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 화합물반도체소자 수납용 패키지는 기판(506)과, 상기 기판(506)의 한 쪽에 위치하는 적어도 하나의 화합물반도체소자(534)와, 상기 기판(506)의 표면에서 상기 화합물반도체소자(534)를 둘러싸서 기능영역(532)을 형성하면서 중앙부에 상기 화합물반도체소자(534)를 수용하기 위한 요부를 갖춘 프레임체(524)와, 상기 프레임체(524)의 내주면 및 상기 기능영역(532) 위에 피복되면서 제1전극영역(528) 및 제2전극영역(530)을 노출시키는 유리반사층(526)을 구비하고, 상기 프레임체(524)의 요부에 투명수지(538)를 충전하여 상기 화합물반도체소자(534)를 밀봉함으로써 발광장치가 이루어진다. 상기 기판(506)은 산화알루미늄 소결체(燒結體), 질화알루미늄 소결체 또는 세라믹 시트(sheet)를 다층 적층하여 형성되는 적층체이고, 서로 마주하는 제1표면(510) 및 제2표면(512)을 구비한다. 상기 기판(506)에 상기 제1표면(510) 및 상기 제2표면(512)을 관통하는 복수개의 관통 구멍(508)이 형성되어 있으며(도 5c를 참조), 상기 관통 구멍(508)을 충전하는 금속재료(514)는 은(Ag), 니켈(Ni), 동(Cu), 주석(Sn), 알루미늄(Al) 또는 그 합금이다. 상기 반사층(526)은 이산화규소(SiO2), 산화 붕소(B2O3) 및 산화 마그네슘(MgO)의 혼합물일 수 있다. 상기 반사층(526)은 유리반사층이다. 상기 화합물반도체소자(534)는 에폭시 수지에 의해 상기 기능영역(532)의 유리반사층(526) 위에 접착고정되고, 상기 화합물반도체소자(534)의 전극과 상기 제1전극영역(528) 및 상기 제2전극영역(530)을 금선과 같은 금속도선(536)으로 전기접속시킨다. 상기 화합물반도체소자(534)는 발광다이오드, 레이저 다이오드 또는 빛 감지 칩(light sensing chip)일 수 있다. 상기 투명수지(538)는 에폭시(Epoxy) 수지 또는 실리콘(Silicone) 수지일 수 있고, 상기 투명수지(538)에 형광재료(540)를 섞어서, 상기 발광장치로부터 백색광 또는 다른 필요로 하는 색의 빛을 발광하기로 한다. 상기 형광재료(540)는, YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 형광체, TAG(Terbium Aluminum Garnet) 형광체, 황화물(Sulfide), 인산염(Phosphate), 질소산화물(Oxynitride)또는 규산염(Silicate)일 수 있다.
본 발명에 따른 화합물반도체소자 수납용 패키지에 있어서, 상기 프레임체(524)의 표면에 특정 유리반사층이 피복되어 있기 때문에, 종래의 기술과 같이 금속산화에 의해 반사층이 변색되어 반사기능이 저감되는 것을 회피할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 화합물반도체소자 수납용 패키지 하우징의 제조방법의 흐름도이다. 화합물반도체소자 수납용 패키지 하우징의 제조방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.
단계 402: 서로 마주하는 제1표면 및 제2표면을 갖춘 기판을 제공한다. 상기 기판은, 산화알루미늄 소결체(燒結體) 또는 질화알루미늄 소결체이다. 상기 기판은, 절연기판에 속한다.
단계 404: 레이저 처리 또는 구멍을 뚫는 기계가공에 의해, 상기 기판에 복수개의 관통구멍을 형성한다. 상기 기판의 제1표면 및 제2표면은, 복수개의 상기 관통구멍에 의해 도통(導通)된다.
단계 406: 복수개의 상기 관통구멍에 금속재료를 충전한다. 복수개의 상기 관통구멍에 금속재료를 충전하여 복수개의 금속기둥을 형성함으로써 상기 기판의 제1표면 및 제2표면을 전기접속할 수 있고, 또한 열을 전도할 수도 있다. 상기 금속재료는, 은(Ag), 니켈(Ni), 동(Cu), 주석(Sn), 알루미늄(Al) 또는 이들의 합금이다.
단계 408: 상기 기판의 제1표면에 금속층을 형성하고, 상기 기판의 제2표면에 제1금속 패드 및 제2금속 패드를 형성한다. 상기 금속층은, 서로 일정한 간격을 두고 있는 제1도전영역 및 제2도전영역을 포함한다.
단계 410: 상기 금속층 위에 프레임체를 적층해서 형성한다. 상기 프레임체의 중앙부에 화합물반도체소자를 수용하기 위한 요부가 형성되어 있다. 상기 프레임체는, 상기 기판과 실질적으로 동일한 재료로 이루어진다. 소성(燒成)함으로써 제작된 상기 기판 및 상기 프레임체의 표면은 꺼칠한 표면이므로, 상기 화합물반도체소자로부터 발광되는 빛을 반사할 때, 난반사현상이 발생하기 쉽고, 따라서 광선의 반사효율이 낮아진다. 상기 기판은 열전도 특성을 갖지만, 상기 화합물반도체소자가 발생시키는 열은 상기 화합물반도체소자의 아래쪽에 집중되므로, 열전도가 균일하지 않다.
단계 412: 상기 프레임체의 내주면 및 상기 금속층 위에 유리반사층을 형성한다. 몰딩(moulding) 방식에 의해, 상기 프레임체의 내주면, 상기 제1도전영역 및 상기 제2도전영역 위에 유리반사층을 형성하되 제1전극영역 및 제2전극영역을 노출시키며, 저온 동시소성 세라믹(Low Temperature Cofired Ceramics, LTCC)기술을 이용해서 900도 정도의 온도로 소성함으로써, 유리반사층을 갖춘 화합물반도체소자 수납용 패키지의 하우징이 제작되었다. 상기 유리반사층은, 이산화규소(SiO2), 산화 붕소(B2O3) 및 산화 마그네슘(MgO)의 혼합물일 수 있다. 상기 유리반사층은 우수한 광택, 투명성, 내열성, 절연성, 화학안정성, 역학성능을 갖춘다. 상기 유리반사층 표면의 구멍의 직경은 상기 기판 표면 및 상기 프레임체 표면의 구멍의 직경 보다 작으므로, 상기 화합물반도체소자로부터 발광되는 빛은 상기 유리반사층에 의해 효율 좋게 반사됨으로써 휘도가 실질적으로 높아진다. 상기 유리반사층은 온도를 균일하게 하기 때문에, 상기 화합물반도체소자를 상기 프레임체의 요부내의 유리반사층 위에 고정하면, 상기 화합물반도체소자가 발생시키는 열은 상기 유리반사층에 균일하게 분산된 다음 상기 기판에 의해 방열된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 기판은, 세라믹 시트(sheet)를 다층 적층해서 형성되는 적층체일 수 있다. 구체적으로 설명하면, 저온 세라믹 분말에 적당한 유기 바인더(binder), 용제, 가소제(可塑劑), 분산제 등을 첨가혼합하여 얻은 세라믹 슬러리(slurry)를 종래기술의 닥터블레이드(doctor-blade)법으로 복수개의 세라믹 시트(sheet)를 형성한 다음에, 각각의 세라믹 시트(Greensheet)에 관통 구멍을 형성하며, 그 다음 복수개의 세라믹 시트(sheet)를 적층하고, 이어 적층체를 소성함으로써 일정한 두께 및 복수개의 관통구멍을 갖춘 기판이 제작된다.
도 5a∼도 5i는 본 발명의 실시예에 따른 화합물반도체소자 수납용 패키지의 제조공정에 있어서의 각 단계의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 관통구멍(504)을 갖춘 복수개의 세라믹 시트(502)를 제공한 다음, 도 5b에 도시된 바와 같이, 복수개의 상기 세라믹 시트(502)를 적층하며, 그 적층체를 소성함으로써 일정한 두께 및 복수개의 관통구멍(508)을 갖춘 기판(506)이 제작된다.
도 5c는 도 5b에 도시되는 기판의 A-A'선에 따른 단면도로서, 상기 기판(506)은 서로 마주하는 제1표면(510) 및 제2표면(512)을 갖추고, 복수개의 관통구멍(508)이 상기 기판(506)의 제1표면(510) 및 제2표면(512)을 관통한다. 　
도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 기판(506)의 복수개의 관통구멍(508)에 금속재료(514)를 충전하여 복수개의 금속기둥을 형성함으로써, 상기 기판(506)의 제1표면(510) 및 제2표면(512)을 전기적으로 접속할 수 있고, 또한 열을 전도할 수도 있다.
도 5e에 도시된 바와 같이, 상기 기판(506)의 제1표면(510)에 금속층을 형성하며, 상기 기판(506)의 제2표면(512)에 제1금속 패드(520) 및 제2금속 패드(522)를 형성한다. 상기 금속층은 서로 일정한 간격을 두고 있는 제1도전영역(516) 및 제2도전영역(518)을 포함한다. 상기 금속층의 재료는 은일 수 있다.
도 5f에 도시된 바와 같이, 상기 제1도전영역(516) 및 제2도전영역(518) 위에 프레임체(524)를 적층해서 형성한다. 상기 프레임체(524)의 중앙부에 화합물반도체소자를 수용하기 위한 요부가 형성되어 있다. 상기 프레임체(524)는 상기 기판(506)과 실질적으로 동일한 재료로 이루어진다.
도 5g의 (A)에 도시된 바와 같이, 상기 프레임체(524)의 내주면 전체와, 상기 제1도전영역(516)의 일부분 및, 상기 제2도전영역(518)의 일부분 위에 유리반사층(526)을 형성한다. 상기 제1도전영역(516) 및 상기 제2도전영역(518)에 있어서의 상기 프레임체(524)에 둘러싸여지는 영역을 기능영역(532)으로 한다. 상기 제1도전영역(516)의 상기 반사층(526)에 피복되지 않는 영역은 제1전극영역(528)이고, 상기 제2도전영역(518)의 상기 반사층(526)에 피복되지 않는 영역은 제2전극영역(530)이다. 도 5g의 (B)도시된 바와 같이, 상기 프레임체(524)는 상기 기능영역(532)을 둘러싸고, 상기 반사층(526)은 상기 프레임체(524)의 내주면 전체 및 상기 기능영역(532)의 표면을 피복하되 상기 제1전극영역(528) 및 상기 제2전극영역(530)을 노출시킨다.
도 5h에 도시된 바와 같이, 에폭시 수지에 의해 적어도 하나의 화합물반도체 소자(534)를 상기 기능영역(532) 내의 상기 반사층(526) 위에 고정한 다음, 상기 화합물반도체소자(534)의 전극과 상기 제1전극영역(528) 및 상기 제2전극영역(530)을 금속도선(536)으로 전기적으로 접속한다. 상기 금속도선(536)은 금선일 수 있고, 상기 화합물반도체소자(534)는 발광다이오드, 레이저다이오드 또는 빛 감지 칩일 수 있다.
도 5i에 도시된 바와 같이, 에폭시(Epoxy) 수지 또는 실리콘(Silicone) 수지와 같은 투명수지(538)로 상기 화합물반도체소자(534)를 밀봉함으로써 최종제품인 발광장치가 형성된다. 상기 투명수지(538)는 상기 화합물반도체소자(534)가 외부로부터 오염을 받지 않도록 보호하고, 또한 습기가 스며들어 상기 화합물반도체소자(534)가 손상되거나 또는 그 수명이 단축되는 것을 방지한다. 상기 투명수지(538)에 형광재료(540)를 섞어서 상기 발광장치가 백색광 또는 다른 필요한 색갈의 빛을 발광하기로 한다. 상기 형광재료(540)는, YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 형광체, TAG(Terbium Aluminum Garnet) 형광체, 황화물(Sulfide), 인산염(Phosphate), 질소산화물(Oxynitride)또는 규산염(Silicate)일 수 있다.
본 발명에 따른 화합물반도체소자 수납용 패키지는 다음과 같은 장점을 가지고 있다.
기판을 관통하는 복수개의 금속기둥은, 화합물반도체소자를 외부에 전기접속하기 위한 도전로(導電路)일 뿐만 아니라, 화합물반도체소자의 열을 외부에 방열하기 위한 열전도로(熱傳導路)이기도 하다. 유리반사층 표면의 구멍의 직경은 기판 표면 및 프레임체 표면의 구멍의 직경 보다 작으므로, 화합물반도체소자로부터 발광되는 빛은 상기 유리반사층에 의해 효율 좋게 반사됨으로써 휘도가 실질적으로 높아지게 된다. 유리반사층은 온도를 균일하게 하는 효과를 가지고 있기 때문에, 유리반사층 위에 접착고정된 화합물반도체소자가 발생시키는 열은 기능영역 표면에 균일하게 전도된 다음, 기판에 의해 방열되므로, 화합물반도체소자의 수명을 연장할 수 있게 된다. 유리반사층으로 금속반사층을 대체하므로, 금속반사층이 산화에 의해 변색되어 반사효율이 낮아지는 것을 개선할 수 있고, 또한 유리반사층과 전극 사이에 전기적 단락도 발생하지 않는다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시형태를 사용하여 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100 --- 발광소자 수납용 패키지 102 --- 세라믹 본체
104 --- 세라믹 프레임체 106 --- 배선도체
108 --- 배선도체 110 --- 본딩 와이어
112 --- 탑재부 114 --- 금속층
116 --- 수용요부 118 --- 발광소자
120 --- 틈새 200 --- 발광소자 수납용 패키지
202 --- 발광소자 204 --- 요부
206 --- 금속반사막 208 --- 절연층
210 --- 배선층 300 --- 발광소자 수납용 패키지
302 --- 절연본체 304 --- 요부
506 --- 기판 508 --- 관통구멍
510 --- 제1표면 512 --- 제2표면
514 --- 금속재료 516 --- 제1도전영역
518 --- 제2도전영역 520 --- 제1금속패드
522 --- 제2금속패드 524 --- 프레임체
526 --- 반사층 528 --- 제1전극영역
530 --- 제2전극영역 532 --- 기능영역
534 --- 화합물반도체소자 536 --- 금속도선
538 --- 투명수지 540 --- 형광재료

Claims (5)

  1. 서로 마주하는 제1표면 및 제2표면을 갖춘 기판과,
    상기 기판을 관통하여 상기 제1표면 및 상기 제2표면을 도통시키는 복수개의 금속기둥과,
    상기 기판의 제1표면에 형성되어 있는 금속층과,
    상기 금속층 위에 둘러싸여져 기능영역을 형성하고 중앙부에 요부가 형성된 프레임체와,
    상기 프레임체의 내주면 및 상기 기능영역 위에 피복되어 상기 금속기둥에 전기접속되는 제1전극영역 및 제2전극영역을 노출시키는 유리반사층과,
    상기 기능영역의 유리반사층 위에 접착고정되고 상기 제1전극영역 및 상기 제2전극영역에 전기접속하는 적어도 하나의 화합물반도체소자와,
    상기 화합물반도체소자를 밀봉하는 투명수지를 구비하여 구성된 화합물반도체소자 수납용 패키지로서,
    상기 유리반사층 표면의 구멍의 직경이 상기 기판 표면 및 상기 프레임체 표면의 구멍의 직경 보다 작은 것을 특징으로 하는 화합물반도체소자 수납용 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유리반사층이 이산화규소, 산화 붕소 및 산화 마그네슘의 혼합물인 것을 특징으로 하는 화합물반도체소자 수납용 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속층이 서로 일정한 간격을 두고 있는 제1도전영역 및 제2도전영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물반도체소자 수납용 패키지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1도전영역의 상기 반사층에 피복되지 않는 영역이 제1전극영역이며, 상기 제2도전영역의 상기 반사층에 피복되지 않는 영역이 제2전극영역인 것을 특징으로 하는 화합물반도체소자 수납용 패키지.
  5. 서로 마주하는 제1표면 및 제2표면을 갖춘 기판을 제공하는 단계와,
    상기 기판에 복수개의 관통구멍을 형성하여 상기 제1표면 및 상기 제2표면을 도통시키는 단계와,
    복수개의 상기 관통구멍에 금속재료를 충전하여 복수개의 금속기둥을 형성하는 단계와,
    상기 기판의 제1표면에 금속층을 형성하는 단계와,
    중앙부에 요부가 형성된 프레임체를 상기 금속층 위에 적층하여 기능영역을 형성하는 단계와,
    상기 프레임체의 내주면 및 상기 기능영역 위에 유리반사층을 피복하되, 상기 금속기둥에 전기접속되는 제1전극영역 및 제2전극영역을 노출시키는 단계와,
    상기 기능영역의 유리반사층 위에 적어도 하나의 화합물반도체소자를 접착고정하고, 적어도 하나의 상기 화합물반도체소자를 상기 제1전극영역 및 상기 제2전극영역에 전기접속하는 단계와,
    투명수지로 상기 화합물반도체소자를 밀봉하는 단계를 갖추어 이루어진 화합물반도체소자 수납용 패키지의 제조방법으로서,
    상기 유리반사층 표면의 구멍의 직경이 상기 기판 표면 및 상기 프레임체 표면의 구멍의 직경 보다 작은 것을 특징으로 하는 화합물반도체소자 수납용 패키지의 제조방법.
KR1020110006871A 2010-01-29 2011-01-24 화합물반도체소자 수납용 패키지 및 그 제조방법 KR20110089068A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW099102578A TW201126765A (en) 2010-01-29 2010-01-29 Package structure of compound semiconductor and manufacturing method thereof
TW99102578 2010-01-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110089068A true KR20110089068A (ko) 2011-08-04

Family

ID=44340884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110006871A KR20110089068A (ko) 2010-01-29 2011-01-24 화합물반도체소자 수납용 패키지 및 그 제조방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20110186975A1 (ko)
JP (1) JP2011159968A (ko)
KR (1) KR20110089068A (ko)
TW (1) TW201126765A (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM428490U (en) * 2011-09-27 2012-05-01 Lingsen Precision Ind Ltd Optical module packaging unit
US8937298B2 (en) 2011-10-24 2015-01-20 Rosestreet Labs, Llc Structure and method for forming integral nitride light sensors on silicon substrates
US8970035B2 (en) 2012-08-31 2015-03-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Bump structures for semiconductor package
US20140301069A1 (en) * 2013-04-08 2014-10-09 GEM Weltronics TWN Corporation Light emitting diode light tube
US20140321109A1 (en) * 2013-04-27 2014-10-30 GEM Weltronics TWN Corporation Light emitting diode (led) light tube
CN106299077B (zh) * 2015-05-26 2019-01-25 碁鼎科技秦皇岛有限公司 Led封装结构的制作方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100420048C (zh) * 2003-03-14 2008-09-17 住友电气工业株式会社 半导体器件
CN100459188C (zh) * 2003-03-18 2009-02-04 住友电气工业株式会社 发光元件安装用构件以及使用该构件的半导体装置
JP4114557B2 (ja) * 2003-06-25 2008-07-09 松下電工株式会社 発光装置
JP2006100364A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 Kyocera Corp 発光素子用配線基板および発光装置ならびに発光素子用配線基板の製造方法
US7719099B2 (en) * 2005-10-21 2010-05-18 Advanced Optoelectronic Technology Inc. Package structure for solid-state lighting devices and method of fabricating the same
US7859002B2 (en) * 2006-08-09 2010-12-28 Panasonic Corporation Light-emitting device
JP2009231440A (ja) * 2008-03-21 2009-10-08 Nippon Carbide Ind Co Inc 発光素子搭載用配線基板及び発光装置
JP5345363B2 (ja) * 2008-06-24 2013-11-20 シャープ株式会社 発光装置
KR101235489B1 (ko) * 2008-08-21 2013-02-20 아사히 가라스 가부시키가이샤 발광 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011159968A (ja) 2011-08-18
US20110186975A1 (en) 2011-08-04
TW201126765A (en) 2011-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9960332B2 (en) Light-emitting apparatus
JP5768435B2 (ja) 発光装置
JP5684700B2 (ja) 発光装置および照明装置
EP1803164B1 (en) Luminescent light source, method for manufacturing the same, and light-emitting apparatus
JP4279388B2 (ja) 光半導体装置及びその形成方法
JP6107415B2 (ja) 発光装置
JP6583764B2 (ja) 発光装置、及び照明装置
JP2007324417A (ja) 半導体発光装置とその製造方法
WO2011129203A1 (ja) 発光装置
JP5598323B2 (ja) 発光装置および発光装置の製造方法
JP2008071954A (ja) 光源装置
US10797203B2 (en) Light-emitting device and method for manufacturing the light-emitting device having a first dielectric multilayer film arranged on the side surface of the light emitting element
KR20110089068A (ko) 화합물반도체소자 수납용 패키지 및 그 제조방법
JP2007258620A (ja) 発光装置
JP4913099B2 (ja) 発光装置
US20160233401A1 (en) Substrate for light emitting device, light emitting device, and method for manufacturing substrate for light emitting device
EP2720266B1 (en) Luminescence device
KR100613490B1 (ko) 발광소자와 그 패키지 구조체 및 제조방법
CN102194964A (zh) 化合物半导体封装结构及其制造方法
KR101173398B1 (ko) 발광다이오드 수납용 패키지 및 그 제조방법
JP2008244468A (ja) 発光装置
EP2713411B1 (en) Luminescence device
JP2008084908A (ja) 発光装置
KR100730771B1 (ko) 발광소자용 패키지
TWI565101B (zh) 發光二極體封裝體及其製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid