KR20130061744A - 실리콘 포일의 제조 방법, 실리콘 포일, 및 실리콘 포일을 포함한 광전 반도체 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 제조 방법의 적어도 하나의 실시 형태에서, 그 제조 방법은 광전 반도체 소자(10)에 사용하기 위한 실리콘 포일(2)을 몰딩에 의해 제조하는 역할을 한다. 그러한 제조 방법은 몰드 포일(1)을 몰드(5)에 도입하는 단계, 캐리어 포일(3)을 몰드(5)에 도입하되, 캐리어 포일(3)을 기판 포일(4) 상에 장착하고, 기판 포일(4)을 측방 방향으로 캐리어 포일(3)을 넘어 돌출시키는 단계, 실리콘 매트릭스(20)를 마련하여 몰드 포일(1) 또는 캐리어 포일(3) 상에 부착하는 단계, 실리콘 매트릭스(20)를 몰드 포일(1)과 캐리어 포일(3) 사이에 실리콘 포일(2)로 몰딩하되, 실리콘 매트릭스(20)를 적어도 측방으로 캐리어 포일(3)의 옆의 중첩 영역(24)에서 기판 포일(4)과 직접 접촉시키는 단계, 실리콘 포일(2)로부터 몰드 포일(1)을 제거하는 단계, 및 중첩 영역(24)을 분리하는 단계를 포함한다.
Description
실리콘 포일을 제조하는 방법을 개시한다. 또한, 실리콘 포일 및 그러한 실리콘 포일을 포함한 광전 반도체 소자를 개시한다.
해결하려는 과제는 몰딩에 의해 제조될 수 있고 광전 반도체 소자에 사용하기 적합한 실리콘 포일을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
실리콘 포일의 제조 방법의 적어도 하나의 실시 형태에 따라, 실리콘 포일의 제조 방법은 몰드 포일(mold foil)을 몰드(mold)에 도입하고, 캐리어 포일(carrier foil)을 몰드에 도입하는 단계를 포함한다. 여기서, 몰드 포일은 몰드의 캐비티(cavity)를 포지티브 피트(positive fit) 방식으로 적어도 부분적으로 채우도록 구성된다. 몰드 포일은 특히 몰드 릴리즈 포일, 영어로 "mold release foil"이다. 즉, 몰드 포일은 캐비티의 일부의 형태 및/또는 캐비티를 형성하는 몰드의 몰드 하프(mold half)의 형태를 복제할 수 있다. 몰딩 동안, 몰드 포일은 몰딩 과정에 의해 변하는 캐비티의 형태도 복제할 수 있는 것이 바람직하다.
캐리어 포일, 영어로 "carrier foil"은 몰드 포일과는 상이한 포일로서, 몰딩 동안 변형되지 않거나 크게 변형되지 않는 것이 바람직하다. 캐리어 포일은 실리콘 포일의 제조 방법에 의해 제조되는 실리콘 포일을 몰딩 후에 지탱하도록 구성된다. 예컨대, 캐리어 포일은 몰드에서 평탄하게 평면적으로 형성된다. 캐리어 포일은 적어도 간접적으로 몰드의 평탄한 몰드 하프에 접하는 것이 바람직하다. 캐리어 포일은 특히 캐비티를 복제하지 않는다.
실리콘 포일의 제조 방법의 적어도 하나의 실시 형태에 따라, 캐리어 포일을 기판 포일 상에 부착한다. 기판 포일은 캐리어 포일과는 상이한 재료를 포함하고, 몰드의 캐비티의 반대쪽을 향한 캐리어 포일의 측면에 위치하는 것이 바람직하다.
실리콘 포일의 제조 방법의 적어도 하나의 실시 형태에 따라, 캐리어 포일은 물론 기판 포일과 몰드 포일도 롤투롤 공정, 영어로 "roll-to-roll process"에서 처리되도록 구성한다. 즉, 전술한 포일들을 하나 이상의 롤들로부터 풀어 몰드로 안내한다. 이어서, 포일들 중의 적어도 하나를 다른 롤들에 다시 감을 수 있다. 2개의 연속된 몰딩 과정들 사이에서 몰드 내의 모든 포일들을 전부 또는 부분적으로 교체하는 것이 가능하다.
실리콘 포일의 제조 방법의 적어도 하나의 실시 형태에 따라, 몰드의 캐비티 내에서 기판 포일을 측방 방향으로 적어도 부분적으로 캐리어 포일을 넘어 돌출시킨다. 기판 포일을 링 형태 또는 액자 형태로 캐리어 포일을 넘어 돌출시켜 기판 포일이 측방으로 캐리어 포일을 완전히 둘러 돌출하도록 하는 것이 바람직하다. 측방이란 특히 실리콘 포일의 제조 방법에 의해 제조되는 실리콘 포일의 주 연장 방향을 따른 방향을 의미한다. 환언하면, 평면도에서 보았을 때에, 캐리어 포일이 기판 포일에 의해 완전히 또는 부분적으로 에워싸이고, 특히 균일한 폭으로 에워싸인다.
실리콘 포일의 제조 방법의 적어도 하나의 실시 형태에 따라, 실리콘 포일의 제조 방법은 실리콘 매트릭스를 마련하여 몰드 포일 및/또는 캐리어 포일 상에 부착하는 단계를 포함한다. 실리콘 매트릭스는 예컨대 적어도 폴리실란, 실록산, 및/또는 폴리실록산이다. 실리콘 매트릭스는 실리콘 포일의 출발 물질이다. 실리콘 매트릭스는 부착 시에 완전히 경화되지 않은 상태 및/또는 완전히 습윤되지 않은 상태로 존재한다.
실리콘 포일의 제조 방법의 적어도 하나의 실시 형태에 따라, 실리콘 포일의 제조 방법은 몰드에서 실리콘 매트릭스를 실리콘 포일의 형태로 몰딩하는 단계를 포함한다. 그러한 단계에서는, 몰드 포일과 캐리어 포일 사이에서 실리콘 포일이 형성된다. 이때, 실리콘 매트릭스와 실리콘 포일은 몰드 포일과는 물론 캐리어 포일과도 직접 물리적으로 접촉하는 것이 바람직하다. 몰드에 대한 직접적 접촉은 존재하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 실리콘 매트릭스 및/또는 실리콘 포일은 측방으로 캐리어 포일의 옆의 중첩 영역에서 기판 포일과 직접 접촉한다. 실리콘 포일로 몰딩하는 것은 몰드를 폐쇄함으로써 이뤄진다. 몰딩은 압축 몰딩, 영어로 "compression molding"인 것이 바람직하다.
실리콘 포일의 제조 방법의 적어도 하나의 실시 형태에 따라, 실리콘 포일의 제조 방법은 실리콘 포일로부터 몰드 포일을 제거하는 단계를 포함한다. 몰드 포일의 제거는 몰드의 개방 후에 수행된다. 몰드 포일을 제거하면, 실리콘 포일이 부분적으로 또는 완전히 경화된다. 몰드 포일의 제거 후에도, 실리콘 포일은 여전히 캐리어 포일과 직접 접촉하고, 측방으로 캐리어 포일의 옆에서 기판 포일과 접촉한다.
실리콘 포일의 제조 방법의 적어도 하나의 실시 형태에 따라, 실리콘 포일의 제조 방법은 중첩 영역을 분리하는 단계를 포함한다. 예컨대, 중첩 영역을 잘라내거나 커팅한다. 중첩 영역을 분리한 후에, 실리콘 포일은 캐리어 포일과만 직접 물리적으로 접촉하고, 기판 포일 또는 몰드 포일과는 더 이상 접촉하지 않는 것이 바람직하다.
실리콘 포일의 제조 방법의 적어도 하나의 실시 형태에 있어서, 실리콘 포일의 제조 방법은 광전 반도체 소자에 사용하기 위한 실리콘 포일을 제조하는 역할을 한다. 실리콘 포일의 제조는 몰딩, 바람직하게는 압축 몰딩에 의해 수행된다. 본 실리콘 포일의 제조 방법은
- 몰드 포일을 몰드에 도입하는 단계,
- 캐리어 포일을 몰드에 도입하되, 캐리어 포일을 기판 포일 상에 장착하고, 몰드의 캐비티 내에서 기판 포일을 측방 방향으로 적어도 부분적으로 캐리어 포일을 넘어 돌출시키는 단계,
- 실리콘 매트릭스를 마련하여 몰드 포일 또는 캐리어 포일 상에 부착하는 단계,
- 몰드에서 실리콘 매트릭스를 몰드 포일과 캐리어 포일 사이에 실리콘 포일로 몰딩하되, 실리콘 매트릭스를 적어도 측방으로 캐리어 포일의 옆의 중첩 영역에서 기판 포일과 직접 접촉시키는 단계,
- 실리콘 포일로부터 몰드 포일을 제거하는 단계, 및
- 중첩 영역을 분리하는 단계 중의 적어도 하나를 포함한다.
개개의 방법 단계들을 진술된 순서로 수행하는 것이 바람직하다. 그와는 달리, 개개의 방법 단계들을 다른 순서로 수행할 수도 있다.
몰드 포일에는 특히 연성(ductility), 인열 강도(tear strength), 성형성(moldability), 및 표면 성질에 대한 특별한 요건이 요구된다. 그로 인해, 몰드 포일용 재료의 선택이 제한을 받는다. 특히, 제조하려는 실리콘 포일이 몰딩 후에 몰드 포일에 대해 비교적 강한 점착성을 갖는 경우가 그에 해당한다.
측방으로 캐리어 포일을 넘어 돌출하는 기판 포일이 실리콘 포일에 비교적 강하게 점착됨으로써, 몰드 포일의 제거 시에 제조된 실리콘 포일이 기판 포일 및 캐리어 포일에 남게 되는 것이 보장될 수 있다. 이후에 평면도에서 보았을 때에 실리콘 포일이 기판 포일과 겹치는 중첩 영역을 제거함으로써, 실리콘 포일이 캐리어 포일에만 남게 된다. 캐리어 포일에 대해서는 실리콘 포일이 비교적 작은 점착성을 갖고, 그에 따라 실리콘 포일의 후속 처리, 특히 후속하는 둘레 접착 단계에 의한 처리가 간단해지게 된다.
실리콘 포일의 제조 방법의 적어도 하나의 실시 형태에 따라, 실리콘 매트릭스 및/또는 실리콘 포일은 몰드 포일보다는 기판 포일에 더 강하게 점착된다. 또한, 실리콘 매트릭스 및/또는 실리콘 포일은 캐리어 포일보다는 몰드 포일에 더 강하게 점착된다. 특히, 단위 면적당 정지 마찰 또는 부착력이 점착력에 대한 척도이다.
실리콘 포일의 제조 방법의 적어도 하나의 실시 형태에 따라, 몰드 포일 및/또는 캐리어 포일의 표면 구조가 몰딩 시에 실리콘 포일에 복제된다. 환언하면, 실리콘 포일은 몰드 포일 및/또는 캐리어 포일의 표면 구조를 적어도 하나의 주 측면에 넘겨받는다. 특히, 실리콘 포일 쪽을 향한 캐리어 포일의 측면에 있는 표면 거칠기 또는 홈들이 실리콘 포일의 주 측면들 중의 적어도 하나에 전사된다.
실리콘 포일의 제조 방법의 적어도 하나의 실시 형태에 따라, 몰드가 아직 폐쇄되어 있는 동안 실리콘 포일을 예비 경화한다. 실리콘 포일의 완전한 경화는 몰드의 개방 이후에 비로소 이뤄진다. 실리콘 포일로부터 몰드 포일을 제거하는 것은 실리콘 포일의 완전한 경화 전에 또는 후에 수행될 수 있다. 그것은 중첩 영역을 분리함에 있어서도 역시 마찬가지이다.
실리콘 포일의 제조 방법의 적어도 하나의 실시 형태에 따라, 실리콘 매트릭스를 캐리어 포일 상에 또는 몰드 포일 상에 부착하기 전에 실리콘 매트릭스에 변환제(converting agent)를 첨가한다. 그러한 변환제는 변환제 입자들의 형태로 존재하는 것이 바람직하고, 또한 균질하게 분포되어 실리콘 매트릭스에 혼합되는 것이 바람직하다. 변환제는 제1 파장 영역의 전자기 복사를 적어도 부분적으로 흡수하여 제1 파장 영역과는 상이한 제2 파장 영역의 복사로 변환하도록 구성된다. 예컨대, 변환제 입자들은 420 ㎚를 포함한 420 ㎚부터 490 ㎚를 포함한 490 ㎚까지의 파장 영역의 복사를 흡수하여 더 긴 파장의 복사로 변환하도록 구성된다.
실리콘 포일의 제조 방법의 적어도 하나의 실시 형태에 따라, 실리콘 매트릭스를 캐리어 포일 상에 또는 몰드 포일 상에 부착할 때에 실리콘 매트릭스의 점도를 비교적 크게 한다. 비교적 크다는 것은 실리콘 매트릭스가 몰드 포일 상에서 또는 캐리어 포일 상에서 스스로 번지지 않는다는 것을 의미한다. 특히, 실리콘 매트릭스의 부착 시에 실리콘 매트릭스의 점도는 적어도 0.1 Pa·s 또는 적어도 1.0 Pa·s 또는 적어도 10 Pa·s 또는 적어도 20 Pa·s이다.
실리콘 포일의 제조 방법의 적어도 하나의 실시 형태에 따라, 몰드로부터 실리콘 포일을 빼낸 후에 그리고 중첩 영역을 분리한 후에 실리콘 포일을 다수의 실리콘 플레이트들로 분할한다. 실리콘 플레이트들로 분할하는 것은 예컨대 커팅에 의해 또는 스탬핑에 의해 이뤄진다.
실리콘 포일의 제조 방법의 적어도 하나의 실시 형태에 따라, 몰드 내에서의 실리콘 포일의 두께가 전체의 실리콘 포일에 걸쳐 실리콘 포일의 평균 두께를 기준으로 많아야 15 %만큼 변동하게 한다. 환언하면, 실리콘 포일이 균일한 두께로 되게 한다. 특히, 평균 두께를 기준으로 한 변동은 많아야 10 % 또는 많아야 5 %이다. 그럼으로써, 예컨대 실리콘 포일로 제조된 실리콘 플레이트들을 통한 복사가 변환제 입자들에 의해 매우 균일하게 변환되는 것이 구현될 수 있다.
또한, 실리콘 포일을 개시한다. 그러한 실리콘 포일은 전술한 실시 형태들 중의 적어도 하나에서 설명한 바와 같은 실리콘 포일의 제조 방법에 의해 제조된다. 따라서 실리콘 포일에 대한 특징들은 실리콘 포일의 제조 방법에 대해서도 개시된 것이고, 또한 그 반대로 개시된 것이기도 하다.
실리콘 포일의 적어도 하나의 실시 형태에 있어서, 실리콘 포일은 실리콘을 함유하거나 실리콘으로 이뤄진 매트릭스 재료를 포함한다. 매트릭스 재료에는 변환제 입자들이 균질하게 분포되어 매립된다. 균질하게 분포한다는 것은 특히 변환제 입자들의 농도 변동이 순수한 통계적 편차를 넘지 않는다는 것을 의미한다. 또한, 실리콘 포일은 서로 마주한 2개의 주 측면들을 갖는다. 하나의 주 측면 또는 양자의 주 측면들에는 표면 거칠기가 형성되는데, 표면 거칠기는 적어도 하나의 주 측면에서 홈의 형태로 형성된다. 환언하면, 표면 거칠기는 홈 형태의 구조들을 갖거나 대체로 그러한 구조로 이뤄진다. 또한, 실리콘 포일의 평균 두께는 적어도 20 ㎛ 및/또는 커봐야 250 ㎛, 특히 적어도 40 ㎛ 및/또는 커봐야 160 ㎛이다.
실리콘 포일의 적어도 하나의 실시 형태에 따라, 표면 거칠기의 평균 거칠기 깊이는 0.05 ㎛를 포함한 0.05 ㎛부터 15 ㎛를 포함한 15 ㎛까지, 바람직하게는 0.1 ㎛를 포함한 0.1 ㎛부터 5 ㎛를 포함한 5 ㎛까지 또는 0.1 ㎛를 포함한 0.1 ㎛부터 1 ㎛를 포함한 1 ㎛까지이다.
실리콘 포일의 적어도 하나의 실시 형태에 따라, 표면 거칠기의 홈들은 적어도 50 ㎛의 또는 적어도 1 ㎜의, 특히 50 ㎛를 포함한 50 ㎛부터 150 ㎜를 포함한 150 ㎜까지의 또는 1 ㎜를 포함한 1 ㎜부터 100 ㎜를 포함한 100 ㎜까지의 평균 홈 길이를 갖는다. 본 문맥에서, 홈 또는 홈의 형태란 음화(nagative)로서 홈들로 형성된 그러한 구조들, 즉 예컨대 실리콘 포일의 주 측면에 있는 길게 신장된 물결 모양의 돌기들도 포함하는 것이 바람직하다. 홈들 및/또는 돌기들은 공통의 주 연장 방향을 따라 또는 대략 공통의 주 연장 방향을 따라 연장되는 것이 바람직하다.
또한, 광전 반도체 소자를 개시한다. 그러한 광전 반도체 소자는 특히 420 ㎚를 포함한 420 ㎚부터 490 ㎚를 포함한 490 ㎚까지의 파장 영역에서 최대 강도를 방출하는 적어도 하나의 광전 반도체 칩, 바람직하게는 발광 다이오드, 약자로 "LED"를 포함한다. 또한, 광전 반도체 소자는 전술한 실시 형태들 중의 적어도 하나에서 설명한 바와 같은 실리콘 포일로 이뤄진 적어도 하나의 실리콘 플레이트를 포함한다. 따라서 광전 반도체 소자에 대한 특징들은 실리콘 포일 및 실리콘 코일의 제조 방법에 대해서도 개시된 것이고, 또한 그 반대로 개시된 것이기도 하다. 광전 반도체 소자의 실리콘 플레이트는 적어도 간접적으로 반도체 칩의 복사 주 측면에 장착되어 복사 주 측면을 부분적으로 또는 완전히 덮는다.
이하, 본 발명에서 기술하는 실리콘 포일, 본 발명에서 기술하는 광전 반도체 소자, 및 본 발명에서 설명하는 실리콘 포일의 제조 방법을 첨부 도면들을 참조해서 실시예들에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그와 관련하여, 개개의 첨부 도면들에서는 동일한 구성 요소들에 동일한 도면 부호들이 각각 부여되어 있다. 첨부 도면들에서는 축척에 맞는 관계들이 도시되어 있는 것이 아니라, 오히려 보다 나은 이해를 위해 개개의 요소들이 과장되게 크게 도시되어 있을 수 있다. 첨부 도면들 중에서,
도 1은 본 발명에서 기술하는 실리콘 포일을 제조하는 본 발명에서 기술하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에서 기술하는 실리콘 포일을 포함한 본 발명에서 기술하는 광전 반도체 소자의 실시예들을 개략적인 측면도로 나타낸 도면이며,
도 3 및 도 4는 본 발명에서 기술하는 실리콘 포일의 실시예들을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1은 본 발명에서 기술하는 실리콘 포일을 제조하는 본 발명에서 기술하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에서 기술하는 실리콘 포일을 포함한 본 발명에서 기술하는 광전 반도체 소자의 실시예들을 개략적인 측면도로 나타낸 도면이며,
도 3 및 도 4는 본 발명에서 기술하는 실리콘 포일의 실시예들을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1A 내지 도 1E에는, 실리콘 포일(2)을 제조하는 방법이 개략적인 단면도들로 도시되어 있다. 도 1A에 따르면, 몰드 포일(1)과 기판 포일(4) 상에 부착된 캐리어 포일(3)을 몰드(5a, 5b, 5c)의 캐비티(50)에 도입한다. 캐리어 포일(3)과 기판 포일(4)은 몰드의 부분(5a)의 평면으로 형성된 주 측면 상에 평탄하게 접한다. 몰드 포일(1)은 몰드의 부분들(5b, 5c)에 포지티브 피트 방식으로 접한다. 캐비티(50) 내에서, 기판 포일(4)은 링의 형태로 캐리어 포일(3)을 넘어 돌출한다. 캐비티(50)는 도 1의 도면 평면에 대해 수직으로 된 평면도에서 보았을 때에 예컨대 원형으로 형성되고, 캐리어 포일(3)은 특히 측방으로 캐비티(50)에 센터링되어 배치된다.
또한, 도 1A에 따르면, 실리콘 포일(2)을 제조하기 위한 실리콘 매트릭스(20)를 캐비티(50)에 도입한다. 예컨대, 실리콘 매트릭스(20)를 몰드 포일(1) 상에 부착한다. 실리콘 매트릭스(20)는 캐비티(50)에의 도입 시에 비교적 높은 점도를 가져서 번지는 일이 없거나 크게 번지지 않는다.
몰드 포일(1)과 캐리어 포일(3)은 각각 폴리플루오로올레핀 포일인 것이 바람직하다. 이때, 캐리어 포일(3)의 플루오로화 정도가 몰드 포일(1)의 플루오로화 정도보다 큰 것이 바람직하다. 특히, 캐리어 포일(3)은 폴리플루오로에틸렌 포일이다. 기판 포일(4)로는 예컨대 폴리이미드 포일이 사용된다. 몰드 포일(1)의 두께는 예컨대 25 ㎛를 포함한 25 ㎛부터 100 ㎛를 포함한 100 ㎛까지이다. 기판 포일(2)의 두께는 예컨대 25 ㎛를 포함한 25 ㎛부터 100 ㎛를 포함한 100 ㎛까지이다. 캐리어 포일(3)의 두께는 예컨대 100 ㎛를 포함한 100 ㎛부터 200 ㎛를 포함한 200 ㎛까지이다.
실리콘 매트릭스(20)에는 도면에는 도시되어 있지 않은 변환제 입자들의 형태의 변환제가 바람직하게는 균질하게 분포되어 첨가될 수 있다. 변환제 입자들은 예컨대 YAG:Ce와 같은 희토류 도핑 가넷(garnet), (Ba, Sr)2SiO4:Eu와 같은 희토류 도핑 올쏘실리케이트, 또는 (Ba, Sr)2Si5N8:Eu와 같은 희토류 도핑 산질화실리콘 또는 질화실리콘을 포함한다. 변환제 입자들의 평균 지름은 예컨대 2 ㎛를 포함한 2 ㎛부터 20 ㎛를 포함한 20 ㎛까지, 특히 3 ㎛를 포함한 3 ㎛부터 15 ㎛를 포함한 15 ㎛까지이다. 실리콘 매트릭스(20)로 형성된 실리콘 포일(2) 중의 변환제 입자들의 중량 비율은 특히 5 중량 퍼센트를 포함한 5 중량 퍼센트부터 80 중량 퍼센트를 포함한 80 중량 퍼센트까지, 바람직하게는 10 중량 퍼센트를 포함한 10 중량 퍼센트부터 25 중량 퍼센트를 포함한 25 중량 퍼센트까지 또는 60 중량 퍼센트를 포함한 60 중량 퍼센트부터 80 중량 퍼센트를 포함한 80 중량 퍼센트까지이다.
선택적으로, 실리콘 매트릭스(20)에는 예컨대 실리콘 포일(2)의 열전도율을 증가시키기 위한 입자형 물질 또는 확산 입자들로서의 입자형 물질이 바람직하게는 0 중량 퍼센트를 포함한 0 중량 퍼센트부터 50 중량 퍼센트를 포함한 50 중량 퍼센트까지의 중량 비율로 첨가될 수 있는 것이 더욱 바람직하다. 그러한 입자들은 특히 산화알루미늄, 산화실리콘, 또는 불화칼슘과 같은 산화물 또는 금속 불화물을 함유하거나 그러한 산화물 또는 금속 산화물로 이뤄진다. 그 입자들의 평균 지름은 2 ㎛를 포함한 2 ㎛부터 20 ㎛를 포함한 20 ㎛까지인 것이 바람직하다.
예컨대, 실리콘 매트릭스(20)와 실리콘 포일(2)에는 요변제(thixotropic agent)가 첨가되지 않는다. 특히, 실리콘 포일(2) 및/또는 실리콘 매트릭스(20)는 1 ㎚를 포함한 1 ㎚부터 100 ㎚를 포함한 100 ㎚까지의 또는 1 ㎚를 포함한 1 ㎚부터 300 ㎚를 포함한 300 ㎚까지의 평균 지름을 갖는 이산화 실리콘 나노 입자들을 포함하지 않거나 거의 포함하지 않는다. 특히, 실리콘 포일(2)은 소위 에어로질(Aerosil)을 포함하지 않는다. 요변제의 생략은 특히 실리콘 매트릭스(20)가 높은 점도를 가져 변환제 입자들이 침전되지 않거나 거의 침전되지 않도록 함으로써 가능하게 된다.
그에 대한 대안으로서, 실리콘 매트릭스(20) 및/또는 실리콘 포일(2)에 적어도 하나의 요변제, 특히 예컨대 이산화 실리콘계의 나노 입자들의 형태의 적어도 하나의 요변제가 첨가되는 것도 또한 가능하다.
도 1B에는, 폐쇄된 상태에 있는 몰드(5a, 5b, 6c)가 도시되어 있다. 몰드(5a, 5b, 5c)를 폐쇄하면, 몰드 부분(5a)이 몰드 부분(5c)의 위를 누르고, 그로 인해 몰드 부분(2c)이 내려앉으며, 그럼으로써 캐비티(50)가 폐쇄된다. 몰드(5a, 5b, 5c)의 폐쇄는 진공 중에서 수행될 수 있다. 몰드(5a, 5b, 5c)가 첨부 도면들에 도시되지 않은 공기 배출구들을 구비하는 것도 또한 가능하다.
몰드(5a, 5b, 5c)의 폐쇄 시에, 몰드 포일(1)과 기판 포일(4)이 직접 맞대어 서로 가압되고, 그럼으로써 캐비티(50)가 밀폐된다. 실리콘 포일(2)을 형성하는 실리콘 매트릭스(20)는 거의 캐리어 포일(3)과 몰드 포일(1) 사이에 위치하고, 그들과 직접적으로 접촉한다. 측방으로 캐리어 포일(3)의 옆의 링 형태의 중첩 영역(24)에서는, 실리콘 매트릭스(20)가 기판 포일(4)과 직접적으로 접촉한다. 중첩 영역(24)의 폭은 예컨대 0.5 ㎜를 포함한 0.5 ㎜부터 10 ㎜를 포함한 10 ㎜까지, 특히 1 ㎜를 포함한 1 ㎜부터 3 ㎜를 포함한 3 ㎜까지이고, 예컨대 약 2 ㎜이다. 캐비티(50)의 측방 연장은 예컨대 50 ㎜를 포함한 50 ㎜부터 500 ㎜를 포함한 500 ㎜까지, 특히 60 ㎜를 포함한 60 ㎜부터 200 ㎜를 포함한 200 ㎜까지이고, 예컨대 약 100 ㎜이다.
몰드(5a, 5b, 5c)가 폐쇄된 상태에서, 형성된 실리콘 포일(2)을 예컨대 열에 의해 또는 광화학 작용에 의해 예비 경화하거나 완전히 경화한다. 광화학 작용에 의한 경화 시에는, 예컨대 몰드의 부분(5a)과 기판 포일(4) 및 캐리어 포일(3)을 통과하여 실리콘 포일(2)로 자외선 복사를 조사할 수 있다.
도 1C에서는, 몰드(5a, 5b, 5c)로부터 빼낸 실리콘 포일(2)을 볼 수 있다. 몰드 포일(1)이 이미 실리콘 포일(1)로부터 제거되어 있는 상태이다. 그것은 실리콘 포일(2)이 기판 포일(4)에 대해 몰드 포일(1)에 대한 것보다 더 강한 점착성을 갖도록 함으로써 가능하게 된다. 분리 공구(8)에 의해, 중첩 영역(24)을 캐리어 포일(3) 상에 있는 실리콘 포일(2)의 부분으로부터 제거한다. 그러면 실리콘 포일(2)이 측방 방향으로 더 이상 캐리어 포일(3)을 넘어 돌출하지 않게 되는데, 그에 대해서는 도 1D를 참조하면 된다. 도 1D에 도시된 것과는 달리, 기판 포일(4)도 또한 캐리어 포일(3)로부터 제거하고/제거하거나, 도시되지 않은 또 다른 캐리어 포일을 실리콘 포일(2)에 부착할 수도 있고, 그에 따라 그 경우에 실리콘 포일(2)이 실리콘 포일(2)에 약하게 점착되는, 예컨대 동일한 재료로 이뤄진 2개의 캐리어 포일들 사이에 위치하게 된다.
도 1E에 따른 선택적 단계에서는, 실리콘 포일(2)을 예컨대 스탬핑, 커팅, 워터 제트 커팅(water-jet cutting), 레이저 커팅에 의해 개개의 실리콘 플레이트들(26)로 분할한다. 도 1E에 따라 도시된 것과는 달리, 분할이 캐리어 포일(3)에도 미치도록 하는 것이 또한 가능하다. 또한, 도 1E에 따른 도시에 대해 대안적으로, 분할 전에, 분할과 동시에, 또는 분할 후에 실리콘 포일(2)을 도시되지 않은 또 다른 중간 캐리어 상에 부착할 수 있다. 실리콘 플레이트(26)의 크기는 평면도에서 보았을 때에 예컨대 0.25 ㎟를 포함한 0.25 ㎟부터 4 ㎟를 포함한 4 ㎟까지, 특히 1 ㎟를 포함한 1 ㎟부터 2 ㎟를 포함한 2 ㎟까지이다.
도 2A에는, 광전 반도체 소자(10)의 일 실시예가 도시되어 있다. 광전 반도체 칩(6), 예컨대 청색 스펙트럼 영역에서 발광하는 발광 다이오드가 캐리어 요소(60) 상에 부착된다. 결합제(9)의 층에 의해, 실리콘 포일(2)로 이뤄진 실리콘 플레이트(26)가 반도체 칩(6)의 복사 주 측면(7)에 부착된다.
도 2B에 따른 광전 반도체 소자의 또 다른 실시예에서는, 실리콘 포일(2)로 이뤄진 실리콘 플레이트(26)가 반도체 칩(6)의 복사 주 측면(7)에 직접 위치한다. 실리콘 플레이트는 처음에 예컨대 캐리어 포일(3)에 의해 복사 주 측면(7) 상에 부착되었다가 뒤이어 특히 열에 의해 완전히 경화된다. 실리콘 플레이트(26)를 완전히 경화되지 않은 상태에서 복사 주 측면(7) 상에 부착함으로써, 경화 후에 실리콘 플레이트(26)와 반도체 칩(6) 사이의 양호한 점착이 구현될 수 있다.
도 3에는, 실리콘 포일(2)의 또 다른 실시예가 단면도로 도시되어 있다. 다른 모든 실시예들에서도 그러한 바와 같이, 실리콘 포일(2)은 서로 마주한 2개의 주 측면들(21, 23)을 갖고, 그러한 주 측면들(21, 23)은 제조 중에 몰드 포일(1) 및 캐리어 포일(3)과 직접적으로 접촉한다. 캐리어 포일(3)과 몰드 포일(1)의 표면 구조가 실리콘 포일(2)의 주 측면들(21, 23)에 복제된다. 실리콘 포일(2)의 평균 두께(T)는 20 ㎛를 포함한 20 ㎛부터 200 ㎛를 포함한 200 ㎛까지 또는 50 ㎛를 포함한 50 ㎛부터 150 ㎛를 포함한 150 ㎛까지인 것이 바람직하다. 완전히 경화된 실리콘 포일(2)의 경도는 다른 모든 실시예들에서도 그러한 바와 같이 특히 쇼어 A30을 포함한 쇼어 A30부터 쇼어 A90을 포함한 쇼어 A90까지이다.
실리콘 포일(2)의 주 측면(23)의 개략적인 평면도가 도 4A에 그리고 실리콘 포일(2)의 개략적인 단면도가 도 4B에 각각 도시되어 있다. 제조 중에 적어도 주 측면(23)에서 캐리어 포일(3)에 의해 형성된 표면 거칠기(25)는 홈 형태의 구조들을 갖는다. 개개의 홈들은 서로 거의 평행하게 정렬되고, 대략 공통의 주 연장 방향을 따라 연장된다. 홈들이란 표면 거칠기(25)가 포함하는 구조들의 길이 방향 연장이 개개의 구조들의 평균 폭보다 크다는 것을 의미한다. 평균 홈 길이(L)는 특히 적어도 50 ㎛이다. 홈들 중의 적어도 몇 개는 주 측면(23)의 2개의 에지들 사이에서 중단 없이 연장될 수 있고, 특히 실리콘 플레이트(26)에서는 실리콘 플레이트(26)의 2개의 에지들 사이에서 연속적으로 연장될 수 있다. 그 경우, 평균 홈 길이(L)는 도 4A에 도시된 바와는 달리 주 측면(23)의 평균 측방 연장보다 크거나 같을 수 있다. 평균 거칠기 깊이 또는 개개의 홈들의 평균 깊이는 특히 0.05 ㎛를 포함한 0.05 ㎛부터 15 ㎛를 포함한 15 ㎛까지이다. 그러한 표면 거칠기(25)에 의해, 실리콘 포일(2)로부터의 복사 디커플링이 개선될 수 있다. 표면 거칠기(25)에 의해 직접적인 것이든 결합제(9)에 의한 것이든 반도체 칩(6)에의 점착을 개선하는 것이 또한 가능한데, 그에 대해서는 도 2A 및 도 2B를 참조하도록 한다.
본 출원의 문맥에서, 홈 형태의 표면 거칠기라는 개념은 바람직하게는 표면 거칠기(25)가 예컨대 홈들을 갖는 캐리어 포일(3)의 표면의 음화(nagative)로서 형성되는 것을, 즉 도 4C에 단면도로 개략적으로 도시된 바와 같이 표면 거칠기(25)의 구조들이 길게 신장된 물결 모양의 돌기들로서 형성되는 것을 포함한다.
본 명세서에서 설명하고 있는 본 발명은 실시예들에 의거한 설명에 의해 한정되는 것이 아니다. 오히려, 본 발명은 임의의 새로운 특징 및 특징들의 임의의 조합을 설혹 그 특징 또는 조합이 특허 청구 범위 또는 실시예들에 명시적으로 기재되어 있지 않더라도 포함하는 것으로, 특히 그것은 특허 청구 범위의 특징들의 임의의 조합을 포함한다.
본 특허 출원은 독일 특허 출원 10 2010 047 454.1의 우선권을 주장하는바, 이로써 그 개시 내용이 본원에 참조로 포함된다.
Claims (14)
- 광전 반도체 소자(10)에 사용하기 위한 실리콘 포일(2)을 몰딩에 의해 제조하는 방법으로서,
- 몰드 포일(1)을 몰드(5)에 도입하는 단계,
- 캐리어 포일(3)을 몰드(5)에 도입하되, 캐리어 포일(3)을 기판 포일(4) 상에 장착하고, 몰드(5)의 캐비티(50) 내에서 기판 포일(4)을 측방 방향으로 적어도 부분적으로 캐리어 포일(3)을 넘어 돌출시키는 단계,
- 실리콘 매트릭스(20)를 마련하여 몰드 포일(1) 또는 캐리어 포일(3) 상에 부착하는 단계,
- 몰드(5)에서 실리콘 매트릭스(20)를 몰드 포일(1)과 캐리어 포일(3) 사이에 실리콘 포일(2)로 몰딩하되, 실리콘 매트릭스(20)를 적어도 측방으로 캐리어 포일(3)의 옆의 중첩 영역(24)에서 기판 포일(4)과 직접 접촉시키는 단계,
- 실리콘 포일(2)로부터 몰드 포일(1)을 제거하는 단계, 및
- 중첩 영역(24)을 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 포일의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서, 실리콘 매트릭스(20) 및/또는 실리콘 포일(2)이 몰드 포일(1)보다는 기판 포일(4)에 더 강하게 점착되고, 캐리어 포일(3)보다는 몰드 포일(1)에 더 강하게 점착되는 것을 특징으로 하는 실리콘 포일의 제조 방법.
- 선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 몰딩 시에 몰드 포일(1) 및/또는 캐리어 포일(3)의 표면 구조들이 실리콘 포일(2)에 복제되는 것을 특징으로 하는 실리콘 포일의 제조 방법.
- 선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 몰드(5)가 폐쇄되어 있는 동안 실리콘 포일(2)을 예비 경화하고, 몰드(5)를 개방하고 난 후에 비로소 실리콘 포일(2)을 완전히 경화하는 것을 특징으로 하는 실리콘 포일의 제조 방법.
- 선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 실리콘 매트릭스(20)를 캐리어 포일(3) 상에 또는 몰드 포일(1) 상에 부착하기 전에 변환제 입자들을 균질하게 분포시켜 실리콘 매트릭스(20)에 혼합하되, 변환제 입자들은 제1 파장 영역의 전자기 복사를 적어도 부분적으로 흡수하여 제1 파장 영역과는 상이한 제2 파장 영역의 복사로 변환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 실리콘 포일의 제조 방법.
- 선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 실리콘 매트릭스(20)를 캐리어 포일(3) 상에 또는 몰드 포일(1) 상에 부착할 때에 실리콘 매트릭스(20)의 점도가 적어도 0.1 Pa·s인 것을 특징으로 하는 실리콘 포일의 제조 방법.
- 선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 실리콘 매트릭스(20)가 요변제를 포함하지 않고, 특히 1 ㎚를 포함한 1 ㎚부터 100 ㎚를 포함한 100 ㎚까지의 평균 지름을 갖는 이산화 실리콘 나노 입자들을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 실리콘 포일의 제조 방법.
- 선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 몰드 포일(1) 및 캐리어 포일(3)로 각각 폴리플루오로올레핀 포일들을 사용하되, 캐리어 포일(1)의 플루오로화 정도가 몰드 포일(1)의 플루오로화 정도보다 크고, 기판 포일(4)로 폴리이미드 포일을 사용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 포일의 제조 방법.
- 선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 몰드(5)에서의 실리콘 포일(2)에 걸친 두께(T)가 실리콘 포일(2)의 평균 두께를 기준으로 많아야 15 %만큼 변동하는 것을 특징으로 하는 실리콘 포일의 제조 방법.
- 선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 실리콘 포일(2)을 다수의 실리콘 플레이트들(26)로 분할하는 것을 특징으로 하는 실리콘 포일의 제조 방법.
- - 실리콘을 함유한 매트릭스 재료,
- 매트릭스재료 중에 균질하게 분포된 변환제 입자들.
- 서로 마주한 2개의 주 측면들(21, 23), 및
- 주 측면들(21, 23) 중의 적어도 하나에 형성된 홈 형태의 표면 거칠기(25)를 포함하되,
실리콘 포일(2)의 평균 두께(T)가 20 ㎛를 포함한 20 ㎛부터 250 ㎛를 포함한 250 ㎛까지인 것을 특징으로 하는 실리콘 포일(2). - 제 11 항에 있어서, 표면 거칠기(25)는 0.05 ㎛를 포함한 0.05 ㎛부터 15 ㎛를 포함한 15 ㎛까지의 평균 거칠기 깊이(D) 및 적어도 50 ㎛의 평균 홈 길이(L)를 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 포일(2).
- 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 제 1 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 따른 제조 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 실리콘 포일(2).
- - 적어도 하나의 광전 반도체 칩(6), 및
- 제 11 항 내지 제 13 항 중의 어느 한 항에 따른 실리콘 포일(2)로 이뤄진 적어도 하나의 실리콘 플레이트(26)를 포함하되,
실리콘 플레이트(26)는 적어도 간접적으로 광전 반도체 칩(6)의 복사 주 측면(7)에 장착되어 복사 주 측면(7)을 적어도 부분적으로 덮는 것을 특징으로 하는 광전 반도체 소자(10).
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