KR20130100196A - 광전자 반도체 컴포넌트, 광전자 반도체 컴포넌트를 제조하기 위한 방법 및 이와 같은 광전자 반도체 컴포넌트의 용도 - Google Patents

광전자 반도체 컴포넌트, 광전자 반도체 컴포넌트를 제조하기 위한 방법 및 이와 같은 광전자 반도체 컴포넌트의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하우징(1), 방사선을 방출하는 반도체 칩(2) 및 방사선을 검출하는 반도체 칩(3)을 구비하는 광전자 반도체 컴포넌트(10)와 관련이 있다. 상기 하우징(1) 내에는 제 1 공동(4a) 및 제 2 공동(4b)이 형성되어 있으며, 이 경우 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩(2)은 상기 제 1 공동(4a) 내에 배치되어 있고, 제 1 캐스팅 컴파운드(5a)에 의해서 주조되었다. 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩(3)은 상기 제 2 공동(4b) 내에 배치되어 있고, 제 2 캐스팅 컴파운드(5b)에 의해서 주조되었으며, 이 경우 상기 제 2 캐스팅 컴파운드(5b) 내에는 상기 방사선 방출 반도체 칩(2)에 의해서 방출되는 방사선을 적어도 부분적으로 흡수하기에 적합한 흡수체 입자가 매립되어 있다. 본 발명은 또한, 상기와 같은 광전자 반도체 컴포넌트(10)의 용도 및 상기와 같은 광전자 반도체 컴포넌트를 제조하기 위한 방법과도 관련이 있다.

Description

광전자 반도체 컴포넌트, 광전자 반도체 컴포넌트를 제조하기 위한 방법 및 이와 같은 광전자 반도체 컴포넌트의 용도 {OPTO-ELECTRONIC SEMICONDUCTOR COMPONENT, METHOD FOR PRODUCING SAME AND USE OF SUCH A COMPONENT}
본 발명은 하우징, 방사선을 방출하는 반도체 칩 및 방사선을 검출하는 반도체 칩을 구비하는 광전자 컴포넌트, 이와 같은 광전자 컴포넌트를 제조하기 위한 방법 그리고 이와 같은 광전자 컴포넌트의 용도에 관한 것이다.
방사선을 방출하는 반도체 칩 및 방사선을 검출하는 반도체 칩을 구비하는 컴포넌트를 형성하는 것은 공지되어 있다. 하지만, 이와 같은 장치들은 통상적으로 별도의 하우징 및 예를 들어 하나의 회로 기판상에 상호 별도로 배치된 반도체 칩들을 구비한다. 하지만, 그로 인해 이와 같은 장치들은 대부분 큰 공간 수요 그리고 크게 형성된 컴포넌트를 필요로 한다는 단점을 갖는다. 이와 같은 사실은 재차 대부분 제조 비용 및 컴포넌트 비용에 단점으로 반영된다.
본 출원의 과제는, 콤팩트하게 형성된 동시에 환경 영향에 대하여 유연하게 반응하는 컴포넌트를 제공하는 것이다. 본 출원의 다른 과제는, 이와 같은 컴포넌트를 제조하기 위한 경제적인 방법을 제시하는 것이다. 본 발명의 또 다른 과제는, 상기와 같은 컴포넌트의 유연하면서도 신뢰할만한 용도를 제시하는 것이다.
상기 과제들은 특히 청구항 1의 특징들을 갖는 컴포넌트에 의해서, 청구항 12의 특징들을 갖는 상기와 같은 컴포넌트의 용도에 의해서 그리고 청구항 14의 특징들을 갖는 상기와 같은 컴포넌트를 제조하기 위한 방법에 의해서 해결된다. 본 발명에 따른 컴포넌트의 바람직한 개선 예들, 상기 컴포넌트의 용도 그리고 상기 컴포넌트의 제조 방법은 종속 청구항들의 대상이다.
한 가지 실시 예에서, 본 발명에 따른 광전자 반도체 컴포넌트는 하우징, 방사선을 방출하는 반도체 칩 및 방사선을 검출하는 반도체 칩을 구비한다. 상기 하우징 내에는 제 1 공동 및 제 2 공동이 형성되어 있다. 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩은 방사선을 발생하기에 적합한 활성 층을 구비하고, 제 1 캐스팅 컴파운드에 의해서 주조된 상기 제 1 공동 내에 배치되어 있다. 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩은 방사선을 검출하기에 적합한 활성 층을 구비하고, 제 2 캐스팅 컴파운드에 의해서 주조된 상기 제 2 공동 내에 배치되어 있다. 상기 제 2 캐스팅 컴파운드 내에는 상기 방사선 방출 반도체 칩에 의해서 방출되는 방사선을 적어도 부분적으로 흡수하기에 적합한 흡수체 입자가 매립되어 있다.
따라서, 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩 및 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩은 하나의 공통 하우징 내에 통합되어 있다. 이와 같은 사실은 특히 크기가 작은 것을 특징으로 하는 콤팩트한 반도체 컴포넌트를 가능하게 하며, 이로써 재료 비용이 바람직하게 줄어든다. 상기 제 2 캐스팅 컴파운드 내에 있는 흡수체 입자로 인해, 바람직하게 상기 방사선 검출 반도체 칩에 의해서는 상기 방사선 방출 반도체 칩에 의해 방출되는 방사선의 검출이 저지될 수 있다. 따라서, 바람직하게는 오로지 상기 방사선 검출 반도체 칩을 통과하는 외부 방사선의 검출만이 가능해진다.
그로 인해, 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩 및 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩은 작동 중에 거의 영향을 받지 않게 되거나 전혀 영향을 받지 않게 된다. 따라서, 바람직하게는 방사선 검출 반도체 칩으로 인해 예를 들어 태양 광에 대하여 유연하게 반응하는 컴포넌트가 구현될 수 있으며, 이와 동시에 방사선 방출 반도체 칩에 의해서 방출된 방사선이 방사선 검출 반도체 칩에 영향을 미칠 가능성도 방지될 수 있다.
상기 방사선을 방출하는 반도체 칩은 이 반도체 칩 내에서 발생하는 방사선을 위한 방사선 배출 면을 구비한다. 상기 방사선 배출 면으로부터는 바람직하게 상기 칩 내에서 발생하는 방사선의 큰 비율이 방출된다. 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩은 상기 방사선 배출 면에 마주 놓인 측에 고정 면을 구비하며, 상기 고정 면에 의해서 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩은 하우징의 제 1 공동 내에 배치되어 있다.
상기 방사선을 검출하는 반도체 칩은 이 반도체 칩 내에서 검출될 방사선에 상응하는 방사선 유입 면 그리고 이 방사선 유입 면에 마주 놓인 고정 면을 구비하며, 상기 고정 면에 의해서 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩은 하우징의 제 2 공동 내에 배치되어 있다.
상기 반도체 칩들의 활성 층들은 각각 바람직하게 pn-접합부, 이중 헤테로 구조물, 단일 양자 웰 구조물(SQW, single quantum well) 또는 다중 양자 웰 구조물(MQW, multi quantum well)을 함유한다.
상기 반도체 칩들은 각각 예를 들어 하나의 반도체 층 시퀀스를 구비하며, 상기 반도체 층 시퀀스는 각각 활성 층을 포함한다. 상기 반도체 층 시퀀스들은 각각 적어도 하나의 Ⅲ/Ⅴ-반도체 재료를 함유한다.
한 가지 개선 예에서는, 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩의 방출된 방사선의 파장 범위와 상이한 파장 범위 안에 있는 방사선을 검출하는 방사선 검출 반도체 칩이 제공되었다.
바람직하게 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩은 400 nm(400 nm 포함) 내지 800 nm 또는 420 nm(420 nm 포함) 내지 650 nm의 범위 안에 있는 파장을 갖는 방사선을 발생하기에 적합하다. 대안적으로 또는 추가로 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩은 750 nm(750 nm 포함) 내지 1500 nm 또는 800 nm(800 nm 포함) 내지 1050 nm 또는 840 nm(840 nm 포함) 내지 920 nm의 범위 안에 있는 파장을 갖는 IR-방사선을 검출하기에 적합하다. 특히 상기 반도체 칩들은 오로지 상기 지시된 파장 범위 안에 있는 방사선만을 방출하고/방출하거나 검출한다.
이로 인해, 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩은 방사선 방출 반도체 칩에 의해서 방출되는 방사선의 파장 범위 밖에 있는 방사선에 대해서 민감하다. 따라서, 상기 방사선 검출 반도체 칩에 의해서는, 특히 상기 방사선 방출 반도체 칩에 의해서 방출되는 방사선과 무관한 외부 방사선의 검출만이 가능해진다.
한 가지 개선 예에서는, 방사선을 검출하는 반도체 칩을 통해서 방사선을 방출하는 반도체 칩에 대한 전력 공급이 이루어진다. 따라서, 상기 방사선 검출 반도체 칩은 상기 방사선 방출 반도체 칩에 전력을 공급하기 위한 스위치로서 제공되었다. 그렇기 때문에, 상기 방사선 방출 반도체 칩의 작동은 상기 방사선 검출 반도체 칩에 따라서 이루어지거나 또는 이루어지지 않게 된다.
예를 들어 방사선이 입사되는 경우에는, 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩이 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩을 스위치-오프 한다. 그와 달리 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩이 방사선을 전혀 검출하지 않거나 또는 단지 낮은 비율의 방사선만을 검출하게 되면, 상기 방사선 검출 반도체 칩이 상기 방사선 방출 반도체 칩을 스위치-온 하게 된다.
한 가지 개선 예에서, 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩과 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩 사이에는 공동 벽에 의해 광 배리어가 형성되어 있다. 따라서, 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩에 의해서 방출되는 방사선은 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩에 의해서 직접 검출될 수 없다. 그럼에도, 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩에 의해서 방출되는 방사선의 일정 비율이 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩의 공동 내부에 도달하는 경우에는, 상기 비율의 방사선은 캐스팅 컴파운드 내부에 있는 흡수체 입자에 의해 흡수됨으로써, 결과적으로 상기 비율의 방사선도 방사선 검출 반도체 칩까지 도달하지 않게 된다. 그에 따라, 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩에 의해서 방출되는 방사선이 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩에 미치는 영향도 배제될 수 있으며, 그 결과 상기 방사선 검출 반도체 칩은 외부 방사선 입사에 대하여 신뢰할만하게 반응할 수 있게 된다.
상기 공동 벽으로 인해 소위 "누화(cross talk)"가 피해질 수 있다. 다시 말하자면, 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩에 의해서 발생 되는 방사선이 직접적인 경로로 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩에 도달하는 경우가 방지될 수 있다. 바람직하게는 또한 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩에 의해서 간접적으로 발생 되는 방사선도 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩에 도달하지 않거나 또는 단지 최대 10-3 혹은 최대 10-4의 비율만이 도달하게 된다.
한 가지 개선 예에서는, 하우징의 제 1 및 제 2 공동이 하나의 통합된 분리 슬롯에 의해서 기계적으로 상호 분리되어 있다. 상기 분리 슬롯은 특히 제 1 공동의 공동 벽과 제 2 공동의 공동 벽 사이에 형성되어 있다.
한 가지 개선 예에서, 제 1 캐스팅 컴파운드는 실리콘 캐스팅 컴파운드이고, 제 2 캐스팅 컴파운드는 에폭시수지 캐스팅 컴파운드이다. 상기 반도체 칩들 위에 있는 캐스팅 컴파운드들은 원하는 요구 조건들에 상응하게 적응될 수 있다. 따라서, 예를 들어 검출될 방사선에 대하여 민감하게 반응을 하는 캐스팅 재료는 제 1 공동을 위한 캐스팅 재료로서 이용될 수 있다. 따라서, 상기 각각의 캐스팅 재료는 재료 비용 및 원하는 요구 조건들과 관련하여 상응하게 최상으로 적응될 수 있다.
한 가지 개선 예에서, 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩은 가시 광선을 방출하기에 적합한 LED이며, 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩은 IR-방사선을 검출하기에 적합한 광 검출기이다.
상기 개선 예에서 방사선을 방출하는 반도체 칩은 조명에 적합하다. 상기 개선 예에서 광 검출기는 외부 태양 광, 특히 상기 태양 광 내에 포함된 입사되는 IR-방사선을 검출한다. 이때 IR-방사선이 입사되는 경우에는, 상기 검출기가 상기 LED를 스위치-오프 한다. 그와 달리 상기 검출기가 IR-방사선을 검출하지 않으면, 상기 검출기가 상기 LED를 스위치-온 함으로써, 결과적으로 태양 광에 대하여 유연하게 반응하는 컴포넌트가 구현될 수 있다.
한 가지 개선 예에서, 반도체 칩들을 위한 하우징 내에는 각각 두 개의 회로 기판이 집적되어 있으며, 상기 회로 기판들 둘레에는 하우징 재료가 주입되어 있다. 상기 회로 기판들은 특히 반도체 칩들을 전기적으로 콘택팅 할 목적으로 제공되었다. 특히 상기 회로 기판들은 각각 적어도 국부적으로 상기 제 1 및 제 2 공동의 바닥 면을 형성하며, 상기 바닥 면에는 반도체 칩들이 각각 직접 고정되어 있다.
한 가지 개선 예에서, 하우징은 흑색으로 착색된 에폭시를 함유한다. 그럼으로써, 바람직하게 방사선을 방출하는 반도체 칩에 의해서 방출되는 방사선이 방사선을 검출하는 반도체 칩에 대하여 미치는 영향이 계속해서 방지될 수 있다.
한 가지 개선 예에서, 하우징은 니켈, 팔라듐 및/또는 금으로 적어도 부분적으로 코팅되어 있다. 이와 같은 코팅으로 인해, 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩에 의해서 하우징 또는 공동 벽의 방향으로 방출되는 비율은 방사선 배출 면의 방향으로 반사될 수 있다.
한 가지 개선 예에서, 하우징은 QFN(quad flad no leads)-하우징이다. 이와 같은 QFN-하우징은 당업자에게 공지되어 있기 때문에 이 부분에서는 상세하게 설명하지 않을 것이다.
한 가지 개선 예에서, 반도체 컴포넌트는 외부 방사선의 검출된 비율에 따라 방사선 방출 반도체 칩의 작동을 유발하는 지능형 광원으로서 사용된다. 상기 외부 방사선의 검출된 비율이 소정의 한계 값에 미달되면, 방사선을 검출하는 반도체 칩이 방사선을 방출하는 반도체 칩에 대한 전력 공급을 스위치-온 함으로써, 결과적으로 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩은 가시 광선을 방출하게 되는데, 더 상세하게 말하자면 광원으로서 이용된다. 상기 외부 방사선의 검출된 비율이 한계 값 위에 있으면, 방사선 검출 반도체 칩이 방사선 방출 반도체 칩에 대한 전력 공급을 스위치-오프 함으로써, 결과적으로 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩은 방사선을 전혀 방출하지 않게 되며, 그로 인해 광원은 더 이상 작동을 하지 않게 된다.
상기 외부 방사선은 예를 들어 태양 광선, 바람직하게는 적외선이다.
하우징, 방사선 방출 반도체 칩 및 방사선 검출 반도체 칩을 구비하는 광전자 반도체 컴포넌트를 제조하기 위한 방법은 다음과 같은 처리 단계들을 포함한다:
- 제 1 공동 및 제 2 공동을 구비하는 하우징을 준비하는 단계,
- 방사선을 방출하는 반도체 칩을 상기 제 1 공동 내부에 배치하고, 제 1 캐스팅 컴파운드를 이용해서 상기 제 1 공동을 주조하는 단계, 그리고
- 방사선을 검출하는 반도체 칩을 상기 제 2 공동 내부에 배치하고, 제 2 캐스팅 컴파운드를 이용해서 상기 제 2 공동을 주조하는 단계로서, 이 경우 상기 제 2 캐스팅 컴파운드 내에는 방사선 방출 반도체 칩에 의해서 방출되는 방사선을 적어도 부분적으로 흡수하기에 적합한 흡수체 입자가 매립되어 있다.
상기 광전자 컴포넌트와 관련해서 또는 상기 광전자 컴포넌트의 용도와 관련해서 언급된 특징들은 상기 방법에 대해서도 적용되며, 그 역도 역시 마찬가지이다.
반도체 칩들이 하나의 공동 하우징 내에 배치됨으로써, 특히 적은 공간 수요를 특징으로 하는 경제적인 제조 방법이 구현될 수 있다.
한 가지 개선 예에서는, 다수의 반도체 컴포넌트가 한 가지 공통된 방법으로 제조되고, 그 후에 이어서 상기 다수의 반도체 컴포넌트가 톱질 프로세스에 의해 개별화된다. 그럼으로써, 상기와 같은 반도체 컴포넌트들의 제조는 대량 생산 프로세스로 가능해진다.
본 발명의 추가의 장점들 및 바람직한 개선 예들은 도 1 내지 도 4와 관련하여 기술된 아래의 실시 예들에서 드러난다:
도 1a는 본 발명에 따른 컴포넌트의 한 가지 실시 예의 개략적인 횡단면도이며,
도 1b는 도 1a에 따른 실시 예를 비스듬하게 바라보고 도시한 개략도이고,
도 2는 도 1a에 따른 실시 예의 스위칭 다이어그램이며,
도 3a는 도 1a에 따른 실시 예의 평면도이고,
도 3b는 도 1a에 따른 실시 예의 하부 면에 대한 개략도이며, 그리고
도 4는 종래 기술에 따른 스위칭 다이어그램이다.
각각의 도면에서 동일하거나 동일한 작용을 하는 구성 부품들에는 각각 동일한 도면 부호가 제공될 수 있다. 도면에 도시된 구성 부품들 및 이 구성 부품들의 상호 크기 비율은 기본적으로 척도에 맞는 것으로 간주 될 수 없다. 오히려 예컨대 층, 구조물, 컴포넌트 및 영역과 같은 개별 구성 부품들은 도면에 대한 개관을 명확하게 할 목적으로 그리고/또는 도면에 대한 이해를 돕기 위하여 과도하게 두껍게 혹은 크게 치수 설계된 상태로 도시될 수 있다.
도 4에는 종래 기술에 따른 한 컴포넌트의 스위칭 다이어그램에 대한 한 가지 실시 예가 도시되어 있다. 이와 같은 컴포넌트는 방사선을 방출하는 반도체 칩(2) 및 방사선을 검출하는 반도체 칩(3)을 구비한다. 상기 반도체 칩들은 서로 전기 전도성으로 결합되어 있다. 하지만, 종래 기술에 따르면 개별 반도체 칩은 별도의 유닛 혹은 하우징 내에 배치되어 있다. 이때 하우징들은 별도로 그리고 상호 떨어진 상태로 예를 들어 하나의 회로 기판상에 배치되어 있다. 하지만, 이와 같은 별도 배치로 인해 회로 기판의 크기는 콤팩트하게 형성되지 않았다.
상기 방사선을 방출하는 반도체 칩(2)과 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩(3) 사이에는 저항(R), 전압 조절기(V) 및 6볼트 배터리(B)가 배치되어 있다.
도 1a에는 본 발명에 따른 컴포넌트(10)의 횡단면이 도시되어 있다. 상기 본 발명에 따른 컴포넌트(10)는 하우징(1), 방사선을 방출하는 반도체 칩(2) 및 방사선을 검출하는 반도체 칩(3)을 구비한다.
상기 하우징(1)은 제 1 공동(4a) 및 제 2 공동(4b)을 구비한다. 상기 제 1 공동(4a)과 상기 제 2 공동(4b) 사이에는 공동 벽(1a, 1b)들이 배치되어 있다. 상기 제 1 및 제 2 공동(4a, 4b)은 예를 들어 하우징(1)을 관통하는 브레이크 쓰루(break through)로서 형성되었다. 하우징의 하부 면에서 상기 제 1 및 제 2 공동(4a, 4b)의 바닥 영역에 각각 회로 기판(7a, 8a)이 배치되어 있음으로써, 결과적으로 상기 제 1 및 제 2 공동(4a, 4b)의 브레이크 쓰루는 하우징(1)의 하부 면에서 폐쇄되어 있다. 이때에는 하우징(1)의 하우징 재료가 회로 기판(7a, 8a)들의 조립 면 위로 부분적으로 돌출함으로써, 결과적으로 상기 회로 기판(7a, 8a)들은 하우징(1)과 기계적으로 단단히 결합 된다. 예를 들어 상기 하우징(1)은 회로 기판(7a, 8a)들이 그 내부에 배치되어 있는 예비 제조된 하우징이며, "프리몰디드-하우징(premolded-housing)"이라는 명칭으로도 당업자에게 공지되어 있다.
상기 제 1 공동(4a) 내부에, 특히 상기 제 1 회로 기판(7a)의 조립 면상에 방사선을 방출하는 반도체 칩(2)이 배치되어 있다. 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩(2)은 예를 들어 LED이며, 바람직하게는 박막-LED이다. 상기 방사선 방출 반도체 칩(2)은 상기 제 1 회로 기판(7a)의 조립 면상에서 하부 면과 기계적으로 그리고 전기 전도성으로 결합 되어 있다. 상기 반도체 칩(2)이 자체 상부 면으로부터 본딩 와이어(9)에 의해 제 2 회로 기판과 전기 전도성으로 결합 됨으로써, 결과적으로 상기 방사선 방출 반도체 칩(2)의 전기 전도성 콘택팅이 가능하게 된다.
예를 들어 광 검출기인 방사선 검출 반도체 칩(3)에 대해서는 상응하는 내용이 적용된다. 상기 반도체 칩은 제 2 공동(4b) 내부에 배치되어 있고, 제 3 회로 기판(8a)과 전기 전도성으로 그리고 기계적으로 결합 되어 있다. 상기 방사선 검출 반도체 칩(3)의 제 2 콘택팅은 제 4 회로 기판에 대한 본딩 와이어(9)에 의해서 이루어진다.
상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 회로 기판은 예를 들어 도 1b, 도 3a 및 도 3b의 실시 예들과 연관해서 상세하게 도시되고 설명된다.
상기 제 1 및 제 2 공동(4a, 4b)의 높이는 바람직하게 상기 반도체 칩(2, 3)의 높이보다 더 높다. 따라서 하우징, 특히 공동 벽들은 상기 반도체 칩(2, 3) 위로 완전히 돌출하게 된다. 상기 공동 벽(1a, 1b)들에 의해서는 상기 반도체 칩(2, 3) 상호 간의 광학적인 오버랩 현상이 중단될 수 있다. 특히 상기 방사선 방출 반도체 칩(2)에 의해서 방출되는 방사선은 상기 방사선 검출 반도체 칩(3)에 의해서 직접 검출될 수 없다.
상기 방사선 방출 반도체 칩(2) 및 상기 방사선 검출 반도체 칩(3)은 각각 하나의 활성 층을 구비한다. 상기 방사선 방출 반도체 칩(2)의 활성 층은 방사선을 발생하기에 적합하다. 상기 방사선 검출 반도체 칩(3)의 활성 층은 방사선을 검출하기에 적합하다. 상기 방사선 검출 반도체 칩(3)은 특히 상기 방사선 방출 반도체 칩(2)의 방출 파장 범위와 상이한 파장 범위 안에 있는 방사선을 검출하도록 제공되었다. 그럼으로써, 상기 방사선 검출 반도체 칩이 상기 방사선 방출 반도체 칩에 의해서 방출되는 방사선에 대하여 민감하게 반응하지 않는 상황이 가능해진다.
상기 방사선 방출 반도체 칩(2)은 바람직하게 가시 광선을 방출하기에 적합한 LED이다. 상기 방사선 검출 반도체 칩(3)은 바람직하게 적외선을 검출하기에 적합한 광 검출기이다.
상기 방사선 방출 반도체 칩(2)과 상기 방사선 검출 반도체 칩(3) 사이에는 공동 벽(1a, 1b)들에 의해서 광 배리어가 형성되어 있다. 따라서, 상기 LED에 의해서 방출되는 방사선은 상기 광 검출기에 의해 직접 검출될 수 없다. 상기 제 1 공동(4a) 및 제 2 공동(4b)의 공동 벽(1a, 1b)들 사이에는 분리 슬롯(6)이 형성되어 있으며, 상기 분리 슬롯은 하우징(1)의 제 1 및 제 2 공동(4a, 4b)을 기계적으로 상호 분리시킨다. 하우징(1)은 상기 분리 슬롯(6)에도 불구하고 일체형으로 형성되었다.
상기 제 1 공동(4a) 내에서는 방사선을 방출하는 반도체 칩(2)이 실리콘 캐스팅 컴파운드에 의해 주조되었다. 상기 방사선 검출 반도체 칩(3)은 제 2 공동(4b) 내에서 에폭시 수지 캐스팅 컴파운드에 의해 주조되었으며, 이 경우 상기 에폭시 수지 캐스팅 컴파운드(5b)는 상기 방사선 방출 반도체 칩(2)에 의해서 방출되는 방사선을 적어도 부분적으로 흡수하기에 적합한 흡수체 입자를 포함한다. 상기 방사선 방출 반도체 칩(2)에 의해서 방출되는 방사선이 제 2 공동(4b) 내부에 도달한다면, 상기 방사선 비율이 에폭시 수지 캐스팅 컴파운드(5b)의 흡수체 입자에 의해 흡수됨으로써, 결과적으로 상기 비율은 방사선 검출 반도체 칩(3)까지 도달하지 않게 된다. 따라서, 상기 LED(2)에 의해서 방출되는 방사선이 상기 방사선 검출기(3)에 영향을 미칠 수 있는 가능성이 방지될 수 있다.
이 경우에는 실리콘 캐스팅 컴파운드(5a) 및 에폭시 수지 캐스팅 컴파운드(5b)가 상기 제 1 공동(4a) 및 상기 제 2 공동(4b)을 완전히 충진함으로써, 결과적으로 컴포넌트(10)는 바람직하게 대체로 평탄한 표면을 갖게 된다.
하우징(1)은 바람직하게 흑색으로 착색된 에폭시를 함유하고, 니켈, 팔라듐 및/또는 금으로 적어도 부분적으로 코팅되어 있다. 예를 들어 상기 하우징은 QFN-하우징이다.
상기 방사선 방출 반도체 칩(2)에 대한 전력 공급은 상기 방사선 검출 반도체 칩을 통해서 이루어진다. 따라서, 상기 방사선 검출 반도체 칩은 상기 방사선 방출 반도체 칩에 전력을 공급하기 위한 스위치이며, 그에 따라 상기 방사선 방출 반도체 칩을 작동시키도록 형성되었다. 따라서, 외부 방사선의 검출 비율에 따라 상기 방사선 방출 반도체 칩(2)의 작동을 유발하는 지능형 광원이 발생 될 수 있다. 외부 광원으로서는 예를 들어 태양 광선이 간주 된다. 따라서, 상기 방사선 검출 반도체 칩(3)이 소정의 한계 값 위에서 적외선 파장 범위 안에 있는 방사선을 검출하면, 상기 방사선 검출기(3)가 상기 방사선 방출 반도체 칩(2)에 대한 전력 공급을 스위치-오프 함으로써, 결과적으로 상기 방사선 방출 반도체 칩은 방사선을 전혀 방출하지 않게 된다. 이와 같은 상황은 예를 들어 컴포넌트(10)의 주변에 태양 광선이 소정의 비율로 존재함으로써, 상기 컴포넌트(10)를 이용한 조명이 반드시 필요치 않게 되는 경우에 해당 될 것이다.
그와 달리 상기 방사선 검출기(3)가 소정의 한계 값 아래에서 외부 방사선 비율을 검출하면, 상기 방사선 검출기(3)가 상기 방사선 방출 반도체 칩(2)에 대한 전력 공급을 스위치-온 함으로써, 결과적으로 상기 방사선 방출 반도체 칩은 방사선을 방출하게 된다. 이와 같은 상황은 예를 들어 밤에 외부 태양 광선의 비율이 감소함으로써, 결과적으로 컴포넌트를 이용한 광 발생이 반드시 필요한 경우에 해당한다.
반도체 칩(2, 3)을 공동으로 배치함으로써, 신뢰할만하게 작동할 수 있고 제조 비용 및 컴포넌트 비용 면에서 경제적인 콤팩트한 컴포넌트(10)가 구현될 수 있다.
상기와 같은 컴포넌트(10)는 예를 들어 이와 같은 다수의 컴포넌트를 제조하는 공정이 공통으로 이루어지고, 그 다음에 이어서 상기 다수의 컴포넌트가 예를 들어 톱질에 의해 개별화됨으로써, 대량 생산 방법으로 제조될 수 있다.
도 1b에는 예를 들어 도 1a에 도시된 실시 예에 따른 컴포넌트(10)를 비스듬하게 바라보고 도시한 개략도가 도시되어 있다. 제 1 공동(4a)의 바닥 면에는 제 1 회로 기판(7a) 및 제 2 회로 기판(7b)이 배치되어 있으며, 상기 회로 기판들에 의해서는 방사선 방출 반도체 칩(2)이 전기적으로 콘택팅 될 수 있다. 제 3 회로 기판(8a) 상에 배치되어 있고, 전기 전도성으로 결합되어 있으며, 제 4 회로 기판(8b)에 의해 제 2 콘택팅이 이루어지는 방사선 검출 반도체(3)에 대해서는 상응하는 내용이 적용된다. 공동 벽(1a, 1b)들 사이에 있는 분리 슬롯(6)은 캐스팅 컴파운드를 함유하지 않을 수 있다. 대안적으로, 상기 분리 슬롯(6) 내에는 또한 예를 들어 상기 제 1 공동(4a) 또는 상기 제 2 공동(4b)의 캐스팅 컴파운드가 삽입될 수도 있다. 이 경우 방사선 방출 반도체 칩(2)에 의해서 방출되는 방사선이 컴포넌트(10)로부터 배출되는 과정은 하부 면에 마주 놓인 측으로부터 이루어진다.
그밖에 도 1b에 따른 실시 예는 도 1a에 따른 실시 예와 대체로 일치한다.
도 2에는 예를 들어 도 1a의 실시 예에 따른 컴포넌트(10)의 스위칭 다이어그램이 도시되어 있다. 스위칭 다이어그램에 도시된 바와 같이, 반도체 칩(2, 3)들은 하나의 공동 하우징 내에 배치되어 있고, 전기 전도성으로 서로 결합되어 있다. 상기 반도체 칩(2, 3)들의 입력 및 출력에는 각각 하나의 양극(A) 혹은 음극(C)이 연결되어 있다. 상기 반도체 칩(2, 3)들은 다양한 전기 소자들에 의해서 상호 결선 되어 있다.
도 3a에 따른 실시 예에는 예를 들어 도 1a의 실시 예에 따른 컴포넌트(10)에 대한 평면도가 도시되어 있다. 제 1 공동 및 제 2 공동을 위에서 바라보면, 상기 반도체 칩(2, 3)들의 전기적인 콘택팅을 위해서 이용되는 회로 기판(7a, 7b, 8a, 8b)들을 볼 수 있다. 상기 개별 회로 기판(7a, 7b, 8a, 8b)들은 전기적으로 상호 절연된 상태로 배치되어 있다. 특히 상기 개별 회로 기판들 사이에는 전기 절연 하우징 재료가 배치되어 있다.
상기 공동들은 공동 벽들에 의해서 완전히 둘러싸여 있다. 상기 두 개의 공동 사이에는 분리 슬롯(6)이 배치되어 있으며, 본 실시 예에서 상기 분리 슬롯은 캐스팅 재료를 함유하지 않는다.
그밖에 도 3a에 따른 실시 예는 도 1a에 따른 실시 예와 일치한다.
도 3b에는 도 3a의 실시 예에 따른 컴포넌트(10)에 대한 저면도가 도시되어 있다. 하부 면으로부터는 반도체 칩(2, 3)들의 전기적인 콘택팅을 위해서 이용되는 개별 회로 기판(7a, 7b, 8a, 8b)들을 볼 수 있다. 상기 회로 기판들은 전기적으로 상호 절연된 상태로 배치되어 있다. 특히 상기 개별 회로 기판들은 하우징 재료(1)로 충진된 상호 간격을 두고서 배치되어 있다. 상기 컴포넌트(10)는 자체 하부 면으로부터 외부에서 전기적으로 콘택팅 될 수 있으며, 상기 컴포넌트 내에서는 예를 들어 하부 면이 외부 회로 기판상에 장착되어 상기 회로 기판과 전기 전도성으로 결합된다. 상기 컴포넌트(10)는 특히 표면 장착 가능한 컴포넌트이다.
그밖에 도 3b에 따른 실시 예는 도 3a에 따른 실시 예와 일치한다.
본 발명은 실시 예들을 참조한 설명으로 인해 상기 실시 예들에만 한정되지 않는다. 오히려 본 발명은 각각의 새로운 특징 그리고 상기 특징들의 각각의 조합을 포함하며, 이런 점은 특히, 이와 같은 특징 또는 상기 특징 조합 자체가 특허청구범위 및 실시 예들에 명시적으로 기재되어 있지 않더라도, 특허청구범위에 포함된 것으로 간주 된다.
본 특허 출원은 독일 특허 출원서 DE 10 2010 053 809.4호를 우선권으로 주장하며, 상기 우선권 서류의 공개 내용은 인용에 의해서 본 출원서에 기록된다.

Claims (15)

  1. 하우징(1), 방사선을 방출하는 반도체 칩(2) 및 방사선을 검출하는 반도체 칩(3)을 구비하는, 광전자 반도체 컴포넌트(10)로서,
    - 상기 하우징(1) 내에는 제 1 공동(4a) 및 제 2 공동(4b)이 형성되어 있고,
    - 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩(2)은 방사선을 발생하기에 적합한 활성 층을 구비하고, 제 1 캐스팅 컴파운드(5a)에 의해서 주조된 상기 제 1 공동(4a) 내에 배치되어 있으며,
    - 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩(3)은 방사선을 검출하기에 적합한 활성 층을 구비하고, 제 2 캐스팅 컴파운드(5b)에 의해서 주조된 상기 제 2 공동(4b) 내에 배치되어 있으며,
    - 상기 제 2 캐스팅 컴파운드(5b) 내에는 상기 방사선 방출 반도체 칩(2)에 의해서 방출되는 방사선을 적어도 부분적으로 흡수하기에 적합한 흡수체 입자가 매립되어 있는,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사선을 방출하는 반도체 칩(2)에 의해 방출되는 방사선의 파장 범위와 상이한 파장 범위 안에 있는 방사선을 검출하는 방사선 검출 반도체 칩(3)이 제공된,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 방사선을 검출하는 반도체 칩(3)을 통해서 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩(2)에 대한 전력 공급이 이루어지는,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선을 방출하는 반도체 칩(2)과 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩(3) 사이에 공동 벽(1a, 1b)들에 의한 광 배리어가 형성된,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(1)의 제 1 및 제 2 공동(4a, 4b)이 하나의 통합된 분리 슬롯(6)에 의해서 기계적으로 상호 분리된,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 캐스팅 컴파운드(5a)는 실리콘-캐스팅 컴파운드이고, 상기 제 2 캐스팅 컴파운드(5b)는 에폭시수지-캐스팅 컴파운드인,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선을 방출하는 반도체 칩(2)은 가시 광선을 방출하기에 적합한 LED이며, 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩(3)은 IR-방사선을 검출하기에 적합한 광 검출기인,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사선 방출 반도체 칩(2) 및 상기 방사선 검출 반도체 칩(3)을 위한 하우징(1) 내에 각각 두 개의 회로 기판(7a, 7b, 8a, 8b)이 집적되어 있으며, 상기 회로 기판들 둘레에 하우징 재료가 주입된,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(1)이 흑색으로 착색된 에폭시를 함유하고/함유하거나 상기 하우징(1)이 니켈, 팔라듐 및/또는 금으로 적어도 부분적으로 코팅된,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  10. 적어도 제 4 항 및 제 7 항에 있어서,
    상기 방사선을 방출하는 반도체 칩(2)은 작동 중에 400 nm(400 nm 포함) 내지 700 nm의 범위 안에 있는 파장을 갖는 가시 광선을 발생하도록 설계되었으며, 그리고 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩(3)은 800 nm(800 nm 포함) 내지 1500 nm의 범위 안에 있는 파장을 갖는 IR-방사선을 검출하기에 적합한,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(1)이 QFN-하우징인,
    광전자 반도체 컴포넌트.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 반도체 컴포넌트(10)를 지능형 광원으로서 사용하는 용도로서,
    외부 방사선의 검출된 비율에 따라 상기 방사선 방출 반도체 칩(2)의 작동을 유발하는,
    광전자 반도체 컴포넌트의 용도.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 외부 방사선이 태양 광선인,
    광전자 반도체 컴포넌트의 용도.
  14. 하우징(1), 방사선 방출 반도체 칩(2) 및 방사선 검출 반도체 칩(3)을 구비하는 광전자 반도체 컴포넌트(10)를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법이
    - 제 1 공동(4a) 및 제 2 공동(4b)을 구비하는 하우징(1)을 준비하는 단계,
    - 상기 방사선을 방출하는 반도체 칩(2)을 상기 제 1 공동(4a) 내부에 배치하고, 제 1 캐스팅 컴파운드(5a)를 이용해서 상기 제 1 공동(4a)을 주조하는 단계, 그리고
    - 상기 방사선을 검출하는 반도체 칩(3)을 상기 제 2 공동(4b) 내부에 배치하고, 제 2 캐스팅 컴파운드(5b)를 이용해서 상기 제 2 공동(4b)을 주조하는 단계
    를 포함하며,
    이 단계에서 상기 제 2 캐스팅 컴파운드(5b) 내에는 상기 방사선 방출 반도체 칩(2)에 의해서 방출되는 방사선을 적어도 부분적으로 흡수하기에 적합한 흡수체 입자가 매립되어 있는,
    광전자 반도체 컴포넌트를 제조하기 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    다수의 반도체 컴포넌트(10)를 한 가지 공통된 방법으로 제조하고, 그 후에 이어서 상기 다수의 반도체 컴포넌트를 톱질에 의해 개별화하는,
    광전자 반도체 컴포넌트를 제조하기 위한 방법.
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