KR20180015028A - Light emitting device package - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 반도체 소자 패키지에 관한 것이다.An embodiment relates to a semiconductor device package.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광 소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.Semiconductor devices including compounds such as GaN and AlGaN have many merits such as wide and easy bandgap energy, and can be used variously as light emitting devices, light receiving devices, and various diodes.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광 소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다.Particularly, a light emitting device such as a light emitting diode or a laser diode using a semiconductor material of Group 3-5 or 2-6 group semiconductors can be applied to various devices such as a red, Blue, and ultraviolet rays. By using fluorescent materials or combining colors, it is possible to realize a white light beam with high efficiency. Also, compared to conventional light sources such as fluorescent lamps and incandescent lamps, low power consumption, , Safety, and environmental friendliness.
뿐만 아니라, 광검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자도 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용하여 제작하는 경우 소자 재료의 개발로 다양한 파장 영역의 빛을 흡수하여 광 전류를 생성함으로써 감마선부터 라디오 파장 영역까지 다양한 파장 영역의 빛을 이용할 수 있다. 또한 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 이용할 수 있다.In addition, when a light-receiving element such as a photodetector or a solar cell is manufactured using a semiconductor material of Group 3-5 or Group 2-6 compound semiconductor, development of a device material absorbs light of various wavelength regions to generate a photocurrent , It is possible to use light in various wavelength ranges from the gamma ray to the radio wave region. It also has advantages of fast response speed, safety, environmental friendliness and easy control of device materials, so it can be easily used for power control or microwave circuit or communication module.
따라서, 반도체 소자는 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등 및 Gas나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다. 또한, 반도체 소자는 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다.Accordingly, the semiconductor device can be replaced with a transmission module of an optical communication means, a light emitting diode backlight replacing a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) constituting a backlight of an LCD (Liquid Crystal Display) display device, White light emitting diodes (LEDs), automotive headlights, traffic lights, and gas and fire sensors. In addition, semiconductor devices can be applied to high frequency application circuits, other power control devices, and communication modules.
상술한 반도체 소자가 실장되는 반도체 소자 패키지의 리드 프레임에는 은(Ag) 코팅을 하게 되는데, 반도체 소자 패키지가 대기 중의 화학성분에 노출되면 리드 프레임의 부식을 야기시킬 수 있다. 리드 프레임의 부식으로 인해 반도체 소자 패키지의 광속 및 성능이 저하될 수 있다.The lead frame of the semiconductor device package on which the above-described semiconductor device is mounted is coated with silver (Ag) coating. If the semiconductor device package is exposed to chemical components in the atmosphere, it may cause corrosion of the lead frame. The light flux and performance of the semiconductor device package may be deteriorated due to corrosion of the lead frame.
실시예는 반도체 소자 패키지의 리드 프레임이 대기 중의 화학성분에 노출되는 것을 방지해 줄 수 있는 보호층이 구비된 반도체 소자 패키지를 제공하고자 한다.The embodiments are directed to a semiconductor device package provided with a protection layer that can prevent a lead frame of a semiconductor device package from being exposed to chemical components in the atmosphere.
실시예에 의한 반도체 소자 패키지는 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체에 배치되는 제1 및 제2 리드 프레임; 상기 제1 및 제2 리드 프레임에 전기적으로 연결되는 반도체 소자; 상기 반도체 소자를 둘러싸는 몰딩부; 및 상기 몰딩부의 상부와 상기 패키지 몸체의 둘레에 배치되는 보호층을 포함하고, 상기 보호층은 탄소(C)와, 산소(O), 실리콘(Si) 및 플루오르(F)를 포함하며, C, O, Si 및 F의 혼합비는 C:O:Si:F= 44~70: 25~30: 3~18: 0~3일 수 있다.The semiconductor device package according to the embodiment includes: A package body; First and second lead frames disposed in the package body; A semiconductor element electrically connected to the first and second lead frames; A molding part surrounding the semiconductor element; And a protective layer disposed on an upper portion of the molding portion and around the package body. The protective layer includes carbon (C), oxygen (O), silicon (Si), and fluorine (F) The mixing ratio of O, Si and F may be C: O: Si: F = 44-70: 25-30: 3-18: 0-3.
상기 패키지 몸체는 캐비티를 가지고, 상기 반도체 소자는 상기 캐비티의 바닥면에 배치되고, 상기 몰딩부는 상기 캐비티의 내부에 배치되고, 상기 보호층은 상기 캐비티의 패키지 몸체와 상기 몰딩부의 경계 영역 및 상기 리드 프레임과 상기 패키지 몸체와의 경계 영역 중 적어도 하나를 덮으며 배치될 수 있다.Wherein the package body has a cavity, the semiconductor element is disposed on a bottom surface of the cavity, the molding portion is disposed inside the cavity, and the protective layer is formed on a boundary region between the package body and the molding portion of the cavity, And at least one of a boundary region between the frame and the package body.
상기 보호층은 상기 패키지 몸체의 측면에 배치되고, 상기 패키지 몸체의 하부 영역에서의 상기 보호층의 두께가 상기 패키지 몸체의 상부 영역에서의 상기 보호층의 두께보다 두꺼울 수 있다.The protective layer may be disposed on a side surface of the package body and the thickness of the protective layer in the lower region of the package body may be greater than the thickness of the protective layer in the upper region of the package body.
상기 보호층의 굴절률은 상기 몰딩부의 굴절률과 같거나 보다 클 수 있다.The refractive index of the protective layer may be equal to or greater than the refractive index of the molding part.
상기 보호층의 하단면은 상기 제1 리드 프레임 또는 상기 제2 리드 프레임의 하단면보다 높게 배치될 수 있다.The lower surface of the protective layer may be disposed higher than the lower surface of the first lead frame or the second lead frame.
상기 보호층의 두께는 9㎛ 내지 17㎛일 수 있다.The thickness of the protective layer may be 9 탆 to 17 탆.
상기 보호층의 상부면의 가장 자리는 곡면을 가질 수 있다.The edge of the upper surface of the protective layer may have a curved surface.
다른 실시예에 의한 반도체 소자 패키지는 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체에 배치되는 제1 및 제2 리드 프레임; 상기 제1 및 제2 리드 프레임에 전기적으로 연결되는 반도체 소자; 상기 반도체 소자를 둘러싸고 배치되는 보호층; 및 상기 보호층 상에 배치되는 몰딩부를 포함하고, 상기 보호층은 탄소(C)와, 산소(O), 실리콘(Si) 및 플루오르(F)를 포함하며, C, O, Si 및 F의 혼합비는 C:O:Si:F= 44~70: 25~30: 3~18: 0~3일 수 있다.A semiconductor device package according to another embodiment includes a package body; First and second lead frames disposed in the package body; A semiconductor element electrically connected to the first and second lead frames; A protective layer disposed around the semiconductor element; And a molding part disposed on the protective layer, wherein the protective layer includes carbon (C), oxygen (O), silicon (Si), and fluorine (F) Can be C: O: Si: F = 44-70: 25-30: 3-18: 0-3.
상기 패키지 몸체는 캐비티를 가지고, 상기 반도체 소자는 상기 캐비티의 바닥면에 배치되고, 상기 보호층은 상기 캐비티의 하부 영역에 배치되고, 상기 몰딩부는 상기 캐비티의 상부 영역에 배치될 수 있다.The package body has a cavity, the semiconductor element is disposed on a bottom surface of the cavity, the protective layer is disposed in a lower region of the cavity, and the molding portion is disposed in an upper region of the cavity.
상기 보호층의 두께는 9㎛ 내지 17㎛일 수 있다.The thickness of the protective layer may be 9 탆 to 17 탆.
상기 보호층의 굴절률은 상기 몰딩부의 굴절률과 같거나 보다 작을 수 있다.The refractive index of the protective layer may be equal to or less than the refractive index of the molding part.
실시예에 따른 반도체 소자 패키지는 반도체 소자 패키지의 리드 프레임이 대기 중의 화학성분에 노출되는 것을 방지해 줌으로써, 반도체 소자 패키지의 광속을 향상시킬 수 있고, 반도체 소자 패키지의 성능을 개선시킬 수 있다.The semiconductor device package according to the embodiment can prevent the lead frame of the semiconductor device package from being exposed to chemical components in the atmosphere, thereby improving the luminous flux of the semiconductor device package and improving the performance of the semiconductor device package.
도 1은 제1 실시예에 따른 반도체 소자 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 2는 제2 실시예에 따른 반도체 소자 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 3은 제3 실시예에 따른 반도체 소자 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 4는 제4 실시예에 따른 반도체 소자 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 5(a)와 도 5(b)는 종래의 반도체 소자 패키지의 외관과 실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 외관을 나타내는 사진이다.
도 6은 각 실시예들의 시간에 따른 광 유지율을 나타내는 그래프이다.
도 7은 각 실시예들의 시간에 따른 황변 정도를 나타내는 표이다.1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device package according to a first embodiment.
2 is a cross-sectional view showing a semiconductor device package according to the second embodiment.
3 is a cross-sectional view showing a semiconductor device package according to the third embodiment.
4 is a cross-sectional view showing a semiconductor device package according to the fourth embodiment.
5 (a) and 5 (b) are photographs showing the external appearance of a conventional semiconductor device package and the appearance of a semiconductor device package according to the embodiment.
6 is a graph showing the light retention rate with time in each of the embodiments.
7 is a table showing the yellowing degree with time in each of the embodiments.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly) 접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment according to the present invention, in the case of being described as being formed "on or under" of each element, the upper (upper) or lower (lower) or under are all such that two elements are in direct contact with each other or one or more other elements are indirectly formed between the two elements. Also, when expressed as "on or under", it may include not only an upward direction but also a downward direction with respect to one element.
반도체 소자는 발광 소자, 수광 소자 등 각종 전자 소자 포함할 수 있으며, 발광 소자와 수광 소자는 모두 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.The semiconductor device may include various electronic devices such as a light emitting device and a light receiving device. The light emitting device and the light receiving device may include the first conductivity type semiconductor layer, the active layer, and the second conductivity type semiconductor layer.
본 실시예에 따른 반도체 소자는 발광 소자일 수 있다.The semiconductor device according to this embodiment may be a light emitting device.
발광 소자는 전자와 정공이 재결합함으로써 빛을 방출하게 되고, 이 빛의 파장은 물질 고유의 에너지 밴드갭에 의해서 결정된다. 따라서, 방출되는 빛은 상기 물질의 조성에 따라 다를 수 있다.The light emitting device emits light by recombination of electrons and holes, and the wavelength of the light is determined by the energy band gap inherent to the material. Thus, the light emitted may vary depending on the composition of the material.
도 1은 제1 실시예에 따른 반도체 소자 패키지를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device package according to a first embodiment.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 반도체 소자 패키지(100A)는 패키지 몸체(110), 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b), 반도체 소자(130), 몰딩층(140) 및 보호층(150A)을 포함할 수 있다.1, the
패키지 몸체(110)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있다.The
패키지 몸체(110)에는 캐비티(cavity)가 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다. 캐비티는 바닥면과 내측면을 포함할 수 있고, 바닥면은 제1 리드 프레임(120a)과 제2 리드 프레임(120b)을 전기적으로 분리할 수 있다. 그리고 캐비티의 내측면은 기울기를 가질 수도 있다. 그리고, 패키지 몸체(110)에 형성된 캐비티의 내측면은 리플렉터로 작용할 수 있으며, 반도체 소자(130)로부터 방출되는 빛을 반도체 소자 패키지(100A)의 전면(도 1에서 윗 방향)으로 반사시켜 휘도를 증가시킬 수 있다.A cavity may be formed in the
이러한 작용을 위하여, 캐비티의 바닥면과 내측면에는 반사층(미도시)이 코팅 등의 방법으로 배치될 수 있다.For this purpose, a reflective layer (not shown) may be disposed on the bottom and inner sides of the cavity by coating or the like.
패키지 몸체(110)에는 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b)이 배치될 수 있고, 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b)은 서로 전기적으로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b)은 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들면 금속으로 이루어질 수 있고, 상세하게는 구리(Cu)로 이루어질 수 있다. 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b)은 패키지 몸체(110)의 하부면에 배치되고 있으나 이에 한정하지 않으며, 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b)의 일부분은 캐비티의 바닥면에서 노출될 수 있다.The first and second lead frames 120a and 120b may be disposed on the
반도체 소자(130)에는 제1 전극층(131)과 제2 전극층(132)이 배치될 수 있다.The
제1 전극층(131)과 제2 전극층(132)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 금(Au) 중 적어도 하나 및 이들의 합금을 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.The
그리고, 제1 리드 프레임(120a)에는 제1 전극 패드(121)가 배치될 수 있고, 제2 리드 프레임(120b)에는 제2 전극 패드(122)가 배치될 수 있다.A
반도체 소자(130)의 제1 전극층(131)이 제1 리드 프레임(120a)과 제1 와이어(W1)로 전기적으로 연결되고, 반도체 소자(130)의 제2 전극층(132)이 제2 리드 프레임(120)과 제2 와이어(W2)로 전기적으로 연결되어 반도체 소자(130)를 제1 리드 프레임(120a)과 제2 리드 프레임(120b)에 와이어 본딩을 할 수 있다. 제1 리드 프레임(120a)과 제2 리드 프레임(120b)은 패키지 몸체(110)를 통하여 서로 전기적으로 분리되며, 제1 리드 프레임(120a)과 제2 리드 프레임(120b)에 전기적으로 연결된 반도체 소자(130)에 전원을 공급해 준다. 여기서, 제1 리드 프레임(120a)과 제2 리드 프레임(120b)은 반도체 소자(130)에서 방출된 빛을 반사시킬 수도 있다.The
도 1에는 수평형 반도체 소자가 도시되고 있으나 이에 한정하지 않으며, 수직형 반도체 소자나 플립 칩 타입의 반도체 소자가 배치될 수도 있다.Although the horizontal semiconductor device is shown in FIG. 1, the vertical semiconductor device or the flip chip type semiconductor device may be disposed.
패키지 몸체(110)의 캐비티에는 몰딩층(140)이 채워질 수 있다.The cavity of the
몰딩층(140)은 반도체 소자(130)를 보호하도록 반도체 소자(130)를 둘러싸며 반도체 소자(130)의 둘레에 배치될 수 있도록 캐비티에 배치될 수 있다. 몰딩부(140)는 실리콘 또는 에폭시 계열의 물질과 형광체(미도시)가 포함될 수 있다. 형광체는 야그(YAG) 계열의 형광체나, 나이트라이드(Nitride) 계열의 형광체, 실리케이트(Silicate) 또는 이들이 혼합되어 사용될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.The
제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b)의 상면에는 은(Ag)을 포함하는 도금층(미도시)이 배치될 수 있는데, 도 1에 도시된 패키지 몸체(110)와 몰딩층(140) 사이의 경계 영역(A)과, 패키지 몸체(110)와 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b) 사이의 경계 영역(B)을 통해, 상기 도금층으로 대기 중의 화학성분이 침투할 수 있다.A plated layer (not shown) containing silver (Ag) may be disposed on the upper surfaces of the first and second lead frames 120a and 120b and between the
그리고, 상기 도금층이 패키지 몸체(110)와 몰딩층(140) 사이의 경계 영역(A)과, 패키지 몸체(110)와 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b) 사이의 경계 영역(B)을 통해 침투한 화학성분과 반응할 수 있다. 예를 들어, 상기 도금층에 포함된 은(Ag)이 대기 중에 포함된 황(S)이 서로 반응하여 상기 도금층이 변색이 일어날 수 있고, 도금층이 부식되어 반도체 소자 패키지의 광속 및 성능이 저하될 수 있다.The plating layer is formed on the boundary region A between the
이때, 보호층(150A)이 배치되어, 외부로부터 이물질이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 보호층(150A)은 상술한 패키지 몸체(110)와 몰딩층(140) 사이의 경계 영역(A)과, 패키지 몸체(110)와 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b) 사이의 경계 영역(B)을 덮으며, 반도체 소자 패키지(100A)의 상부면과 측면에 배치될 수 있다.At this time, the
실시예 따른 보호층(150A)은 불소용제 원액에 아이코사펜타엔산(IPA), 헥산, 부틸아세트산 및 톨루엔을 포함하는 희석제를 혼합하여 이루어질 수 있고, 원액과 희석제의 혼합 비율은 1:4일 수 있으나 원액과 희석제의 혼합 비율은 이에 한정하지는 않는다. 상기 혼합 비율에 따라 보호층(150A)의 두께가 결정될 수 있다.The
보호층(150A)의 두께는 2㎛ 내지 45㎛일 수 있다. 그리고, 보호층(150A)은불소용제 원액(silver sulfide coating agent)에 희석제가 혼합된 용액으로 도포될 수 있는데, 불소용제 원액의 함량에 따라 보호층(150A)의 두께는 달라질 수 있다. 예를 들어, 불소용제 원액의 함량이 5%일 때 보호층(150A)의 두께는 2㎛ 내지 7㎛일 수 있고, 불소용제 원액의 함량이 20%일 때 보호층(150A)의 두께는 9㎛ 내지 17㎛일 수 있으며, 불소용제 원액의 함량이 100%일 때 보호층(150A)의 두께는 38㎛ 내지 45㎛일 수 있다.The thickness of the
이와 같이, 불소용제 원액의 함량에 따라 보호층(150A)의 두께는 달라질 수 있다.As described above, the thickness of the
그리고, 보호층(150A)은 탄소(C)와, 산소(O), 실리콘(Si) 및 플루오르(F)를 포함할 수 있고, C, O, Si 및 F의 혼합비는 C:O:Si:F= 44~70: 25~30: 3~18: 0~3일 수 있으며, 상세하게는 69.5: 25.9: 3.6: 0.9일 수 있다. The
도 1에서 보호층(150A)은 두께가 일정하지 않을 수 있으며, 보호층(150A)은 몰딩부(140)의 상부 영역에서의 두께(t11)과 패키지 몸체(110)의 하부 영역에서의 두께(t22)와 상부 영역에서의 두께(t21)를 가질 수 있다.1, the thickness of the
이때, 보호층(150A)은 패키지 몸체(110)의 하부 영역에서의 두께(t22)가 상부 영역에서의 두께(t21)와 동일하거나 더 클 수 있다. 즉, 제조 공정에서 코팅 등의 방법으로 보호층(150A)을 도포하면, 보호층(150A)이 경화되기 전에 유동성을 가지므로 하부 영역으로 흐를 수 있기 때문이다.At this time, the thickness t22 of the
예를 들면, 패키지 몸체(110)의 측면에 배치되는 보호층(150A)의 두께(t21)는 아래로 갈수록 점차적으로 증가하여, 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b)의 측면에 배치되는 보호층(150A)의 두께(t22)가 보호층(150A)의 바닥면에서 가장 두꺼울 수 있다.For example, the thickness t21 of the
또한, 보호층(150A)의 상부면의 가장 자리는, 상술한 유동성으로 인하여 곡면을 가질 수도 있다.Further, the edge of the upper surface of the
그리고, 몰딩부(140)의 상부 영역에서의 보호층(150A)의 두께(t11)는 패키지 몸체(110)의 하부 영역에서의 두께(t22)보다 작고, 상부 영역에서의 두께(t21)보다 두꺼울 수 있다.The thickness t11 of the
반도체 소자 패키지(100A)에서 반도체 소자(130)로부터 방출된 광은, 몰딩부(140)를 통과하여 보호층(150A)로 진행하게 된다. 이때, 광이 보호층(150A)에서 전반사되는 것을 방지하기 위하여 보호층(150A)의 굴절률은 몰딩부(140)의 굴절률과 같거나 보다 클 수 있으며, 실리콘을 모재로 하는 몰딩부(140)의 굴절률은 1.4 내외일 수 있다.The light emitted from the
도 2는 제2 실시예에 따른 반도체 소자 패키지를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a semiconductor device package according to the second embodiment.
도 2를 참조하면, 제2 실시예에 따른 반도체 소자 패키지(100B)는 패키지 몸체(110), 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b), 반도체 소자(130), 몰딩층(140) 및 보호층(150B)을 포함할 수 있다.2, the
패키지 몸체(110), 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b), 반도체 소자(130)는 제1 실시예의 구성과 동일하므로 설명을 생략하기로 한다.Since the
반도체 소자 패키지(100B)는 보호층(150B)의 하단면이 제1 리드 프레임(120a) 또는 제2 리드 프레임(120b)의 하단면보다 높게 배치되는 차이점이 있다.The
이때, 도 1에서 패키지 몸체(110)와 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b) 사이의 경계 영역(B)을 덮기 위하여, 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b)의 하부 영역에서 보호층(150B)이 배치되지 않는 영역의 높이(h2)는 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b)의 높이(h1)보다 작을 수 있다.In this case, in order to cover the boundary region B between the
도 1의 반도체 소자 패키지(100A)의 경우 보호층(150A)의 하단면의 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b)의 하단면과 동일한 높이에 배치되는데, 상술한 경화 공정 등에서 제1 및 2 리드 프레임(120a, 120b)의 하부 영역으로 보호층(150A)이 흐를 수 있다.The
즉, 제조 공정에서 코팅 등의 방법으로 보호층(150A)을 도포하면, 보호층(150A)이 경화되기 전에 유동성을 가지므로 하부 영역으로 흐를 수 있기 때문이다.That is, when the
따라서, 반도체 소자 패키지(100B)에 보호층(150B)을 배치시킬 때, 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b)의 하부 영역에서 보호층(150B)이 배치되지 않는 영역의 높이(h2)와 동일한 마스크를 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b)의 하부 둘레에 배치시키고, 보호층(150B)이 패키지 몸체(110)와 몰딩층(140) 사이의 경계 영역과, 패키지 몸체(110)와 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b) 사이의 경계 영역을 덮도록, 보호층(150B)을 반도체 소자 패키지(100B)의 상부면과 측면에 도포할 수 있다.Therefore, when the
보호층(150B)을 몰딩층(140)의 상면과 패키지 몸체(110)의 상면 및 측면과 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b)의 측면 상부에 도포한 뒤, 보호층(150B)이 경화되면 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b)의 하부 둘레에 배치되었던 마스크를 제거할 수 있다.The
상술한 바와 같이, 도 2의 반도체 소자 패키지(100B)의 경우, 보호층(150B)의 하단면이 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b)의 하단면보다 높게 배치되어 상술한 문제점을 방지할 수 있다.2, the lower end surface of the
보호층(150B)을 배치시키기 위해, 반도체 소자 패키지를 플레이트에 놓고 코팅액을 몰딩층(140)의 상단면, 패키지 몸체(110)의 상단면과 측면 및 제1 및 제2 리드 프레임(120a, 120b)의 측면 전체에 도포한다. 코팅액을 도포한 뒤, 플레이트에서 반도체 소자 패키지를 분리하는 과정에서 보호층(150B)의 바닥면이 플레이트에 들러붙어 플레이트에서 반도체 소자 패키지가 잘 떨어지지 않을 수 있다.The semiconductor element package is placed on the plate and the coating liquid is supplied to the upper surface of the
따라서, 제1 및 제2 리드 프레임(120A, 120B)의 측면의 높이(h2)가 1 및 제2 리드 프레임(120A, 120B)의 높이(h1)보다 작도록 보호층(150B)을 배치시킴으로써, 패키지 몸체(110)와 제1 및 제2 리드 프레임(120A, 120B) 사이의 경계면으로 대기 중의 화학성분이 반도체 소자 패키지의 내부로 침투되는 것을 막아 줄 수 있고, 반도체 소자 패키지의 제작 공정을 용이하게 해 줄 수 있다.Therefore, by disposing the
도 3은 제3 실시예에 따른 반도체 소자 패키지를 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a semiconductor device package according to the third embodiment.
본 실시예에 따른 반도체 소자 패키지(100C)는 도 1의 반도체 소자 패키지(100)A와 유사하나, 보호층(150C)이 하부에 배치되고 몰딩부(140)가 상부에 배치되는 차이점이 있다.The
그리고, 반도체 소자(130)로부터 방출된 광이 몰딩부(140)에서 전반사되는 것을 방지하기 위하여 몰딩부(140)의 굴절률은 보호층(150c)의 굴절률과 같거나 보다 클 수 있다.The refractive index of the
보호층(150C)의 두께는 2㎛ 내지 45㎛일 수 있다. 그리고, 보호층(150C)은불소용제 원액(silver sulfide coating agent)에 희석제가 혼합된 용액으로 도포될 수 있으며, 불소용제 원액의 함량에 따라 보호층(150C)의 두께는 달라질 수 있다. 예를 들어, 불소용제 원액의 함량이 5%일 때 보호층(150C)의 두께는 2㎛ 내지 7㎛일 수 있고, 불소용제 원액의 함량이 20%일 때 보호층(150C)의 두께는 9㎛ 내지 17㎛일 수 있으며, 불소용제 원액의 함량이 100%일 때 보호층(150C)의 두께는 38㎛ 내지 45㎛일 수 있다.The thickness of the
보호층(150C)은 탄소(C)와, 산소(O), 실리콘(Si) 및 플루오르(F)를 포함할 수 있고, C, O, Si 및 F의 혼합비는 C:O:Si:F= 44~70: 25~30: 3~18: 0~3일 수 있으며, 상세하게는 44.3: 30.0: 10.2: 0일 수 있다.The
보호층(150c)은 반도체 소자(130)를 덮으며 배치될 수 있고, 몰딩부(140)의 상부면은 패키지 몸체(110)의 상부면과 동일 높이에까지 배치될 수 있다. 그리고, 보호층(150C)의 두께(t32)는 몰딩부(140)의 두께(t31)보다 얇을 수 있다.The protective layer 150c may be disposed to cover the
도 4는 제4 실시예에 따른 반도체 소자 패키지를 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a semiconductor device package according to the fourth embodiment.
본 실시예에 따른 반도체 소자 패키지(100D)는 도 1의 반도체 소자 패키지(100)A와 유사하나, 보호층(150D)이 몰딩부(140)와 패키지 몸체(110)의 상부 영역에만 배치되는 차이점이 있다.The
본 실시예에 따른 반도체 소자 패키지(100D)는 특히, 도 1에 도시된 패키지 몸체(110)와 몰딩층(140) 사이의 경계 영역(A)에 외부로부터 화학 성분이 침투하는 것을 방지할 수 있다.The
몰딩부(140)의 상부면은 패키지 몸체(110)의 상부면과 동일 높이에까지 배치될 수 있고, 보호층(150D)의 두께(t41)는 몰딩부(140)의 두께(t42)보다 작을 수 있다.The upper surface of the
보호층(150D)의 두께는 2㎛ 내지 45㎛일 수 있다. 그리고, 보호층(150D)은불소용제 원액(silver sulfide coating agent)에 희석제가 혼합된 용액으로 도포될 수 있으며, 불소용제 원액의 함량에 따라 보호층(150D)의 두께는 달라질 수 있다. 예를 들어, 불소용제 원액의 함량이 5%일 때 보호층(150D)의 두께는 2㎛ 내지 7㎛일 수 있고, 불소용제 원액의 함량이 20%일 때 보호층(150D)의 두께는 9㎛ 내지 17㎛일 수 있으며,불소용제 원액의 함량이 100%일 때 보호층(150D)의 두께는 38㎛ 내지 45㎛일 수 있다.The thickness of the
도 5(a)와 도 5(b)는 종래의 반도체 소자 패키지의 외관과 실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 외관을 나타내는 사진이다.5 (a) and 5 (b) are photographs showing the external appearance of a conventional semiconductor device package and the appearance of a semiconductor device package according to the embodiment.
도 5(a)는 종래의 반도체 소자 패키지의 외관을 나타내고, 도 5(b)는 실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 외관을 나타내는 것으로, 도 5(a)와 도 5(b)를 비교해 봤을 때, 보호층이 구비된 반도체 소자 패키지가 황변 현상이 덜 일어나는 것을 알 수 있다.FIG. 5A shows the appearance of a conventional semiconductor device package. FIG. 5B shows the appearance of a semiconductor device package according to the embodiment. When FIGS. 5A and 5B are compared , It can be seen that the yellowing phenomenon is less likely to occur in the semiconductor device package provided with the protective layer.
도 6은 각 실시예들의 시간에 따른 광 유지율을 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing the light retention rate with time in each of the embodiments.
도 6을 참조하면, A-1, A-2는 제1 실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 내부에 배치되는 보호층의불소용제 원액의 함량이 5%일 때와 20%일 때의 광 유지율을 나타내고, B-1, B-2, B-3은 제3 실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 내부에 배치되는 보호층의불소용제 원액의 함량이 각각 5%, 20%, 100%일 때의 광 유지율을 나타내며, C-1, C-2는 제4 실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 내부에 배치되는 보호층의불소용제 원액의 함량이 5%일 때와 20%일 때의 광 유지율을 나타낸다.Referring to FIG. 6, A-1 and A-2 indicate light retention when the content of the fluorine solvent stock solution in the protective layer disposed inside the semiconductor device package according to the first embodiment is 5% and 20% B-1, B-2, and B-3 are the light when the content of the fluorine solvent stock solution of the protective layer disposed in the semiconductor device package according to the third embodiment is 5%, 20%, and 100%, respectively And C-1 and C-2 represent light retention when the content of the fluorine solvent stock solution in the protective layer disposed inside the semiconductor device package according to the fourth embodiment is 5% and 20%, respectively.
REF는 종래의 반도체 소자 패키지의 광 유지율은 500시간 내에 급격히 하락하는 것을 알 수 있다, 이에 반해 각 실시예들에 따른 반도체 소자 패키지의 광 유지율은 종래의 반도체 소자 패키지의 광 유지율보다 하락하는 정도가 현저히 감소하고 있음을 알 수 있다.REF shows that the light retention rate of a conventional semiconductor device package falls sharply within 500 hours. On the other hand, the light retention ratio of the semiconductor device package according to each embodiment is lower than the light retention ratio of the conventional semiconductor device package It can be seen that it is remarkably decreased.
도 7은 각 실시예들의 시간에 따른 황변 정도를 나타내는 표이다.7 is a table showing the yellowing degree with time in each of the embodiments.
도 7에 도시된 바와 같이, 실시예들에 따른 반도체 소자 패키지의 광 유지율이 종래의 반도체 소자 패키지의 광 유지율에 비해 크게 향상됨과 동시에 반도체 소자 패키지의 황변되는 정도가 크게 감소함을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, it can be seen that the light retention rate of the semiconductor device package according to the embodiments is greatly improved as compared with the light retention ratio of the conventional semiconductor device package, and the degree of yellowing of the semiconductor device package is greatly reduced.
상술한 바와 같이, 실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 리드 프레임이 대기 중의 화학성분에 노출되는 것을 방지해 줌으로써, 반도체 소자 패키지의 광속을 향상시킬 수 있고, 반도체 소자 패키지의 성능을 개선시킬 수 있다.As described above, by preventing the lead frame of the semiconductor device package according to the embodiment from being exposed to chemical components in the atmosphere, the luminous flux of the semiconductor device package can be improved and the performance of the semiconductor device package can be improved.
상술한 반도체 소자 패키지는 조명 시스템의 광원으로 사용될 수 있는데, 예를 들어 영상표시장치의 광원이나 조명 장치 등의 광원으로 사용될 수 있다.The above-described semiconductor device package can be used as a light source of an illumination system, for example, as a light source of an image display device or a light source of an illumination device.
영상표시장치의 백라이트 유닛으로 사용될 때 에지 타입의 백라이트 유닛으로 사용되거나 직하 타입의 백라이트 유닛으로 사용될 수 있고, 조명 장치의 광원으로 사용될 때 등기구나 벌브 타입으로 사용될 수도 있으며, 또한 이동 단말기의 광원으로 사용될 수도 있다.When used as a backlight unit of a video display device, it can be used as an edge type backlight unit or as a direct-type backlight unit. When used as a light source of a lighting device, it can be used as a regulator or a bulb type. It is possible.
발광 소자는 상술한 발광 다이오드 외에 레이저 다이오드가 있다.The light emitting element includes a laser diode in addition to the light emitting diode described above.
수광 소자로는 빛을 검출하여 그 강도를 전기 신호로 변환하는 일종의 트랜스듀서인 광 검출기(photodetector)를 예로 들 수 있다. 이러한 광 검출기로서, 광전지(실리콘, 셀렌), 광도전 소자(황화 카드뮴, 셀렌화 카드뮴), 포토 다이오드(예를 들어, visible blind spectral region이나 true blind spectral region에서 피크 파장을 갖는 PD), 포토 트랜지스터, 광전자 증배관, 광전관(진공, 가스 봉입), IR(Infra-Red) 검출기 등이 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.As the light receiving element, a photodetector, which is a kind of transducer that detects light and converts the intensity of the light into an electric signal, is exemplified. As such a photodetector, a photodiode (e.g., a PD with a peak wavelength in a visible blind spectral region or a true blind spectral region), a photodiode (e.g., a photodiode such as a photodiode (silicon, selenium), a photoconductive element (cadmium sulfide, cadmium selenide) , Photomultiplier tube, phototube (vacuum, gas-filled), IR (Infra-Red) detector, and the like.
또한, 광검출기와 같은 반도체 소자는 일반적으로 광변환 효율이 우수한 직접 천이 반도체(direct bandgap semiconductor)를 이용하여 제작될 수 있다. 또는, 광검출기는 구조가 다양하여 가장 일반적인 구조로는 p-n 접합을 이용하는 pin형 광검출기와, 쇼트키접합(Schottky junction)을 이용하는 쇼트키형 광검출기와, MSM(Metal Semiconductor Metal)형 광검출기 등이 있다.In addition, a semiconductor device such as a photodetector may be fabricated using a direct bandgap semiconductor, which is generally excellent in photo-conversion efficiency. Alternatively, the photodetector has a variety of structures, and the most general structure includes a pinned photodetector using a pn junction, a Schottky photodetector using a Schottky junction, and a metal-semiconductor metal (MSM) photodetector have.
포토 다이오드(Photodiode)는 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있고, pn접합 또는 pin 구조로 이루어진다. 포토 다이오드는 역바이어스 혹은 제로바이어스를 가하여 동작하게 되며, 광이 포토 다이오드에 입사되면 전자와 정공이 생성되어 전류가 흐른다. 이때 전류의 크기는 포토 다이오드에 입사되는 광의 강도에 거의 비례할 수 있다.The photodiode, like the light emitting device, may include the first conductivity type semiconductor layer having the structure described above, the active layer, and the second conductivity type semiconductor layer, and may have a pn junction or a pin structure. The photodiode operates by applying reverse bias or zero bias. When light is incident on the photodiode, electrons and holes are generated and a current flows. At this time, the magnitude of the current may be approximately proportional to the intensity of the light incident on the photodiode.
광전지 또는 태양 전지(solar cell)는 포토 다이오드의 일종으로, 광을 전류로 변환할 수 있다. 태양 전지는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.A photovoltaic cell or a solar cell is a type of photodiode that can convert light into current. The solar cell, like the light emitting device, may include the first conductivity type semiconductor layer, the active layer and the second conductivity type semiconductor layer having the above-described structure.
또한, p-n 접합을 이용한 일반적인 다이오드의 정류 특성을 통하여 전자 회로의 정류기로 이용될 수도 있으며, 초고주파 회로에 적용되어 발진 회로 등에 적용될 수 있다.In addition, it can be used as a rectifier of an electronic circuit through a rectifying characteristic of a general diode using a p-n junction, and can be applied to an oscillation circuit or the like by being applied to a microwave circuit.
또한, 상술한 반도체 소자는 반드시 반도체로만 구현되지 않으며 경우에 따라 금속 물질을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 수광 소자와 같은 반도체 소자는 Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, 또는 As 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있으며, p형이나 n형 도펀트에 의해 도핑된 반도체 물질이나 진성 반도체 물질을 이용하여 구현될 수도 있다.In addition, the above-described semiconductor element is not necessarily implemented as a semiconductor, and may further include a metal material as the case may be. For example, a semiconductor device such as a light receiving element may be implemented using at least one of Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, or As, Or may be implemented using a doped semiconductor material or an intrinsic semiconductor material.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
100A, 100B, 100C, 100D: 반도체 소자 패키지
110: 패키지 몸체
120a: 제1 리드 프레임
120b: 제2 리드 프레임
130: 반도체 소자
140: 몰딩층
150A, 150B, 150C, 150D: 보호층100A, 100B, 100C, 100D: semiconductor device package
110:
120b: second lead frame 130: semiconductor element
140:
Claims (11)
상기 패키지 몸체에 배치되는 제1 및 제2 리드 프레임;
상기 제1 및 제2 리드 프레임에 전기적으로 연결되는 반도체 소자;
상기 반도체 소자를 둘러싸는 몰딩부; 및
상기 몰딩부의 상부와 상기 패키지 몸체의 둘레에 배치되는 보호층을 포함하고,
상기 보호층은 탄소(C)와, 산소(O), 실리콘(Si) 및 플루오르(F)를 포함하며, C, O, Si 및 F의 혼합비는 C:O:Si:F= 44~70: 25~30: 3~18: 0~3인 반도체 소자 패키지.A package body;
First and second lead frames disposed in the package body;
A semiconductor element electrically connected to the first and second lead frames;
A molding part surrounding the semiconductor element; And
And a protective layer disposed on an upper portion of the molding portion and around the package body,
Wherein the protective layer comprises carbon (C), oxygen (O), silicon (Si) and fluorine (F) and the mixing ratio of C, O, Si and F is C: O: Si: 25 to 30: 3 to 18: 0 to 3.
상기 패키지 몸체는 캐비티를 가지고, 상기 반도체 소자는 상기 캐비티의 바닥면에 배치되고, 상기 몰딩부는 상기 캐비티의 내부에 배치되고, 상기 보호층은 상기 캐비티의 패키지 몸체와 상기 몰딩부의 경계 영역 및 상기 리드 프레임과 상기 패키지 몸체와의 경계 영역 중 적어도 하나를 덮으며 배치되는 반도체 소자 패키지.The method according to claim 1,
Wherein the package body has a cavity, the semiconductor element is disposed on a bottom surface of the cavity, the molding portion is disposed inside the cavity, and the protective layer is formed on a boundary region between the package body and the molding portion of the cavity, And at least one of a boundary region between the frame and the package body is covered.
상기 보호층은 상기 패키지 몸체의 측면에 배치되고, 상기 패키지 몸체의 하부 영역에서의 상기 보호층의 두께가 상기 패키지 몸체의 상부 영역에서의 상기 보호층의 두께보다 두꺼운 반도체 소자 패키지.The method according to claim 1,
Wherein the protection layer is disposed on a side surface of the package body and the thickness of the protection layer in the lower region of the package body is thicker than the thickness of the protection layer in the upper region of the package body.
상기 보호층의 굴절률은 상기 몰딩부의 굴절률과 같거나 보다 큰 반도체 소자 패키지.The method according to claim 1,
Wherein a refractive index of the protective layer is equal to or greater than a refractive index of the molding portion.
상기 보호층의 하단면은 상기 제1 리드 프레임 또는 상기 제2 리드 프레임의 하단면보다 높게 배치되는 반도체 소자 패키지.The method according to claim 1,
Wherein the lower surface of the protective layer is disposed higher than the lower surface of the first lead frame or the second lead frame.
상기 보호층의 두께는 9㎛ 내지 17㎛인 반도체 소자 패키지.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the thickness of the protective layer is 9 mu m to 17 mu m.
상기 보호층의 상부면의 가장 자리는 곡면을 가지는 반도체 소자 패키지.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
And the edge of the upper surface of the protective layer has a curved surface.
상기 패키지 몸체에 배치되는 제1 및 제2 리드 프레임;
상기 제1 및 제2 리드 프레임에 전기적으로 연결되는 반도체 소자;
상기 반도체 소자를 둘러싸고 배치되는 보호층; 및
상기 보호층 상에 배치되는 몰딩부를 포함하고,
상기 보호층은 탄소(C)와, 산소(O), 실리콘(Si) 및 플루오르(F)를 포함하며, C, O, Si 및 F의 혼합비는 C:O:Si:F= 44~70: 25~30: 3~18: 0~3인 반도체 소자 패키지.A package body;
First and second lead frames disposed in the package body;
A semiconductor element electrically connected to the first and second lead frames;
A protective layer disposed around the semiconductor element; And
And a molding part disposed on the protective layer,
Wherein the protective layer comprises carbon (C), oxygen (O), silicon (Si) and fluorine (F) and the mixing ratio of C, O, Si and F is C: O: Si: 25 to 30: 3 to 18: 0 to 3.
상기 패키지 몸체는 캐비티를 가지고, 상기 반도체 소자는 상기 캐비티의 바닥면에 배치되고, 상기 보호층은 상기 캐비티의 하부 영역에 배치되고, 상기 몰딩부는 상기 캐비티의 상부 영역에 배치되는 반도체 소자 패키지.9. The method of claim 8,
Wherein the package body has a cavity, the semiconductor element is disposed on a bottom surface of the cavity, the protective layer is disposed in a lower region of the cavity, and the molding portion is disposed in an upper region of the cavity.
상기 보호층의 두께는 9㎛ 내지 17㎛인 반도체 소자 패키지.9. The method of claim 8,
Wherein the thickness of the protective layer is 9 mu m to 17 mu m.
상기 보호층의 굴절률은 상기 몰딩부의 굴절률과 같거나 보다 작은 반도체 소자 패키지.9. The method of claim 8,
Wherein a refractive index of the protective layer is equal to or smaller than a refractive index of the molding portion.
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| WO2010074038A1 (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-01 | 旭硝子株式会社 | Light-emitting module and method for manufacturing same |
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