KR20180048839A - 광전자 구성요소 및 광전자 구성요소를 생산하기 위한 방법 - Google Patents

광전자 구성요소 및 광전자 구성요소를 생산하기 위한 방법 Download PDF

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KR20180048839A
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토마스 키프스
클라우스 예거
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오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하
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Abstract

광전자 구성요소는 적외선을 방출하는 반도체 칩, 반도체 칩으로부터의 적외선을 반사하는 반사부, 및 필터를 포함한다. 필터는 코팅 형태로 설계되고, 반도체 칩의 적외선에 대해 투명하다. 광전자 구성요소에 입사하는 가시광선은 필터에 의해서 적어도 75%까지 흡수된다. 광전자 구성요소를 생산하기 위한 방법은: 광전자 반도체 칩을 운반체 상에 배치하는 단계, 반도체 칩을 전기적으로 접촉시키는 단계, 반사부를 운반체 상에 배치하는 단계, 및 도포되는 코팅에 의해서 필터를 도포하는 단계를 포함한다.

Description

광전자 구성요소 및 광전자 구성요소를 생산하기 위한 방법
본 발명은 광전자 구성요소에 관한 것이다. 본 발명은 또한 광전자 구성요소를 생산하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 특허출원은 독일 특허출원 10 2015 114 661.4의 우선권을 주장하고, 그 독일 특허출원의 개시 내용은 여기에서 참조로 포함된다.
예를 들어 스마트 폰 또는 태블릿 PC에 설치된 것과 같은, 적외선을 방출하는 구성요소는, 구성요소가 유리 판, 예를 들어 장치의 커버 판 아래에 적용될 때, 구성요소 내에 설치된 반사부를 통해서 보여질 수 있다.
본 발명의 목적은 개선된 광전자 구성요소를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 그러한 구성요소를 생산하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다. 전술한 목적은, 독립항의, 광전자 구성요소에 의해서 그리고 광전자 구성요소 생산 방법에 의해서 달성된다.
광전자 구성요소는 반도체 칩을 포함하고, 그러한 반도체 칩은 적외선을 방출한다. 광전자 구성요소는 반도체 칩의 적외선을 반사시키는 반사부를 더 포함한다. 코팅 형태로 구성된 필터가 더 제공된다. 필터는 반도체 칩의 적외선에 대해서 투명하다. 광전자 구성요소에 부딪히는 가시광선은 적어도 75%까지 흡수된다. 바람직하게, 광이 구성요소에 부딪힐 때, 가시광선은 구성요소에 의해서 85%까지, 특히 바람직하게 95%까지 흡수된다. 코팅의 형태로 구성되는 필터는, 생산이 쉽고, 예를 들어 스마트 폰 또는 태블릿 PC 내의 구성요소가 가능한 한 보이지 않을 것을 요구하는 요건을 충족시키는 광전자 적외선 구성요소를 가질 수 있게 한다. 구성요소에 부딪히는 가시광선이 보다 많이 흡수될 때, 그에 상응하여 목적이 더 양호하게 달성된다.
일 실시예에서, 필터를 형성하는 코팅의 두께는 50 ㎛ 이하이다. 그러한 얇은 코팅은, 예를 들어 분무 코팅 프로세스에 의해서, 간단히 생산될 수 있다.
일 실시예에서, 반도체 칩에 의해서 방출된 적외선의 적어도 90%가 필터를 통과한다. 필터를 통한 적외선의 큰 투과에 의해서 달성될 수 있는 효과는, 적외선 광의 대부분이 구성요소를 빠져 나가고 그에 따라 구성요소 외측에서 이용될 수 있다는 것이다.
일 실시예에서, 필터는 착색제를 가지는 매트릭스 재료를 포함한다. 복수의 착색제를 혼합하여 매트릭스 재료 내로 도입할 수 있다.
일 실시예에서, 매트릭스 재료는 에폭시 수지, 실리콘, 플라스틱 또는 라커를 포함한다. 가시광선을 흡수하는 착색제를 이러한 재료 내로 도입하는 것은 용이하다.
일 실시예에서, 반사부는 은 또는 알루미늄으로 코팅된다. 은 또는 알루미늄은, 적외선을 또한 양호하게 반사하는, 양호한 반사부 재료이다. 그러나, 다른 한편으로, 은 및 알루미늄은 또한 가시광선도 잘 반사한다. 은 또는 알루미늄 층 상에서의 가시광선의 반사에 의해서, 구성요소의 반사부가 보일 수 있다. 이러한 것을 피하기 위해서, 부가적인 필터 코팅이 제공된다. 이러한 경우에, 은 및 알루미늄은 가시광선의 스펙트럼 범위를 반사한다. 그에 따라, 필터는 가시광선의 스펙트럼 범위를 흡수하여야 한다.
일 실시예에서, 반사부는 금으로 코팅된다. 금은, 적외선 스펙트럼 범위 내에서 양호한 반사 성질을 가지기 때문에, 반사부를 코팅하는데 있어서 적합하다. 1 ㎛ 미만의 파장을 가지는 적외선은, 은 또는 알루미늄보다, 금에 의해서 더 잘 반사된다.
일 실시예에서, 반사부는 금으로 코팅되고, 필터는 금에 의해서 반사된 스펙트럼 범위만을 흡수한다. 녹색 광 및 청색 광은 금 층 자체에 의해서 강력하게 흡수된다. 그에 따라, 녹색 광 또는 청색광을 완전히 흡수하기 위한 필터를 제공할 필요가 없다. 적색 광 및 황색 광만이 필터에 의해서 거의 전부가 흡수되는 방식으로, 필터에 의해서 흡수되는 가시광선의 스펙트럼 범위가 선택될 수 있다. 이러한 경우에, 필터 및 반사부의 금 코팅으로 이루어진 조합된 시스템은, 광전자 구성요소에 부딪히는 가시광선이 적어도 75%까지, 바람직하게 85%까지, 그리고 특히 바람직하게 95%까지 흡수되는 방식으로 구성된다.
일 실시예에서, 반도체 칩은 필터로 덮인다. 이는, 특히 반도체 칩이 반사부를 가지는 구성요소에 초기에 장착되고, 매트릭스 요소 및 착색제로 이루어진 코팅이 후속하여 구성요소 상으로 도포되는 경우이다. 반도체 칩 상에 필터를 도포하는 것에 의해서, 반사부 상에서의 가시광선의 반사에 더하여, 또한 필터에 의해서 반도체 칩 상의 가시광선의 대부분이 흡수되게 할 수 있다.
일 실시예에서, 반도체 칩은 필터로 덮이지 않고 반사부로만 덮인다. 이러한 경우에, 가시광선이 75%까지, 바람직하게 85%까지, 그리고 특히 바람직하게 95%까지 흡수되는 방식으로, 반사부 및 필터의 조합된 시스템의 흡수를 선택하는 것이 유리하다. 만약 반사부가 금 코팅이라면, 이러한 경우에, 용이하게, 필터에 대해서 더 좁은 가시광선의 스펙트럼 범위, 특히 적색광 및 황색광만을 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 매우 경제적인 구성요소가 생산될 수 있다.
광전자 구성요소를 생산하기 위한 방법은:
- 광전자 반도체 칩을 운반체 상에 배치하는 단계,
- 반도체 칩을 전기적으로 접촉시키는 단계,
- 반사부를 운반체 상에 배치하는 단계, 및
- 코팅의 도포에 의해서 필터를 도포하는 단계를 포함한다.
유리한 광전자 구성요소는 이러한 방법으로 생산될 수 있다.
일 실시예에서, 필터는 반도체 칩의 배치 및 접촉 이후에 도포된다. 이러한 경우에, 필터는 반도체 칩을 덮는다. 반도체 칩에 부딪히는 가시광선이 마찬가지로 흡수되고, 그에 따라 가시광선의 반사가 반도체 칩 상에서 발생되지 않는다. 그에 따라, 반도체 칩의 윤곽은 보이지 않는다.
일 실시예에서, 필터는 반도체 칩의 배치 및 접촉 이전에 도포된다. 그에 따라, 필터는 반도체 칩을 덮지 않고, 필터가 도포된 반사부 및 운반체가 미리 제조될 수 있다. 이러한 방식으로 비용 절감이 달성될 수 있다.
일 실시예에서, 반사부의 금속 표면, 특히 반사부의 알루미늄 또는 은 표면을 부동태화하도록, 착색제를 가지는 매트릭스 재료가 구성된다. 이는, 반사부의 금속 표면이 매트릭스 재료에 의해서 완전히 덮이고, 그에 따라 알루미늄 또는 은의 부식이 더 어렵게 된다는 것을 의미한다. 그에 따라, 착색제를 가지는 매트릭스 재료는 금속 반사부 층의 부식 보호부로서 이용될 수 있다.
일 실시예에서, 반도체 칩이 방출하는 광의 또는 방출하는 적외선의 파장은 810 nm이다. 필터는 400 내지 780 nm의 스펙트럼 범위의 가시광선을 75%까지, 바람직하게 85%까지, 그리고 특히 바람직하게 95%까지 흡수한다.
일 실시예에서, 반도체 칩의 파장은 800 nm보다 훨씬 크고, 예를 들어 950 nm이다. 이러한 경우에, 필터는 400 내지 800 nm의 스펙트럼 범위의 가시광선을 75%까지, 바람직하게 85%까지, 그리고 특히 바람직하게 95%까지 흡수하도록 구성될 수 있다.
전술한 본 발명의 성질, 특징 및 장점, 그리고 이러한 것들이 달성되는 방식이, 도면과 관련하여 더 구체적으로 설명되는 예시적인 실시예에 관한 이하의 설명과 관련하여 더 명확해질 것이고 더 용이하게 이해될 것이다. 각각의 도면은 개략적으로 도시되었다.
도 1은 하나의 광전자 구성요소를 통한 횡단면을 도시한다.
도 2는 다른 광전자 구성요소를 통한 횡단면을 도시한다.
도 3은 광전자 구성요소의 평면도이다.
도 4는 광전자 구성요소를 통한 다른 횡단면을 도시한다.
도 1는 광전자 구성요소(100)를 통한 횡단면을 도시한다. 재료(102) 내에 함몰부(101)가 존재하고, 재료(102)는 광전자 구성요소(100)의 하우징을 형성한다. 함몰부(101)는 금속 층(121)으로 덮이고, 그에 따라 반사부(120)가 형성된다. 반사부(120)는 필터(130)로 덮인다. 적외선을 방출하는 반도체 칩이 필터(130) 상에 배열된다. 필터(130)는 광전자 구성요소(100)에 부딪히는 가시광선을 적어도 75% 흡수하도록 구성된다. 필터(130)는 가시광선 파장 범위 내의 반사부(120)의 반사가 광전자 구성요소(100) 외측에서 보이는 것을 방지한다.
필터(130)가 하위영역(subregion) 내에서 반사부(120)를 덮지 않는 것, 그리고 반도체 칩(110)이 이러한 하위 영역 내에, 즉 반사부(120) 바로 위에 배열되는 것이 제공될 수 있다. 이는 반도체 칩의 하부 측면 즉, 반사부(120)로부터 먼 쪽으로 대면되는 반도체 칩의 측면의 전기 접촉을 허용한다.
마찬가지로, 반사부(120)가 또한 하위영역 내에서 개구부를 가지는 것, 그리고 반도체 칩(110)이 반사부(120)의 그리고 필터(130)의 개구부 내에 배열되는 것을 생각할 수 있다.
도 2는 광전자 구성요소(100)의 다른 예시적인 실시예를 통한 횡단면을 도시한다. 재료(102) 내의 함몰부(101)는 다시 광전자 구성요소(100)의 하우징의 기본 형상을 형성한다. 함몰부(101)는 금속 층(121)으로 덮이고, 금속 층은 다시 반사부(120)를 형성한다. 적외선을 방출하는 반도체 칩(110)이 재료(102) 상에 적용된다. 필터(130)는 반사부(120) 상에 그리고 반도체 칩(110) 상에 도포된다. 그에 따라, 필터(130)는 또한 반도체 칩(110)을 덮는다. 이러한 예시적인 실시예에서, 반사부(120) 상에서의 가시광선 반사의 억제에 더하여, 반도체 칩(110)에 부딪히는 가시광선이 또한 흡수된다.
도 3은 광전자 구성요소(100)의 평면도를 도시하고, 반도체 칩(110)은 원형 반사부(120)의 중간에 적용된다. 따라서, 도 3은 필터(130)가 없는 광전자 구성요소에 상응하고, 반사부(120) 및 반도체 칩(110)을 볼 수 있다. 전체 광전자 구성요소(100) 상에 필터(130)를 도포하는 것에 의해서 달성될 수 있는 효과는, 가시광선이 반도체 칩(110) 상에서 또는 반사부(120) 상에서 더 이상 반사되지 않는다는 것이고, 그에 따라 광전자 구성요소(100)의 윤곽은 인간 눈에 보이지 않는데, 이는 광전자 구성요소(100)에 부딪히는 가시광선이 광전자 구성요소(100)에 의해서 반사되지 않기 때문이다.
하나의 예시적인 실시예에서, 필터(130)의 두께는 50 ㎛ 이하이다. 50 ㎛ 두께의 필터(130)를 이용할 때, 가시광선을 흡수하는 광전자 구성요소가 생산될 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에서, 반도체 칩에 의해서 방출된 적외선의 적어도 90%가 필터(130)를 통과한다. 이는 도 2의 예시적인 실시예에서 유리할 뿐만 아니라, 도 1의 예시적인 실시예에서도 유용한데, 이는 반도체 칩(110)으로부터 방출되고 반사부(120)와 부딪히는 적외선이 필터 층(130)을 먼저 통과하여야 하기 때문이다.
하나의 예시적인 실시예에서, 필터는 착색제를 가지는 매트릭스 재료를 포함한다. 이러한 경우에, 매트릭스 재료는 필터 층의 구조를 제공하는 한편, 착색제는 가시광선의 흡수를 실시한다. 하나의 예시적인 실시예에서, 매트릭스 재료는 에폭시 수지, 실리콘, 플라스틱 또는 라커이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 매트릭스 재료는 반사부(120)의 표면 부식을 감소시키는 재료이다.
하나의 예시적인 실시예에서, 반사부는 은 또는 알루미늄으로 코팅된다. 은 및 알루미늄은 적외선에 대한 반사부로서 매우 적합할 뿐만 아니라, 전체 가시광선 파장 범위를 또한 반사한다. 필터(130)는 반사부(120)의 은 또는 알루미늄 코팅 상에 도포된다.
하나의 예시적인 실시예에서, 반사부(120)는 금으로 코팅된다. 반사부(120)의 금 코팅은, 발광 반도체 칩(110)으로부터 방출되는 적외선을 반사하는데 있어서 매우 적합하다. 그러나, 금은 적색 및 황색 파장 범위 내의 광을 일차적으로 반사하는 한편, 녹색광 및 청색광은 금에 의해서 대부분 흡수된다. 그에 따라, 황색 및 적색 파장 범위 내의 광만이 필터(130)에 의해서 흡수되도록, 필터(130)가 구성될 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에서, 필터(130) 및 반사부(120)의 금 코팅으로 이루어진 조합된 시스템은, 광전자 구성요소(100)에 부딪히는 가시광선을 적어도 75%까지 흡수하도록 구성된다. 이러한 것은, 반도체 칩(110)이 필터(130)로 덮이지 않고, 그에 따라, 청색 및 녹색 파장 범위가 반사부(120)에 의해서, 전부는 아니더라도, 대부분 반사되기 때문에, 필터(130)에 의한 청색 및 녹색 파장 범위 내의 가시광선의 흡수가 필요치 않은, 도 1의 실시예에서 특히 유리하다.
하나의 예시적인 실시예에서, 반도체 칩(110)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 필터(130)로 덮인다.
하나의 예시적인 실시예에서, 반사부(120)는 금으로 코팅되고, 필터(130)는 가시광선을 적어도 75%까지 흡수하도록 구성된다. 이는, 특히 광전자 구성요소(100)가 도 2에 도시된 바와 같이 구성될 때, 유리하다.
도 4는, 구성요소(100)의 동작에 유리한 추가적인 특징부를 가지는 광전자 구성요소(100)를 도시한다. 함몰부(101), 재료(102), 반도체 칩(110), 반사부(120), 및 다시 코팅으로서 구성되는 필터(130)는, 이러한 경우에, 도 2에서와 같이 배열된다. 반도체 칩(110) 아래에서, 하우징 재료(102)는 제1 전기 전도성 영역(141)을 가지고, 그러한 제1 전기 전도성 영역은 반도체 칩(110)에 인접되고 반도체 칩(110)의 하나의 전기 단자의 전기 접촉을 보장한다. 제2 전기 전도성 영역(142)이 재료(102) 내에 존재하고, 그러한 제2 전기 전도성 영역은 반도체 칩(110)에 직접적으로 인접되지 않고 본딩 와이어(140)에 의해서 반도체 칩(110)의 상부 측면에 연결된다. 반도체 칩(110)의 제2 전기 단자는 제2 전기 전도성 영역(142) 및 본딩 와이어(140)에 의해서 전기적으로 접촉될 수 있다. 본딩 와이어(140)는, 반도체 칩(110)과 같이, 코팅(131)을 가질 수 있다. 본딩 와이어(140)의 코팅(131)은 구성요소(110)의 나머지의 필터(130)에 상응한다. 그에 따라, 반도체 칩(110)이 광전자 구성요소(100) 내로 먼저 장착되었으며, 그 이후에 필터(130)의 코팅이 실행되었다.
광전자 구성요소(100)를 생산하기 위한 방법은:
- 반도체 칩(110)을 배치하는 단계,
- 본딩 와이어(140) 및 2개의 전기 전도성 영역(141 및 142)에 의해서 반도체 칩(110)을 전기적으로 접촉시키는 단계,
- 반사부(120)를 배치하는 단계,
- 코팅 형태의 필터를 도포하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 필터(130)는 반도체 칩(110)의 배치 및 접촉 이후에 도포되고, 그에 따라 도 4에 도시된 바와 같은 구성요소가 얻어진다.
하나의 예시적인 실시예에서, 필터(130)는, 반도체 칩(110)의 배치 및 접촉 이전에, 반사부(120) 상에 도포된다. 이는, 특히, 필터(130)를 포함하는 도포된 코팅을 가지는 반사부를 미리 제조하기 위해서, 그리고 이어서 이들을 반도체 칩(110)에 단순히 장착하기 위해서, 이용될 수 있다.
본 발명이 비록 바람직한 예시적 실시예에 의해서 더 구체적으로 설명되고 예시되었지만, 본 발명은 개시된 예에 의해서 제한되지 않으며, 본 발명의 보호 범위로부터 벗어나지 않고도, 다른 변경이 당업자에 의해서 안출될 수 있을 것이다.
100 광전자 구성요소
101 함몰부
102 재료
110 반도체 칩
120 반사부
121 금속 층
130 필터
131 코팅
140 본딩 와이어
141 제1 전도성 영역
142 제2 전도성 영역

Claims (13)

  1. 적외선을 방출하는 반도체 칩(110)을 갖는 광전자 구성요소(100)로서, 반도체 칩(110)의 적외선을 반사하는 반사부(120)를 구비하고, 코팅 형태로 구성된 필터(130)를 구비하며, 필터(130)는 반도체 칩(110)의 적외선에 대해서 투명하고, 광전자 구성요소에 부딪히는 가시광선이 적어도 75%까지 흡수되는, 광전자 구성요소(100).
  2. 제1항에 있어서,
    필터(130)의 두께가 50 ㎛ 이하인, 광전자 구성요소(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    반도체 칩(110)에 의해서 방출된 적외선의 적어도 90%가 필터(130)를 통과하는, 광전자 구성요소(100).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    필터(130)는, 착색제를 가지는 매트릭스 재료를 포함하는, 광전자 구성요소(100).
  5. 제4항에 있어서,
    매트릭스 재료는 에폭시 수지, 실리콘, 플라스틱 또는 라커를 포함하는, 광전자 구성요소(100).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    반사부(120)가 은 또는 알루미늄으로 코팅되는, 광전자 구성요소(100).
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    반사부(120)가 금으로 코팅되는, 광전자 구성요소(100).
  8. 제7항에 있어서,
    필터(130) 및 반사부(120)의 금 코팅으로 이루어진 조합된 시스템이, 광전자 구성요소(100)에 부딪히는 가시광선을 적어도 75 %까지 흡수하는, 광전자 구성요소(100).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    반도체 칩(110)이 필터(130)로 덮이는, 광전자 구성요소(100).
  10. 제9항에 있어서,
    반사부(120)는 금으로 코팅되고, 필터(130)는 가시광선을 적어도 75 %까지 흡수하는, 광전자 구성요소(100).
  11. 광전자 구성요소(100)를 생산하기 위한 방법이며:
    · 광전자 반도체 칩(110)을 운반체 상에 배치하는 단계,
    · 반도체 칩(110)을 전기적으로 접촉시키는 단계,
    · 반사부(120)를 운반체 상에 배치하는 단계,
    · 코팅의 도포에 의해서 필터(130)를 도포하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    반도체 칩(110)의 배치 및 접촉 이후에 필터(130)가 도포되는, 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    반도체 칩(110)의 배치 및 접촉 이전에 필터(130)가 도포되는, 방법.
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