KR20190109789A - 반도체 소자 패키지 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 반도체 소자 패키지는 제1도전형 반도체층, 제2도전형반도체층, 및 상기 제1도전형반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 반도체 구조물, 상기 제1도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1본딩부, 상기 제2도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2본딩부 및 상기 반도체구조물 상에 배치되는 제1투광부재를 포함하는 반도체 소자, 상기 반도체 소자를 네 측면 및 상면을 둘러싸며 배치되는 파장변환층 및 상기 반도체소자를 둘러싸며 배치되는 반사부재를 포함하고, 상기 반사부재는 상기 제1 및 제2본딩부(반도체소자)와 제1방향으로 중첩되는 제1영역 및 상기 파장변환층과 상기 제1방향으로 중첩되는 제2영역을 포함하고, 상기 제1방향은 상기 반도체소자에서 상기 파장변환층을 향하는 수평방향이고, 상기 파장변환층은 상기 제1투광부재의 상면 상에 배치되는 상부 및 상기 제1투광부재와 상기 반사 부재의 제2영역 사이에 배치되는 측부를 더 포함하고, 상기 파장변환층의 측부는 반사부재의 제1영역과 접하고, 상기 반사부재의 제2영역은 상기 반도체 소자에 인접한 내 측면 및 외부로 노출되는 외 측면을 더 포함하고, 상기 반사부재의 제2영역의 내 측면과 상기 파장변환층의 측부 사이의 최단거리는 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 향할수록 점진적으로 증가할 수 있다.
본 발명에 의하면, 반도체 소자 패키지의 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 발명에 의하면, 반도체 소자 패키지의 광속 및 색 균일도가 개선될 수 있다.
본 발명에 의하면, 반도체 소자 패키지의 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 발명에 의하면, 반도체 소자 패키지의 광속 및 색 균일도가 개선될 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 패키지의 제공 방법에 관한 것이다.
GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN, GaAs, AlGaAs, InGaAs, GaP, AlGaInP, InP 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점이 있기 때문에 발광소자, 수광소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용되고 있다.
특히 반도체의 3-5족 또는 2-6족 등의 화합물 반도체 물질을 이용한 발광다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조절함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안정성, 환경 친화성의 장점을 가진다.
뿐만 아니라, 광 검출기나 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 흡수하여 감마선부터 라디오 파장 영역까지 다양한 파장 영역의 빛을 이용할 수 있다. 또한 빠른 응답속도, 안정성, 환경친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가지므로 전력 제어 또는 초고조파 회로나 통신용 모듈에서 용이하게 이용할 수 있다.
따라서, 반도체 소자는 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold cathcode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등 및 Gas 나 화재를 감지하는 센서, 의료용 기기 등 응용이 확대되고 있다. 또한, 반도체 소자는 고주파 응용회로나 기타 전력제어장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다.
최근에는 반도체 소자의 신뢰성을 개선하기 위한 반도체 소자 패키지의 구조에 대한 다양한 개발이 이루어지고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 신뢰성이 향상된 반도체 소자 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 광속 및 색 균일도가 개선된 반도체 소자 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지는 제1도전형 반도체층, 제2도전형반도체층, 및 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 반도체 구조물, 상기 제1도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1본딩부, 상기 제2도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2본딩부 및 상기 반도체구조물 상에 배치되는 제1투광부재를 포함하는 반도체 소자, 상기 반도체 소자의 네 측면 및 상면을 둘러싸며 배치되는 파장변환층, 및 상기 반도체소자를 둘러싸며 배치되는 반사부재를 포함하고, 상기 반사부재는 상기 제1 및 제2본딩부와 제1방향으로 중첩되는 제1영역 및 상기 파장변환층과 상기 제1방향으로 중첩되는 제2영역을 포함하고, 상기 제1방향은 상기 반도체소자에서 상기 파장변환층을 향하는 수평방향이고, 상기 파장변환층은 상기 제1투광부재의 상면 상에 배치되는 상부 및 상기 제1투광부재와 상기 반사 부재의 제2영역 사이에 배치되는 측부를 더 포함하고, 상기 파장변환층의 측부는 반사부재의 제1영역과 접하고, 상기 반사부재의 제2영역은 상기 반도체 소자에 인접한 내 측면 및 외부로 노출되는 외 측면을 더 포함하고, 상기 반사부재의 제2영역의 내 측면과 상기 파장변환층의 측부 사이의 최단거리는 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 향할수록 점진적으로 증가할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 파장변환층 상에 배치되는 제2투광부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1투광부재는 상기 제2투광부재와 서로 다른 굴절률을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2투광부재의 일 측면은 상기 반사부재의 외 측면과 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 파장변환층의 상부의 제1방향으로의 거리는 상기 반도체 소자의 제1방향으로의 거리보다 클 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 파장변환층 상부의 제1방향으로의 거리는 상기 반도체 소자의 제1방향으로의 거리와 대비하여 1.01 이상 내지 1.10 이하일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 파장변환층 상부의 제2방향으로의 거리는 상기 파장변환층 측부의 제1방향으로의 거리와 동일할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 파장변환층 및 반사부재 사이에 배치되는 수지부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 수지부는 파장변환층 측부 및 반사부재의 내 측면 사이와 파장변환층 상부에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 수지부는 상기 파장변환층 상부와 제2방향으로 중첩되는 a영역 및 상기 반사부재와 제2방향으로 중첩되는 b영역을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 a영역의 제1방향으로의 거리는 상기 반도체 소자의 제1방향으로의 거리와 동일할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 b영역의 제1방향으로의 최대 거리는 1um 이상 내지 300um 이하일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 a영역의 제2방향으로의 거리는 1um 이상 내지 50um 이하일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 반도체 소자는 플립칩 타입의 발광소자일 수 있다.
본 발명에 의하면, 반도체 소자 패키지의 신뢰성이 향상될 수 있다.
본 발명에 의하면, 반도체 소자 패키지의 광속 및 색 균일도가 개선될 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판이 필수 구성이 아니므로, 반도체 소자 패키지의 높이를 감소시켜, 소형화된 반도체 소자 패키지를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 사시도이다.
도 2는 도 1을 A-A'방향으로 절단한 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1을 A-A'방향으로 절단한 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 단면을 나타낸 다른 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 하면을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 단면을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1을 A-A'방향으로 절단한 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1을 A-A'방향으로 절단한 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 단면을 나타낸 다른 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 하면을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자의 단면을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 공정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 전술한 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
본 발명의 설명에 있어서, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성요소들이 제1, 제2등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. “포함한다” 또는 “가진다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.
이하 사용되는 “포함한다(Comprises)” 및/또는 “포함하는(comprising)”은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 발명의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(On)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지에 대해 상세히 설명하도록 한다.
상기 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 반도체 소자 패키지에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 소자 패키지의 사시도를 나타낸 도면이다..
도 2 및 도 3은 도 1을 A-A'방향으로 절단한 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 단면을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 하면을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 반도체 소자 패키지(100)는 반도체 소자(110), 파장변환층(130), 제2투광부재(140), 수지부(120) 및 반사 부재(150)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지(100)는 CSP(Chip Scale Package) 일 수 있다. 반도체 소자 패키지(100)는 발광소자, 수광소자 등 각종 전자소자를 포함할 수 있으며, 상기 발광소자는 UV 발광소자 또는 청색발광소자일 수 있다. 상기 발광소자는 전자와 정공이 재결합함으로써 빛을 방출하게 되고, 이 빛의 파장은 물질 고유의 에너지 밴드갭에 의해 결정되고, 자외선 대역부터 가시광 대역의 파장 범위 내에서 발광할 수 있다.
도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 반도체 소자(110)에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자(110)의 단면을 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 반도체 소자(110)는 플립칩(flip chip) 타입의 발광 소자일 수 있다. 상기 플립칩(flip chip) 타입의 발광소자는 6면 방향으로 빛이 방출되는 투과형 플립칩 발광소자일 수 있다.
반도체 소자(110)는 제1투광부재(114), 반도체구조물(113), 제1본딩부(117) 및 제2본딩부(118)을 포함할 수 있다.
상기 반도체구조물(113) 상에 제1투광부재(114)이 배치될 수 있다.
상기 제1투광부재(114)는 사파이어 기판(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge을 포함하는 그룹 중에서 선택될 수 있다.
상기 반도체구조물(113)은 제1도전형반도체층(113a), 제2도전형 반도체층(113c), 제1도전형반도체층(113a)과 제2도전형반도체층(113c) 사이에 배치된 활성층(113b)을 포함할 수 있다.
상기 반도체구조물(113)은 화합물반도체로 제공될 수 있다. 상기 발광구조물은 예로서 2족-6족 또는 3족-5족 화합물 반도체로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 반도체구조물(113)은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 인(P), 비소(As), 질소(N)로부터 선택된 적어도 두 개 이상의 원소를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 반도체구조물(113)은 제1도전형반도체층(113a), 활성층(113b), 제2 도전형반도체층(113c)을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2도전형반도체층(113a, 113c)은 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층은 예컨대 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(113a, 113c)은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(113a)은 Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층일 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(113c)은 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층일 수 있다.
상기 활성층(113b)은 화합물 반도체로 구현될 수 있다.
상기 활성층(113b)은 예로서 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다.
상기 활성층(113b)이 다중 우물 구조로 구현된 경우, 상기 활성층(113b)은 교대로 배치된 복수의 우물층과 복수의 장벽층을 포함할 수 있고, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 배치될 수 있다.
예컨대, 상기 활성층(113b)은 InGaN/GaN, GaN/AlGaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, InP/GaAs을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자(110)는 제1본딩부(117) 및 제2본딩부(118)을 포함할 수 있다.
상기 제1본딩부(117) 및 제2본딩부(118)는 상기 반도체구조물(113)의 일면에 배치될 수 있다.
상기 제1본딩부(117) 및 제2본딩부(118)는 서로 이격된 거리에 배치될 수 있다.
상기 제1본딩부(117) 및 제2본딩부(118)을 통해 반도체 소자(110)로 전류가 흐를 수 있다.
상기 제1 본딩부(117)는 제1 패드본딩부(115)과 제1 가지본딩부(111)을 포함할 수 있다.
상기 제1 본딩부(117)는 상기 제1도전형반도체층(113a)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 본딩부(118)는 제2 패드본딩부(116)과 제2 가지본딩부(112)을 포함할 수 있다.
상기 제2 본딩부(118)는 상기 제2도전형 반도체층(113c)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 가지본딩부(111)과 상기 제2 가지본딩부(115)에 의하여 상기 제1 패드본딩부(115)과 상기 제2 패드본딩부(116)을 통하여 공급되는 전원이 상기 반도체구조물(113) 전체로 확산되어 제공될 수 있게 된다.
상기 제1 본딩부(117)와 상기 제2 본딩부(118)는 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 본딩부(117)와 상기 제2 본딩부(118)는 오믹 전극일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 본딩부(117)와 상기 제2 본딩부(118)는 ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나 또는 이들 중 2개 이상의 물질의 합금일 수 있다.
한편, 상기 반도체구조물(113)에 보호층이 더 제공될 수도 있다. 상기 보호층은 상기 반도체구조물(113)의 상면에 제공될 수 있다.
또한, 상기 보호층은 상기 반도체구조물(113)의 측면에 제공될 수도 있다.
상기 보호층은 상기 제1 패드본딩부(131)와 상기 제2 패드본딩부(132)이 노출되도록 제공될 수 있다.
또한, 상기 보호층은 상기 제1투광부재(114)의 둘레 및 하면에도 선택적으로 제공될 수 있다.
예로서, 상기 보호층은 절연물질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호층은 SixOy, SiOxNy, SixNy, AlxOy 를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자(110)는, 상기 활성층(113b)에서 생성된 빛이 반도체 소자(110)의 6면 방향으로 발광될 수 있다.
상기 활성층(113b)에서 생성된 빛이 반도체 소자(110)의 상면, 하면, 4개의 측면을 통하여 6면 방향으로 방출될 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자 패키지(100)는 제1본딩부(117) 및 제2본딩부(118)이 배치되는 기판(미도시)을 더 포함할 수 있다.
그러나, 기판(미도시)이 필수 구성이 아니므로, 반도체 소자 패키지(100)의 수직방향 길이가 감소하여 소형화될 수 있다.
또한, 기판(미도시) 상에 반도체 소자 패키지(100)가 배치되지 않아, 반도체 소자(110)로부터 발생되는 열이 빠르게 방출되어, 열저항이 감소될 수 있으며, 제조 원가가 절감되어 공정 수율이 개선될 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 반사 부재(150)는 반도체 소자(110)를 둘러싸며 배치될 수 있다. 즉, 반사 부재 (150)는 반도체 소자(110)의 네 측면을 둘러싸며 배치될 수 있다.
반사 부재(150)는 파장변환층(130) 네 측면 및 수지부(120)을 둘러싸며 배치될 수 있다.
반사 부재(150)는 반도체 소자(110)의 측면 광을 반사하며, 반사된 광은 다시 반도체 소자(110)로 유입되거나, 제2투광부재(140)의 일면으로 출사될 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 반사 부재(150)가 반도체 소자(110)의 네 측면을 둘러싸며 배치되는 것을 다시 한 번 확인할 수 있다.
도시하지 않았으나, 반사 부재(150)는 제1본딩부(117) 및 제2본딩부(118) 사이에도 배치되어, 반도체 소자(110)의 하면에서 방출되는 광을 반사하여, 반도체 소자 패키지의 광속 특성을 향상시킬 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 반사 부재(150)의 일면은 반도체 소자(110)가 포함하는 제1본딩부(117) 및 제2본딩부(118)의 하면과 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
반사 부재(150)는 제1본딩부(117) 및 제2본딩부(118)와 제1방향으로 중첩되는 제1영역 및 파장변환층(130)과 제1방향으로 중첩되는 제2영역을 포함할 수 있다.
제1방향은 반도체 소자(110)에서 파장변환층(130)을 향하는 수평방향일 수 있다.
반사 부재(150)는 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 요소 수지 및 아크릴 수지 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
반사 부재(150)는 반사물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 상기 반사물질은 TiO2 또는 SiO2일 수 있다.
반사 부재(150)는 캐비티(cavity)를 포함할 수 있고, 상기 캐비티(cavity) 내에 상기 반도체 소자(110)가 배치될 수 있다.
반사 부재(150)는 수지부(120)과 접하는 면에 대해 경사면을 가질 수 있고, 상기 경사면을 통해 반도체 소자(110)의 측면에서 방출된 광이 반사되어 광 추출 효율이 증가할 수 있다.
파장변환층(130)은 반도체 소자(110)를 둘러싸며 배치될 수 있다.
상기 파장변환층(130)은 반도체 소자(110)의 네 측면 및 상면을 둘러싸며 배치될 수 있다.
파장변환층(130)은 반도체 소자(110)로부터 입사된 광이 외부로 방출되는 경우, 외부로 방출되는 광의 파장을 변환할 수 있다.
파장변환층(130)은 파장변환물질이 함유된 고분자 수지로 이루어질 수 있다.
상기 파장변환물질은 형광체일 수 있으며, 황화물계, 산화물계 또는 질화물계 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
상기 형광체는 사용자가 원하는 색을 구현하기 위해 다양하게 선택될 수 있다.
상기 형광체는 반도체 소자(110)에서 방출되는 광의 파장에 따라 종류가 정해질 수 있다.
예를 들어, 반도체 소자(110)가 자외선 파장대의 광을 방출하는 경우 형광체는 녹색 형광체, 청색 형광체 및 적색 형광체가 선정될 수 있다. 반도체 소자(110)가 청색 파장 대의 광을 방출하는 경우 형광체는 황색 형광체 또는 적색형광체 및 녹색형광체의 조합 또는 황색형광체, 적색형광체 및 녹색형광체의 조합이 선정될 수 있다.
상기 고분자 수지는 투과성 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 요소 수지 및 아크릴 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
상기 반도체 소자(110) 상면에 배치되는 파장변환층(130)의 제2방향으로의 거리(d1)는 10um 이상 내지 200um 이하일 수 있다.
상기 파장변환층(130)의 제2방향으로의 거리(d1)가 10um 이상인 경우, 반도체 소자 패키지의 광속특성을 확보할 수 있다.
상기 파장변환층(130)의 제2방향으로의 거리(d1)가 200um 이하인 경우, 반도체 소자 패키지의 공정 단가 및 공정 수율을 확보할 수 있다.
반도체 소자(110) 측면에 배치되는 파장변환층(130)의 제1방향으로의 거리(d2) 및 반도체 소자(110) 상면에 배치되는 파장변환층(130)의 제2방향으로의 거리(d1)는 동일할 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
예를 들어, 상기 반도체 소자(110) 측면에 배치되는 파장변환층(130)의 제1방향으로의 거리(d2)가 반도체 소자(110) 상면에 배치되는 파장변환층(130)의 제2방향으로의 거리(d1)보다 큰 경우, 반도체 소자(110) 측면의 광속효율이 향상될 수 있다.
한편, 파장변환층(130)은 상기 제1투광부재(114)의 상면 상에 배치되는 상부 및 상기 제1투광부재(114)와 반사 부재(150)의 제2영역 사이에 배치되는 측부를 포함할 수 있다.
반사 부재(150)의 제2영역은 반도체 소자에 인접한 내 측면 및 외부로 노출되는 외 측면을 포함하고, 반사 부재(150)가 포함하는 제2영역의 내 측면과 파장변환층(130)의 측부 사이의 최단 거리는 제1방향에 수직한 제2방향으로 향할수록 점진적으로 증가할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체소자패키지는 파장변환층(130) 상에 배치되는 제2투광부재(140)를 더 포함할 수 있다.
제2투광부재(140)를 배치함으로써, 반도체 소자(110) 및 파장변환층(130)을 열과 외부충격에서 보호할 수 있다.
상기 제2투광부재(140)는 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 요소 수지 및 아크릴 수지 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
상기 제2투광부재(140)는 수지물 내에 열 확산제가 첨가될 수 있다.
상기 열 확산제는 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr 과 같은 물질을 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 황화물 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
상기 열 확산제는 소정 크기의 분말 입자, 알갱이, 필러(filler), 첨가제로 정의될 수 있다.
상기 제2투광부재(140)는 반도체 소자(110)의 굴절률과 다른 굴절률을 가질 수 있고, 상기 제2투광부재(140)의 굴절률은 상기 반도체 소자(110)의 굴절률 이하일 수 있다.
상기 제2투광부재(140)이 상기 반도체 소자(110)의 굴절률 이하인 경우, 반도체 소자 패키지에서 외부로 방출되는 광의 추출효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 제2투광부재(140)는 제1투광부재(114)와 서로 다른 굴절률을 포함할 수 있다.
제2투광부재(140)와 제1투광부재(114)가 서로 다른 굴절률을 포함함으로써, 반도체 소자 패키지의 색 균일도가 개선될 수 있다.
또한, 제2투광부재(140)는 제1투광부재(114)와 같은 굴절률을 포함할 수 있다.
사용자의 설계에 따라 제2투광부재(140) 및 제1투광부재(114)의 굴절률을 선택될 수 있다.
제2투광부재(140)의 제2방향으로의 거리(h)는 30um 이상 내지 300um 이하일 수 있다.
상기 제2투광부재(140)의 제2방향으로의 거리(h)가 30um 이상인 경우, 파장이 변환된 광이 외부로 충분히 발현되므로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 광속특성을 확보할 수 있다.
상기 제2투광부재(140)의 제2방향으로의 거리(h)가 300um 이하인 경우, 반도체 소자 패키지는 보다 작게 제작할 수 있으므로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 공정 단가 및 공정 수율을 확보할 수 있다.
또한, 제2투광부재(140)의 일 측면은 반사 부재(150)의 외 측면과 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 반도체소자패키지는 파장변환층(130) 및 반사 부재 사이에 배치되는 수지부(120)를 더 포함할 수 있다.
수지부(120)는 파장변환층(130) 상부 및 파장변환층(130) 측부와 반사 부재 내 측면 사이에 배치될 수 있다.
수지부(120)는 상기 파장변환층(130) 및 제2투광부재(140) 사이에 배치될 수 있다.
수지부(120)는 상기 파장변환층(130)의 네 측면 및 상면에 배치되며, 제2투광부재(140)의 일면과 접할 수 있다.
수지부(120)를 배치함으로써, 파장변환층(130)이 배치된 반도체 소자(110) 및 제2투광부재(140)가 견고하게 부착될 수 있다,
또한, 수지부(120)는 반도체 소자(110)에서 방출하는 빛의 손실을 줄이기 위해 투명한 실리콘 수지, 에폭시 등으로 구성될 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.
도 3을 참조하면, 수지부(120)는 파장변환층(130) 상부와 제2방향으로 중첩되는 a영역 및 반사 부재(150)와 제2방향으로 중첩되는 b영역을 포함할 수 있다.
a영역의 제1방향으로의 거리(T1)는 상기 반도체 소자(110)의 제1방향으로의 거리와 동일할 수 있다.
b영역의 제1방향으로의 최대 거리(T2)는 1um 이상 내지 300um 이하일 수 있다.
b영역의 제1방향으로의 최대 거리(T2)가 1um 이상인 경우, 파장변환층(130)이 배치된 반도체 소자(110) 및 제2투광부재(140) 측면의 부착력이 증가하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 신뢰성이 향상될 수 있다.
b영역의 제1방향으로의 최대 거리(T2)가 300um 이하인 경우, 복수의 반도체 소자 패키지 제조 시 수지부(120)이 형성되는 공정 시간을 감소시킬 수 있어, 반도체 소자 패키지의 공정 수율을 확보할 수 있다.
a영역의 제2방향으로의 거리(ℓ)는 1um 이상 내지 50um 이하일 수 있다.
a영역의 제2방향으로의 거리(ℓ)가 1um 이상인 경우, 파장변환층(130)이 배치된 반도체 소자(110) 및 제2투광부재(140) 부착 시 파장변환층(130)과 제2투광부재(140)의 손상을 방지하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 신뢰성을 확보할 수 있다.
a영역의 제2방향으로의 거리(ℓ)가 50um 이하인 경우, 파장변환층(130)이 배치된 반도체 소자(110) 및 제2투광부재(140) 사이의 부착력이 증가하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 제조 공정에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 다른 반도체 소자 패키지의 제조방법을 설명함에 있어, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 6(a)를 참조하면, 반도체 소자(110) 네 측면 및 상면에 파장변환층(130)을 배치할 수 있다.
상기 파장변환층(130)은 파장변환물질이 포함된 필름 또는 글라스로 구성되어 반도체 소자(110) 네 측면 및 상면에 부착될 수 있다.
또는, 파장변환층(130)은 파장변환물질이 포함된 수지를 스프레이로 도포하여 반도체 소자(110) 네 측면 및 상면에 배치될 수 있다.
상기 파장변환물질은 형광체일 수 있다. 상기 파장변환물질은 황화물계, 산화물계 또는 질화물계 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정하지는 않는다. 상기 형광체는 사용자가 원하는 색을 구현하기 위해 다양하게 선택될 수 있다.
도 6(b)를 참조하면, 파장변환층(130)이 배치된 반도체 소자(110)가 부착될 제2투광부재(140)을 배치한다.
제2투광부재(140)은 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 요소 수지 및 아크릴 수지 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정하지는 않는다
도 6(C)를 참조하면, 제2투광부재(140) 상에 수지부(120)을 형성하는 본딩물질을 주입할 수 있다.
제2투광부재(140) 상에 파장변환층(130)이 배치된 반도체 소자(110)가 부착될 영역에 본딩 물질을 주입할 수 있다.
도 6(d)를 참조하면, 본딩 물질이 주입된 제2투광부재(140) 상에 파장변환층(130)이 형성된 반도체 소자(110)를 부착한다.
이에 따라, 수지부(120)는 파장변환층(130)의 상면 및 네 측면을 둘러싸며 배치되고, 수직 단면은 필렛(fillet)구조를 포함할 수 있다.
도 6(e)를 참조하면, 파장변환층(130) 및 수지부(120)을 포함하는 반도체 소자(110) 사이에 디스펜서(dispenser)를 통해 반사 부재(150)를 주입할 수 있다.
도 6(f)를 참조하면, 반사 부재(150)가 주입된 복수개의 반도체 소자(110)를 다이싱 하여 반도체 소자 패키지를 완성할 수 있다.
이와 같은 제조공정으로 완성된 반도체 소자 패키지는 파장변환층(130)이 외부로 노출되지 않아 광속 특성과 색 균일도는 물론, 신뢰성이 향상될 수 있다.
한편, 이상에서 설명된 본 발명에 따른 반도체 소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이될 수 있고, 반도체 소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 소자 패키지를 포함하는 광원 장치로 구현될 수 있다.
또한, 광원 장치는 기판과 본 발명에 따른 반도체 소자 패키지를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열체, 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원 장치는, 램프, 헤드 램프, 또는 가로등을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 광원 장치는 출력되는 광이 필요한 제품에 다양하게 적용될 수 있다.
또한, 광원 장치는 바텀 커버와, 바텀 커버 위에 배치되는 반사판과, 광을 방출하며 반도체 소자를 포함하는 발광 모듈과, 반사판의 전방에 배치되며 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하는 도광판과, 도광판의 전방에 배치되는 프리즘 시트들을 포함하는 광학 시트와, 광학 시트 전방에 배치되는 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널과 연결되고 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하는 화상 신호 출력 회로와, 디스플레이 패널의 전방에 배치되는 컬러 필터를 포함할 수 있다. 여기서 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
광원 장치의 또 다른 예로, 헤드 램프는 기판 상에 배치되는 발광 소자 패키지를 포함하는 발광 모듈, 발광 모듈로부터 조사되는 빛을 일정 방향, 예컨대, 전방으로 반사시키는 리플렉터(reflector), 리플렉터에 의하여 반사되는 빛을 전방으로 굴절시키는 렌즈, 및 리플렉터에 의하여 반사되어 렌즈로 향하는 빛의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 쉐이드(shade)를 포함할 수 있다.
이상과 같이 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상과 필수적 특징을 유지한 채로 다른 형태로도 실시될 수 있음을 인지할 수 있을 것이다
본 발명의 범위는 특허청구범위에 의하여 규정되어질 것이지만, 특허청구범위 기재사항으로부터 직접적으로 도출되는 구성은 물론 그와 등가인 구성으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 반도체 소자
117: 제1본딩부
118: 제2본딩부
120: 수지부
130: 파장변환층
140: 제2투광부재
150: 반사 부재
117: 제1본딩부
118: 제2본딩부
120: 수지부
130: 파장변환층
140: 제2투광부재
150: 반사 부재
Claims (14)
- 제1도전형 반도체층, 제2도전형반도체층, 및 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 반도체 구조물, 상기 제1도전형반도체층과 전기적으로 연결되는 제1본딩부, 상기 제2도전형반도체층과 전기적으로 연결되는 제2본딩부 및 상기 반도체구조물 상에 배치되는 제1투광부재를 포함하는 반도체 소자;
상기 반도체 소자를 네 측면 및 상면을 둘러싸며 배치되는 파장변환층; 및
상기 반도체소자를 둘러싸며 배치되는 반사부재;를 포함하고,
상기 반사부재는,
상기 제1 및 제2본딩부와 제1방향으로 중첩되는 제1영역 및 상기 파장변환층과 상기 제1방향으로 중첩되는 제2영역을 포함하고,
상기 제1방향은 상기 반도체소자에서 상기 파장변환층을 향하는 수평방향이고,
상기 파장변환층은,
상기 제1투광부재의 상면 상에 배치되는 상부 및
상기 제1투광부재와 상기 반사 부재의 제2영역 사이에 배치되는 측부를 더 포함하고,
상기 파장변환층의 측부는 반사부재의 제1영역과 접하고,
상기 반사부재의 제2영역은 상기 반도체 소자에 인접한 내 측면 및 외부로 노출되는 외 측면을 더 포함하고,
상기 반사부재의 제2영역의 내 측면과 상기 파장변환층의 측부 사이의 최단거리는 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 향할수록 점진적으로 증가하는 반도체 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 파장변환층 상에 배치되는 제2투광부재를 더 포함하는,
반도체 소자 패키지. - 제2항에 있어서,
상기 제1투광부재는,
상기 제2투광부재와 서로 다른 굴절률을 포함하는,
반도체 소자 패키지. - 제2항에 있어서,
상기 제2투광부재의 일 측면은,
상기 반사부재의 외 측면과 동일 평면 상에 배치되는,
반도체 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 파장변환층의 상부의 제1방향으로의 거리는,
상기 반도체 소자의 제1방향으로의 거리보다 큰,
반도체 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 파장변환층 상부의 제1방향으로의 거리는,
상기 반도체 소자의 제1방향으로의 거리와 대비하여 1.01 이상 내지 1.10 이하인,
반도체 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 파장변환층 상부의 제2방향으로의 거리는,
상기 파장변환층 측부의 제1방향으로의 거리와 동일한,
반도체 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 파장변환층 및 반사부재 사이에 배치되는 수지부를 더 포함하는,
반도체 소자 패키지. - 제8항에 있어서,
상기 수지부는 파장변환층 측부 및 반사부재의 내 측면 사이와 파장변환층 상부에 배치되는,
반도체 소자 패키지. - 제8항에 있어서,
상기 수지부는,
상기 파장변환층 상부와 제2방향으로 중첩되는 a영역 및 상기 반사부재와 제2방향으로 중첩되는 b영역을 포함하는,
반도체 소자 패키지. - 제10항에 있어서,
상기 a영역의 제1방향으로의 거리는,
상기 반도체 소자의 제1방향으로의 거리와 동일한,
반도체 소자 패키지 - 제10항에 있어서,
상기 b영역의 제1방향으로의 최대 거리는,
1um 이상 내지 300um 이하인,
반도체 소자 패키지. - 제10항에 있어서,
상기 a영역의 제2방향으로의 거리는,
1um 이상 내지 50um 이하인,
반도체 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 반도체 소자는,
플립칩 타입의 발광소자인,
반도체 소자 패키지.
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|---|---|---|---|
| KR1020180031254A KR102521810B1 (ko) | 2018-03-19 | 2018-03-19 | 반도체 소자 패키지 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR20190109789A true KR20190109789A (ko) | 2019-09-27 |
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| KR1020180031254A KR102521810B1 (ko) | 2018-03-19 | 2018-03-19 | 반도체 소자 패키지 |
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