KR102654494B1 - 반도체 소자 패키지 - Google Patents
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Abstract
실시예는 기판; 상기 기판에 배치되는 전극; 상기 전극 상에 배치되는 반도체 소자; 및 투광층;을 포함하고, 상기 기판은 상기 기판을 관통하는 투광홀을 포함하며, 상기 투광층은, 상기 기판 하부에 배치되는 제1 투광부; 상기 투광홀 내에 배치되는 제2 투광부; 상기 기판 상에서 상기 전극과 수평 방향으로 중첩되는 제3 투광부; 및 상기 전극 상에 배치되고 상기 반도체 소자를 덮는 제4 투광부;를 포함하고, 상기 제1 투광부의 면적은 상기 제2 투광부의 면적보다 큰 반도체 소자 패키지를 개시한다.
Description
실시예는 반도체 소자 패키지에 관한 것이다.
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.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(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 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다.
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.
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.
특히, 자외선 파장 영역의 광을 방출하는 발광소자는 경화작용이나 살균 작용을 하여 경화용, 의료용, 및 살균용으로 사용될 수 있다.
최근 자외선 발광소자 패키지에 대한 연구가 활발하나, 아직까지 자외선 발광소자는 내구성 좋지 않고, 부착력이 낮아 패키지로부터 분리되는 한계가 존재한다.
실시예는 부착력이 개선된 반도체 소자 패키지를 제공한다.
또한, 자외선 광에 대한 투과율 및 내성이 개선된 반도체 소자 패키지를 제공한다.
실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
실시예에 따른 반도체 소자 패키지는 기판; 상기 기판에 배치되는 전극; 상기 전극 상에 배치되는 반도체 소자; 및 투광층;을 포함하고, 상기 기판은 상기 기판을 관통하는 투광홀을 포함하며, 상기 투광층은, 상기 기판 하부에 배치되는 제1 투광부; 상기 투광홀 내에 배치되는 제2 투광부; 상기 기판 상에서 상기 전극과 수평 방향으로 중첩되는 제3 투광부; 및 상기 전극 상에 배치되고 상기 반도체 소자를 덮는 제4 투광부;를 포함하고, 상기 제1 투광부의 면적은 상기 제2 투광부의 면적보다 크다.
상기 전극은, 상기 기판의 일측에 배치되는 제1 전극부; 및 상기 제1 전극부와 이격 배치되는 제2 전극부;를 포함하고, 상기 제1 전극은, 상기 기판 상부에 배치되는 제1 상부 전극; 상기 기판을 관통하는 전극홀 내에 배치되는 제1 연결 전극; 및 상기 기판 하부에 배치되는 제1 하부 전극;을 포함하고, 상기 제2 전극은, 상기 기판 상부에 배치되는 제2 상부 전극; 상기 기판을 관통하는 전극홀 내에 배치되는 제2 연결 전극; 및 상기 기판 하부에 배치되는 제2 하부 전극;을 포함할 수 있다.
상기 투광층은, 상기 제1 상부 전극 및 상기 제2 상부 전극 사이에 배치되는 제5 투광부를 더 포함할 수 있다.
상기 투광층은 무기 재료를 포함하고, 상기 무기 재료는, 플루오르네이티드 에틸렌-프로필렌(fluorinated ethylene-propylene, FEP), 테트라플루오로에틸렌 헥사플루오로프로필렌 비닐리덴플루오라이드(Tetra fluoro ethylene Hexa fluoro propylene Vinylidene fluoride, THV) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 반도체 소자는, 자외선 파장대의 광을 방출할 수 있다.
상기 기판은 상기 제3 투광부와 수직 방향으로 중첩되는 영역에서 10점 평균 거칠기가 0.6㎛ 내지 1.0㎛인 반도체 소자 패키지.
상기 기판 및 상기 전극 상부에 배치되는 접착층을 더 포함하고, 상기 접착층은 공극을 포함할 수 있다.
상기 접착층은 그라파이트 시트(Graphite sheet)를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 부착력이 개선된 반도체 소자 패키지를 구현할 수 있다.
또한, 자외선 광에 대한 투과율 및 내성이 개선된 반도체 소자 패키지를 구현할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 상면도이고,
도 2는 도 1에서 AA'로 절단된 단면도이고,
도 3은 도 1에서 BB'로 절단된 단면도이고,
도 4는 일실시예에 따른 반도체 소자의 하면도이고,
도 5는 반도체 소자의 개념도이고,
도 6은 다른 실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 단면도이고,
도 7은 또 다른 실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 단면도이고,
도 8a 내지 도 8e는 일실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 제조 순서를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에서 AA'로 절단된 단면도이고,
도 3은 도 1에서 BB'로 절단된 단면도이고,
도 4는 일실시예에 따른 반도체 소자의 하면도이고,
도 5는 반도체 소자의 개념도이고,
도 6은 다른 실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 단면도이고,
도 7은 또 다른 실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 단면도이고,
도 8a 내지 도 8e는 일실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 제조 순서를 설명하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 상면도이고, 도 2는 도 1에서 AA'로 절단된 단면도이고, 도 3은 도 1에서 BB'로 절단된 단면도이고, 도 4는 일실시예에 따른 반도체 소자의 하면도이고, 도 5는 반도체 소자의 개념도이다.
도 1 내지 도 4을 참조하면, 일실시예에 따른 반도체 소자 패키지는 몸체(110), 전극(120), 반도체 소자(130), 투광층(140)을 포함할 수 있다.
먼저, 몸체(110)는 플레이트 형상으로 구현될 수 있다. 그리고 몸체(110) 상에는 전극(120), 반도체 소자(130), 투광층(140)이 배치될 수 있다. 다만, 전극(120) 및 투광층(140)은 후술하는 바와 같이 기판(110)을 관통하여 기판(110) 하부에도 배치될 수 있다.
그리고 몸체(110)는 방열성이 우수한 절연재질 또는 금속화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몸체(110)는 절연재질로 저온 소성 세라믹(LTCC: low temperature co-fired ceramic) 또는 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic) 등을 포함할 수 있다. 또한, 몸체(110)는 수지계열의 절연 물질 예컨대, 리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 수지 재질로 형성될 수 있다. 또한 몸체(110)는 실리콘, 또는 에폭시 수지, 또는 플라스틱 재질을 포함하는 열 경화성 수지, 또는 고내열성, 고 내광성 재질로 형성될 수 있다. 그리고 몸체(110)는 금속화합물로 질화알루미늄(AlN) 또는 알루미나(Al2O3) 등을 포함할 수 있으며, 열 전도도가 140 W/mK 이상인 금속 산화물을 포함할 수 있다. 또한, 몸체(110)는 산화 방지제, 광 반사재, 무기 충전재, 경화 촉매, 광 안정제, 윤활제, 이산화티탄 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
전극(120)은 몸체(110) 상에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 전극(120)은 제1 전극부(121)와 제2 전극부(122)를 포함할 수 있다. 더 나아가, 전극(120)은 제3 전극부(123)을 더 포함할 수 있다.
먼저, 제1 전극부(121)와 제2 전극부(122)는 이격 배치되어 전기적으로 분리될 수 있다. 예컨대, 제1 전극부(121)는 몸체(110)의 일측에 배치되고, 제2 전극부(122)는 몸체(110)의 타측에 배치될 수 있다.
제1 전극부(121)와 제2 전극부(122)는 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나 이상을 포함한 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극부(121)와 제2 전극부(122)의 표면에는 은(Ag) 또는 알루미늄(Ag)이 형성되어, 입사되는 광의 반사 효율을 향상시켜 광 효율을 증대시킬 수 있다. 또한 제1 전극부(121)와 제2 전극부(122)가 금층(Au layer)을 포함하여 습기에 의한 부식을 방지할 수 있고, 전기적인 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
실시예에서 상기 제1 전극부(221) 또는 제2 전극부(122) 중 어느 하나에는 극성 마크가 배치될 수 있다. 극성 마크는 제2 전극부(122)의 상부 모서리 영역에 제1 전극부(221)와 구별되도록 형성될 수 있다. 또한, 극성 마크(CP)는 후술하는 제2 전극부(122) 에 위치할 수 있다. 이러한 극성 마크는 애노드 마크 또는 캐소드 마크일 수 있다. 다만, 이러한 위치 및 형상에 한정되는 것은 아니다.
제1 전극부(121)는 제1 상부 전극(121a), 제1 연결 전극(122b), 제1 하부 전극(121c)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제2 전극부(122)는 제2 상부 전극(122a), 제2 연결 전극(122b), 제2 하부 전극(122c)를 포함할 수 있다.
제1 상부 전극(121a)과 제2 상부 전극(122a)은 기판(110) 상부에 배치될 수 있다. 그리고 제1 상부 전극(121a)과 제2 상부 전극(122a)은 서로 이격 배치되어, 전기적으로 분리될 수 있다. 또한, 제1 상부 전극(121a)과 제2 상부 전극(122a)의 상부에는 반도체 소자(130)가 배치되고, 반도체 소자(130)는 제1 상부 전극(121a) 및 제2 상부 전극(122a)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고 기판(110)은 복수 개의 관통홀을 포함할 수 있다. 예컨대, 기판(110)은 전극홀(h1) 및 투광홀(h2)을 포함할 수 있다. 전극홀(h1)과 투광홀(h2)은 복수 개일 수 있다.
전극홀(h1)에는 제1 연결 전극(121b) 및 제2 연결 전극(122b)가 배치될 수 있다. 이를 통해, 반도체 소자(130)와 전극(120) 간의 전기적 패스는 기판(110) 상부에서 하부로 이루어질 수 있다.
그리고 제1 하부 전극(121c)과 제2 하부 전극(122c)은 기판(110) 하부에 배치되어, 제1 연결 전극(121b) 및 제2 연결 전극(122b)와 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 제1 하부 전극(121c)과 제2 하부 전극(122C)는 서로 이격 배치되어 전기적으로 분리될 수 있다.
즉, 일실시예에서 제1 전극부(121)와 제2 전극부(122)는 기판(110) 상하 및 내부에서 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 예컨대, 상부 전극, 연결 전극 및 하부 전극은 수직 방향으로 연결되고, 제1 전극부(121)와 제2 전극부(122)는 수평 방향으로 이격 배치될 수 있다. 여기서, 수직 방향은 제1 방향(X축 방향)으로 기판(110)의 하부에서 상부를 향한 방향으로 정의한다. 그리고 수평 방향은 제2 방향(Y축 방향)으로 제1 방향에 수직한 방향으로 정의한다. 그리고 제3 방향(Z축 방향)은 제1 방향 및 제2 방향에 모두 수직한 방향으로 정의한다.
그리고 제1 상부 전극(121a), 제1 연결 전극(121b) 및 제1 하부 전극(121c)은 서로 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 마찬가지로, 제2 상부 전극(122a), 제2 연결 전극(122b) 및 제2 하부 전극(122c)은 서로 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 전극부(121)와 제2 전극부(122)는 동일한 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상부 전극(121a), 제1 연결 전극(121b) 및 제1 하부 전극(121c)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나 이상을 포함한 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
또한, 전극(120)은 상술한 바와 같이 기판(110) 하부에서 제1 하부 전극(121c)과 제2 하부 전극(122c) 사이에 배치되는 더미 전극으로 제3 전극부(123)을 더 포함할 수 있다. 또한, 제3 전극부(123)는 제1 하부 전극(121c) 및 제2 하부 전극(122c)과 이격 배치될 수 있다.
그리고 제3 전극부(123)는 제2 방향으로 길이(이하 폭으로 설명함)가 제1 하부 전극(121c) 및 제2 하부 전극(122c)의 폭보다 클 수 있다. 이에 따라, 제3 전극부(123)는 면적이 제1 하부 전극(121c) 또는 상기 제2 하부 전극(122c)의 면적보다 커 기판(110)에서 발생한 열을 용이하게 외부로 방출할 수 있다. 즉, 제3 전극부(123)는 반도체 소자 패키지의 방열효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 제3 전극부(123)는 제1 방향으로 길이(이하 두께로 설명함)제1 하부 전극(121c) 또는 제1 하부 전극(122c)의 두께와 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 제3 전극부(123)는 반도체 소자(130)와 수직 방향으로 중첩되도록 배치되어 반도체 소자(130)에서 발생되는 열을 효율적으로 방열할 수 있다.
상술한, 제1 전극부(121), 제2 전극부(122) 및 제3 전극부(123)는 소정의 회로 기판(미도시) 상에 솔더(solder)와 같은 접착 부재로 접착될 수 있다.
반도체 소자(130)는 몸체(110)의 상부에 배치될 수 있다. 즉, 반도체 소자(130)는 몸체(110) 및 전극(12) 상부에 배치된다.
도 5를 참조하면, 반도체 소자(130)는 광을 방출한다. 구체적으로, 반도체 소자(130)는 자외선 파장대의 광을 방출할 수 있다. 예시적으로 반도체 소자(130)는 근자외선 파장대의 광(UV-A)을 출력할 수도 있고, 원자외선 파장대의 광(UV-B)을 출력할 수 도 있고, 심자외선 파장대의 광(UVC)을 출력할 수 있다. 예시적으로, 근자외선 파장대의 광(UV-A)는 320nm 내지 420nm 범위의 파장을 가질 수 있고, 원자외선 파장대의 광(UV-B)은 280nm 내지 320nm 범위의 파장을 가질 수 있으며, 심자외선 파장대의 광(UV-C)은 100nm 내지 280nm 범위의 파장을 가질 수 있다.
반도체 소자(130)는 상부에 기판(131)이 배치될 수 있다. 실시 예에 따른 반도체 소자(130)는 기판(131), 제1 도전형 반도체층(132), 활성층(133), 및 제2 도전형 반도체층(134)을 포함할 수 있다. 각 반도체층은 자외선 파장대의 광을 방출할 수 있도록 알루미늄 조성을 가질 수 있다. 그리고 파장범위는 제1 도전형 반도체층(132), 활성층(133), 및 제2 도전형 반도체층(134)을 포함하는 발광구조물의 Al의 조성비에 의해 결정될 수 있다.
기판(131)은 전도성 기판(131) 또는 절연성 기판(131)를 포함한다. 기판(131)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼일 수 있다. 기판(131)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 및 Ge 중 선택된 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
제1 도전형 반도체층(132)과 기판(131) 사이에는 버퍼층(미도시)이 더 구비될 수 있다. 버퍼층은 기판(131) 상에 구비된 발광 구조물과 기판(131)의 격자 부정합을 완화할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(132)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 반도체층(132)에 제1도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(132)은 Inx1Aly1Ga1-x1-y1N (0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있다. 그리고, 제1도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트일 수 있다. 제1도펀트가 n형 도펀트인 경우, 제1도펀트가 도핑된 제1 도전형 반도체층(132)은 n형 반도체층일 수 있다.
활성층(133)은 제1 도전형 반도체층(132)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제2 도전형 반도체층(134)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(133)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다. 활성층(133)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi Quantum Well; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으며, 활성층(133)의 구조는 이에 한정하지 않는다.
제2 도전형 반도체층(134)은 활성층(133) 상에 형성되며, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(134)에 제2도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(134)은 Inx5Aly2Ga1-x5-y2N (0≤x5≤1, 0≤y2≤1, 0≤x5+y2≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP,AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다. 제2도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제2 도펀트가 도핑된 제2 도전형 반도체층(134)은 p형 반도체층일 수 있다.
그리고 반도체 소자(130)는 제1 전극패드(135) 및 제2 전극패드(136)을 더 포함할 수 있다. 제1 전극패드(135)는 제1 도전형 반도체층(132)과 전기적으로 연결되고, 제2 전극패드(136)는 제2 도전형 반도체층(134)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해, 제1 전극패드(135)는 제1 도전형 반도체층(132) 상에 배치되고, 제2 전극패드(136)는 제2 도전형 반도체층(134) 상에 배치될 수 있다.
제1 전극패드(135) 및 제2 전극패드(136)는 전도성의 다양한 금속을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 전극패드(135) 및 제2 전극패드(136)는 Cu, Pt, Al, Au, Ag 등을 포함할 수 있다. 다만, 이러한 재질에 한정되는 것은 아니다.
그리고 도 5에서는 플립형 구조의 반도체 소자에 대한 구조를 개시하나, 상술한 반도체 소자(130)는 수평형(lateral), 수직형(vertical), 플립형(flip) 등 다양한 구조로 이루어질 수 있다.
다시 도 1 내지 도 4을 참조하면, 투광층(140)은 몸체(110)의 상부에 배치되며, 반도체 소자(130)가 배치되는 캐비티(C)를 포함할 수 있다. 투광층(140)은 몸체(110)와 결합하는 하부면에 캐비티(C)가 배치되어, 캡(cap) 형상으로 구현될 수 있다. 캐비티(C)에는 반도체 소자(130)가 배치되므로, 캐비티(C)의 폭은 반도체 소자(130)의 폭보다 크거나 같을 수 있다. 다만, 이러한 구조에 한정되는 것은 아니다.
상술한 투광층(140)의 구조에 따르면, 투광층(140)은 반도체 소자(130)의 상부면과 측면을 감싸도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 반도체 소자(130)가 방출한 광은 투광층(140)의 상부면 뿐만 아니라 측면을 통해서도 출력될 수 있다. 따라서, 일실시예에 따른 발광 소자 패키지(100)는 발광면적이 증가하는 효과를 제공한다.
또한, 투광층(140)은 무기 재료를 통해 구현될 수 있으며, 자외선 파장대의 광을 투과할 수 있는 재질로 구현될 수 있다. 무기 재료는 플루오린 폴리머(fluorine polymer)일 수 있다. 상세하게는 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(Poly Chloro Tri Fluoro Ethylene, PCTFE), 폴리플루오린화비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 클로로트리플루오르에틸렌 (Ethylene chlorotrifluoroethylene, ECTFE), 에틸렌테트라플루오르에틸렌ETFE (Ethylene Tetra fluoro Ethylene), 퍼플루오르알콕시(perfluoroalkoxy, PFA), 플루오르네이티드 에틸렌-프로필렌(fluorinated ethylene-propylene, FEP), 테트라플루오로에틸렌 헥사플루오로프로필렌 비닐리덴플루오라이드(Tetra fluoro ethylene Hexa fluoro propylene Vinylidene fluoride, THV) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, FEP 및 THV의 경우, 자외선 광에 대한 투과율과 기판에의 부착력이 모두 높아, 발광 소자 패키지(100)의 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 투광층(140)은 제1 투광부(141), 제2 투광부(142), 제3 투광부(143) 제4 투광부(144)를 포함할 수 있다.
먼저, 제1 투광부(141)는 기판(110) 하부에 배치될 수 있다. 제1 투광부(141)는 제1 하부 전극(121c) 및 제3 전극부(123) 사이에 또는 제2 하부 전극(122c) 및 제3 전극부(123) 사이에 배치될 수 있다. 뿐만 아니라, 제1 투광부(141)는 제3 전극부(123)가 없는 구조에서 제1 하부 전극(121c)과 제2 하부 전극(122c) 사이에 배치될 수도 있다.
예컨대, 제1 투광부(141)는 제1-1 투광부(141a)와 제1-2 투광부(141b)를 포함할 수 있다. 그리고 제1-1 투광부(141a)는 제1 하부 전극(121c) 및 제3 전극부(123) 사이에 배치될 수 있다. 그리고 제1-2 투광부(141b)는 제2 하부 전극(122c) 및 제3 전극부(123) 사이에 배치될 수 있다. 이 때, 제1-2 투광부(141a)와 제1-2 투광부(141b)는 제3 전극부(123)를 기준으로 대칭으로 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 반도체 소자 패키지는 투광부(140)가 반도체 소자(130)를 둘러싸면서 기판(110) 간의 결합력을 균형 있게 유지하므로, 패키지의 신뢰성을 개선할 수 있다.
또한, 제1 투광부(141)는 제3 방향으로 연장할 수 있다. 이에 따라, 제1 투광부(141)는 제3 방향으로 길이가 제1 하부 전극(121c) 및 제3 전극(123)과 제3 방향으로 길이와 동일할 수 있다. 다만, 이러한 구조에 한정되는 것은 아니다.
그리고 제1 투광부(141)는 제2 투광부(142)의 면적보다 클 수 있다. 즉, 제1 투광부(141)는 투광홀(h2)의 크기보다 클 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 투광층(140)은 제1 투광부(141)를 통해 기판(110)과의 결합력을 개선할 수 있다. 또한, 제1 투광부(141)는 반도체 소자 패키지의 신뢰성도 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 투광부(141)는 제1 하부 전극(121c)과 제2 하부 전극(122c)보다 내측에 위치하여, 제1 투광부(141)의 내측에 위치하는 반도체 소자(130)와의 결합력을 향상시켜 반도체 소자(130)가 이동하는 현상을 방지할 수 있다.
제2 투광부(142)는 기판(110) 및 전극(120)을 관통하는 투광홀(h2) 내에 배치될 수 있다. 투광홀(h2)은 기판(110) 및 전극(120)을 모두 관통하도록 배치될 수 있다. 뿐만 아니라, 투광홀(h2)은 기판(110)을 관통하도록 배치될 수 있다. 그리고 투광홀(h2)은 전극홀(h1) 내측(전극홀(h1)보다 반도체 소자에 가까운 위치)에 위치할 수 있으며, 내부에 제2 투광부(142)가 배치될 수 있다.
그리고 투광홀(h2)은 제1 상부 전극(121a) 및 제2 상부 전극(122a) 각각의 중앙부에 위치할 수 있다. 그리고 상기 중앙부는 상기 전극을 폭 또는 길이 방향으로 3등분을 했을 때 중앙에 위치하는 영역을 의미한다. 이에 따라, 투광층(140)과 기판(110) 및 전극(120) 간의 결합력을 균형 있게 유지할 수 있다. 다만, 이러한 구조에 한정되는 것은 아니며, 투광홀(h2)은 제1 상부 전극(121a) 및 제2 상부 전극(122a) 각각에서 복수 개일 수 있으며, 다양한 위치에 배치될 수도 있다.
제3 투광부(143)는 기판(110) 상에서 제1,2 상부 전극(121a, 122a)과 수평 방향으로 중첩되도록 배치될 수 있다. 제3 투광부(143)는 기판(110)의 가장자리에 배치될 수 있다. 즉, 제3 투광부(143)는 제1 상부 전극(121a), 제2 상부 전극(122a) 보다 외측에 배치될 수 있다. 그리고 제3 투광부(143)는 전극(120)을 평면(ZY 평면) 상으로 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이러한 구조에 의하여, 제3 투광부(143)는 전극(120) 및 기판(110) 간의 결합력을 향상시켜 반도체 소자 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
제4 투광부(144)는 기판(110) 및 전극(120) 상부에 배치될 수 있다. 제4 투광부(144)는 상술한 바와 같이 반도체 소자(130)가 배치되는 캐비티(C)를 포함할 수 있다. 그리고 제4 투광부(143)는 제1 투광부(141), 제2 투광부(142) 및 제3 투광부(143)의 상부에 배치되고 제1 투광부(141), 제2 투광부(142) 및 제3 투광부(143)와 연결될 수 있다.
제4 투광부(144)는 면적이 제1 투광부(141), 제2 투광부(142) 및 제3 투광부(143) 각각의 면적보다 클 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제4 투광부(144)는 반도체 소자(130)를 기판(110) 및 전극(120) 상에 용이하게 고정하면서, 기판(110) 및 전극(120)과의 결합력도 개선할 수 있다.
또한, 투광층(140)은 기판의 접착력을 더 높이기 위해 제 5 투광부(145)를 더 포함할 수 있다. 상기 제5 투광부(145)는 반도체 소자(130) 하부 및 제1 상부 전극(121a)과 제2 상부 전극(122a) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 제5 투광부(145)는 반도체 소자(130)와 수직 방향으로 중첩되도록 배치되어, 반도체 소자(130)에 대한 결합력을 더욱 개선할 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 단면도이고, 도 7은 또 다른 실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 다른 실시예에 따른 반도체 소자 패키지는 상술한 일실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 몸체(110), 전극(120), 반도체 소자(130), 투광층(140)을 포함할 수 있다. 이 때, 투광층(140)은 제1 투광부(141) 및 제2 투광부(142)가 존재하지 않을 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 본 명세서에서 상술하는 반도체 소자 패키지는 상기 구성을 포함할 수도 있다.
이 때, 기판(110)은 투광층(140)과 접하는 영역에서 표면 거칠기(Rz)가 0.6㎛ 내지 1.0㎛일 수 있다. 즉, 기판(110)은 제3 투광부(143)와 수직 방향으로 중첩되는 영역에서 10점 평균 거칠기가(Rz)가 상기 범위로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 기판(110)의 상면(110a)의 표면적이 다른 영역보다 증가하여, 기판(110)과 투광층(140)은 서로 접합하는 면적이 증가할 수 있다. 이로 인해, 결합력도 향상될 수 있다.
또한, 투광층(140)은 상술한 바와 같이 수지로 이루어지는 경우 자외선 파장 대역의 광에 대해 투과율 및 내성 등이 높으나, 기판(110)과의 결합력이 강하지 못할 수 있다. 이에, 다른 실시예에 따른 반도체 소자 패키지는 기판(110)과 투광층(140) 간의 결합력을 개선하여 박리 및 마모를 용이하게 방지할 수 있다. 또한, 기판(110)의 상면(110a)은 샌드 블라스트(sandblast) 등의 방법을 이용하여 10점 평균 조도 등을 조절할 수 있다.
도 7을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 반도체 소자 패키지는 상술한 다른 실시예에 따른 반도체 소자 패키지에서 몸체(110), 전극(120), 반도체 소자(130), 투광층(140)을 포함할 수 있다. 그리고 또 다른 실시예에 따른 반도체 소자 패키지는 접착층(150)을 더 포함할 수 있다.
접착층(150)은 몸체(110)와 전극(120) 상부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 접착층(150)은 몸체(110)와 투광층(140) 사이 및 전극(120)과 투광층(140) 사이에 배치되어, 투광층(140)의 위치를 고정시킬 수 있다. 그리고 투광층(140)에는 캐비티(C)가 존재하므로, 접착층(150)은 몸체(110)와 투광층(140)이 접하는 영역 또는 전극(120)과 투광층(140)이 접하는 영역에 배치될 수 있다.
접착층(150)은 열압착을 통해 생성될 수 있다. 구체적으로, 접착층(150)은 열압착을 통해 몸체(110)와 투광층(140)의 접촉부위가 용융되어 생성될 수 있다. 이때, 열압착은 투광층(140)의 융점 이하의 온도에서 수행될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 반도체 소자 패키지는 투광층(140)을 용융시켜 접착층(150)을 배치하므로, 발광 소자 패키지(100)의 발광면적을 증가시킬 수 있다.
또한, 반도체 소자(130)가 방출하는 광이 자외선 영역대의 광일 경우 자외선 광에 의해 유기 본딩재료가 분해되어 부품간 결합이 이탈될 수 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 접착층(150)은 자외선 광에 내성이 강한 투광층(140)과 동일한 소재로 구성되므로 투광층(140)과 몸체(110)의 이탈을 방지할 수 있다.
그리고 접착층(150)은 그라파이트 시트(graphite sheet)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 접착층(150)은 자외선 광에 대한 내성이 개선될 수 있다. 또한, 접착층(150)은 공극(P)을 포함할 수 있다. 그리고 접착층(150)은 공극(P)에 의해 투광층(140)의 수지가 공극(P)으로 이동하여 투광층(140)과 접착층(150) 간의 결합력을 개선할 수 있다. 또한, 접착층(150)은 기판(110) 상에서 기판(110)과 결합하는 경우에도 공극(P)에 의해 증가된 표면적으로 기판(110)과의 결합력도 개선할 수 있다.
도 8a 내지 도 8e는 일실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 제조 순서를 설명하는 도면이다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 플레이트 형상의 기판(110)을 배치할 수 있다. 그리고 기판(110)에 전극(120)을 배치할 수 있다. 상술한 바와 같이, 기판(110)은 전극홀(h1)을 포함할 수 있다. 그리고 전극(120)은 서로 이격 배치되는 제1 전극부(121)와 제2 전극부(122)를 포함하며, 제1 전극부(121)는 기판(110)의 일측에 배치되고, 제2 전극부(122)는 기판(110)의 타측에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 기판(110) 상부에서 일측에 제1 상부 전극(121a)을 배치하고, 기판(110) 하부에서 일측에 제1 하부 전극(121c)을 배치할 수 있다. 그리고 기판(110) 일측에 위치하는 전극홀(h1) 내부에 제1 연결 전극(121b)을 배치할 수 있다. 제1 전극부(121)와 마찬가지로, 기판(110) 상부에서 타측에 제2 상부 전극(122a)을 배치하고, 기판(110) 하부에서 타측에 제2 하부 전극(122c)을 배치할 수 있다. 그리고 기판(110) 타측에 위치하는 전극홀(h1) 내부에 제2 연결 전극(122b)을 배치할 수 있다. 또한, 제3 전극부(123)도 기판(110) 하부에 배치할 수 있다.
도 8c 및 도 8d를 참조하면, 기판(110) 및 전극(120)을 관통하는 투광홀(h2)을 형성할 수 있다. 투광홀(h2)은 전극홀(h1) 내측에 배치될 수 있다.
그리고 제1 상부 전극(121a)과 제2 상부 전극(121b) 상부에 반도체 소자(130)를 배치할 수 있다. 반도체 소자(130)의 제1 전극은 제1 상부 전극(121a)과 전기적으로 연결되고, 제2 전극은 제2 상부 전극(121b)과 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다.
도 8e를 참조하면, 필름의 수지를 열압착하여 용융시켜 투광홀(h2)을 통해 투광층(140)을 형성할 수 있다. 투광층(140)은 제1 하부 전극(121c)과 제3 전극부(123) 사이 및 제2 하부 전극(122c)과 제3 전극부(123) 사이에 배치될 수 있다. 이 때, 용융된 수지가 외부로 흐르지 않도록 지그 등의 구조물을 이용하여 투광층(140)을 형성할 수 있다. 이러한 방식에 의해, 투광층(140)은 기판(110) 하부, 기판(110) 내부(예컨대, 투광홀(h2) 내부), 기판(110)과 전극(120) 상부에 배치될 수 있다. 그리고 투광층(140)은 반도체 소자(130) 하부에 배치되고 제1 상부 전극(122a)과 제2 상부 전극(122a) 사이에 배치되는 제5 투광부(145)를 포함할 수 있다. 또한, 투광층(140)은 반도체 소자(130)를 둘러싸도록 소정의 캐비티(c)를 가지도록 이루어질 수 있다.
실시예에 따른 반도체 소자 패키지의 제조 방법에 따르면, 몸체(110) 상에 전극(120), 반도체 소자(130)을 배치하고, 투광층(140)을 기판(110) 등에 접착한 후에 이를 패키지 단위로 다이싱(dicing)할 수 있다. 이에 따라, 공정이 간소화된다. 또한, 공정에서의 불량률 및 비용이 감소하고 제조 시간을 크게 줄일 수 있다.
그리고 발광 소자 패키지는 수지(resin)나 레지스트(resist)나 SOD 또는 SOG의 경화용 광원으로 사용될 수 있다. 또는, 발광 소자 패키지는 치료용 의료용으로 사용되거나 공기 청정기나 정수기 등의 살균에 사용될 수도 있다.
그러나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 상술한 발광 소자 패키지는 조명 시스템의 광원으로 사용될 수 있는데, 예를 들어 영상표시장치의 광원이나 조명 장치 등의 광원으로 사용될 수 있다.
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.
Claims (8)
- 기판;
상기 기판에 배치되는 전극;
상기 전극 상에 배치되는 반도체 소자; 및
투광층;을 포함하고,
상기 기판은 상기 기판을 관통하는 투광홀을 포함하며,
상기 투광층은,
상기 기판 하부에 배치되는 제1 투광부;
상기 투광홀 내에 배치되는 제2 투광부;
상기 기판 상에서 상기 전극과 수평 방향으로 중첩되는 제3 투광부; 및
상기 전극 상에 배치되고 상기 반도체 소자를 덮는 제4 투광부;를 포함하고,
상기 제1 투광부의 면적은 상기 제2 투광부의 면적보다 크고,
상기 전극은,
상기 기판의 일측에 배치되는 제1 전극부; 및
상기 제1 전극부와 이격 배치되는 제2 전극부;를 포함하고,
상기 제1 전극부는 상기 기판 상부에 배치되는 제1 상부 전극; 및 상기 기판 하부에 배치되는 제1 하부 전극;을 포함하고,
상기 제2 전극부는 상기 기판 상부에 배치되는 제2 상부 전극; 및 상기 기판 하부에 배치되는 제2 하부 전극;을 포함하고,
상기 전극은 상기 제1 하부 전극과 상기 제2 하부 전극 사이에 배치되고 상기 반도체 소자와 수직 방향으로 중첩되는 제3 전극부;를 더 포함하고,
상기 투광층은 상기 제1 상부 전극 및 상기 제2 상부 전극 사이에 배치되는 제5 투광부;를 포함하고,
상기 제5 투광부는 상기 반도체 소자와 상기 수직 방향으로 중첩되는 반도체 소자 패키지.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 전극부는,
상기 기판을 관통하는 전극홀 내에 배치되는 제1 연결 전극;을 포함하고,
상기 제2 전극부는,
상기 기판을 관통하는 전극홀 내에 배치되는 제2 연결 전극;을 포함하는 반도체 소자 패키지.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 투광층은 무기 재료를 포함하고,
상기 무기 재료는,
플루오르네이티드 에틸렌-프로필렌(fluorinated ethylene-propylene, FEP), 테트라플루오로에틸렌 헥사플루오로프로필렌 비닐리덴플루오라이드(Tetra fluoro ethylene Hexa fluoro propylene Vinylidene fluoride, THV) 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자 패키지.
- 제1항에 있어서,
상기 반도체 소자는,
자외선 파장대의 광을 방출하는 발광 소자 패키지.
- 제1항에 있어서,
상기 기판은 상기 제3 투광부와 수직 방향으로 중첩되는 영역에서 10점 평균 거칠기가 0.6㎛ 내지 1.0㎛인 반도체 소자 패키지.
- 제1항에 있어서,
상기 기판 및 상기 전극 상부에 배치되는 접착층을 더 포함하고,
상기 접착층은 공극을 포함하는 반도체 소자 패키지.
- 제7항에 있어서,
상기 접착층은 그라파이트 시트(Graphite sheet)를 포함하는 반도체 소자 패키지.
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