KR101673457B1 - 광전자 반도체 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광전자 반도체 소자와 관련이 있으며, 적어도 하나의 실시 예에서 본 발명에 따른 광전자 반도체 소자(1)는 하우징 기본 몸체(2) 그리고 상기 하우징 기본 몸체(2)에 설치된 적어도 하나의 광전자 반도체 칩(3)을 구비한다. 작동 중에 광전자 반도체 칩(3)은 1차 방사선을 발생하며, 이 경우 1차 방사선은 자외 방사선 성분을 갖는다. 또한, 반도체 소자(1)는 1차 방사선의 자외 방사선 성분을 흡수할 목적으로 장착된 필터 수단(4)도 포함하며, 이 경우 필터 수단(4)은 적어도 부분적으로 반도체 칩(3)과 하우징 기본 몸체(2) 사이에 그리고/또는 반도체 칩(3)과 광학 소자(7) 사이에 존재한다. 1차 방사선의 전체 광 출력을 기준으로 할 때 상기 자외 방사선 성분의 비율은 0.1% (0.1% 포함) 내지 4.0%이다.
Description
본 발명은 광전자 반도체 소자에 관한 것이다.
간행물 US 2004/0238837호는 방사선을 발생하는 광학 소자와 관련이 있다.
발광 변환 소자를 갖춘 광 발생 소자는 간행물 US 2007/0018102 A1호에 기재되어 있다.
본 발명의 과제는 특히 노화에 안정적인 광전자 반도체 소자를 제공하는 것이다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 광전자 반도체 소자는 하우징 기본 몸체를 포함한다. 예를 들어 상기 하우징 기본 몸체는 전기 도체 프레임에 일체로 형성될 수 있는 플라스틱, 수지 또는 실리콘으로 이루어진 사출 성형 부품이다. 그와 마찬가지로 하우징 기본 몸체는 프린트 회로 기판을 포함하거나 또는 프린트 회로 기판으로 이루어질 수도 있다. 프린트 회로 기판은 세라믹 캐리어 혹은 금속 캐리어를 포함할 수 있고, 상기 세라믹 캐리어 혹은 금속 캐리어 상에는 그리고/또는 상기 세라믹 캐리어 혹은 금속 캐리어 내에는 도체 트랙 들 및/또는 접속 장소들을 형성하기 위하여 전기 절연성의 그리고/또는 도전성의 코팅들이 제공될 수 있다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 광전자 반도체 소자는 기본 몸체에 설치된 적어도 하나의 광전자 반도체 칩을 포함한다. 상기 광전자 반도체 칩은 1차 방사선을 발생할 목적으로 장착되었으며, 이 경우 1차 방사선은 자외 방사선 성분, 간략히 표현하자면 UV-방사선 성분을 포함한다. 예컨대 상기 광전자 반도체 칩은 발광 다이오드이거나 또는 반도체 레이저 칩이다. 상기 UV-방사선 성분은 200 nm(200 nm 포함) 내지 400 nm의 파장을 포함할 수 있다. 다른 말로 표현하자면, 자외 방사선은 이 방사선이 200 nm(200 nm 포함) 내지 400 nm의 파장을 갖는다고 일컬어질 수 있다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 광전자 반도체 소자는 1차 방사선의 UV-방사선 성분을 흡수할 목적으로 장착된 필터 수단을 포함한다. 다시 말해, 상기 필터 수단에 의해서는 UV-방사선 성분이 필터 수단을 통과한 후에 적어도 50%까지, 바람직하게는 적어도 80%까지, 특히 바람직하게는 적어도 95%까지 약해진다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 필터 수단은 완전히 또는 부분적으로 반도체 칩과 하우징 기본 몸체 사이에 존재한다. 더 상세하게 말하자면, 반도체 칩에 의해서 발생하는 1차 방사선의 UV-방사선 성분의 적어도 일부분이 필터 수단에 의하여 하우징 기본 몸체에 도달하는 것이 저지된다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 필터 수단은 부분적으로 또는 완전히 반도체 칩과 광학 소자 사이에 존재한다. 상기 광학 소자로서는 렌즈 및/또는 반사기가 사용될 수 있다. 상기 광학 소자는 반도체 소자 자체의 구성 부품일 수 있다. 더 상세하게 말하자면, 상기 필터 수단에 의해서는 이와 같은 필터 수단이 없는 반도체 소자와 비교할 때 광학 소자에 도달하는 UV-방사선 성분이 줄어들 수 있다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 UV-방사선 성분은 1차 방사선의 전체 광 출력에서 0.1% (0.1% 포함) 내지 4.0%의 비율을 차지한다. 바람직하게 상기 UV-방사선 성분의 비율은 전체 광 출력을 기준으로 할 때 0.2%(0.2% 포함) 내지 3.0%, 특히 0.25% (0.25% 포함) 내지 2.5%이다. 예를 들어 단지 400 nm보다 더 큰 파장만을 갖는 남아 있는 방사선 성분은 바람직하게 가시 스펙트럼 범위 안에 있다. 다시 말해, 반도체 칩에 의해서 발생하는 1차 방사선의 UV-방사선 성분은 전체 방사선에서 단지 적은 비율만을 차지한다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 광전자 반도체 소자는 하우징 기본 몸체 그리고 상기 하우징 몸체에 설치된 적어도 하나의 광전자 반도체 칩을 구비한다. 상기 광전자 반도체 칩은 작동 중에 1차 방사선을 발생하며, 이 경우 상기 1차 방사선은 UV-방사선 성분을 포함한다. 또한, 상기 반도체 소자는 1차 방사선의 자외 방사선 성분을 흡수할 목적으로 장착된 필터 수단도 포함하며, 이 경우 상기 필터 수단은 적어도 부분적으로 반도체 칩과 하우징 기본 몸체 사이에 그리고/또는 반도체 칩과 광학 소자 사이에 존재한다. 1차 방사선의 전체 광 출력을 기준으로 할 때 상기 UV-방사선 성분의 비율은 0.1% (0.1% 포함) 내지 4.0%이다.
단파(short-wave) 방사선의 작용, 더 상세하게 말하자면 특히 400 nm 이하의 파장을 갖는 자외 방사선의 작용에 의해서는 상기 하우징 몸체, 반도체 칩을 둘러싸는 그라우팅(grouting) 몸체 또는 플라스틱으로부터 형성된 광학 소자들의 변색이 야기될 수 있다. 이와 같은 변색에 의해서는 예를 들어 하우징 기본 몸체의 반사율이 저하되고, 그로 인해 반도체 소자로부터의 광 방출 효율도 마찬가지로 줄어든다. 이와 같은 변색은 자외 방사선이 하우징 기본 몸체 또는 광학 소자에 도달하는 것이 피해짐으로써 현저하게 감속될 수 있다. 이와 같은 상황은 바람직하게 반도체 칩에 공간적으로 가깝게 존재하는 필터 수단에 의해서 구현될 수 있다. 다른 말로 말하자면, 1차 방사선의 UV-방사선 성분이 특히 칩 가까이에서 흡수되거나 또는 적어도 심하게 줄어듦으로써, 결과적으로 UV-방사선 성분은 예를 들어 하우징 기본 몸체에 도달하지 않게 된다. UV-방사선 성분의 비율이 상대적으로 낮기 때문에, 반도체 소자의 효율은 필터 수단 자체에 의해서 두드러지게 저하되지 않는다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 필터 수단은 적어도 하나의 층 내에서 반도체 칩에 에피택셜 성장 방식으로 증착되었다. 다시 말해 필터 수단은 에피택셜 성장된 층으로 이루어질 수 있다. 상기 필터 수단은 바람직하게 반도체 칩과 다른 재료 조성을 갖는다. 예컨대 필터 수단은 반도체 칩에 에피택셜 성장 방식으로 제공된 하나 또는 다수의 InGaN-층(들)을 포함하고, 상기 층(들)은 바람직하게 약 400 nm에서 흡수 에지를 나타낸다. 상기 필터 수단은 반도체 칩의 반도체 재료상에서 직접 성장될 수 있거나 또는 중간 층에 의해서도, 예를 들어 도전 층에 의해서도 반도체 칩의 반도체 재료로부터 분리될 수 있다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 필터 수단은 티타늄디옥사이드와 같은 티타늄옥사이드 및/또는 아연옥사이드를 포함하거나 또는 이와 같은 재료로 이루어진다. 예를 들어 티타늄옥사이드 또는 아연옥사이드는 필터 수단의 매트릭스 재료 안에 매립되어 있다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 필터 수단은 층의 형태로 반도체 칩에 장착되었다. 바람직하게 상기 필터 수단의 층은 완전히 또는 국부적으로 반도체 칩에 직접 접촉한다. 예컨대 반도체 칩의 노출된 전체 외부 면이 필터 수단에 의해서 덮여 있다. 반도체 칩은 필터 수단 및 하우징 기본 몸체에 의해서 완전히 둘러싸일 수 있다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 필터 수단은 반도체 칩으로부터 떨어져서 마주한 측에서 규소 함유 층으로 실링(sealing) 되었다. 예컨대 상기 필터 수단은 반도체 칩으로부터 떨어져서 마주하는 거칠거나 또는 기공성의 표면을 가지며, 상기 표면은 예를 들어 산화에 대한 저항력이 약하다. 예컨대 유리, 실리콘 또는 에폭시드-실리콘-하이브리드 재료로 형성된 또는 이와 같은 재료로 이루어진 규소 함유 층에 의해서는 필터 수단이 주변 영향들에 대하여 보호될 수 있다. 상기 층의 재료는 특히 그라우팅 몸체의 재료와 상이하다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 필터 수단은 반도체 칩에 직접 접촉하다. 다시 말해, 필터 수단은 적어도 국부적으로 반도체 칩의 반도체 재료와 직접 물리적으로 접촉한다. 필터 수단이 직접 접촉되는 반도체 재료는 바람직하게 에피택셜 성장되었다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 필터 수단은 소형 플레이트로 형성되었다. 상기 소형 플레이트는 바람직하게 기계적인 방식에 의해 자력으로 지지가 되는데, 다시 말해 반도체 칩의 한 에지 길이의 길이 치수상에서는 상기 소형 플레이트가 전혀 구부러지지 않거나 또는 두드러지지 않을 정도로만 구부러진다. 상기 소형 플레이트는 바람직하게 적어도 하나의 발광 물질을 포함한다. 상기 소형 플레이트는 필터 수단의 필터 입자를 위한 그리고/또는 발광 물질 입자를 위한 매트릭스 재료로서 실리콘 또는 실리콘-에폭시드를 가질 수 있다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 필터 수단은 발광 물질이 매립된 재료와 반도체 칩 사이에 존재한다. 발광 물질을 갖는 재료는 필터 수단에 직접 접촉할 수 있고, 필터 수단은 반도체 칩에 직접 접촉할 수 있다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 필터 입자들을 갖는 소형 플레이트는 반도체 칩에 설치되어 있고, 이때에는 바람직하게 상기 반도체 칩과 직접 접촉한다. 예를 들어 상기 소형 플레이트는 하우징 기본 몸체로부터 떨어져서 마주한 상기 반도체 칩의 상부 면을 완전히 덮는다. 상기 소형 플레이트와 반도체 칩 사이에는 접착 촉진제가 존재할 수 있다. 상기 소형 플레이트는 바람직하게 5 ㎛(5 ㎛ 포함) 내지 100 ㎛, 특히 10 ㎛ (10 ㎛ 포함) 내지 60 ㎛의 두께를 갖는다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 필터 수단은 그라우팅 몸체에 부가되며, 이 경우 상기 그라우팅 몸체는 반도체 칩을 부분적으로 또는 완전히 둘러싼다. 특히 상기 반도체 칩은 하우징 기본 몸체 및 그라우팅 몸체에 의해서 완전히 감싸져 있다. 예컨대 상기 그라우팅 몸체는 반도체 칩이 그 안에 장착된 하우징 기본 몸체의 리세스를 완전히 채운다. 바람직하게 상기 필터 수단은 그라우팅 몸체 안에 균일하게 분포되어 있다. 그와 마찬가지로 필터 수단이 그라우팅 몸체 안에 불균일하게 분포될 수도 있다. 그라우팅 몸체는 광학 소자로서 형성될 수 있다. 그라우팅 몸체의 재료는 예를 들어 실리콘, 에폭시드 및/또는 플라스틱이다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 필터 수단은 나노 입자를 포함하거나 또는 이와 같은 나노 입자로 이루어진다. 상기 나노 입자들은 바람직하게 0.5 nm(0.5 nm 포함) 내지 100 nm의 평균 직경을 갖는다. 예를 들어 상기 나노 입자들은 간행물 US 2004/0007169 A1호에 기재된 바와 같이 형성되었으며, 나노 입자들과 관련된 상기 간행물의 공개 내용은 인용 방식에 의해서 본 출원서에 수용된다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 필터 수단은 하우징 기본 몸체의 적어도 하나의 제한 면 상에 그리고/또는 반도체 소자의 구성 부품일 수 있는 광학 소자 상에 제공되었다. 더 상세하게 말해서, 상기 필터 수단은 하우징 기본 몸체의 적어도 하나의 측에 그리고/또는 광학 소자의 적어도 하나의 측에 바람직하게는 최고 50 ㎛의 두께를 갖는 층으로서 존재할 수 있다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 광학 소자는 하우징 기본 몸체에 그리고/또는 필터 수단에 국부적으로 직접 접촉한다. 다시 말해, 상기 하우징 기본 몸체의 재료는 광학 소자의 재료에 직접 접촉할 수 있다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 하우징 기본 몸체는 투명한 또는 백색의 플라스틱으로부터 형성되었다. 하우징 기본 몸체의 재료에서는 자외 방사선에 의해서, 더 상세하게 말하자면 특히 200 nm(200 nm 포함) 내지 400 nm의 파장을 갖는 방사선에 의해서 광 손상이 야기될 수 있다. 자외 방사선의 작용에 의해서는 하우징 기본 몸체가 변색 될 수 있는데, 예를 들면 황색으로 변색 될 수 있다. 필터 수단의 사용에 의해서는 하우징 기본 몸체를 위해서 상기와 같은 재료들을 사용하는 것이 가능해지며, 이로 인해 제조 비용이 줄어들 수 있다.
특히 필터 수단의 사용에 의해서는 고온에 잘 견디는 재료들이 하우징 기본 몸체를 위해서 사용될 수 있다. 이 경우 '고온에 잘 견딘다'라는 표현은 바람직하게 하우징 기본 몸체가 납땜시에 발생하는 예컨대 적어도 245 ℃의 온도를 적어도 10초의 시간 동안 파괴 없이 견딘다는 것을 의미한다. 이와 같은 재료들은 예컨대 폴리아미드, 특히 폴리프탈아미드 혹은 간략히 PPA, 또는 충전제들 및/또는 안정화제들이 제공된 폴리아미드로서, 상기 재료들은 단지 자외 방사선 또는 청색 방사선에 대하여 비교적 낮은 안정성을 나타낸다. 비용을 상승시키고 광 손상의 생성을 지연시키는 충전제들도 필터 수단의 사용에 의해서 적어도 부분적으로 생략될 수 있다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 필터 수단은 하나의 박막으로서 형성되었다. 상기 박막의 층 두께는 바람직하게 10 ㎛(10 ㎛ 포함) 내지 100 ㎛, 특히 25 ㎛(25 ㎛ 포함) 내지 75 ㎛이다. 필터 수단이 하나의 박막이라는 사실은 상기 필터 수단이 기계적으로 유연하게 형성되었다는 것을 의미한다. 다른 말로 표현하자면, 상기 필터 수단은 예를 들어 광전자 반도체 칩의 한 에지 길이에 상응하는 길이 치수상에서 구부러질 수 있다. 박막으로 형성된 필터 수단은 기계적인 방식으로 자력으로 지지가 되지 않을 수 있다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 필터 수단은 분산 수단을 포함하며, 이 경우 상기 분산 수단은 바람직하게 가시 광선을 투과하도록 또는 반사하도록 형성되었다. 예를 들어 상기 분산 수단은 입자 형태로 형성되어 상기 필터 수단의 매트릭스 재료 안에 삽입되었다.
광전자 반도체 소자의 적어도 하나의 실시 예에 따라 상기 필터 수단은 가시 광선을 투과시킬 수 있는데, 특히 투명하다. 다른 말로 표현하자면, 상기 필터 수단은 자외 방사선과 달리 가시 광선을 전혀 손상시키지 않거나 또는 두드러지지 않을 정도만 손상시킨다.
전술된 반도체 소자는 실시 예들을 참조하는 도면을 인용하여 아래에서 상세하게 설명된다. 이때 각각의 도면들에서 동일한 도면 부호는 동일한 소자를 지시한다. 하지만, 이 경우 각 도면들의 개별 소자들은 척도에 맞게 도시되지 않았으며, 오히려 개관을 명확히 할 목적으로 과도하게 확대 도시되었다.
도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 광전자 반도체 소자의 실시 예들의 개략적인 단면도이며,
도 7은 파장에 대한 티타늄디옥사이드 반사율의 종속 관계를 도시한 개략도이다.
도 7은 파장에 대한 티타늄디옥사이드 반사율의 종속 관계를 도시한 개략도이다.
도 1에는 광전자 반도체 소자(1)의 한 실시 예가 도시되어 있다. 예를 들어 반사 작용을 하는 사출 성형된 백색의 플라스틱 재료에 의해서 형성된 하우징 기본 몸체(2)는 리세스(10)를 갖는다. 리세스(10) 안에는 광전자 반도체 칩(3), 예컨대 발광 다이오드가 장착되어 있다. 도면을 간략히 하기 위하여 반도체 칩(3)이 장착된 도체 프레임 또는 전기 콘택팅부들은 도면에 도시되어 있지 않다.
하우징 기본 몸체(2)의 리세스(10)가 그라우팅 몸체(6)로 바람직하게는 완전히 채워짐으로써, 반도체 칩(3)은 그라우팅 몸체(6) 및 하우징 기본 몸체(2)에 의해서 완전히 둘러싸이게 된다. 그라우팅 몸체(6)에는 필터 입자의 형태로 존재할 수 있는 필터 수단(4)이 바람직하게는 균일하게 부가된다. 필터 수단(4)은 반도체 칩(3)에 의해서 발생하는 1차 방사선의 자외 방사선 성분, 간략히 UV-방사선 성분을 흡수한다. 그럼으로써, 1차 방사선의 UV-방사선 성분이 하우징 기본 몸체(2)에 도달하는 것이 저지되거나, 또는 적어도 상기 1차 방사선의 UV-방사선 성분이 하우징 기본 몸체(2)에 도달하는 경우가 현저하게 줄어든다. 그럼으로써, 예를 들어 하우징 기본 몸체(2)의 플라스틱 재료의 변색이 저지되거나 감속된다. 이 경우 UV-방사선 성분은 반도체 칩(3)에 의해서 발생하는 전체 방사선의 단지 적은 비율만을 차지한다. 특히 반도체 칩(3)에 의해서 발생하는 가시 방사선 성분은 바람직하게 영향을 받지 않으면서 또는 실제로 영향을 받지 않으면서 필터 수단(4)을 갖춘 그라우팅 몸체(6)를 통과할 수 있다.
도 2에 따른 실시 예에서 필터 수단(4)은 에피택시 층(13)으로 구현되었다. 필터 수단(4)은 반도체 칩(3)과 일체형으로 형성될 수 있고, 도 2에서는 파선으로 표시되었다. '일체형으로'라는 표현은 필터 수단(4)이 반도체 칩(3)과 기계적으로 단단히 그리고 연결 수단 없이 연결되었음을 의미할 수 있다. 예를 들어 필터 수단(4)은 반도체 칩(3)의 에피택셜 성장된 반도체 재료에 직접 접촉한다.
도 2에 따라서도 필터 수단(4)을 갖춘 반도체 칩(3)은 하우징 기본 몸체(2)의 리세스(10) 안에 존재한다. 리세스(10)의 가로 제한 면들이 단면도에서 직선 섹션으로 나타나는 도 2와 달리, 리세스(10)의 도 2에 따른 가로 제한 면들은 구부러져 있다. 리세스(10)의 가로 제한 면들은 반도체 칩(3)에 의해서 발생하는 방사선을 목적 지향적으로 반사하는 반사기로서 이용될 수 있다.
도 3에는 필터 수단(4)이 하나의 층 형태로 반도체 칩(3) 상에 존재한다는 내용이 도시되어 있다. 필터 수단(4)은 바람직하게 티타늄디옥사이드를 포함하거나 또는 티타늄디옥사이드로 이루어진다. 예를 들어 필터 수단(4)은 스퍼터링 공정을 통해서 또는 기상 증착 공정을 통해서 발생한다. 또한, 필터 수단(4) 및 반도체 칩(3)은 규소를 함유하는 층(8)에 의해서 밀봉되어 있다. 규소 함유 층(8), 예를 들어 규소디옥사이드, 규소니트라이드, 실리콘 또는 유리에 의해서는 필터 수단(4)의 광 반응성이, 다시 말해 특히 티타늄디옥사이드의 광 반응성이 억제될 수 있다. 리세스(10) 위로 돌출하는 그라우팅 몸체(6)에 의해서는 예컨대 수집 렌즈 형태의 광학 소자가 형성된다. 도 3에 도시된 것과 달리 광학 소자(7)는 또한 프레넬-렌즈 형태로도 형성될 수 있다.
도 4A에 따른 실시 예에서 하우징 기본 몸체(2)와 반도체 칩(3) 사이에는 미러(11)가 존재하며, 상기 미러는 반도체 칩(3)에 의해서 발생하는 1차 방사선에 대하여 반사 작용을 한다. 리세스(10)의 가로 제한 면들은 상기 가로 제한 면들 상에 층으로 제공된 필터 수단(4)에 의해서 덮여 있다. 상기 층은 예컨대 프린팅, 진공 증착 또는 스퍼터링 된다. 이 경우에 바람직하게 필터 수단(4)은 반도체 칩(3)에 의해서 발생하는, 가시 스펙트럼 범위 안에 있는 파장을 갖는 1차 방사선 성분을 반사시키는 작용을 한다.
도 4A에서 반도체 칩(3) 및 미러(11)가 그 위에 장착된 리세스(10)의 바닥면은 도 4B에 따른 실시 예에서와 달리 필터 수단(4)에 의해서 덮여 있지 않거나 또는 실제로 덮여 있지 않다. 반도체 칩(3)은 도 4B에 따라 또한 리세스(10)의 바닥면에 대하여 비교적 큰 간격을 갖는다. 반도체 칩(3)과 리세스(10)의 바닥면 사이에는 중간 캐리어(12)가 존재하며, 상기 중간 캐리어는 예를 들어 연결 단(podium)으로서 구현되었다. 이와 같은 형상에 의해서는 1차 방사선의 UV-방사선 성분이 하우징 기본 몸체(2)에 도달하는 현상이 특히 효율적으로 저지된다.
도 5에 따라 하우징 기본 몸체(2)는 도면에 도시되지 않은 도체 트랙들을 갖춘 회로 기판으로 형성되며, 상기 회로 기판상에는 반도체 칩(3)이 제공되어 있다. 필터 수단(4)은 바람직하게 기계적인 방식에 따라 자력으로 지지 작용을 하는 소형 플레이트(5)로 형성되었으며, 상기 소형 플레이트는 예를 들어 10 ㎛ 내지 100 ㎛의 두께를 갖는다. 필터 수단(4)에 의해서는 1차 방사선의 UV-방사선 성분이 광학 소자(7)로 형성된 그리고 평면형으로 형성된 하우징 기본 몸체(2)와 함께 반도체 칩(3)을 완전히 둘러싸는 그라우팅 몸체(6)에 도달하는 것이 저지된다.
필터 수단(4)을 기계적인 방식에 따라 자력으로 지지 작용을 하는 소형 플레이트(5)로 형성하는 예에 대한 대안으로서, 필터 수단(4)은 예컨대 도 3 내지 도 5에 도시된 것과 달리 기계적으로 유연한 박막으로 형성될 수 있다. 그와 마찬가지로 필터 수단을 특히 티타늄옥사이드 또는 아연옥사이드가 혼합된 실리콘 페이스트의 형태로 반도체 칩 상에 제공하거나 또는 리세스(10)의 혹은 하우징 기본 몸체(2)의 제한 면들 상에 제공하는 것도 가능하다. 상기 페이스트는 추후에 특히 열에 의해서 경화될 수 있다.
도 6에 따른 실시 예에서 필터 수단(4)은 하우징 기본 몸체(2)와 함께 반도체 칩(3)을 완전히 둘러싼다. 반도체 칩(3)과 하우징 기본 몸체(2) 사이에는 도 6에 도시되지 않은 미러(11)가 선택적으로 존재할 수 있다.
도 6에 도시된 것과 달리 필터 수단(4)은 또한 렌즈 형태로도 반도체 칩(3)을 둘러쌀 수 있다. 이와 같은 형상은 예를 들어 적가(dropping) 프로세스를 이용해서 필터 수단(4)을 제공함으로써 생성된다. 예를 들어 필터 수단(4)의 한 매트릭스 재료가 그라우팅 몸체(6)의 재료에 적응될 수 있음으로써, 결과적으로 상기 재료들은 서로에 대하여 우수한 접착 특성들을 보이게 된다.
도 7에는 티타늄디옥사이드의 파장(λ)에 의존하는 반사율(R)의 파형이 도시되어 있다. 약 400 nm 미만에서는 티타늄디옥사이드의 반사율이 두드러지게 감소한다. 특히 다중 반사의 경우에, 예를 들어 필터 수단(4)이 다수의 필터 입자를 갖고, 상기 다수의 필터 입자에서 1차 방사선이 여러 번 반사되면, 400 nm 미만의 파장을 갖는 UV-방사선 성분은 상기와 같은 필터 수단(4)에 의해 1차 방사선으로부터 효과적으로 필터링 될 수 있다. 반사되지 않은 UV-방사선 성분은 티타늄디옥사이드에 의해서 특별히 흡수된다.
필터 수단의 필터 입자를 동시에 분산 입자로서 사용하는 것이 가능하다. 그라우팅 몸체 및/또는 필터 수단에는 각각 예를 들어 이트륨-알루미늄-가닛:세륨을 기본으로 하는 발광 물질도 첨가될 수 있으며, 상기 발광 물질은 1차 방사선의 청색 방사선 성분을 부분적으로 또는 완전히 더 긴 파장의 방사선으로 변환시킬 목적으로 제공된다.
예컨대 반도체 칩(3)은 약 444 nm의 파장에서 최대 방사선 방출을 나타내며, 이 경우 전체 광 출력은 약 0.4105 W이고, 400 nm 미만에서 방사선 출력은 최고 0.0064 W에 놓인다. 이와 같은 수치는 전체 광 출력에서 자외 방사선이 차지하는 약 1.6%의 비율에 상응한다. 약 450 nm의 파장에서는 전체 광 출력이 약 0.3902 W이고, UV-비율은 약 0.0047 W이며, 파장이 약 457 nm이고 전체 광 출력이 약 0.3956 W인 경우에 예를 들어 광 출력은 UV 내에서 약 0.0025 W이며, 그리고 파장이 약 465 nm이고 전체 광 출력이 약 0.3353 W인 경우에 광 출력은 자외 스펙트럼 범위에서 약 0.0013 W이다.
본 발명은 실시 예들을 참조한 설명에 의해서 한정되지 않는다. 오히려 본 발명은 각각의 새로운 특징 그리고 각각의 특징 조합을 포함하며, 이 경우 특히 각각의 특징 조합은 이와 같은 특징 또는 특징 조합 자체가 특허청구범위 또는 실시 예에 명시적으로 기재되어 있지 않더라도 특허청구범위에 포함된 것으로 간주된다.
본 특허 출원은 독일 특허 출원서 제 10 2009 025 266.5호를 우선권으로 주장하며, 상기 우선권 서류의 공개 내용은 인용의 방식으로 본 출원서에 수용된다.
Claims (14)
- 광전자 반도체 소자(1)로서,
하우징 기본 몸체(2),
상기 하우징 기본 몸체(2)에 설치된 적어도 하나의 광전자 반도체 칩(3) ― 상기 광전자 반도체 칩은 1차 방사선을 발생할 목적으로 장착되고, 상기 1차 방사선은 자외 방사선 성분을 포함함 ―, 및
필터 수단(4) ― 상기 필터 수단은 1차 방사선의 자외 방사선 성분을 흡수할 목적으로 장착됨― 을 포함하고,
상기 필터 수단(4)은 상기 반도체 칩(3)과 상기 하우징 기본 몸체(2) 사이에 또는 상기 반도체 칩(3)과 광학 소자(7) 사이에 적어도 부분적으로 존재하며,
상기 자외 방사선 성분은 1차 방사선의 전체 광 출력에서 0.1 %(0.1 % 포함) 내지 4.0 %의 비율을 차지하고,
상기 필터 수단(4)이 티타늄옥사이드 또는 아연옥사이드를 포함하거나 또는 티타늄옥사이드 또는 아연옥사이드로 이루어지며,
상기 반도체 칩(3)은 상기 하우징 기본 몸체(2)의 리세스(10) 내에 설치되고,
상기 반도체 칩(3)을 향하는 리세스(10)의 가로 제한 면들은 상기 가로 제한 면들 상에 층으로 제공된 필터 수단(4)에 의해서 덮여 있으며,
상기 필터 수단(4)은 1차 방사선의 가시 광선을 반사하도록 형성되고, 그리고
상기 하우징 기본 몸체(2)는 자외 방사선에 의해 광 손상이 야기될 수 있는 투명한 또는 백색의 플라스틱으로부터 형성되는,
광전자 반도체 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 자외 방사선 성분이 스펙트럼 범위에서는 200 nm(200 nm 포함) 내지 400 nm 사이에 놓이는,
광전자 반도체 소자. - 제 1 항에 있어서,
상기 필터 수단(4)이 반도체 칩(3)에 직접 접촉하는,
광전자 반도체 소자. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 수단(4)이 나노 입자를 포함하거나 또는 나노 입자로 이루어지며, 상기 나노 입자는 0.5 nm (0.5 nm 포함) 내지 100 nm의 평균 직경을 갖는,
광전자 반도체 소자. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징 기본 몸체(2)와 상기 반도체 칩(3) 사이에는 미러(11)가 존재하며, 상기 미러는 상기 반도체 칩(3)에 의해서 발생하는 1차 방사선에 대하여 반사 작용을 하고,
상기 반도체 칩(3) 및 상기 미러(11)가 그 위에 장착된 리세스(10)의 바닥면은 상기 필터 수단(4)에 의해서 덮여 있지 않은,
광전자 반도체 소자. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반도체 칩(3)과 상기 리세스(10)의 바닥면 사이에는 중간 캐리어(12)가 존재하며, 상기 중간 캐리어는 반도체 칩(3)의 연결 단(podium)으로서 구현되고,
상기 바닥면은 상기 필터 수단(4) 및 상기 연결 단에 의해 완전히 덮여 있는,
광전자 반도체 소자. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리세스(10)가 그라우팅 몸체(6)로 완전히 채워짐으로써, 상기 반도체 칩(3)은 상기 그라우팅 몸체(6) 및 상기 하우징 기본 몸체(2)에 의해서 완전히 둘러싸이게 되고,
상기 그라우팅 몸체(6)에는 발광 물질이 첨가되며, 상기 발광 물질은 1차 방사선의 청색 방사선 성분을 부분적으로 또는 완전히 더 긴 파장의 방사선으로 변환하는,
광전자 반도체 소자. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 수단(4)이 박막인,
광전자 반도체 소자. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 수단(4)은 분산 수단(9)을 포함하며, 상기 분산 수단(9)은 가시 광선을 투과시키거나 또는 가시 광선을 반사시키는 작용을 하는,
광전자 반도체 소자. - 삭제
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