KR101945057B1 - Base for optical semiconductor device and method for preparing the same, and optical semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 기계적으로 안정적이며, 고내구성, 고방열성의 광학 반도체 장치를 실현하기 위한 광학 반도체 장치용 베이스 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 광학 반도체 장치용 베이스의 제조 방법은 반도체칩을 탑재하기 위한 복수의 칩탑재부와, 상기 탑재되는 반도체칩과 전기적으로 접속하고 외부에 대하여 전극부를 제공하는 복수의 신호 접속부를 갖는 광학 반도체 장치용 베이스의 제조 방법이며, 상기 복수의 칩탑재부와, 상기 복수의 칩탑재부의 두께보다 얇은 두께 부분을 갖는 상기 신호 접속부가 형성된 금속 프레임을 준비하는 공정과, 상기 복수의 칩탑재부의 표리면이 함께 노출되고, 상기 신호 접속부의 적어도 한쪽면이 노출되도록, 상기 금속 프레임에 형성된 상기 복수의 칩탑재부와 신호 접속부를 제외한 부분을 수지로 매립하여 판 형상으로 형성하여 상기 광학 반도체 장치용 베이스를 제조하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.An object of the present invention is to provide a base for an optical semiconductor device and a manufacturing method thereof for realizing an optical semiconductor device which is mechanically stable and has high durability and high heat dissipation.
A manufacturing method of a base for an optical semiconductor device according to the present invention includes a plurality of chip mounting parts for mounting a semiconductor chip and an optical semiconductor device having a plurality of signal connecting parts electrically connected to the mounted semiconductor chip and providing an electrode part to the outside A step of preparing a metal frame on which the signal connecting portion having the plurality of chip mounting portions and a thickness portion thinner than the thickness of the plurality of chip mounting portions is formed; A step of embedding a portion of the metal frame except for the plurality of chip mounting portions and the signal connecting portion formed in the metal frame so as to expose at least one surface of the signal connecting portion, .
Description
본 발명은 금속과 수지를 복합화한 광학 반도체 장치용 베이스 및 그의 제조 방법, 및 그 광학 반도체 장치용 베이스를 이용한 광학 반도체 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a base for an optical semiconductor device in which a metal and a resin are combined, a manufacturing method thereof, and an optical semiconductor device using the base for the optical semiconductor device.
LED, 포토다이오드 등의 광학 소자는 고효율이며, 외부 응력 및 환경적인 영향에 대한 내성이 높기 때문에 산업계에서 폭넓게 이용되고 있다. 또한, 광학 소자는 효율이 높을 뿐만 아니라 수명이 길고, 콤팩트하고, 많은 상이한 구조로 구성할 수 있고, 비교적 낮은 제조 비용으로 제조할 수 있다. Optical devices such as LEDs and photodiodes are widely used in the industry because they are highly efficient, highly resistant to external stresses and environmental influences. In addition, the optical element is not only highly efficient, but also has a long life, is compact, can be configured with many different structures, and can be manufactured at a relatively low manufacturing cost.
예를 들면, 내자외선성 및 내열성을 향상시키기 위해, 반도체칩을 탑재하는 접속 캐리어의 재질에 섬유 강화재를 가진 실리콘재를 이용하는 것이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). For example, in order to improve the ultraviolet ray resistance and heat resistance, it is known to use a silicon material having a fiber reinforcing material as a material of a connection carrier on which a semiconductor chip is mounted (see Patent Document 1).
특히, 대량의 열을 발생하는 고출력의 광학 반도체 장치에 있어서, 고내열성임과 동시에 방열성을 높이는 구조를 갖는 것이 중요하다.Particularly, in a high-output optical semiconductor device that generates a large amount of heat, it is important to have a structure that has high heat resistance and high heat dissipation.
본 발명의 목적은 기계적으로 안정적이며, 고내구성, 고방열성의 광학 반도체 장치를 실현하기 위한 광학 반도체 장치용 베이스 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a base for an optical semiconductor device and a manufacturing method thereof for realizing an optical semiconductor device which is mechanically stable and has high durability and high heat dissipation.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면, 반도체칩을 탑재하기 위한 복수의 칩탑재부와, 상기 탑재되는 반도체칩과 전기적으로 접속하고 외부에 대하여 전극부를 제공하는 복수의 신호 접속부를 갖는 광학 반도체 장치용 베이스의 제조 방법이며, 상기 복수의 칩탑재부와, 상기 복수의 칩탑재부의 두께보다 얇은 두께 부분을 갖는 상기 신호 접속부가 형성된 금속 프레임을 준비하는 공정과, 상기 복수의 칩탑재부의 표리면이 함께 노출되고, 상기 신호 접속부의 적어도 한쪽면이 노출되도록, 상기 금속 프레임에 형성된 상기 복수의 칩탑재부와 신호 접속부를 제외한 부분을 수지로 매립하여 판 형상으로 형성하여 상기 광학 반도체 장치용 베이스를 제조하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 반도체 장치용 베이스의 제조 방법이 제공된다.In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided an optical semiconductor device comprising: a plurality of chip mounting parts for mounting semiconductor chips; and a plurality of signal connecting parts electrically connecting to the mounted semiconductor chips, A method of manufacturing a base, comprising the steps of: preparing a metal frame having the plurality of chip mounting portions and the signal connecting portions each having a thickness portion thinner than the thickness of the plurality of chip mounting portions; A step of embedding a portion of the signal connecting portion except for the plurality of chip mounting portions and the signal connecting portion formed in the metal frame so as to expose at least one surface of the signal connecting portion to form a plate to manufacture the base for the optical semiconductor device A base for the optical semiconductor device is provided.
이러한 제조 방법이면, 반도체칩으로부터 발생하는 열을, 표리면이 함께 노출된 칩탑재부에 의해 효율적으로 방출 가능한 광학 반도체 장치용 베이스를 제조할 수 있다. 또한, 신호 접속부는 칩탑재부의 두께보다 얇은 두께 부분을 갖고, 금속 프레임에 형성된 복수의 칩탑재부와 신호 접속부를 제외한 부분을 수지로 매립하여 판 형상으로 형성함으로써, 강도가 향상되고, 휘어짐이 감소된 광학 반도체 장치용 베이스를 제조할 수 있다. 이 광학 반도체 장치용 베이스를 이용함으로써 기계적으로 안정적이며, 고내구성, 고방열성의 광학 반도체 장치를 실현할 수 있다.With this manufacturing method, it is possible to manufacture a base for an optical semiconductor device capable of efficiently emitting heat generated from a semiconductor chip by a chip mounting portion exposed together with the front and back surfaces. The signal connecting portion has a thickness portion thinner than the thickness of the chip mounting portion and a plurality of chip mounting portions formed on the metal frame and a portion excluding the signal connecting portion are embedded in a resin and formed into a plate shape to improve strength and reduce warpage A base for an optical semiconductor device can be manufactured. By using the base for the optical semiconductor device, it is possible to realize an optical semiconductor device that is mechanically stable, high durability, and high heat dissipation.
이 때, 상기 금속 프레임을 준비하는 공정에 있어서, 금속 플레이트를 에칭함으로써 상기 복수의 칩탑재부와 신호 접속부를 형성할 수 있다.At this time, in the step of preparing the metal frame, the plurality of chip mounting portions and the signal connecting portions can be formed by etching the metal plate.
이와 같이 하면, 금속 플레이트를 저비용으로 용이하게 준비할 수 있다.In this case, the metal plate can be easily prepared at low cost.
또한, 이 때, 상기 복수의 신호 접속부의 전극부와 상기 복수의 칩탑재부의 노출된 부분을 제외한 상기 광학 반도체 장치용 베이스의 상기 반도체칩을 탑재하는 측의 표면 상에 수지 성형하는 공정을 가질 수 있다.At this time, it is possible to have a step of resin-molding the surface of the base for the optical semiconductor device, on which the semiconductor chip is mounted, excluding the electrode portions of the plurality of signal connecting portions and the exposed portions of the plurality of chip mounting portions have.
이러한 공정을 가짐으로써, 광학 반도체 장치용 베이스의 표면에 반사경이나 렌즈 등의 수지 성형부를 형성할 수 있으며, 보다 내구성이 향상된 고기능의 광학 반도체 장치용 베이스를 제조할 수 있다.With such a process, a resin molded part such as a reflector or a lens can be formed on the surface of the optical semiconductor device base, and a base for a high-performance optical semiconductor device with improved durability can be manufactured.
또한, 이 때, 상기 수지로 매립하여 상기 광학 반도체 장치용 베이스를 판 형상으로 형성하는 공정에 있어서, 상기 광학 반도체 장치용 베이스의 상기 각 신호 접속부가 형성된 부분의 두께가 상기 각 칩탑재부의 두께보다 두꺼워지도록 상기 수지를 매립하는 것이 바람직하다.At this time, in the step of forming the base for the optical semiconductor device into a plate shape by being embedded with the resin, the thickness of the portion where the respective signal connecting portions of the optical semiconductor device base are formed is smaller than the thickness of each of the chip mounting portions It is preferable to embed the resin so as to be thickened.
이와 같이 하면, 광학 반도체 장치용 베이스의 표면에 반사경이나 렌즈 등의 수지 성형부를 형성할 때, 각 신호 접속부의 표면에 수지 버(burr)가 발생하는 것을 억제할 수 있다.This makes it possible to suppress generation of resin burrs on the surface of each signal connecting portion when forming a resin molded portion such as a reflector or a lens on the surface of the optical semiconductor device base.
또한, 이 때, 상기 수지로 매립하여 상기 광학 반도체 장치용 베이스를 판 형상으로 형성하는 공정에 있어서, 상기 수지를 열 압착, 인쇄 도포 또는 금형 성형에 의해 매립할 수 있다.At this time, in the step of embedding the resin into the base for the optical semiconductor device, the resin can be embedded by thermocompression bonding, printing application, or mold molding.
이와 같이 하면, 금속 프레임에 형성된 복수의 칩탑재부와 신호 접속부를 제외한 부분을 수지로 확실하게 매립하여, 강도가 향상된 광학 반도체 장치용 베이스를 확실하게 제조할 수 있다.In this manner, a plurality of chip mounting portions formed on the metal frame and portions excluding the signal connecting portions can be reliably embedded with resin, whereby the optical semiconductor device base having improved strength can be reliably manufactured.
또한, 이 때, 상기 매립하는 수지의 재질을 열경화성 수지 또는 열가소성 수지로 할 수 있으며, 상기 매립하는 수지에 섬유 강화재를 포함시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 매립하는 수지에 포함시키는 섬유 강화재로서 유리 섬유를 이용할 수 있다.In this case, the material of the resin to be embedded may be a thermosetting resin or a thermoplastic resin, and it is preferable to include a fiber reinforcement in the resin to be embedded. In addition, glass fiber can be used as the fiber reinforcement material to be included in the resin to be embedded.
매립하는 수지로서 이러한 재질의 것을 이용하면, 내열성 및 강도가 보다 우수한 광학 반도체 장치용 베이스를 제조할 수 있다.By using these materials as the resin to be embedded, it is possible to manufacture a base for an optical semiconductor device having superior heat resistance and strength.
또한, 이 때, 상기 수지로 매립하여 판 형상으로 형성하여 상기 광학 반도체 장치용 베이스를 제조하는 공정의 후속 공정에 있어서, 상기 베이스 표면을 연마 및/또는 레지스트 도포의 표면 처리를 실시할 수 있다.At this time, the surface of the base can be polished and / or the surface of the resist coating can be subjected to a subsequent step of the step of embedding the resin into a plate shape and manufacturing the base for the optical semiconductor device.
이와 같이 하면, 고품질인 광학 반도체 장치용 베이스를 제조할 수 있다.In this manner, a base for an optical semiconductor device of high quality can be manufactured.
또한, 본 발명에 따르면, 반도체칩을 탑재하기 위한 복수의 칩탑재부와, 상기 탑재되는 반도체칩과 전기적으로 접속하고 외부에 대하여 전극부를 제공하는 복수의 신호 접속부를 갖는 광학 반도체 장치용 베이스이며, 상기 복수의 칩탑재부와, 상기 복수의 칩탑재부의 두께보다 얇은 두께 부분을 갖는 상기 신호 접속부가 형성된 금속 프레임과, 상기 복수의 칩탑재부의 표리면이 함께 노출되고, 상기 신호 접속부의 적어도 한쪽면이 노출되도록, 상기 금속 프레임에 형성된 상기 복수의 칩탑재부와 신호 접속부를 제외한 부분에 매립된 수지 모체부로 구성되며, 판 형상으로 형성된 것임을 특징으로 하는 광학 반도체 장치용 베이스가 제공된다.According to the present invention, there is provided a base for an optical semiconductor device having a plurality of chip mounting portions for mounting semiconductor chips, and a plurality of signal connecting portions electrically connected to the mounted semiconductor chips and providing electrode portions to the outside, A metal frame on which the signal connecting portion having a thickness portion thinner than the thickness of the plurality of chip mounting portions is exposed and the front and back surfaces of the plurality of chip mounting portions are exposed together and at least one side of the signal connecting portion is exposed A plurality of chip mounting portions formed on the metal frame and a resin matrix portion embedded in a portion except for the signal connecting portion, and are formed in a plate shape.
이러한 광학 반도체 장치용 베이스이면, 반도체칩으로부터 발생하는 열을 표리면이 함께 노출된 칩탑재부에 의해 효율적으로 방출할 수 있게 된다. 또한, 금속 프레임에 형성된 복수의 칩탑재부와 칩탑재부의 두께보다 얇은 두께 부분을 갖는 신호 접속부를 제외한 부분에 매립된 수지 모체부로 구성된 것이면, 강도가 향상되고, 휘어짐이 감소되게 된다. 이 광학 반도체 장치용 베이스를 이용함으로써 기계적으로 안정적이며, 고내구성, 고방열성의 광학 반도체 장치를 실현할 수 있다.With such a base for an optical semiconductor device, the heat generated from the semiconductor chip can be efficiently emitted by the chip mounting portion exposed together with the front and back surfaces. In addition, if the semiconductor chip includes a plurality of chip mounting portions formed on the metal frame and a resin matrix portion buried in a portion excluding the signal connecting portion having a thickness portion thinner than the chip mounting portion, the strength is improved and the warpage is reduced. By using the base for the optical semiconductor device, it is possible to realize an optical semiconductor device that is mechanically stable, high durability, and high heat dissipation.
이 때, 상기 복수의 신호 접속부의 전극부와 상기 복수의 칩탑재부의 노출된 부분을 제외한 상기 광학 반도체 장치용 베이스의 상기 반도체칩을 탑재하는 측의 표면 상에 수지 성형부를 갖는 것으로 할 수 있다.At this time, the resin molding portion may be provided on the surface of the base for the optical semiconductor device on which the semiconductor chip is mounted, excluding the electrode portions of the plurality of signal connecting portions and the exposed portions of the plurality of chip mounting portions.
이와 같이 광학 반도체 장치용 베이스의 표면 상에 반사경이나 렌즈 등의 수지 성형부를 갖는 것이면, 광학 반도체 장치용 베이스의 고기능화가 이루어짐과 동시에 내구성을 보다 향상시킬 수 있게 된다.As described above, when a base for an optical semiconductor device is provided with a resin molding portion such as a reflector or a lens on the surface thereof, the base of the optical semiconductor device can be enhanced and durability can be further improved.
이 때, 상기 광학 반도체 장치용 베이스의 상기 각 신호 접속부가 형성된 부분의 두께가 상기 각 칩탑재부의 두께보다 두꺼워지도록 상기 수지 모체부가 매립된 것임이 바람직하다.In this case, it is preferable that the resin matrix portion is embedded so that the thickness of the portion where the signal connection portion of the optical semiconductor device base is formed becomes thicker than the thickness of each chip mounting portion.
이러한 것이면, 광학 반도체 장치용 베이스의 표면에 반사경이나 렌즈 등의 수지 성형부를 형성할 때, 각 신호 접속부의 표면에 수지 버가 발생하는 것을 억제할 수 있게 된다.This makes it possible to suppress the occurrence of resin burrs on the surface of each signal connecting portion when forming a resin molded portion such as a reflector or a lens on the surface of the base for the optical semiconductor device.
또한, 이 때, 상기 수지 모체부의 재질을 열경화성 수지 또는 열가소성 수지로 할 수 있으며, 상기 수지 모체부는 섬유 강화재를 포함하는 것임이 바람직하다. 또한, 상기 수지 모체부가 포함하는 섬유 강화재를 유리 섬유로 할 수 있다.In this case, the material of the resin matrix portion may be a thermosetting resin or a thermoplastic resin, and the resin matrix portion preferably includes a fiber reinforcement. Further, the fiber reinforcement material including the resin matrix portion may be made of glass fiber.
수지 모체부가 이러한 재질의 것이면, 내열성 및 강도가 보다 우수한 광학 반도체 장치용 베이스를 제조할 수 있게 된다.If the resin matrix portion is made of such a material, it is possible to manufacture a base for an optical semiconductor device having superior heat resistance and strength.
또한, 본 발명에 따르면, 광학 반도체 장치로서, 본 발명의 광학 반도체 장치용 베이스의 상기 복수의 칩탑재부에 각각 반도체칩이 탑재되고, 다이싱에 의해 분할된 것임을 특징으로 하는 광학 반도체 장치가 제공된다.According to the present invention, as an optical semiconductor device, there is provided an optical semiconductor device characterized in that a semiconductor chip is mounted on each of the plurality of chip mounting portions of a base for an optical semiconductor device of the present invention and is divided by dicing .
이러한 광학 반도체 장치는 기계적으로 안정적이며, 고내구성, 고방열성인 것으로, 대량의 열을 발생하는 반도체칩을 이용하는 경우나, 고온 고습 환경하에 이용되는 경우에 적합한 것이다.Such an optical semiconductor device is mechanically stable, has high durability and high heat dissipation property, and is suitable for the case of using a semiconductor chip that generates a large amount of heat, or in a case of being used under a high temperature and high humidity environment.
본 발명에서는, 광학 반도체 장치용 베이스의 제조에 있어서, 복수의 칩탑재부와, 상기 복수의 칩탑재부의 두께보다 얇은 두께 부분을 갖는 신호 접속부가 형성된 금속 프레임을 준비하여, 복수의 칩탑재부의 표리면이 함께 노출되고, 신호 접속부의 적어도 한쪽면이 노출되도록, 금속 프레임에 형성된 복수의 칩탑재부와 신호 접속부를 제외한 부분을 수지로 매립하여 판 형상으로 형성하기 때문에, 반도체칩으로부터 발생하는 열을 칩탑재부에 의해 효율적으로 방출할 수 있으며, 강도가 향상되고, 휘어짐이 감소된 광학 반도체 장치용 베이스를 제조할 수 있다. 이 광학 반도체 장치용 베이스를 이용함으로써 기계적으로 안정적이며, 고내구성, 고방열성의 광학 반도체 장치를 실현할 수 있다.According to the present invention, in the production of a base for optical semiconductor devices, a metal frame having a plurality of chip mounting portions and signal connecting portions each having a thickness portion thinner than the thickness of the plurality of chip mounting portions is prepared, And a portion except for the signal connecting portion is filled with resin so as to have a plate shape so that at least one surface of the signal connecting portion is exposed so that the heat generated from the semiconductor chip is transferred to the chip mounting portion It is possible to manufacture a base for an optical semiconductor device with improved strength and reduced warpage. By using the base for the optical semiconductor device, it is possible to realize an optical semiconductor device that is mechanically stable, high durability, and high heat dissipation.
[도 1] 본 발명의 광학 반도체 장치용 베이스의 일례를 도시하는 도면이다.
[도 2] 도 1의 점선으로 둘러싸인 부분의 확대도이다. (A) 상면 확대도. (B) 단면도.
[도 3] 본 발명의 광학 반도체 장치용 베이스의 다른 일례의 일부분을 도시하는 단면도이다.
[도 4] 본 발명의 광학 반도체 장치용 베이스의 표면의 모습을 설명하는 설명도이다.
[도 5] 본 발명의 광학 반도체 장치용 베이스의 금속 프레임을 도시하는 상면도이다.
[도 6] 본 발명의 광학 반도체 장치용 베이스의 제조 방법의 금속 프레임에 수지를 매립하는 공정의 일례를 나타낸 흐름도이다.
[도 7] 본 발명의 광학 반도체 장치의 일례를 도시한 도면이다.
[도 8] 본 발명의 광학 반도체 장치의 다른 일례를 도시한 도면이다.
[도 9] 본 발명의 광학 반도체 장치의 또 다른 일례를 도시한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a view showing an example of a base for an optical semiconductor device of the present invention.
2 is an enlarged view of a portion surrounded by a dotted line in Fig. 1; Fig. (A) Top view enlarged view. (B) Cross section.
3 is a cross-sectional view showing a part of another example of the base for an optical semiconductor device of the present invention.
4 is an explanatory view for explaining a surface of a base for an optical semiconductor device of the present invention.
5 is a top view showing a metal frame of a base for an optical semiconductor device of the present invention.
6 is a flowchart showing an example of a step of embedding a resin in a metal frame in the method of manufacturing a base for an optical semiconductor device according to the present invention.
7 is a view showing an example of the optical semiconductor device of the present invention.
8 is a view showing another example of the optical semiconductor device of the present invention.
9 is a diagram showing still another example of the optical semiconductor device of the present invention.
이하, 본 발명에 대하여 실시 형태를 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
종래, 특히 고온 환경에서 광학 반도체 장치를 이용하는 경우, 반사율이 저하되거나, 광속값이 사용 시간의 경과와 함께 대폭 저하된다는 문제가 있었다.Conventionally, there has been a problem that when the optical semiconductor device is used in a high temperature environment, the reflectance is lowered and the luminous flux value is greatly lowered with the passage of the use time.
따라서, 본 발명자는 이러한 문제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭하였다. 종래, 내열성을 향상시키기 위해 반도체칩을 탑재하는 부분의 재질에 섬유 강화재를 가진 실리콘재를 이용하는 것이 알려져 있다. 그러나, 특히 반도체칩의 광 출력이 높고, 대량의 열을 발생하는 광학 반도체 장치에 있어서는, 이것만으로는 불충분하고, 반도체칩으로부터 발생하는 열을 효율적으로 방출시키는 것이 중요하다. 이것은, 예를 들면 자동차의 엔진과 그의 주변의 헤드 라이트 등과 같이 온도가 상승하는 환경에서 광학 반도체 장치를 이용하는 경우에도 동일하다.Therefore, the present inventor has repeatedly studied to solve such a problem. Conventionally, it has been known to use a silicon material having a fiber reinforcing material as a material for mounting a semiconductor chip in order to improve heat resistance. However, especially in an optical semiconductor device in which the light output of the semiconductor chip is high and generates a large amount of heat, this is insufficient and it is important to efficiently emit heat generated from the semiconductor chip. This is also the case when the optical semiconductor device is used in an environment where the temperature rises, such as an automobile engine and a headlight around the automobile.
본 발명자는 고방열성을 실현하기 위한 검토를 행한 결과, 반도체칩의 탑재부의 금속만으로 구성한 부분의 표리면이 노출되도록 하면 반도체칩으로부터 발생하는 열을 효율적으로 방출할 수 있으며, 나아가 이 칩탑재부와 섬유 강화재를 가진 수지를 복합화한 베이스를 이용하여 광학 반도체 장치를 제조함으로써 강도를 향상시킬 수 있다는 것에 상도하여, 본 발명을 완성시켰다.The inventor of the present invention has conducted studies to realize a high heat dissipation property. As a result, when the front and back surfaces of a portion of the semiconductor chip mounting portion are exposed, heat generated from the semiconductor chip can be efficiently released. The present invention has been accomplished on the premise that the strength can be improved by manufacturing an optical semiconductor device using a base in which a resin having a reinforcement is compounded.
우선, 본 발명의 광학 반도체 장치용 베이스에 대하여 설명한다. 본 발명의 광학 반도체 장치용 베이스는 대면적 인쇄 기판이나 MAP(매트릭스 어레이 패키지) 생산 방식에 대응 가능한 집합 베이스의 형태를 취할 수 있다. 그 때문에, 광학 반도체 장치용 베이스는 복수의 광학 반도체칩을 부착하도록 구성할 수 있다.First, a base for an optical semiconductor device of the present invention will be described. The base of the optical semiconductor device of the present invention can take the form of a collective base capable of coping with a large area printed substrate or a MAP (matrix array package) production method. Therefore, the base for the optical semiconductor device can be configured to attach a plurality of optical semiconductor chips.
도 1에 도시한 바와 같이, 광학 반도체 장치용 베이스 (1)에는 반도체칩을 탑재하기 위한 복수의 칩탑재부 (2)와, 탑재되는 반도체칩과 전기적으로 접속하여, 외부에 대하여 전극부를 제공하는 복수의 신호 접속부 (3)을 갖고 있다.1, a
각각의 칩탑재부 및 신호 접속부의 수나 배치는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 다이싱에 의해 보다 작은 개별의 유닛으로 분할할 수 있는 배치로 되어 있는 것이 바람직하다.The number and arrangement of the chip mounting portions and the signal connecting portions are not particularly limited, but it is preferable that the chip mounting portions and the signal connecting portions are arranged so as to be divided into smaller individual units by, for example, dicing.
도 1에 도시한 바와 같이, 각각의 칩탑재부 (2) 및 신호 접속부 (3)은 금속 프레임 (4)에 형성된다.As shown in Fig. 1, the
광학 반도체 장치용 베이스 (1)은 이 복수의 칩탑재부 (2)와 신호 접속부 (3)을 가진 금속 프레임 (4)와, 복수의 칩탑재부 (2)와 신호 접속부 (3)을 제외한 부분에 매립된 수지 모체부 (5)로 구성되어, 판 형상으로 형성된 것이다.The
도 2(A)는 도 1의 점선으로 둘러싸인 부분의 상면 확대도이고, 도 2(B)는 그의 단면도이다.Fig. 2 (A) is an enlarged top view of a portion surrounded by a dotted line in Fig. 1, and Fig. 2 (B) is a sectional view thereof.
도 2(A), (B)에 도시한 바와 같이, 이 부분에는 1개의 칩탑재부 (2)와 여기에 탑재되는 반도체칩과 전기적으로 접속하는 2개의 신호 접속부 (3)을 갖고 있다. 이 신호 접속부 (3)의 적어도 한쪽면이 노출됨으로써, 외부에 대하여 전극부를 제공한다. 여기서, 신호 접속부 (3)의 한쪽면이 전부 노출될 필요는 없으며, 일부분이 노출될 수 있다. 신호 접속부 (3)은 반도체칩에 접속되어 있는 금 와이어를, 예를 들면 납땜 또는 Au-Sn에 의해 부착할 수 있도록 구성할 수 있다.As shown in Figs. 2 (A) and 2 (B), this portion has one
칩탑재부 (2)에는 반도체칩을 지지하기 위한, 도시하지 않은 다이 패드가 설치되어 있다.The
도 2(B)에 도시한 바와 같이, 칩탑재부 (2)의 표리면은 함께 노출되어 있다. 상기한 바와 같이 칩탑재부 (2)는 금속 프레임에 형성되며, 금속을 포함하는 것이다. 이와 같이, 금속을 포함하는 칩탑재부 (2)의 표리면이 함께 노출되는 구조이면, 반도체칩으로부터 발생하는 열을 칩탑재부의 노출면으로부터 외부로 효율적으로 방출할 수 있게 된다. 여기서, 칩탑재부 (2)는, 도 3(B)에 도시한 바와 같이 표리면에 관통하는 절결을 일부에 갖는 것이나, 도 3(D)에 도시한 바와 같이 일부의 두께가 얇아져 있는 부분을 갖는 것일 수도 있다.As shown in Fig. 2 (B), the front and back surfaces of the
또한, 칩탑재부 (2)의 노출된 이면, 즉 반도체칩을 탑재하는 표면과는 반대의 표면을 외부 전극으로서 이용할 수도 있다.In addition, a surface opposite to the exposed back surface of the
신호 접속부 (3)은 칩탑재부 (2)의 두께보다 얇은 두께 부분을 갖고 있고, 이 얇아져 있는 부분에는 수지가 매립되어 있다. 또한, 칩탑재부 (2)와 신호 접속부 (3)의 사이의 공간에도 수지가 매립되어, 수지 모체부 (5)를 형성하고 있다. 이와 같이, 광학 반도체 장치용 베이스 (1)은 복수의 칩탑재부 (2)와 신호 접속부 (3)을 가진 금속 프레임 (4)의 간극에 수지를 매립하여 수지 모체부 (5)를 형성한 구조로 되어 있다. 이 구조에 의해 광학 반도체 장치용 베이스 (1)의 기계적 강도 및 내열성을 향상시킬 수 있으며, 광학 반도체 장치용 베이스 (1)의 휘어짐을 감소시킬 수 있다.The
여기서, 수지 모체부 (5)의 재질은 열경화성 수지 또는 열가소성 수지로 할 수 있다. 고내열성이나 고내구성을 고려하면, 폴리이미드 수지 또는 실리콘 수지 조성물인 것이 바람직하다. 실리콘 수지는 자외선 열화에 내성이 있으며, 고온하에 안정적으로 사용할 수 있다. 또한, 수지 모체부 (5)가 섬유 강화재 (6)을 포함하는 것으로 함으로써, 보다 내열성, 강도, 내자외선성이 우수한 광학 반도체 장치용 베이스로 할 수 있다. 내자외선성이 우수한 광학 반도체 장치용 베이스이면, 청색광 또는 자외광을 방출하는 반도체칩을 탑재하는 경우, 광학 반도체 장치의 긴 수명을 가능하게 한다. 이 섬유 강화재로서는, 예를 들면 유리 섬유를 이용할 수 있다.Here, the material of the
또한, 수지 모체부 (5)는 신호 접속부 (3)에 입출되는 전기적 신호의 절연체로서의 역할도 행한다.The
또한, 신호 접속부 (3)은, 외부에 대하여 전극부를 제공하기 위해 적어도 한쪽면이 노출되어 있을 수 있으며, 도 2(B)에 도시한 바와 같이 광학 반도체 장치용 베이스 (1)의 표면(상면) 측에 노출될 수도, 도 3(B)에 도시한 바와 같이 광학 반도체 장치용 베이스 (1)의 이면(하면) 측에 노출될 수도 있다. 물론, 양측에 노출되어 있을 수도 있다.At least one surface of the
또한, 신호 접속부 (3)은, 도 3(A), (C)에 도시한 바와 같이 표리 양면에 노출된 칩탑재부 (2)의 두께보다 얇은 두께 부분을 갖고 있을 수 있으며, 상기한 수지 모체부 (5)를 매립하여 기계적 강도 및 내열성을 향상시키는 효과를 발휘할 수 있다. 물론, 도 2(B), 도 3(D)와 같이, 신호 접속부 (3)이 모두 표리 양면에 노출된 칩탑재부 (2)의 두께보다 얇게 할 수도 있다.3 (A) and 3 (C), the
본 발명의 광학 반도체 장치용 베이스 (1)을 이용함으로써 기계적으로 안정적이며, 고내구성, 고방열성의 광학 반도체 장치를 제조할 수 있다.By using the base (1) for an optical semiconductor device of the present invention, an optical semiconductor device which is mechanically stable, high durability and high heat dissipation can be manufactured.
본 발명의 광학 반도체 장치용 베이스는, 도 4(A)에 도시한 바와 같이 반도체칩을 탑재하는 측의 표면 상에 수지 성형부를 갖지 않고, 칩온 보드(COB) 대응의 베이스로서 사용할 수도 있으며, 도 4(B)에 도시한 바와 같이 반도체칩을 탑재하는 측의 표면 상에, 예를 들면 반사경 등의 수지 성형부 (7)을 형성하여 사용할 수도 있다.As shown in Fig. 4 (A), the base for an optical semiconductor device of the present invention can be used as a base corresponding to a chip-on-board (COB) without having a resin molding portion on the surface of the side on which the semiconductor chip is mounted, A
이 수지 성형부 (7)을 형성하는 경우, 도 3(D)에 도시한 바와 같이 외부에 제공하는 전극부도 반도체칩을 탑재하는 측의 표면 상에 설치하기 위해, 신호 접속부 (3)의 일부에 수지 성형부를 형성하지 않고 노출시키도록 할 수 있다.In the case of forming the resin molded
또한, 상기한 칩탑재부에 있는 다이 패드 주변의 일부를 수지 성형부로 덮도록 할 수도 있다.In addition, a part of the periphery of the die pad in the chip mounting portion may be covered with the resin molding portion.
또한, 광학 반도체 장치용 베이스의 각 신호 접속부 (3)이 형성된 부분의 두께가 각 칩탑재부의 두께보다 두꺼워지도록 수지 모체부가 매립된 것임이 바람직하다. 이들 두께의 차를, 예를 들면 수십 ㎛ 정도로 할 수 있다.It is preferable that the resin matrix portion is embedded so that the thickness of the portion where each
이러한 것이면, 광학 반도체 장치용 베이스의 표면에 반사경이나 렌즈 등의 수지 성형부를 형성할 때에 각 신호 접속부의 표면에 수지 버가 발생하는 것을 억제할 수 있게 된다. 이에 따라 블라스트 처리나 워터 제트 처리를 행하지 않고 노출된 금속 표면을 고품질로 유지할 수 있다.This makes it possible to suppress the occurrence of resin burrs on the surface of each signal connecting portion when forming a resin molded portion such as a reflector or a lens on the surface of the optical semiconductor device base. Thus, the exposed metal surface can be maintained at a high quality without performing the blast treatment or the water jet treatment.
이어서, 본 발명의 광학 반도체 장치용 베이스의 제조 방법에 대하여 설명한다.Next, a method of manufacturing a base for an optical semiconductor device of the present invention will be described.
우선, 도 5에 도시한 바와 같은 복수의 칩탑재부 (2)와 신호 접속부 (3)을 갖는, 신호 접속부 (3)이 칩탑재부 (2)의 두께보다 얇은 두께 부분을 갖도록 형성된 금속 프레임 (4)를 준비한다. 이 금속 프레임 (4)의 복수의 칩탑재부 (2)와 신호 접속부 (3)은, 예를 들면 금속 플레이트를 에칭함으로써 형성할 수 있다. 즉, 칩탑재부 (2)의 부분은 에칭하지 않고 신호 접속부 (3)이 되는 부분을 하프 에칭하고, 칩탑재부 (2)와 신호 접속부 (3)의 사이의 부분을 연결부 (8)을 제외하고 풀 에칭함으로써, 복수의 칩탑재부 (2)와 신호 접속부 (3)을 형성한다. 이와 같이 하면, 금속 플레이트를 저비용으로 용이하게 준비할 수 있다. 또한, 금속 프레임 (4)의 각 칩탑재부 (2) 사이, 및 각 신호 접속부 (3)에는 각각을 연결하기 위한 연결부 (8)을 설치할 수 있다.First, a
이어서, 금속 프레임 (4)에 형성된 복수의 칩탑재부 (2)와 신호 접속부 (3)을 제외한 부분을 수지로 매립하여 판 형상으로 형성한다. 이 때, 복수의 칩탑재부 (2)의 표리면이 함께 노출되고, 신호 접속부 (3)의 적어도 한쪽면이 노출되도록 수지를 매립한다.Subsequently, a plurality of
수지를 매립하는 방법으로서는, 예를 들면 열 압착, 인쇄 도포, 또는 금형 성형에 의한 방법이 있다. 여기서, 열 압착에 의한 방법에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다.As a method for embedding the resin, for example, there is a method by thermocompression bonding, printing application, or mold molding. Here, the method of thermocompression bonding will be described with reference to Fig.
또한, 필요에 따라 금속 프레임 (4)의 칩탑재부 (2)와 신호 접속부 (3)의 표면에 폴리이미드 테이프 등의 수지 테이프를 첩부함으로써 수지를 매립할 때에 발생하는 수지 버를 억제할 수 있다.It is also possible to suppress the resin burr generated when the resin is buried by attaching a resin tape such as a polyimide tape to the surface of the
우선, 수지 프리프레그 시트를 제작한다(도 6(a)). 수지의 재질로서, 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 이용할 수 있다. 또한, 수지에 섬유 강화재를 포함시킬 수 있으며, 이와 같이 함으로써 보다 내열성, 강도, 내자외선성이 우수한 광학 반도체 장치용 베이스를 제조할 수 있다. 섬유 강화재로서는 유리 섬유를 이용할 수 있다.First, a resin prepreg sheet is produced (Fig. 6 (a)). As a material of the resin, a thermosetting resin or a thermoplastic resin can be used. In addition, a fiber reinforcement material can be included in the resin. By doing so, it is possible to manufacture a base for an optical semiconductor device that is more excellent in heat resistance, strength, and ultraviolet ray resistance. As the fiber reinforcing material, glass fiber can be used.
섬유 강화재를 포함한 수지를 이용하는 경우에는, 예를 들면 두께 50 내지 70 ㎛ 정도의 섬유 강화재를 수지와 첨가 물질을 녹인 용제 내에 침지시킨 후, 여분의 용제를 제거하여 시트 형상으로 형성한다. 섬유 강화재를 포함시키지 않는 수지를 이용하는 경우에는, PTFE 수지 필름과 같은 불소계 필름 상에 수지와 첨가 물질을 녹인 용제를 스퀴지나 스프레이를 이용하여 균일하게 도포하여 시트 형상으로 형성한다.When a resin including a fiber reinforcing material is used, for example, a fiber reinforcing material having a thickness of about 50 to 70 μm is dipped in a solvent in which the resin and the additive material are dissolved, and then the excess solvent is removed to form a sheet. When a resin which does not include a fiber reinforcement is used, a solvent in which a resin and an additive material are dissolved is uniformly coated on a fluorine-based film such as a PTFE resin film using a squeegee or spray to form a sheet.
이어서, 제작한 프리프레그 시트를 로(爐) 내에 투입하고, 건조시킨다(도 6(b)). 건조시킨 프리프레그 시트를 준비한 금속 프레임의 형상에 따라 절단한다(도 6(c)). 이 절단한 프리프레그 시트를 금속 프레임에 끼워 맞추거나 또는 접합시킨다(도 6(d)). 이 때, 복수의 프리프레그 시트를 적층시킬 수도 있다. 섬유 강화재를 포함한 수지를 이용하는 경우에는, 프리프레그 시트에 포함되는 섬유 강화재층이 서로에 대하여 90도 회전하도록 프리프레그 시트를 적층시키는 것이 바람직하다. 이에 따라 광학 반도체 장치용 베이스의 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 금속 프레임의 세부까지 수지를 매립하기 위해 적층하는 프리프레그 시트의 최상면과 최하면에 섬유 강화재가 없는 프리프레그 시트를 이용하는 것이 바람직하다.Subsequently, the prepared prepreg sheet is placed in a furnace and dried (Fig. 6 (b)). The dried prepreg sheet is cut according to the shape of the prepared metal frame (Fig. 6 (c)). The cut prepreg sheet is fitted or joined to the metal frame (Fig. 6 (d)). At this time, a plurality of prepreg sheets may be laminated. When a resin including a fiber reinforcing material is used, it is preferable that the prepreg sheets are laminated such that the fiber reinforcing material layers included in the prepreg sheet rotate 90 degrees relative to each other. Thus, the strength of the base for the optical semiconductor device can be improved. It is also preferable to use a prepreg sheet having no fiber reinforcement on the uppermost surface and the uppermost surface of the prepreg sheet laminated for embedding the resin up to the details of the metal frame.
또한, 상기한 금속 프레임을 에칭할 때 및 프리프레그 시트를 금속 프레임에 따라 절단할 때, 금속 프레임 상에 기준 위치를 위치 결정하여 두면 작업성이 향상되기 때문에 바람직하다.Further, when the metal frame is etched and the prepreg sheet is cut along the metal frame, it is preferable to position the reference position on the metal frame because the workability is improved.
이어서, 금속 프레임에 끼워 맞추거나 또는 접합시킨 프리프레그 시트와 금속 프레임을 열 압착시켜, 판 형상으로 형성한다(도 6(e)). 이와 같이 열 압착에 의해 수지를 매립함으로써, 프리프레그 시트가 연화, 용융되어, 수지를 금속 프레임의 간극의 세부까지 확실하게 매립할 수 있다. 그 후, 수지를 열 압착에 의해 매립한 금속 프레임을 냉각하고, 필요에 따라 표면에 붙인 수지 테이프를 박리하고, 표면에 연마 처리, 레지스트 도포 처리 등을 실시한다. 이와 같이 하여 광학 반도체 장치용 베이스를 완성시킨다.Next, the prepreg sheet and the metal frame, which are fitted or joined to the metal frame, are thermally bonded to each other to have a plate shape (Fig. 6 (e)). By embedding the resin by thermocompression bonding in this manner, the prepreg sheet is softened and melted, and the resin can be reliably filled up to the detail of the gap of the metal frame. Thereafter, the metal frame embedded with the resin by thermocompression bonding is cooled, a resin tape adhered to the surface is peeled off as needed, and the surface is subjected to a polishing treatment, a resist coating treatment, and the like. Thus, the base for the optical semiconductor device is completed.
또한, 프리프레그 시트의 절단 정밀도 등의 문제에 의해 PN 사이나 다이 패드와 전극 사이의 세부에 프리프레그 시트를 배치하는 것이 어려운 경우에는, 예를 들면 섬유 강화재가 없는 프리프레그 시트의 두께를 얇게 조정하거나, 열 압착 공정 후에 스퀴지를 이용한 인쇄 공정을 설치할 수 있다.In addition, when it is difficult to arrange the prepreg sheet in detail between the PN yarn or the die pad and the electrode due to problems such as cutting accuracy of the prepreg sheet, for example, the thickness of the prepreg sheet without the fiber reinforcing material is made thin Or a printing process using a squeegee may be provided after the thermocompression process.
이어서, 인쇄 도포에 의해 수지를 매립하는 방법에 대하여 설명한다.Next, a method of embedding resin by printing application will be described.
사전에 필요에 따라 금속 프레임 (4)의 칩탑재부 (2)와 신호 접속부 (3)의 표면에 폴리이미드 테이프 등의 수지 테이프를 첩부하여 둔다.A resin tape such as a polyimide tape is stuck to the surface of the
우선, 액상의 수지를 금속 프레임의 수지를 매립하는 부분에 도포한다. 이 때, 위치 결정한 기준 위치나 인식 마크에는 도포하지 않도록 한다.First, the liquid resin is applied to a portion of the metal frame to which the resin is embedded. At this time, do not apply to the positioned reference position or recognition mark.
이어서, 도포가 종료된 금속 프레임을 열 경화시킨 후 냉각하고, 필요에 따라 표면에 붙인 수지 테이프를 박리하고, 표면에 연마 처리, 레지스트 도포 처리 등을 실시한다. 이와 같이 하여 광학 반도체 장치용 베이스를 완성시킨다.Subsequently, the coated metal frame is thermally cured and then cooled. If necessary, a resin tape adhered to the surface is peeled off, and the surface is subjected to a polishing treatment, a resist coating treatment, and the like. Thus, the base for the optical semiconductor device is completed.
이러한 본 발명의 광학 반도체 장치용 베이스의 제조 방법에서는, 반도체칩으로부터 발생하는 열을 표리면이 함께 노출된 칩탑재부에 의해 효율적으로 방출 가능한 광학 반도체 장치용 베이스를 제조할 수 있다. 또한, 신호 접속부는 칩탑재부의 두께보다 얇은 두께 부분을 갖고, 금속 프레임에 형성된 복수의 칩탑재부와 신호 접속부를 제외한 부분을 수지로 매립하여 판 형상으로 형성함으로써 강도가 향상되고, 휘어짐이 감소된 광학 반도체 장치용 베이스를 제조할 수 있다.In the method of manufacturing a base for an optical semiconductor device according to the present invention, it is possible to manufacture a base for an optical semiconductor device capable of efficiently emitting heat generated from a semiconductor chip by a chip mounting portion exposed together. The signal connecting portion has a thickness portion thinner than the thickness of the chip mounting portion, and a plurality of chip mounting portions formed on the metal frame and a portion except for the signal connecting portion are embedded in a resin so as to have a plate shape. A base for a semiconductor device can be manufactured.
또한, 광학 반도체 장치용 베이스를 보다 작은 개별의 유닛으로 분할하기 위한 절단 공정을 설치할 수도 있다.It is also possible to provide a cutting step for dividing the base for the optical semiconductor device into smaller individual units.
본 발명의 광학 반도체 장치용 베이스의 제조 방법에 있어서, 복수의 신호 접속부의 전극부와 복수의 칩탑재부의 노출된 부분을 제외한 광학 반도체 장치용 베이스의 반도체칩을 탑재하는 측의 표면 상에 수지 성형할 수 있다. 이 때, 노출된 부분을 금형에 의해 클램핑하고, 트랜스퍼 몰드에 의해 성형 재료를 충전하여 성형할 수 있다.In the method of manufacturing a base for an optical semiconductor device according to the present invention, resin molding is performed on a surface of a base for an optical semiconductor device, on which a semiconductor chip is mounted, excluding an electrode portion of a plurality of signal connecting portions and exposed portions of a plurality of chip- can do. At this time, the exposed portion can be clamped by the mold, and the molding material can be filled with the transfer mold.
이와 같이 함으로써, 광학 반도체 장치용 베이스의 표면에 반사경이나 렌즈 등의 수지 성형부를 형성할 수 있으며, 보다 내구성이 향상된 고기능의 광학 반도체 장치용 베이스를 제조할 수 있다.By doing so, a resin molded part such as a reflector or a lens can be formed on the surface of the optical semiconductor device base, and a base for a high-performance optical semiconductor device with improved durability can be manufactured.
광학 반도체 장치용 베이스의 표면으로의 수지 성형부의 접착성을 높이기 위해, 수지 성형하기 전에 Ar 플라즈마 처리 또는 UV 오존 처리 등을 광학 반도체 장치용 베이스의 표면에 실시하여 두는 것이 바람직하다.It is preferable to perform Ar plasma treatment or UV ozone treatment on the surface of the base for the optical semiconductor device before resin molding in order to improve the adhesiveness of the resin molded part to the surface of the optical semiconductor device base.
또한, 수지로 매립하여 광학 반도체 장치용 베이스를 판 형상으로 형성할 때, 광학 반도체 장치용 베이스의 각 신호 접속부가 형성된 부분의 두께가 각 칩탑재부의 두께보다, 예를 들면 수십 ㎛ 정도 두꺼워지도록 수지를 매립하는 것이 바람직하다.When the base for the optical semiconductor device is formed into a plate shape by embedding with resin so that the thickness of the portion where each signal connecting portion of the optical semiconductor device base is formed becomes thicker than the thickness of each chip mounting portion by, As shown in Fig.
이와 같이 하면, 광학 반도체 장치용 베이스의 표면에 반사경이나 렌즈 등의 수지 성형부를 형성할 때, 금형에 의해 클램핑할 때의 압력이 높아져, 각 신호 접속부의 표면에 수지 버가 발생하는 것을 억제할 수 있다.In this case, when a resin molding portion such as a reflector or a lens is formed on the surface of the optical semiconductor device base, the pressure at the time of clamping by the mold becomes high, and generation of resin burrs on the surface of each signal connecting portion can be suppressed have.
이어서, 본 발명의 광학 반도체 장치에 대하여 설명한다.Next, the optical semiconductor device of the present invention will be described.
본 발명의 광학 반도체 장치는 상기한 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 광학 반도체 장치용 베이스의 복수의 칩탑재부에 각각 반도체칩이 탑재되고, 다이싱에 의해 분할된 것이다.The optical semiconductor device of the present invention is a semiconductor semiconductor chip mounted on a plurality of chip mounting portions of a base for an optical semiconductor device manufactured by the manufacturing method of the present invention and divided by dicing.
도 7(A), (B)에 본 발명의 광학 반도체 장치의 일례를 도시한다. 도 7(A), (B)에 도시한 바와 같이, 본 발명의 광학 반도체 장치 (10)은 금속제의 칩탑재부에 반도체칩 (11)이 탑재되고, 칩탑재부에, 예를 들면 금 범프, Au-Sn, 땜납, 다이 본드재와 같은 접착 촉진재에 의해 접착된다. 반도체칩 (11)과 2개의 신호 접속부 (3)이 본딩 와이어 (12)를 통해 전기적으로 접속된다. 도 7(B)에 도시한 바와 같이, 반도체칩 (11)이 탑재되어 있는 측에는 밀봉부 (13)이 형성되어 있고, 신호 접속부 (3)은 광학 반도체 장치 (10)의 하면측에 노출되어 전극부가 형성되어 있다. 밀봉부에는, 예를 들면 실리콘 수지를 사용할 수 있으며, 첨가 물질을 가할 수도 있다.7A and 7B show an example of the optical semiconductor device of the present invention. As shown in Figs. 7A and 7B, the
반도체칩 (11)이 탑재되는 금속제의 칩탑재부 (2)의 표리면은 함께 노출되어 있으며, 반도체칩 (11)로부터 발생하는 열은 칩탑재부 (2)의 노출면으로부터 외부로 효율적으로 방출할 수 있게 되어 있다. 또한, 신호 접속부 (3)은 칩탑재부 (2)의 두께보다 얇은 두께 부분을 갖고, 칩탑재부 (2)와 신호 접속부 (3)을 제외한 부분을 수지로 매립하여 판 형상으로 형성된 것으로 되어 있다. 이에 따라, 기계적 강도 및 내열성이 향상되고, 휘어짐이 감소된다.The front and back surfaces of the metal
이와 같이, 본 발명의 광학 반도체 장치는 기계적으로 안정적이며, 고내구성, 고방열성의 광학 반도체 장치이다.As described above, the optical semiconductor device of the present invention is an optical semiconductor device which is mechanically stable, has high durability and high heat dissipation.
도 8은 본 발명의 광학 반도체 장치의 다른 일례를 도시한 도면이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 밀봉부 (13)은 렌즈 형상으로 형성되어 있다. 또한, 광학 반도체칩 (11)을 둘러싸도록 반사경 (14)가 형성되어 있다. 이 반사경 (14)에는, 광학 반도체칩 (11)에 의해 수광 또는 방출되는 광에 대하여 반사성인 산화티탄 등의 첨가 물질을 함유한 실리콘 조성물이 바람직하게 이용된다. 실리콘 조성물이면 고내구성을 실현할 수 있으며, 장시간에 걸쳐서 광학 반도체칩 (11)로부터 방출되는 광을 배광하는 것이 가능해진다.8 is a view showing another example of the optical semiconductor device of the present invention. As shown in Fig. 8, the sealing
도 9는 본 발명의 광학 반도체 장치의 또 다른 일례를 도시한 도면이다. 도 9에 도시한 바와 같이 이 광학 반도체 장치는 반도체칩이며, 상기한 바와 같이 본딩 와이어를 통해 전기적으로 접속하지 않고, 신호 접속부 (3)과 직접 전기적으로 접속하는 플립 칩이 이용된 것이다. 칩탑재부 (2)의 중앙부에는 절결을 갖고 있으며, 절결 부분에는 수지가 매립되어 수지 모체부가 형성되어 있다. 이 경우에도, 플립 칩으로부터 발생하는 열을 칩탑재부 (2)의 노출되어 있는 표리면으로부터 충분히 효율적으로 방출할 수 있다. 9 is a diagram showing still another example of the optical semiconductor device of the present invention. As shown in Fig. 9, this optical semiconductor device is a semiconductor chip, and a flip chip which is directly electrically connected to the
또한, 밀봉부 (13)에는, 예를 들면 유리재를 이용할 수도 있다. 또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 반도체칩과 밀봉부의 사이에 공간을 설치하고, 이 공간에 공기, 아르곤, 질소 등의 기체를 채울 수 있다.As the sealing
본 발명의 광학 반도체 장치용 베이스 및 이것으로 제조한 광학 반도체 장치는 다양한 분야에서 이용될 수 있지만, 예를 들면 대면적 디스플레이 또는 텔레비전 장치와 같은 디스플레이 수단의 백 라이트, 투영을 목적으로 하는 조명 장치, 또는 일반 조명에 있어서의 투광 조명 또는 스포트라이트 등에서 바람직하게 이용된다.The base of the optical semiconductor device of the present invention and the optical semiconductor device manufactured thereby can be used in various fields. For example, a backlight of a display means such as a large-area display or a television device, Or in floodlighting or spotlights in general illumination.
[실시예][Example]
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples of the present invention, but the present invention is not limited thereto.
(실시예)(Example)
도 1에 도시한 바와 같은 본 발명의 광학 반도체 장치용 베이스를 본 발명의 광학 반도체 장치용 베이스의 제조 방법에 따라 제조하였다.A base for an optical semiconductor device of the present invention as shown in Fig. 1 was produced according to a method for producing a base for an optical semiconductor device of the present invention.
금속 프레임으로서, Fe 함유 구리 합금(타마크(TAMAC)194, 미쓰비시 신도사 제조)을 이용하고, 수지 모체부로서 티탄 산화물을 첨가 물질로서 포함한 실리콘 수지를 이용하였다. 수지 모체부에는 섬유 강화재로서 유리 섬유를 포함시켰다.As the metal frame, a silicon resin containing an Fe-containing copper alloy (TAMAC 194, manufactured by Mitsubishi Shindo) and containing titanium oxide as an additive material as a resin base was used. Glass fiber was included as a fiber reinforcing material in the resin matrix part.
우선, 두께 0.5 mm의 타마크194의 금속 플레이트를 A4 크기로 절단하고, 에칭에 의해 도 5에 도시한 바와 같은 금속 프레임을 준비하였다. 이 때, 칩탑재부는 에칭하지 않고, 신호 접속부가 되는 부분의 하면측을 0.3 mm 하프 에칭하여 두께 0.2 mm로 하였다. 이 때, 에칭한 양은 레이저 현미경을 이용하여 측정하였다.First, a metal plate of another mark 194 having a thickness of 0.5 mm was cut into A4 size, and a metal frame as shown in Fig. 5 was prepared by etching. At this time, the chip mounting portion was etched, and the lower surface side of the portion to which the signal connecting portion was etched was 0.3 mm half-etched to have a thickness of 0.2 mm. At this time, the amount of etching was measured using a laser microscope.
이어서, 금속 프레임에 수지를 매립하기 위해 프리프레그 시트를 제작하였다. 두께 70 ㎛ 정도의 유리 섬유를 실리콘 수지와 티탄 산화물의 첨가 물질을 녹인 용제 내에 침지시키고, 그 후 여분의 용제를 제거하여, 시트 형상으로 형성하였다. 이것과는 별도로, 유리 섬유를 포함하지 않는 프리프레그 시트를 불소계 필름(PTFE 수지 필름)을 이용하여 제작하였다.Next, a prepreg sheet was prepared to fill the resin into the metal frame. Glass fibers having a thickness of about 70 占 퐉 were immersed in a solvent in which a silicone resin and a titanium oxide additive material were dissolved and then the excess solvent was removed to form a sheet. Separately, a prepreg sheet containing no glass fiber was produced by using a fluorine-based film (PTFE resin film).
제작한 이들 프리프레그 시트를 100 ℃의 로 내에 투입하고, 충분히 용제를 휘발시켜 건조시켰다.These prepared prepreg sheets were put into a furnace at 100 ° C, and the solvent was sufficiently volatilized and dried.
이어서, 제작한 프리프레그 시트를 금속 프레임의 형상에 따라 절단하고, 에칭으로 형성한 금속 프레임의 관통부에 끼워 맞추거나 또는 신호 접속부의 하면측의 오목부에 접합시켰다. 이 때, 유리 섬유 함유 프리프레그 시트를 3매 적층시키고, 그의 상하에 유리 섬유를 포함하지 않는 프리프레그 시트를 적층시켰다. 여기서, 유리 섬유 함유 프리프레그 시트를 3매 적층시킬 때, 한가운데의 프리프레그 시트의 유리 섬유층이 상하의 프리프레그 시트의 유리 섬유층과 90°의 각도를 이루도록 적층시켰다.Then, the prepared prepreg sheet was cut according to the shape of the metal frame, and was fitted to the penetration portion of the metal frame formed by etching or to the concave portion on the lower surface side of the signal connection portion. At this time, three sheets of glass fiber-containing prepreg sheets were laminated, and a prepreg sheet not including glass fibers was laminated on the upper and lower surfaces thereof. Here, when three sheets of glass fiber-containing prepreg sheets were laminated, the glass fiber layers of the prepreg sheets in the middle were laminated at an angle of 90 ° with the glass fiber layers of the upper and lower prepreg sheets.
그 후, 프리프레그 시트와 금속 프레임을 180 ℃, 10 MPa, 120시간의 조건으로 열 압착하고, 냉각하여 경화시켰다. 이 때, 신호 접속부가 형성된 부분의 두께가 칩탑재부의 두께보다 0.001 mm 두꺼워지도록 하였다. 그 후, 베이스의 표면에 레지스트를 스크린 인쇄법으로 도포하고, 100 mm의 정사각형 형상으로 절단하였다. 또한, 광학 반도체 장치용 베이스의 표면에 트랜스퍼 몰드에 의해 반사경을 성형했지만, 신호 접속부가 형성된 부분의 두께를 칩탑재부의 두께보다 두껍게 했기 때문에, 신호 접속부의 표면의 수지 버를 막을 수 있었다.Thereafter, the prepreg sheet and the metal frame were thermocompression bonded at 180 DEG C, 10 MPa, and 120 hours, cooled, and cured. At this time, the thickness of the portion where the signal connecting portion was formed was made to be 0.001 mm thicker than the thickness of the chip mounting portion. Thereafter, the resist was applied to the surface of the base by screen printing, and cut into a square shape of 100 mm. In addition, although the reflecting mirror was formed on the surface of the base of the optical semiconductor device by the transfer mold, the thickness of the portion where the signal connecting portion was formed was made thicker than the thickness of the chip mounting portion.
이와 같이 하여 제조한 광학 반도체 장치용 베이스의 칩탑재부에서의 베이스두께 방향의 열전도율을 JIS A 1412-2에 준거한 방법으로 측정하여 평가하였다.The thermal conductivity in the base thickness direction in the chip mounting portion of the base for optical semiconductor devices thus manufactured was measured and evaluated by a method in accordance with JIS A 1412-2.
그 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에 나타낸 바와 같이 열전도율은 후술하는 비교예의 결과에 비해 높고, 반도체칩으로부터 발생하는 열을 효율적으로 방출할 수 있게 되어 있었다. 또한, 참고로 구리판의 열전도율과 비교하면 동등해져 있다는 것을 알 수 있었다. 이것은, 금속 프레임에 이용한 재질(타마크194)의 열전도율이 구리의 열전도율에 가깝기 때문이다.The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the thermal conductivity was higher than that of the comparative example described later, and the heat generated from the semiconductor chip could be efficiently discharged. Also, it can be seen that the heat conductivity of the copper plate is equivalent to that of the copper plate. This is because the thermal conductivity of the material (other mark 194) used for the metal frame is close to the thermal conductivity of copper.
또한, 실시예에서 제조한 광학 반도체 장치용 베이스의 칩탑재부에서의 반사율을 JIS Z 8722에 준거한 방법으로 측정하여 평가하였다. 평가는 초기 반사율과 고온 고습 환경에서의 시험 후에 측정한 반사율을 비교함으로써 행하였다. 여기서, 고온 고습 환경 시험은 85 ℃, 85 ％에서 1000시간 베이스를 보관함으로써 행하였다.In addition, the reflectance in the chip mounting portion of the base for the optical semiconductor device manufactured in the examples was measured and evaluated by a method in accordance with JIS Z 8722. The evaluation was made by comparing the initial reflectance and the reflectance measured after the test in a high temperature and high humidity environment. Here, the high temperature and high humidity environment test was conducted by storing the base at 85 DEG C and 85% for 1000 hours.
그 결과를 표 2에 나타낸다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 초기 반사율은 높은 값이었으며, 초기 반사율과 시험 후의 반사율과의 차가 거의 없고, 고반사율을 유지하고 있었다. 한편, 후술하는 비교예에서는 AlN 기판의 초기 반사율, 시험 후의 반사율은 모두 낮고, FR-4(에폭시 함침 유리 섬유 기판)의 초기 반사율은 높지만, 시험 후의 반사율은 대폭 저하되었다.The results are shown in Table 2. As shown in Table 2, the initial reflectance was a high value, and there was little difference between the initial reflectance and the reflectance after the test, and the reflectance remained high. On the other hand, in the comparative examples described later, the initial reflectance and the reflectance after the test of the AlN substrate were all low, and the initial reflectance of FR-4 (epoxy-impregnated glass fiber substrate) was high.
이어서, JIS C 8152에 준거한 방법으로 광속값의 초기값과, 상기와 동일한 조건의 고온 고습 환경에서의 시험 후의 값을 측정하여 평가하였다. 단, 고온 고습 환경에서의 시험 시간을 100시간, 500시간, 1000시간으로 한 각각의 경우에 대하여 평가하였다. 여기서, 광속값은 실시예에서의 초기 광속값을 100 ％로 하여 나타내고 있다.Then, the initial value of the luminous flux value and the value after the test in the high temperature and high humidity environment under the same conditions as above were measured and evaluated by a method in accordance with JIS C 8152. However, evaluation was made for each case in which the test time in the high temperature and high humidity environment was 100 hours, 500 hours, and 1000 hours. Here, the luminous flux value represents the initial luminous flux value in the embodiment as 100%.
그 결과를 표 3에 나타낸다. 표 3에 나타낸 바와 같이, 고온 고습 환경에서의 시험 후의 광속값의 초기 광속값으로부터의 저하는 매우 적고, 후술하는 비교예에서의 세라믹인 AlN 기판과 동등 이상의 광속값이 유지되어 있다는 것을 알 수 있었다.The results are shown in Table 3. As shown in Table 3, it was found that the decrease of the luminous flux value after the test in the high-temperature and high-humidity environment from the initial luminous flux value was very small, and the luminous flux value equal to or higher than that of the AlN substrate as the ceramic in the comparative example .
이와 같이, 본 발명의 제조 방법으로 제조한 광학 반도체 장치용 베이스는 방열성, 고온 내구성이 우수하고, 이것을 이용하여 제조하는 광학 반도체 장치를 고온 고습 환경하에 사용하여도 반사율이나 광속값의 저하를 억제할 수 있다.As described above, the base for an optical semiconductor device manufactured by the manufacturing method of the present invention is excellent in heat radiation property and high temperature durability, and even when the optical semiconductor device manufactured using the optical semiconductor device is used under a high temperature and high humidity environment, .
(비교예)(Comparative Example)
본 발명의 금속 프레임과 수지의 복합 베이스 구조를 갖지 않는 일반적인 AlN(질화알루미늄) 기판과 FR-4 기판(유리 섬유의 천에 에폭시 수지를 스며들게 하여 열 경화 처리한 기판)을 제조하고, 실시예와 마찬가지로 열전도율, 반사율, 광속값에 대하여 평가하였다.A general AlN (aluminum nitride) substrate and a FR-4 substrate (a substrate obtained by impregnating an epoxy resin with a glass fiber cloth and thermosetting the substrate) having no composite base structure of the metal frame and the resin of the present invention were produced, Similarly, the thermal conductivity, the reflectance and the luminous flux were evaluated.
열전도율의 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예에 비해 열전도율은 낮고, 반도체칩으로부터 발생하는 열의 방출 효율이 악화된다는 것을 알 수 있었다.The results of the thermal conductivity are shown in Table 1. As shown in Table 1, it was found that the thermal conductivity was lower than that of the example, and the heat emission efficiency from the semiconductor chip deteriorated.
반사율의 결과를 표 2에 나타낸다. 표 2에 나타낸 바와 같이, AlN 기판에서는 초기 반사율값, 시험 후의 반사율 모두 악화되고, FR-4 기판에서는 초기 반사율값은 실시예와 동등하지만, 시험 후에는 대폭 저하되었다.The results of the reflectance are shown in Table 2. As shown in Table 2, the initial reflectance value and the reflectance after the test deteriorated in the AlN substrate, and the initial reflectance value in the FR-4 substrate was equal to that in the Example, but was remarkably lowered after the test.
광속값의 결과를 표 3에 나타낸다. 표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예에서는 세라믹인 AlN 기판과 동등 이상의 광속값이 유지되어 있다. FR-4 기판에서는, 시간의 경과와 함께 광속값이 대폭 악화되었다.Table 3 shows the results of the luminous flux values. As shown in Table 3, luminous flux values equal to or higher than those of the AlN substrate, which is a ceramic, are maintained in the embodiment. On the FR-4 substrate, the luminous flux value significantly deteriorated with the lapse of time.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용 효과를 발휘하는 것은 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the above embodiments. The above-described embodiments are illustrative, and any of those having substantially the same structure as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibiting the same operational effects are included in the technical scope of the present invention.
1…광학 반도체 장치용 베이스, 2…칩탑재부, 3…신호 접속부, 4…금속 프레임, 5…수지 모체부, 6…섬유 강화재, 7…수지 성형부, 8…연결부, 10…광학 반도체 장치, 11…반도체칩, 12…본딩 와이어, 13…밀봉부, 14…반사경.One… Base for optical semiconductor devices, 2 ... Chip mount, 3 ... Signal connection, 4 ... Metal frame, 5 ... Resin matrix part, 6 ... Fiber reinforcement, 7 ... Resin forming part, 8 ... Connection, 10 ... Optical semiconductor device, 11 ... Semiconductor chip, 12 ... Bonding wire, 13 ... Seal, 14 ... Reflector.
Claims (27)
상기 복수의 칩탑재부와, 상기 복수의 칩탑재부의 두께보다 얇은 두께 부분을 갖는 상기 신호 접속부가 형성된 금속 프레임을 준비하는 공정과, 상기 복수의 칩탑재부의 표리면이 함께 노출되고, 상기 신호 접속부의 적어도 한쪽면이 노출되도록, 상기 금속 프레임에 형성된 상기 복수의 칩탑재부와 신호 접속부를 제외한 부분을 수지로 매립하여 판 형상으로 형성하여 상기 광학 반도체 장치용 베이스를 제조하는 공정을 가지며, 상기 수지로 매립하여 상기 광학 반도체 장치용 베이스를 판 형상으로 형성하는 공정에 있어서, 상기 각 신호 접속부 중 표리면에 수지가 형성된 부분의 상기 광학 반도체 장치용 베이스의 두께가 상기 각 칩탑재부의 두께보다 두꺼워지도록 상기 수지를 매립하는 것을 특징으로 하는 광학 반도체 장치용 베이스의 제조 방법.A method of manufacturing a base for an optical semiconductor device having a plurality of chip mounting parts for mounting semiconductor chips and a plurality of signal connecting parts electrically connected to the mounted semiconductor chip and providing electrode parts to the outside,
A step of preparing a metal frame in which the signal connecting portion having the plurality of chip mounting portions and the thickness thinner portion than the thickness of the plurality of chip mounting portions is prepared, and the front and back surfaces of the plurality of chip mounting portions are exposed together, A step of forming a base for the optical semiconductor device by embedding a portion of the metal frame except for the plurality of chip mounting portions and the signal connecting portion formed in the metal frame into a resin so as to expose at least one surface thereof, Wherein a thickness of the base for the optical semiconductor device in a portion where the resin is formed on the front and back surfaces of the signal connection portions is thicker than a thickness of each of the chip mounting portions in the step of forming the base for the optical semiconductor device, Wherein the step of forming the base includes the steps of:
상기 복수의 칩탑재부와, 상기 복수의 칩탑재부의 두께보다 얇은 두께 부분을 갖는 상기 신호 접속부가 형성된 금속 프레임과, 상기 복수의 칩탑재부의 표리면이 함께 노출되고, 상기 신호 접속부의 적어도 한쪽면이 노출되도록, 상기 금속 프레임에 형성된 상기 복수의 칩탑재부와 신호 접속부를 제외한 부분에 매립된 수지 모체부로 구성되며, 판 형상으로 형성된 것이고, 상기 각 신호 접속부 중 표리면에 수지가 형성된 부분의 상기 광학 반도체 장치용 베이스의 두께가 상기 각 칩탑재부의 두께보다 두꺼워지도록 상기 수지 모체부가 매립된 것임을 특징으로 하는 광학 반도체 장치용 베이스.A base for an optical semiconductor device having a plurality of chip mounting portions for mounting semiconductor chips and a plurality of signal connecting portions electrically connected to the mounted semiconductor chips and providing electrode portions to the outside,
A metal frame on which the signal connecting portions each having the thickness thinner than the thickness of the plurality of chip mounting portions are exposed and the front and back surfaces of the plurality of chip mounting portions are exposed together and at least one surface of the signal connecting portion is exposed And a resin substrate portion embedded in a portion except for the plurality of chip mounting portions and the signal connecting portion formed in the metal frame so as to be exposed to the outside of the signal connecting portion, Wherein the resin base is embedded so that the base for the device is thicker than the thickness of each of the chip mounting parts.
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Legal Events
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Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20170629 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20121213 Comment text: Patent Application |
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20180910 Patent event code: PE09021S01D |
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