CN1232297A - 光半导体装置及其装配的光半导体模块 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是将发光器件或受光器件的外形尽可能减薄,在组成它的模块或装置也能实现小型化。用对光为透明的材料构成密封形成发光器件、受光器件的半导体芯片23、24的树脂密封件25,并且在光从器件射出的区域上和光入射到器件的区域上,形成沟27,在这里采用构成反射面26的办法,使光通过侧面E,射出或入射。

Description

光半导体装置及其装配的光半导体模块

本发明涉及一种光半导体装置及装配了它的光半导体模块，特别是，将光半导体装置的构造减薄，从其薄的侧面使光射出(或入射)的装置，并用之于实现机器的小型化、薄型化。

最近，小笔记本电脑、携带式信息终端、电子静像照相机等的多媒体机器得到惊人的发展。

但是携带式机器，每年销售700万台，约八成采用IrDa(Infrared DataAssociation)标准的红外线方式。即需要通过外部机器与本体之间的红外线信号的收发，因此，就需要有发出红外线的发光器件和接受红外线的受光器件。

并且，在MD或CD等的光学式记录再生装置里所使用的光学头，采用向光记录媒体照射光束，检测来自光记录媒体的已调制的光束的办法，进行信息的记录或再生。这时仍然需要发光器件和受光器件。

然而，这些发光器件、受光器件未能实现小型化。例如，图15说明特开平7-28085号公报的技术，把半导体激光器1直接配置到半导体衬底2上，将剖面形状为梯形的棱镜3固定到半导体衬底2上边。另外，图中标号4是光记录媒体。

与半导体激光器1相对的棱镜3的倾斜面5，是半透过反射面，与半导体衬底2对接着的棱镜面6，光检测器(受光器件)7以外的部分，还与面6对置的棱镜面8，共同成为反射面。

由半导体激光器1发出，从倾斜面5射入棱镜3的光束9，由反射面6和8反射，用光检测器7进行检测。

另一方面，就图16来说，在红外线数据通信模块11中，内装红外线LED、LED驱动器、PIN光电二极管、放大器等。例如在基板上装配上述LED 12，由此射出的光，通过透镜13，向外部放出。并且，在装配到上述基板上的光电二极管14上通过透镜15射入模块11内。

在上述的模块中，就图15而言，为了在半导体衬底上方装配光学机器，需要非常高的技术，就有价格也变成高价的问题。

并且，在图16中，在模块体的上边要有光的进出，在相对位置上因需要再设置一个光半导体装置，所以将其装入的装置，具有厚度而存在不能实现小型化的问题。

并且，在图16中，要是采用在水平方向使光进出的话，如图17所示，必须把光半导体装置11的引线16弯曲90度，由于引线16的弯曲而存在着该光半导体装置11的位置固定和稳定性上的问题。

本发明鉴于上述问题，目的在于提供一种容易制造，且能够达到小型化、薄型化的光半导体装置。

在本发明的第1方面，具有：有受光面的半导体芯片、密封上述半导体芯片的密封体、以及与上述受光面的垂线以规定的角度交叉而设置于上述密封体上的反射面，

光的光程是解决，从上述密封体的侧面入射，通过上述反射面而曲折，入射到上述受光面的问题。

在第2方面，具有：有发光面的半导体芯片、密封上述半导体芯片的密封体、以及与上述发光面以规定的角度交叉而设置于上述密封体上的反射面，

上述光的光程是解决，通过上述反射面，从上述密封体的侧面射出的问题。

通过分开或整体地设置在密封体上具有反射面的装置，在水平安置该光半导体装置的情况下，由于可以水平进行入射光或射出光，因而提高了该光的光程的位置精度，而且要是把这些光半导体装置安置到相对位置上，就可以在水平方向进行光通信。

在第3方面，具有：在侧面有发光面的半导体芯片、密封上述半导体芯片的密封体、以及与上述发光面以规定的角度交叉而设置于上述密封体上的反射面，

上述光的光程是解决，通过上述反射面，从上述密封体的上面射出的问题。

通过分开或整体地设置在密封体上具有反射面的装置，在水平安置该光半导体装置的情况下，由于可以垂直地进行入射光或射出光，所以成本上变得非常便宜。

在第4方面，通过至少可透过规定的光的树脂来作成密封体，而以密封体自身形成的面为上述反射面，就可以在半导体密封树脂的密封工序中一次形成。因此，完全不需要象图15那样的棱镜，就可以实现本光半导体装置自身的组装工序的简化和降低成本。进而，若将该光半导体装置装配到印刷电路板上，也可以使这种模块本身的厚度变薄。

在第5方面，若用在由上述树脂构成的密封体上形成的沟的倾斜面，构成上述反射面，则由于只是在金属模中构成形成该沟的凸部就行，故金属模自身也可以简化。并且，只要研磨该沟，就可以简单地获得镜面状反射面。

在第6方面，上述密封体是通过，由不是构成光的光程的第1材料构成的中空状的封装来构成，并在上述封装的开口部，设置构成由至少规定的光能透射的第2材料构成的光的光程的装置，在该装置自身上形成的面构成上述反射板来解决的。

在前一项中，虽然要用树脂构成反射面，但是在这里用陶瓷封装、金属封装、树脂封装，而且也都是中空形状，象上面图7和图8的那样，通过设置构成由玻璃或树脂构成的光程的装置，故可以简单地水平地进行射出或入射光。

在第8方面，是通过用在上述第2材料上形成的沟的倾斜面，作成上述反射面而解决的。

在第9方面，是通过在作为引线框架一要素的11岛上安装上述半导体芯片，从与入射(或射出)上述光侧面的相对面，引出从岛内向外部引出的引线的办法而解决的。

即可以防止因通过引线框架或金属细丝的反射而产生的光噪声。

在第10方面，是通过在陶瓷基板、印刷电路板、表面经绝缘处理的金属基板上安装上述半导体芯片，从与入射(或射出)上述光侧面的相对面，引出从基板向外部引出的引线的办法而解决的。与上述结构相同，可以防止因通过引线框架或金属细丝的反射而产生的光噪声。

在第11方面，是通过把上述半导体芯片分成接受光(或发光)的第1半导体区域和驱动它的第2半导体区域，在与上述引线接近的一侧，配置上述第2半导体区域的办法来解决的。

由于没有把第2半导体区域作为光的路径，故可以把该区域作为导出引线的区域、金属细丝的区域进行使用，而可以认为不会添加因光反射等而引起的噪声。

第12方面，通过对于装配的基板，水平地装配上述光半导体装置，可以把模块作成薄型简单的构造，就能实现以IrDA为目的的装置的低成本化。

进而，若把它用于光IC，则与以往同样可以实现光IC的薄型化和低成本化。

图1是本发明的实施例的光半导体装置的说明图。

图2是为说明图1中沟的图。

图3是本发明的实施例的光半导体装置的说明图。

图4是说明用于图3中的引线框架图。

图5是说明构成反射面的装置。

图6是应用于混合式基板时的图。

图7是应用于陶瓷封装时的图面。

图8是应用于密封式封装时的图面。

图9是应用于IC卡时的图。

图10是说明图9的示意平面图的图。

图11是说明IC卡与计算机的关系的图。

图12是在三维配置的电路板上装配光半导体装置的图。

图13是将本发明的光半导体装置应用于光传感器的图。

图14是将本发明的光半导体装置应用于光传感器的图。

图15是组装现有的光半导体装置和光学机器的示意图。

图16是现有的光半导体装置的示意图。

图17是将现有的光半导体装置安装于电路板上的图。

图18是本发明的实施例3的光半导体装置的说明图。

图19是本发明的实施例3的光半导体装置的说明图。

图20是说明本发明的透镜形状的图。

图21是说明本发明的透镜形状的图。

图22是说明本发明的光半导体装置的密封方法的图。

图23是说明本发明的光半导体装置密封方法的问题所在的图。

图24是将本发明的实施例4的光半导体装置安置到装配基板上时的剖面图。

图25是说明图24中光半导体装置的图。

图26是说明图25中沟的变形的图。

图27是说明本发明的实施例5的光半导体装置的图。

实施发明的最佳方式

以下，边参照图1边说明本发明的实施例。

实施例1

图1A是光半导体装置的平面图，图1B是上述平面图中的A-A线的剖面图，图1C是上述平面图中的B-B线的剖面图。

该光半导体装置是由用二点划线示出的岛21和接近该岛21而设置的引线22构成的引线框架、安装于该岛21上的半导体芯片23、24，用在上面形成沟27的密封体25，被覆其周围而构成。把该沟27的内壁作为反射面26，从该光半导体装置的侧面入射的光，入射到受光用半导体芯片24的受光面上。另一方面，来自发光用半导体芯片23的光成为，以该沟27的内壁作为反射面，导向密封体的侧面E。在这里，引线框架由Cu构成，在其上边通过焊锡等粘着办法，对成为发光部的以点划线示出的半导体芯片23和成为受光部以点划线示出的半导体芯片24进行固定。

并且，半导体芯片23，例如是红外线LED、激光器等的发光器件，其中把发光器件的驱动电路集成到受光用半导体芯片24上，然而使用集成化发光器件和发光器件的驱动电路也行。红外线LED，由于发光面是在芯片的上面，如图1一样，在岛上水平地进行配置，而在半导体激光器的情况下，要从芯片的侧面发射光，所以不需要图示那种的沟。然而由于如图12这样全面设置沟，比制造上面图3那样沟要简便些，所以即使在发光用的半导体芯片23上形成沟也可以。

并且，半导体芯片24是用PIN二极管等构成的光电传感器，同样，将该PIN二极管的驱动电路集成化，使之成为整体，进而也可以整体构成LED或激光器的驱动电路。在这些半导体芯片的周围，形成焊接区，与此对应，从芯片的周围，向外部伸出多条引线22，且用金属细线连接其间。在这里作为密封材料对于光具有透明性就行，至于材料就没有特别限制。并且，在LED中，一般的说，射出的光是红外线，因而可以是透过该红外线的树脂。即对于所使用的光的波长至少是可以透过的，引线的顶端和半导体芯片，用对这种光透明的密封体25进行密封。而且，在该密封体25上，设置有反射面26的沟27。

本发明的最大的特征在于该反射面26，该反射面通过把沟形成到密封体25上而构成，因此如虚线箭头所示，可以从密封体25的侧面E射出光，向侧面E入射光。

一般地说，构成发光部或受光部的半导体芯片，在其上面，由于需要配置棱镜或透镜，所以使用它的模块或组件，组件自身的纵向厚度变厚，而且因为在其上边或周边配置光学机器，薄型化和小型化就困难了。但是采用作为在密封体上穿透设置的沟的一部分的反射面26的办法，由于密封体的侧面E来的光变成能够进出，所以不需要棱镜，但是如需要透镜，就可以形成在该密封体侧面E上。即也可以是如图3一样，可以在透明密封体的侧面上整体成型凸状的透镜，在这里也可以安装另一种透镜。因此可以减薄装置自身的厚度。特别是，例如激光器，如使光束缩小，则各反射面也缩小，沟的深度也可以浅。因此厚度可以非常薄。

上述引线框架由Cu构成，厚度约为0.125mm，半导体芯片的厚度，例如大约为250～300μm。并且，密封体25用透明的环氧树脂材料，例如用连续模塑法而形成，整个厚度约为1mm～1.5mm。当然，芯片的厚度若减薄了，就进一步可以更薄是不言而喻的。并且，在金属模上也设置形成沟的部分，在用透明的树脂密封体连续模塑半导体芯片之际，同时形成沟。

在这里沟27，并不使半导体芯片露出，而构成反射面就行，例如大约厚度的一半，这里具有大约750μm的深度，至少构成反射面26的部分，相对于该光半导体装置的底面，构成45°的角度。还有，沟的深度也可以约为20～30μm。该反射面，由于透明树脂的折射率与界面两侧的空气不同而成为反射面。但是不能进行全反射，为了成为全反射，也可以在反射面上形成金属被覆膜。

作为该被覆膜形成的方法，可以使用在半导体技术中使用的蒸镀法、溅射成膜法，而其它方法，电镀法也是可以使用的。这里应注意之处是，因在密封体25上形成后的被覆膜材料而造成短路。用前者两种的反射膜形成方法，需要掩模。例如用无电解电镀法，把整个浸泡到溶液中的情况下，要用树脂被覆引出部分的引线22及其引出部分周围的密封体25的部分，接着在电镀之后，也要除去该树脂。并且除浸泡以外，只把该溶液滴到沟的部分上使之电镀也行。作为金属材料，可以考虑是金、Al(铝)和镍等。

并且，金属模，可用施加放电加工来形成，而且由于考虑成型产品的脱模性而进行梨皮面加工，所以也可以采用将与反射面对应的部分进行镜面研磨的办法，使成型品的该部分成为镜面，以替代上述的反射面使用。这样一来，可以在作成形成的镜面的表面上再进行被覆膜处理形成反射膜。并且，为了从侧面E入射或发出光，该部分也进行镜面处理是可取的方法。

在本实施例中，可以在除了进行光的进出(射出或入射)的侧面E以外的侧面F、G、H上边配置引线。但是若考虑到金属细线或引线所引起的反射，则侧面H是令人满意的。在平面图中，作为受光部的半导体芯片，实质上在右侧形成受光器件区域(第1区域)，而在左侧形成驱动受光器件的驱动器件区域(第2区域)。即第2区域，由于无须形成所谓光的路径，所以可以使用该区域作为引线引出区域和金属细线的架设区域，可以防止因光反射等而产生的噪声侵入到第1区域。并且，第1区域已移向右侧，因而当然沟27也移向右侧，自沟起左侧的区域，可以确保作为延伸金属细线的区域。如果在左侧或中央为第1区域，则金属细线有可能从沟中露出来。

在把以上所述的光半导体装置装配到，例如印刷电路板、陶瓷基板、绝缘性金属基板、TAB等的树脂薄膜上的情况下，如图1B所示的剖面图，由于水平进行配置，所以能形成薄型的模块或机器。

例如装配到IC卡等上，就可以使卡片自身的厚度减薄而且在侧面方向进行光信号的交换。

另一方面，岛21虽然如用二点划线所示的那样为两部分分开的构造，但是整体构成也行。并且，密封体25把两个半导体芯片模塑成一体，但是也可以分别进行模塑。当然一边在一个岛上粘附两个半导体芯片，一边各自分别进行模塑也行，更具体说，也可以另外作成引线框架，象分立元件那样分别进行模塑。

还有用虚线包围的最小矩形，是表示照射光的部分，或射出光的部分。

另一方面，图2是使沟27的一个反射面30作成垂直的面。这种情况与图1比较，可以确保自沟起左侧的区域，直到该部分止也可以延伸金属细线，到其近旁为止也可以扩大配置第2区域。但是若为垂直面，则因金属模的脱模性恶化，而倾斜向左侧一些的办法是可取的。

实施例2

图3是图1的光半导体装置的变形例，图3A为平面图，图3B是从左侧看上述平面图的图面，图3C是在图3A的A-A线的剖面图，为光IC部分。图3D是在平面图B-B线的剖面图，而且是发光二极管的部分。

并且，图4是表示在该光半导体装置的引线框架上已装配了光二极管和LED的状态图。

首先如图4所示，其中只在岛21的左侧一边上延伸引线22，其顶端形成了焊接用的扩展部30。并且，在IC芯片的左下侧一边和下侧一边上形成焊接区，用金属线焊接法把扩展部30与焊接区之间电连接起来。标号31是用于安装LED的岛，为了在上方射出光，如图3D所示，变成盖子状。该盖子要在侧面形成倾斜面，除上方以外，以便射出的光集中到该倾斜部分，以更高效率导向上方。例如是形成在便携式用灯的小型球周围的反射板(聚光器)。在受光部24上形成PIN光电二极管，并在周围制成其驱动用的IC电路。并且，在从LED伸出的两条金属线的连接部近旁，制成LED的驱动电路。并且，用虚线示出的矩形，是表示树脂封装区域的部分。

下面，详细说明示于图3的光半导体装置。由图3A可见，形成两个形成了反射面26的沟，在该沟中间，形成了壁体32，以便遮住中间部分，如图12所示，该沟也可以从一个侧边到另一个侧边连续形成，然而要是这样的构造，加上外力时，就有使沟的底部发生中心破裂的危险。因此，形成框状来包围IC光和LED，以便提高对上述破坏的强度。并且，除沟的反射面外，为了提高模塑后的脱模(光半导体装置的抽出特性)，故具有一定角度。当然，外形形状也是为了提高其脱模特性，保持角度为的是不与抽出方向平行。

并且在侧面E上，设置有截球面式的透镜L。但是透镜L也可以是椭圆形的。形成本光半导体装置用于IrDA，因而形成上部的受光器件处的透镜L被设计成为，能高效率地将外部来的光信号传递到受光器件的位置，使光处于受光器件的光检测区域内。并且，下部的LED被设计成为，使发出的光达到另外的光半导体装置的检测区域。

发明的实施例3

图5示出了反射面的另一种形成方法，而实质上是在长方体的树脂密封体(考虑到，象上述的脱模性之类，也可以形成锥形面)上粘附具有反射面26的部件(下面叫做棱镜体40)。该棱镜体40和树脂密封体，由对规定的光具有透过性的材料制成，至少需要形成以虚线示出的光程。并且，若考虑到折射，与图1的光半导体装置的密封体同样，将两者整体形成的构造是所希望的。然而制成各个零件进行粘合也行。这时，也含有粘合的粘合剂，最好是折射率实际上相同的材料。

图6是安装半导体芯片的方式的变形例，例如采用在具有电路图形的印刷电路板41上，安装多个半导体芯片42的混合IC方式。这样，本发明不但用引线框架的装配方法，而且如上述的一样，例如可以安装到印刷电路板、陶瓷基板、绝缘性金属基板、TAB等的树脂薄膜上边。

并且，这种情况下，半导体芯片与有源器件、无源器件同样，也可以是裸片，把这些裸片用焊接法固定起来，光半导体装置也包括实现规定的功能。并且，有时也在印刷电路板上，用模塑的芯片来构成的情况。

例如金属基板等，在基板的周围形成框架，一般是在其中填充环氧树脂等，而从虚线到右侧的区域，至少对规定的光为透过性的材料是令人满意的。这时，该光程的部分，需要用对光能透过的材料来构成。并且在用泡沫塑料模塑法形成的情况下，需要用对光完全能透过的材料来构成。

与图2同样，用泡沫塑料模塑法密封陶瓷基板的情况较多，这时，使用对规定的光具有完全透过性的材料是所希望的。进而，在印刷电路板等上，一般地说大多使用模塑的芯片，因而只密封虚线右侧一边也行。但是一般说来，如图12那样，只装配图1的光半导体装置的方法是合理的。

图7是应用于陶瓷封装的图，在陶瓷封装43内安装半导体芯片42，用具有反射面的透过性的棱镜体45构成盖部。并且，图8是应用于金属构成的密封外壳式的图，在金属构成的密封外壳44内安装半导体芯片42，用具有反射膜的透过性的棱镜体46构成盖部。陶瓷封装43和密封外壳44，两者都对光是非透过的材料，而内部为中空的构造。这时，在构成盖的部分上设置有反射面的对光，透过的棱镜体45和46，象虚线一样使光曲折90度而在水平方向射出或入射。该图是用于密封体的说明，而具体的引线、电极、金属细线等都已省去。

在图4中，有关引线框架虽然已说过，而且除该引线框架之外，就是半导体领域中使用的引线框架，也可以应用。但是，若考虑到模塑时由树脂压力而引起岛的稳定性，则处于与悬挂线相对向的侧边是适当的。并且，从岛的四个角部伸出的所谓4个方向悬挂线，是用于提高岛的稳定性，也是使制成品的光的方向性固定的重要构造。

并且，密封构造还可以有各种应用。可以认为有：例如，如电子学(Electronics 1997年10号，74页～)中陈述的那样，把封装的引线插入基板的通孔内的形式，即作为引线插入型的单列直插式的SIP、HSIP、ZIP、双列直插式DIP、HDIP、SDIP、WDIP、PGA(插针点阵)，并且作为通过使用焊膏直接焊接方法等，装配到基板的表面上的表面装配式，考虑有SVP、SOP、SSOP、TSOP、HSOP、QFP、TQFP、HQFP、QFN、SOJ、QFJ、BGA、LGA、DTP、QTP等。

不用说，面朝上、面向下都可以采用。最近特别是，也可以应用于名称叫做CSP(chip size package：芯片尺寸封装)的构造。

图9、图10和图11是说明IC卡的图。这里是把已焊接了构成电路器件的半导体芯片42的印刷电路板48，装入金属壳47的里面，从该金属壳47来的光的出入口，或开个口，或者设置透过材料，例如玻璃或塑料。在这里虽然表示光半导体装置50是与基板一起模塑的，但是也可以装配成象图1的部件。图10是表示IC卡的示意平面图，从右侧发出光，向外部发射，并且接收从外部来的光，在光IC中把光信号变换成电信号。该变换后的信号存储到，例如快闪存储器、FRAM等的存储器件芯片42M内。

图11是说明IC卡使用方法的图，也是实现个人计算机48与IC卡之间IrDA的图。可以认为，作为IC卡的电源，在IC卡内装有电池，利用线圈进行电磁感应等的电源。并且，由于光数据量大速度也快，故可以进行高速通信。进而，与电信号的交换不同，由于不需要有用于信号的电连接，因而完全没有因电连接不良而产生的可靠性低的问题。

图12是把本发明的光半导体装置52、53安装到电路板50、51上的图，而且示出了实现电路板之间的信号交换的构造。并且，把图1的反射膜作为半透镜，使光信号也向上方透射。在电路板54上也装配光半导体装置55，与电路板背面的光半导体装置56实现在上下方向的通信。因此，在水平和上下方向配置的电路板的信号交换所需要的电路布线就不需要了。

图13是再现图15的光学媒体的读出图。从激光器60发出的光，通过本发明的光半导体装置61的半透镜反射膜，一旦传播到记录媒体62，该光被反射，通过半透镜反射膜，进入光半导体装置的光IC，并判断记录媒体上记录着信息是1或是0的状态。

图14的光半导体装置63，也把激光器整个密封到密封体M内。并且，需要安装作为如图1A所示的发光器件的激光器和受光器件，并且相对于纸面在上方安装媒体的三角形构造，调整反射面的角度。

实施例3

接着用图18，说明有关本发明的实施例3。图18与在上述实施例1已说过的构造类似，并与图1的剖面图相当，至少将与受光用的半导体芯片24对应的侧面E形成为凸状，构成反射面S。

将透镜的具体形状的实例示于图20和图21。图20是按图16(现有例子)示出那样的透镜R1和透镜R2，是另外安装截取用玻璃或透明树脂制成球的透镜，或用与密封体同样的材料在成型时整体形成的透镜。通过使用这种形状，可以把从所有的角度进入密封体的光收集起来。

并且，图21是对圆柱进行纵向切割，而安装于密封体的侧面上的。所安装的圆柱纵向切割体，构成由弧和弦围成的剖面形状。该纵向切割体要使一个面与密封体的侧面形状相同或相似，也可以别的方法安装到该侧面上，也可以用与密封体相同的材料在成型时整体形成。在这种形状的情况下，与图20不同，可以对密封体的侧面将从上方也从下方入射的光进行聚集。

虽然整体密封了受光部和发光部，但是也可以仅仅密封半导体芯片24，作为分立元件，也可以在一个岛上分别进行树脂密封。而且，将该侧面制成上述那样的凸起状。

图18与图19的不同处，是焦点的位置，一是焦点F存在于密封体内的情况，另一是存在于密封体外的情况。

在具有规定曲率的侧面S上，入射象激光这样的相干光时，则光通过焦点F。因而，通过调整焦点的位置、反射面与侧面和反射面与受光面之间的位置，就可以使投影到反射面上的光束比入射到侧面S上的光束要缩小。

在图18的构造中，投影于反射面上的光束，从反射面到半导体芯片有些扩大，而在图19的构造中，却能进一步缩小。

因而，通过调整焦点的位置(相对于反射面26有多少在右侧或在左侧位置)、侧面S与反射面的距离和反射面与半导体芯片之间的距离，可以使入射到侧面S的光(束)缩小截面后入射到半导体芯片上。因此，提高了入射到作为受光部的传感器上的能量密度，可以增加传感器的灵敏度。并且，在驱动电路成为整体的光IC中，即使受光部的面积比率较小的情况下，也可以通过上述调整，使光(束)缩小截面而仅仅入射到受光部上。

其次对金属模进行说明。首先为了缩小光束必需安装具有透镜的作用的凸部，应在密封体的侧面上安装透镜L2，如图23示出的金属模那样，形成剖面为弧形的内腔。但是用这样的构造有以下示出的问题。即透镜L2的末端部OS(透镜L2的最大突出点)，由于处于上金属模71的一侧，封装后，存在密封体不能脱模的问题。

该问题在图16所示的现有构造中不曾发生过，即与透镜的顶端部OS对应的部分，由于向上而完全不需要考虑脱模性问题。

并且，该光半导体装置必需形成透镜，以便由于光程定位精度装配基板与下金属模70接触等制约条件，无论怎样也横跨在上金属模71和下金属模70间。

因此，图22所示，需要使透镜L1的末端部OS与上下金属模70、71的接合面72重合。并且，反射面26必需形成得深些，使得透镜L1的下端部V与连结焦点P的线段交叉。在图中，这样形成焦点，使之与半导体芯片的表面重合，以便将有一定面积的筒状的光导向受光用半导体芯片上，需要在焦点P前后一些，这时线段R2也应与反射面交叉。在这里，R1和R2为球面L的半径。

一般地说，在模塑之际，引线22被埋入到下金属模70内。若考虑到树脂飞边，则引线22的表面和接合面需要重合。因此，末端部OS的位置与引线22的表面，虚拟地构成同一平面，就需要贴紧而无缝隙。

因此，密封后的光半导体装置，变得容易脱离金属模，可以获得也不发生飞边而具有良好密封构造的光半导体装置。

并且，金属模空腔的里面，在构成透镜和反射面的区域制成镜面结构，而在其他部分构成梨皮面状是所希望的。与该反射面相当的区域的空腔内壁，构成具有0.5μm以下的表面粗糙度是所希望的。而且该反射面区域具有比其它区域表面粗糙度要小。

借助于这样构成的金属模，成型后的密封体可以得到极为良好的镜面，在得到透镜和反射镜的同时，由于其它部分制成了梨皮面状，故可以不发生乱反射，还可以反射从外部来的不需要的光，而可以获得极其有效的光半导体装置。特别是，在使在透镜的最下端部和上述透镜的焦点形成的虚拟线段与上述反射面交叉的情况下，可以实现效率良好的反射。并且，通过构成象梨皮面状表面，可以提高在金属模内成型的光半导体装置的脱模性。

并且，为了在密封体内形成反射面，所以只要控制金属模的形状和空腔的表面状态，就可以使极其良好的光学系统整体化，而得到小型高可靠性的光半导体装置。

进而，通过选择密封树脂，可以控制相位或折射率等的光学常数。通过调整空腔的大小或形状，采用可靠地进行引线框架等支承体与金属模之间的定位的办法，可以高精度地控制焦点的位置，可获得可靠性极其好且可大量生产的光半导体装置。

进而，在本实施例中，作为密封树脂，虽然使用透明的环氧树脂，但是不限于此，其它等也可以使用。

此外，在上述实施例中，或发光用的半导体芯片，或受光用的半导体芯片，在裸片芯片的状态下同时进行树脂封装，在仅仅检测特定波长的半导体装置的情况下，首先用具有只对特定波长有透过性等与波长有关的树脂来密封受光器件一侧，然后可以对整体进行密封。

发明的实施例4

其次，作为本发明的实施例4，有关用于除去从透明树脂的周围侵入的光噪声的装配构造，边参照图24和图25A-25C边进行说明。图24是剖面说明图，图25A是平面图，图25B是图25A的A-A剖面图，图25C是同图25A的B-B剖面图。

在该构造中，与通常的方法相反地弯曲引线22，就是使得半导体芯片的支承基板，在这里是使引线框架的岛21变成在上侧，变为遮蔽上方的光，而构成反射面26的沟27在下方。因此半导体芯片23、24，用岛21夹住上方而以装配基板夹住下方，以致遮蔽从上方和下方来的光，而只能接收侧方来的光，同时发光也只在侧面进出。至于其它部分，与实施例1完全相同。

即在设置光半导体装置的装配基板30，例如混合集成电路装置里，一般说来采用的印刷电路板、陶瓷基板和金属基板，对光具有遮蔽效果。并且引线框架的岛或散热板等的支承板也同样，若将这样的岛或支承基板配置成为朝上，则受光器件或发光器件，在上下方用遮蔽板进行夹层，如图24所示，可以抑制光噪声的侵入。

发明的实施例5

其次，作为本发明的实施例5，就用于提高聚光性的透镜构造和反射镜的形状，边参照图27A-27C边进行说明。图27A是顶视图，图27B是图27A的正视图，图27C是同图27A的B-B的剖面图。

在该构造中，由于把透镜和反射镜作成三维构造，因而借助于这样的构成，可以效率极其好地将光导向受光面。

特别是，从图27A可以清楚看出，反射面26已分成4个面。

进入透镜27A左右的光由于遇到山字型而聚集，从透镜27C的下面进入的光也由于成为2段而可进行聚集。因此，最终进入上下左右透镜的光也都能聚集到读出部。

倘采用本发明，按照第1方面，具有：有受光面的半导体芯片、密封上述半导体芯片的密封体、以及与上述受光面以规定的角度交叉而设置于上述密封体上的反射面，

光的光程是，从上述密封体的侧面入射，通过上述反射面而曲折，入射到上述受光面的情况。

按照第2方面，具有：有发光面的半导体芯片、密封上述半导体芯片的密封体、以及与上述发光面以规定的角度交叉而设置于上述密封体上的反射面，

上述光的光程是，通过上述反射面，从上述密封体的侧面射出的情况。

通过用另一个或整体地设置在密封体上具有反射面的装置，在水平安置该光半导体装置的情况下，由于水平地进行入射光或射出光，因而提高了该光的光程的位置精度，而且要是把这些光半导体装置安置到相对位置上，就可以在水平方向进行光通信。

在第3方面，通过将具有反射面的装置用另一个或整体地设置在密封体上，在水平地安置该光半导体装置的情况下，由于可以垂直地进行入射光或射出光，所以成本上变得非常便宜。

在第4方面，通过至少可透过规定的光的树脂，以在密封体自身上形成的面作为上述反射面，就可以在半导体密封树脂的密封工序中一次形成。因此，完全不需要象图15那样的棱镜，可以实现本光半导体装置自身组装工序的简化和降低成本。进而，若将该光半导体装置装配到印刷电路板上，也就可以使该模块本身的厚度变薄。

在第5方面，若用由上述树脂构成的密封体上形成的沟的倾斜面，构成上述反射面，则由于只是在金属模中构成形成该沟的凸部就行，故金属模自身也可以简化。并且，一研磨该沟，就可以简单地获得镜面反射面。

在第6方面，上述密封体，由未构成光的光程的第1材料构成的中空状的封装来构成，在上述封装的开口部，设置有由至少规定的光能透过的第2材料构成的构成光的光程的装置，在该手段自身上形成的面构成上述反射板。

在前一项中，虽然要用树脂构成反射面，但是在这里用陶瓷封装、金属封装、树脂封装，而且也都是中空形状的，象上面图7和图8的那样，通过设置构成由玻璃或树脂构成的光程的装置，故可以简单水平进行射出或入射光。

在第8方面，是通过在上述第2材料上形成的沟的倾斜面作成上述反射面而解决的。

在第9方面，是通过在作为引线框架一要素的岛上安装上述半导体芯片，从与上述光所入射的(或射出的)侧面的相对面，导出从岛内向外部引出的引线的办法而解决的。

即可以防止因通过引线框架或金属细丝反射而产生的光噪声。

在第10方面，是通过在陶瓷基板、印刷电路板、表面经绝缘处理的金属基板上安装上述半导体芯片，从与上述光所入射的(或射出的)侧面的相对面，导出从基板向外部引出的引线的办法而解决的。与上述结构同样，可以防止因通过引线框架或金属细丝反射而产生的光噪声。

在第11方面，是通过把上述半导体芯片分成接受光(或发光)的第1半导体区域和驱动它的第2半导体区域，在与上述引线接近的一侧，配置上述第2半导体区域的办法来解决的。

由于没有把第2半导体区域作为光的路径，故可以把该区域作为引出引线的区域、金属细丝的区域进行使用，而可以认为不会增加因光反射引起的噪声。

第12方面，通过相对于装配的基板，水平地装配上述光半导体装置，可以把模块作成薄型简单的构造，就能实现以IrDA为目的的装置的低成本化。

进而，若把它用于光IC，则与以往同样可以实现IC的薄型化和低成本化。

倘采用本发明，在透明的树脂密封体的上面和垂直的上述树脂密封体的侧面上形成凸部使其成为透镜状；光从上述树脂密封体的凸部入射，通过上述反射面把该光缩小并入射到上述受光面上，如在作为树脂模塑体的透明密封体上形成具有反射面的沟；则光可以从密封体厚度薄的侧面入射(或发射)，从而可以省去棱镜等的光学机器。并且，若将凸部与上述透明树脂密封体整体形成，则可以将从侧面进入的光缩小而入射到半导体芯片上边。进而，引线框架的岛等的支承板，要是配置成为上面的方式，同时把它安装在装配基板上的话，就变成用光遮蔽板夹住透明密封体。因此可以抑制来自外部的光侵入。

Claims (22)

1.一种光半导体装置，具备具有发光面或受光面的半导体芯片和密封上述半导体芯片的密封体，上述密封体具有与上述发光面或受光面成规定的角度而配置的反射面；其特征是：

从上述半导体芯片来的出射光或向上述半导体芯片的入射光的光程通过上述反射面而曲折。

2.按照权利要求1所述的光半导体装置，其特征是：上述半导体芯片是具有受光面的半导体芯片，上述密封体具有与上述受光面的垂线以规定的角度交叉而设置的反射面；

光程形成为，从上述密封体的侧面入射的光，通过上述反射面而曲折，入射到上述受光面上。

3.按照权利要求1所述的光半导体装置，其特征是：上述半导体芯片是具有发光面的半导体芯片，上述密封体具有与上述发光面以规定的角度交叉而设置的反射面；

光程是，通过上述反射面，对发光方向成规定角度而射出的。

4.按照权利要求3所述的光半导体装置，其特征是：上述半导体芯片与从上述密封体的第1的侧面引出的引线连接；来自上述半导体芯片的光，要通过上述反射面，从与上述第1侧面相对的第2侧面射出。

5.按照权利要求3所述的光半导体装置，其特征是：上述半导体芯片是在侧面具有发光面的半导体芯片；

来自上述半导体芯片的光，要通过上述反射面，从上述密封体的上面射出。

6.按照权利要求3所述的光半导体装置，其特征是：上述密封体由至少规定的光可透过的树脂构成，在该密封体自身上形成的面，构成上述反射面。

7.按照权利要求6所述的光半导体装置，其特征是：上述反射面是由在上述树脂构成的密封体上已形成沟的倾斜面而构成的。

8.按照权利要求1所述的光半导体装置，其特征是：上述密封体，由不构成光程的由第1材料组成的中空状封装构成，在上述封装的开口部，设置有由至少规定的光能透过的第2材料组成的构成光的光程的装置，在该装置自身上形成的面构成上述反射面。

9.按照权利要求8所述的光半导体装置，其特征是：上述第1材料由陶瓷或金属构成，上述第2材料由玻璃或至少规定的光能透过的树脂构成。

10.按照权利要求9所述的光半导体装置，其特征是：上述反射面由在上述第2材料上形成的沟的倾斜面构成。

11.按照权利要求1所述的光半导体装置，其特征是：上述半导体芯片，安装在引线框架的岛上，与上述半导体芯片电连接而从上述密封体向外引出的引线，从与上述光入射的侧面相对的面引出。

12.按照权利要求1所述的光半导体装置，其特征是：上述半导体芯片，安装在支承基板上边，从上述支承基板向外引出的引线，相对上述光所入射(或射出)的侧面从相对的面引出。

13.按照权利要求12所述的光半导体装置，其特征是：上述半导体芯片，具备接受或发出光的第1半导体器件部和驱动它的第2半导体器件部，上述第2半导体器件部与上述引线接近进行配置。

14.按照权利要求12所述的光半导体模块，其特征是：要装配成，相对于装配的基板使上述光半导体装置的发光面或受光面成为水平。

15.按照权利要求14所述的光半导体模块，其特征是：构成上述反射面的沟要配置成，使得与安装上述光半导体装置的装配基板相对，光程要这样形成，从上述密封体的上面和垂直的侧面，通过上述反射面，达到上述受光面或发光面。

16.按照权利要求1所述的光半导体装置，其特征是：上述半导体芯片具备发光功能和受光功能，且用1个芯片或多个芯片构成。

17.按照权利要求13所述的光半导体模块，其特征是：上述基板组装到IC卡内，构成从卡的薄侧面进行光的信号交换。

18.按照权利要求1所述的光半导体装置，其特征是：具有把上面作为受光面的半导体芯片、密封上述半导体芯片，至少对于规定的光透明的树脂密封体、设置于与上述受光面垂线交叉的位置且设置于上述树脂密封体上而构成的反射面、和在上述树脂密封体的侧面上整体成型而形成的凸状透镜。

19.按照权利要求16所述的光半导体装置，其特征是：上述树脂密封体要这样构成，具有引线，实质上引线的上面和上述凸状透镜的顶端部位于同一平面上。

20.按照权利要求16所述的光半导体装置，其特征是：由上述透镜的末端部和上述透镜的焦点形成的虚拟线与上述反射面交叉。

21.一种光半导体装置的制造方法，在用上金属模和下金属模形成的空间内，配置安装有受光面(或发光面)的半导体芯片的装配基板，

向上述空间内，注入至少对规定的光透明的树脂并密封上述半导体芯片，其特征是：

上述上金属模具有，设置在与受光面(或发光面)的垂线交叉的位置，且设置在上述树脂密封体上的成为反射面的内壁部；

沿着在上述树脂密封体的侧面上用整体成型法形成的透镜状部分的突出方向的顶端部，和实质上在使上金属模或下金属模的接合部一致的状态下把树脂导入上述空间内形成树脂密封体。

22.按照权利要求21所述的光半导体装置的制造方法，其特征是：将上述内壁部进行镜面加工，而其它部分进行梨皮面加工。

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