DE102004061930B4 - Optisches Halbleiterbauelement zur Ankopplung an eine optische Faser und damit ausgerüstete elektronische Einrichtung - Google Patents

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Abstract

Optisches Halbleiterbauelement zur Ankopplung an eine optische Faser, mit: einem Leiterrahmen (4) mit einer Öffnung (7), die ihn in seiner Dickenrichtung durchdringt; einem Hilfsträger (8) mit Transparenz, der so auf einer ersten Oberfläche des Leiterrahmens (4) angeordnet ist, dass er die Öffnung desselben verschließt; einem optischen Halbleiterbauteil (3), das auf solche Weise auf einer Fläche des Hilfsträgers (8), die von einer Fläche desselben abgewandt ist, die der Öffnung (7) des Leiterrahmens (4) zugewandt ist, angeordnet ist, dass ein optischer Teil (6) des optischen Halbleiterbauteils (4) der Öffnung (7) zugewandt ist, mit elektrischer Verbindung zum Leiterrahmen (4) über einen Draht (5); und einem Gießabschnitt (10) aus einem nicht-transparenten Gießharz zum Eingießen zumindest der ersten Oberfläche des Leiterrahmens (4), des optischen Halbleiterbauteils (3) und des Hilfsträgers (8) derart, dass die Öffnung (7) an einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche des Leiterrahmens (4) freiliegt, wobei der...

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein optisches Halbleiterbauelement mit einem optischen Halbleiterbauteil sowie eine dieses verwendende elektronische Einrichtung, und spezieller betrifft sie ein optisches Halbleiterbauelement zur Verwendung in optischen Übertragungsstrecken usw. zum Senden und Empfangen optischer Signale durch eine optische Faser als Übertragungsmedium sowie eine dieses verwendende elektronische Einrichtung.
  • Herkömmlicherweise sind optische Halbleiterbauelemente zum Ankoppeln optischer Halbleiterbauteile wie LEDs (Licht emittierende Dioden) und PDs (Fotodioden) an optische Fasern bekannt, die für optische Kommunikationsvorgänge zwischen Einrichtungen, zu Hause und in Kraftfahrzeugen, verwendet wurden.
  • Als derartige optische Halbleiterbauelemente sind solche intern bekannt, die unter Verwendung eines Spritzpressvorgangs eines transparenten Harzes, wie durch die 10 veranschaulicht, hergestellt wurden. Ein in der 10 dargestelltes optisches Halbleiterbauelement 101 ist so aufgebaut, dass ein auf einem Leiterrahmen 104 angeordnetes optisches Halbleiterbauteil 103 mit einem transparenten Harz 110 umschlossen ist und das optische Halbleiterbauteil 103 über eine Linse 108, die aus einem Teil des transparenten Harzes 110 besteht, optisch mit einer optischen Faser 102 gekoppelt ist. Das optische Halbleiterbauteil 103 ist über einen Draht 105 elektrisch mit dem Leiterrahmen 104 verbunden. Ferner ist in einigen Fällen ein Halbleiterbauteil zum Ansteuern und Kontrollieren des optischen Halbleiterbauteils 103 auf dem Leiterrahmen 104 montiert. Derartige optische Halbleiterbauelemente unter Verwendung eines Spritzgießvorgangs zeigen die Eigenschaft, dass sie im Vergleich zu z. B. optischen Halbleiterbauelementen unter Verwendung einer Glaslinse einfach und billig herstellbar sind.
  • Es ist bekannt, dass das Dotieren von Harzgießmaterialien mit Füllstoffen eine Einstellung des linearen Expansionskoeffizienten und der Wärmeleitfähigkeit erlaubt, und daher werden Halbleiterbauteile, die keine optischen Eigenschaften benötigen, mit Gießharzen (normalerweise Schwarz) eingeschlossen, denen Füllstoffe zugesetzt sind. Da beim oben genannten optischen Halbleiterbauelement 101 unter Verwendung des transparenten Harzes 110 Nachdruck auf die optischen Eigenschaften gelegt war, war es schwierig, das Harz mit einem Füllstoff zu versetzen (oder das Harz wird nur mit einer kleinen Füllstoffmenge versetzt), und so zeigt das optische Halbleiterbauelement 101 ein Problem hinsichtlich der Umweltbeständigkeit (einschließlich der Wärmeschockbeständigkeit und der Wärmeabfuhr).
  • Demgemäß wurde, wie es in der 11 dargestellt ist, ein optisches Halbleiterbauelement mit modifiziertem Aufbau vorgeschlagen, bei dem ein Eingießen durch ein farbiges Gießharz erfolgt, dem ein Füllstoff zugesetzt ist (siehe z. B. JP 2000-173947 A ). Bei einem optischen Halbleiterbauelement 201, wie es in der 11 dargestellt ist, ist ein optisches Halbleiterbauteil 203 so an einem Leiterrahmen 204 montiert, dass nur ein optischer Teil 206 desselben an eine Glaslinse 208 angeklebt ist und Elektroden um den optischen Teil 206 des optischen Halbleiterbauteils 203 herum über einen Draht 205 elektrisch mit dem Leiterrahmen 204 verbunden sind. Dann erfolgt ein Spritzpressen mit einem farbigen Gießharz 209, dem ein Füllstoff zugesetzt ist, was es ermöglicht, das optische Halbleiterbauteil 203 und den Draht 205 mit dem farbigen Gießharz 209 einzuschließen, ohne dass dieses einen optischen Pfad versperrt, durch den Licht in das optische Halbleiterbauteil 203 eintritt und aus ihm austritt.
  • Wie es in der 11 dargestellt ist, ist das optische Halbleiterbauelement so aufgebaut, dass die Glaslinse 208 am optischen Teil 206 angebracht ist und das optische Halbleiterbauteil 203 so in das farbige Gießharz 209 eingeschlossen ist, dass ein Teil der Glaslinse 208 in diesem liegt. Jedoch ist in JP 2000-173947 A keine praktische Maßnahme zum Ausführen eines Harzvergusses mit diesem Aufbau offenbart. Im Allgemeinen verfügt Harz zur Verwendung beim Spritzpressen über kleine Teilchen, was zum Effekt führt, dass Harz aus einem Raum von einigen μm ausleckt. Daher wird es als schwierig angesehen, einen Aufbau zu realisieren, wie er in JP 2000-173947 A angegeben ist. Darüber hinaus ist es im Fall der Verwendung eines optischen Halbleiterbauteils mit relativ großen Abmessungen (einigen mm bis einigen Dutzend mm2), wie CCDs (Charge Coupled Devices), möglich, eine Glaslinse an einem optischen Teil anzubringen. Jedoch muss bei einem optischen Halbleiterbauteil mit kleinen Abmessungen (einigen 100 μm2), wie LEDs, die über einen extrem kleinen optischen Teil verfügen, eine Glaslinse verwendet werden, die ebenfalls extrem klein ist, was zu Problemen führt, zu denen die folgenden gehören: (i) Es ist schwierig, eine Linse zu konstruieren, die optische Effekte zeigen kann; (ii) es ist schwierig, eine winzige Glaslinse herzustellen; und (iii) es ist schwierig, den optischen Teil und die Glaslinse zu verbinden und auszurichten. Ferner werden, wenn eine Glaslinse verwendet wird, die größer als der optische Teil des optischen Halbleiterbauteils ist, Elektroden nahe am optischen Teil des optischen Halbleiterbauteils ebenfalls mit der Glaslinse verbunden, was es unmöglich macht, ein Drahtbonden auszuführen.
  • Für das oben angegebene optische Halbleiterbauelement wurde auch ein Verfahren unter Verwendung einer Harzlinse vorgeschlagen. Jedoch ist im Fall des Verwendens eines optischen Halbleiterbauteils mit geringer Größe, wie bei LEDs, der zugehörige optische Teil klein, und daher bestehen bei der praktischen Anwendung wegen einiger Gründe Schwierigkeiten. Ferner ist es im Fall der Verwendung einer Harzlinse wegen der Wärmebeständigkeit der Linse erforderlich, einen Gießvorgang mit einem farbigen Gießharz auszuführen, bevor die Harzlinse angebracht wird, was es erforderlich macht, den optischen Teil des optischen Halbleiterbauteils und ein Formwerkzeug durch Druckkontakt oder mit einem winzigen Zwischenraum zu halten, um zu verhindern, dass farbiges Harz in den optischen Teil des optischen Halbleiterbauteils gelangt. Dies erfordert eine Schadensverhinderung für das optische Halbleiterbauteil sowie eine Handhabung des Formwerkzeugs mit hoher Genauigkeit (sowie das Verhindern einer Verformung eines Leiterrahmens), was zu Herstellschwierigkeiten führt. Insbesondere im Fall eines optischen Halbleiterbauteils mit geringer Größe, wie bei LEDs, ist es extrem schwierig, so zu handhaben, dass verhindert wird, dass farbiges Gießharz in den optischen Teil gelangt, während Drähte geschützt werden.
  • Jedoch verfügen das transparente Gießharz, das optische Halbleiterbauteil, der Leiterrahmen und der Bonddraht im Allgemeinen über verschiedene lineare Ausdehnungskoeffizienten. Demgemäß treten im Bereich hoher Betriebstemperaturen Unterbrechungen des Bonddrahts, Gehäuserisse usw. auf, was es übermäßig erschwert, ein optisches Halbleiterbauelement mit hoher Zuverlässigkeit herzustellen.
  • Die DE 10150986 A1 bezieht sich auf eine Sende- bzw. Empfangseinrichtung für Lichtquellenleiter. Auf einer Seite eines Leadframes wird unterhalb einer Öffnung ein optisches Sende- oder Empfangselement angeordnet und mit einer nicht-transparenten Vergussmasse eingekapselt. Als Substrat des Sende- bzw. Empfangselementes kann ein Glassubstrat vorgesehen werden.
  • Die DE 19947889 A1 bezieht sich auf ein bidirektionales optoelektronisches Sende- und Empfangsmodul. Auf der einen Seite eines Leadframes sind über im Leadframe geformte Lichtdurchgangsöffnungen jeweils ein Sender und ein Empfänger montiert. Auf der anderen Seite des Leadframes ist eine Anordnung mit einem Umlenkspiegel vorgesehen. Sender und Empfänger sind auf Hilfsträgern angeordnet, die im Bereich der Lichtdurchgangsöffnungen montiert sind.
  • Aus der DE 19935496 C1 ist ein optoelektronisches Bauelement mit einem Licht emittierenden Element oder einem Licht empfangenden Element bekannt, wobei ein lichtdurchlässiger Hilfsträger aus einem wärmeleitenden Material vorgesehen ist, an den das Element thermisch gekoppelt ist und mittels dem das Element mit einem Systemträger verbunden ist. Empfangs- und Sendeelement sind mit dem Hilfsträger flächig mechanisch verbunden.
  • Die DE 10131698 A1 bezieht sich auf ein optoelektronisches Bauelement mit einer transparenten Formmasse, die einen strahlungsemittierenden Chip umhüllt. Die US 2002/0182774 A1 beschreibt ein Verfahren für das Bonden von Halbleiterbauteilen, bei dem ein Klebefilm eine Fließmaske für ein flüssiges Kunstharz ausbildet und der Klebefilm und ausgehärtetes Kunstharz das Halbleiterbauteil mechanisch mit einem Träger verbinden.
  • Die DE 19901918 A1 beschreibt eine halbleitende, Licht emittierende Vorrichtung bei der ein halbleitendes, Licht emittierendes Element auf einem Substrat vorgesehen ist und ein kompletter Umfang des halbleitenden, Licht emittierenden Elements mit einem lichtdurchlässigen Material abgedichtet ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Unter Berücksichtigung der obigen Situation ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein optisches Halbleiterbauelement zur Verfügung zu stellen, das hervorragende Umweltbeständigkeit und hohe Zuverlässigkeit bei einfachem Aufbau zeigen kann, wobei eine Verkleinerung sowohl der Größe als auch des Preises bei hohem Kopplungswirkungsgrad erzielt wird und ein optisches Halbleiterbauteil geringer Größe, wie LEDs und PDs, verwendet werden, und eine elektronische Einrichtung unter Verwendung desselben zu schaffen.
  • Um die obige Aufgabe zu lösen, ist ein optisches Halbleiterbauelement mit Folgendem versehen:
    • – einem Leiterrahmen mit einer Öffnung, die ihn in seiner Dickenrichtung durchdringt;
    • – einem Hilfsträger mit Transparenz, der so auf einer Fläche (erste Oberfläche) des Leiterrahmens angeordnet ist, dass er die Öffnung desselben verschließt;
    • – einem optischen Halbleiterbauteil, das auf solche Weise auf einer Fläche des Hilfsträgers, die von einer Fläche desselben abgewandt ist, die der Öffnung des Leiterrahmens zugewandt ist, angeordnet ist, dass ein optischer Teil des optischen Halbleiterbauteils der Öffnung zugewandt ist, mit elektrischer Verbindung zum Leiterrahmen über einen Draht; und
    • – einem Gießabschnitt aus einem nicht-transparenten Gießharz zum Eingießen zumindest einer Fläche des Leiterrahmens, wobei sich das optische Halbleiterbauteil und der Hilfsträger in einem Zustand befinden, in dem die Öffnung an der anderen Flächenseite (zweite Oberfläche) des Leiterrahmens freiliegt.
  • Gemäß dem obigen Aufbau sind mindestens eine Fläche des Leiterrahmens, das optische Halbleiterbauteil und der Hilfsträger durch den Gießabschnitt aus dem nicht-transparenten Gießharz im Zustand vergossen, in dem die Öffnung an der anderen Flächenseite des Leiterrahmens freiliegt. Wenn das optische Halbleiterbauteil z. B. ein Lichtempfangs-Bauteil ist, durchdringt Einfallslicht durch die Öffnung, die in der Dickenrichtung des Leiterrahmens hindurchläuft, den Hilfsträger mit Transparenz, und es fällt auf den optischen Teil (Lichtempfangsfläche) des optischen Halbleiterbauteils, der an der Fläche des Hilfsträgers liegt, die von der Fläche desselben abgewandt ist, die der Öffnung des Leiterrahmens zugewandt ist. Wenn das optische Halbleiterbauteil ein Lichtemissions-Bauteil ist, läuft austretendes Licht aus dem optischen Teil (Emissionsfläche) des optischen Halbleiterbauteils durch den Hilfsträger mit Transparenz, und es tritt durch die Öffnung des Leiterrahmens aus. Daher wird es, mit einem einfachen Aufbau, möglich, das optische Halbleiterbauteil und den Draht zuverlässig mit einem nicht-transparenten Gießharz zu vergießen, was die Realisierung eines optischen Halbleiterbauelements mit hervorragender Umweltbeständigkeit und hoher Zuverlässigkeit erlaubt. Ferner wird es möglich, einer Verringerung sowohl der Größe als auch des Preises bei hohem Kopplungswirkungsgrad zu genügen und ein optisches Halbleiterbauteil mit geringer Größe, wie LEDs und PDs, zu verwenden.
  • Ferner enthält das nicht-transparente Gießharz bei einer Ausführungsform 70 Gew.% oder mehr an Füllstoff.
  • Gemäß der obigen Ausführungsform ermöglicht es die Verwendung eines nicht-transparenten Gießharzes, das 70 Gew.% oder mehr an Füllstoff enthält, den Unterschied der linearen Wärmeexpansionskoeffizienten zwischen dem optischen Halbleiterbauteil, dem Leiterrahmen und dem Bonddraht zu verringern, was die Herstellung eines optischen Halbleiterbauelements mit hoher Zuverlässigkeit ohne Abbrechen des Bonddrahts oder Gehäuserisse erlaubt.
  • Ferner ist der Hilfsträger mit einer Elektrode versehen, die elektrisch mit einer Vorderseitenelektrode des optischen Halbleiterbauteils verbunden ist.
  • Das Anbonden der Elektrode an das optische Halbleiterbauteil erlaubt gleichzeitig mit dem Montieren desselben auf dem Hilfsträger eine einfache elektrische Verbindung zwischen dem optischen Halbleiterbauteil und dem Hilfsträger, was es ermöglicht, eine Verkleinerung des optischen Halbleiterbauelements und damit eine Raumeinsparung zu erzielen.
  • Ferner ist erfindungsgemäß ein Raum zwischen dem Hilfsträger und dem optischen Teil des optischen Halbleiterbauteils mit einem transparenten Harz aufgefüllt.
  • Somit ist zwischen dem optischen Halbleiterbauteil und dem Hilfsträger keine Luftschicht vorhanden, was es ermöglicht, ein optisches Halbleiterbauelement mit hohem Kopplungswirkungsgrad zu realisieren.
  • Ferner verfügt die am Hilfsträger angebrachte Elektrode erfindungsgemäß über mindestens eine Kerbe.
  • Wenn das transparente Harz in einen Zwischenraum zwischen dem Hilfsträger und dem optischen Teil des optischen Halbleiterbauteils eingefüllt wird, so wird das transparente Harz unter Verwendung der an der Elektrode des Hilfsträgers vorhandenen Kerbe eingeleitet, was ein einfaches Einfüllen des transparenten Harzes erlaubt.
  • Ferner verfügt, bei einer Ausführungsform, der Hilfsträger über eine Linse, die innerhalb der Öffnung des Leiterrahmens angeordnet ist.
  • Gemäß der obigen Ausführungsform ermöglicht es die am Hilfsträger vorhandene Linse, den Kopplungswirkungsgrad einer optischen Faser und des optischen Halbleiterbauteils zu erhöhen.
  • Ferner verfügt eine Ausführungsform weiterhin über eine integrierte Signalverarbeitungsschaltung, die auf dem Leiterrahmen angeordnet ist und elektrisch mit dem optischen Halbleiterbauteil verbunden ist.
  • Gemäß der obigen Ausführungsform können das optische Halbleiterbauteil und die integrierte Signalverarbeitungsschaltung als einzelner Baustein hergestellt werden, wodurch eine Verkleinerung und eine Raumeinsparung realisiert werden.
  • Ferner ist, bei einer Ausführungsform,
    • – das optische Halbleiterbauteil ein Lichtempfangs-Bauteil und die integrierte Signalverarbeitungsschaltung ist ein Verstärkungs-IC zum Verstärken eines Ausgangssignals der Lichtempfangs-Bauteil; und
    • – das Lichtempfangs-Bauteil und der Verstärkungs-IC sind in einem einzelnen Chip ausgebildet.
  • Gemäß der obigen Ausführungsform ist kein Draht zwischen dem Lichtempfangs-Bauteil und dem Verstärkungs-IC erforderlich, so dass eine Streukapazität verringert ist und eine schnelle Reaktion erzielbar ist. Darüber hinaus ist, da die Anzahl der Chips verringert ist, die Herstellung erleichtert, und es kann eine Kostensenkung erzielt werden.
  • Ferner enthält, bei einer Ausführungsform, das optische Halbleiterbauteil ein Lichtemissions-Bauteil und ein Lichtempfangs-Bauteil; und
    • – die integrierte Signalverarbeitungsschaltung enthält einen Treiber-IC zum Ansteuern des Lichtemissions-Bauteils und einen Verstärkungs-IC zum Verstärken eines Ausgangssignals des Lichtempfangs-Bauteils.
  • Gemäß der obigen Ausführungsform ermöglicht es das Bedecken des Lichtemissions-Bauteils und des Lichtempfangs-Bauteils in gesonderter Weise durch das nicht-transparente Gießharz, den Einfluss einer Streulichtstörung zu entfernen, um Kommunikation mit hoher Übertragungsqualität bei einem einfachen Aufbau zu erzielen, und eine Verkleinerung zu erzielen.
  • Ferner sind, bei einer Ausführungsform, der Treiber-IC und der Verstärkungs-IC in einem einzelnen Chip ausgebildet.
  • Gemäß der obigen Ausführungsform ist die Anzahl der Chips verringert, was die Herstellung erleichtert und eine Kostensenkung erlaubt.
  • Ferner verfügt, bei einer Ausführungsform die integrierte Signalverarbeitungsschaltung über einen externen Ausgangs-Verbindungsanschluss zum Ausgeben von Information hinsichtlich Betriebszuständen und/oder einen externen Eingangs-Verbindungsanschluss zum Empfangen von Steuerungsinformation.
  • Gemäß der obigen Ausführungsform ermöglichen es das Ausgangssignal vom externen Ausgangs-Verbindungsanschluss und das Eingangssignal vom externen Eingangs-Verbindungsanschluss, den Betrieb der Signalverarbeitungsschaltung zu steuern, wodurch eine ausgeklügelte Kommunikation mit hoher Übertragungsqualität möglich ist.
  • Ferner ist, bei einer Ausführungsform, der Gießabschnitt aus dem nicht-transparenten Gießharz auf solche Weise vorhanden, dass beinahe die gesamte andere Fläche des Leiterrahmens freiliegt.
  • Gemäß der obigen Ausführungsform können mit einem Aufbau, der die Herstellung erleichtert, die Kosten gesenkt werden, und es kann eine Verkleinerung erzielt werden.
  • Ferner verfügt, bei einer Ausführungsform, der Gießabschnitt aus dem nicht-transparenten Gießharz über einen Eingriffsabschnitt (Teilabschnitt) an der anderen Flächenseite des Leiterrahmens auf solche Weise, dass der Leiterrahmen zwischen den Gießabschnitt an der einen Flächenseite des Leiterrahmens und den Eingriffsabschnitt eingefügt ist.
  • Gemäß der obigen Ausführungsform wird der Leiterrahmen zwischen den Gießabschnitt an einer Flächenseite des Leiterrahmens und den Eingriffsabschnitt eingefügt, so dass das nicht-transparente Gießharz zuverlässig mit dem Leiterrahmen in Kontakt treten kann, was es ermöglicht, hohe Zuverlässigkeit und eine Verkleinerung zu erzielen.
  • Ferner bedeckt, bei einer Ausführungsform, der Gießabschnitt aus dem nicht-transparenten Gießharz die andere Fläche des Leiterrahmens mit Ausnahme eines die Öffnung freilegenden Lochabschnitts.
  • Gemäß der obigen Ausführungsform erleichtert und gewährleistet der Lochabschnitt im Gießabschnitt aus dem nicht-transparenten Gießharz die Ausrichtung des optischen Halbleiterbauelements und einer optischen Faser, so dass Kommunikation mit hoher Übertragungsqualität erzielt wird. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, eine Ausrichtungseinrichtung gesondert anzubringen, was es ermöglicht, eine Verkleinerung zu erzielen.
  • Ferner ist, bei einer Ausführungsform, der Lochabschnitt im Gießabschnitt aus dem nicht-transparenten Gießharz so geformt, dass er von seiner Öffnung zur Öffnungsseite des Leiterrahmens hin enger wird.
  • Gemäß der obigen Ausführungsform wird die Ausrichtung der optischen Faser sicherer, und der Lochabschnitt ist so geformt, dass er von seiner Öffnung zur Leiterrahmenseite hin enger wird, so dass dann, wenn das optische Halbleiterbauteil z. B. ein Lichtempfangs-Bauteil ist, die Einführung einfallenden Lichts erleichtert ist und der Lichtempfangs-Wirkungsgrad verbessert ist.
  • Ferner enthält eine elektronische Einrichtung einer Ausführungsform das obige optische Halbleiterbau-element.
  • Betreffend die elektronische Einrichtung ermöglicht es die Verwendung des optischen Halbleiterbauelements, die Zuverlässigkeit zu verbessern und auch eine Verkleinerung und eine Kostensenkung zu erzielen.
  • Wie es aus der obigen Beschreibung deutlich ist, ist es betreffend das erfindungsgemäße optische Halbleiterbauelement selbst dann, wenn ein kleines optisches Halbleiterbauteil wie PDs und LEDs verwendet wird, möglich, das optische Halbleiterbauteil und den Draht bei einem einfachen Aufbau mit dem nichttransparenten Gießharz mit hervorragender Umweltbeständigkeit zu vergießen, was es ermöglicht, ein kleines optisches Halbleiterbauelement mit hervorragender Umweltbeständigkeit und hoher Zuverlässigkeit billig herzustellen. Darüber hinaus wird dadurch eine Verbesserung des optischen Kopplungswirkungsgrads ermöglicht, dass der Öffnung des Leiterrahmens und der Hilfshalterung Lichtsammelfunktion (z. B. Linse) verliehen wird.
  • Ferner ist, da das Lichtempfangs-Bauteil und der Verstärkungs-IC in einem einzelnen Chip ausgebildet sind, kein Draht zwischen dem Lichtempfangs-Bauteil und dem Verstärkungs-IC erforderlich, so dass eine Streukapazität verringert ist und ein schnelles Ansprechverhalten erzielbar ist. Darüber hinaus ist die Herstellung erleichtert und es kann eine Kostensenkung erzielt werden, da die Anzahl der Chips verringert ist.
  • Ferner sind das Lichtempfangs-Bauteil, der Treiber-IC für das Lichtemissions-Bauteil und der Verstärkungs-IC für das Lichtempfangs-Bauteil in einem einzelnen Baustein ausgebildet und durch das nicht-transparente Gießharz vergossen, so dass der Einfluss von Streulichtrauschen ohne komplizierten Mechanismus beseitigt werden kann, was Kommunikationsvorgänge mit hoher Übertragungsqualität erlaubt und es ermöglicht, eine Verkleinerung zu erzielen.
  • Ferner verfügt das optische Halbleiterbauelement über einen externen Ausgangs-Verbindungsan-schluss und/oder einen externen Eingangs-Verbindungsan-schluss zum Empfangen und Liefern von Information hinsichtlich Betriebszuständen sowie Steuerungsinformation vom Treiber-IC für das Lichtemissions-Bauteil und an diesen sowie vom Verstärkungs-IC für das Lichtempfangs-Bauteil und an diesen, was eine ausgeklügelte Kommunikation mit hoher Übertragungsqualität ermöglicht.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die nur zur Veranschaulichung angegeben werden und demgemäß die Erfindung nicht einschränken sollen, vollständiger verständlich werden.
  • 1A und 1B sind eine schematische Schnittansicht bzw. eine Vorderansicht, die schematisch den Aufbau eines optischen Halbleiterbauelements gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigen;
  • 2A und 2B sind eine Unteransicht bzw. eine Seitenansicht, die schematisch den Aufbau eines Hilfsträgers in einem alternativen, nicht erfindungsgemäßen Beispiel eines optischen Halbleiterbauelements zeigen;
  • 3A und 3B sind eine Unteransicht bzw. eine Seitenansicht, die den Aufbau eines Hilfsträgers des erfindungsgemäßen optischen Halbleiterbauelements zeigen, und eine 3C ist eine Unteransicht, die einen Aufbau eines weiteren Hilfsträgers für die Erfindung zeigt;
  • 4A und 4B sind eine schematische Schnittansicht bzw. eine Vorderansicht, die schematisch den Aufbau eines anderen optischen Halbleiterbauelements mit einem anderen Gießabschnitt gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigen;
  • 5A und 5B sind eine schematische Schnittansicht bzw. eine Vorderansicht, die schematisch den Aufbau noch eines anderen optischen Halbleiterbauelements mit einem anderen Gießabschnitt gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigen;
  • 6A und 6B sind eine schematische Schnittansicht bzw. eine Vorderansicht, die schematisch den Aufbau eines optischen Halbleiterbauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigen;
  • 7A und 7B sind eine schematische Schnittansicht bzw. eine Vorderansicht, die schematisch den Aufbau eines optischen Halbleiterbauelements gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigen;
  • 8 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch den Aufbau einer Treiberschaltung für ein Lichtemissions-Bauteil in einem optischen Halbleiterbauelement gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 9 ist eine erläuternde Ansicht, die schematisch den Aufbau einer Verstärkungsschaltung für ein Lichtempfangs-Bauteil im optischen Halbleiterbauelement zeigt;
  • 10 ist eine Schnittansicht, die schematisch den Aufbau eines herkömmlichen optischen Halbleiterbauelements zeigt; und
  • 11 ist eine Schnittansicht, die schematisch den Aufbau eines anderen herkömmlichen optischen Halbleiterbauelements zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend werden ein optisches Halbleiterbauelement und eine elektronische Einrichtung unter Verwendung desselben bei der Erfindung in Verbindung mit den Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben.
  • (ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM)
  • Die 1A ist eine schematische Schnittansicht, die schematisch den Aufbau eines optischen Halbleiterbauelements gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, und die 1B ist eine Vorderansicht, die das optische Halbleiterbauelement von der Seite einer optischen Faser 2 her gesehen zeigt. Die 1A zeigt einen Schnitt entlang einer Linie I-I in der 1B.
  • Wie es in den 1A und 1B dargestellt ist, verfügt das optische Halbleiterbauelement 1 über ein optisches Halbleiterbauteil 3, einen Leiterrahmen 4, auf dem das optische Halbleiterbauteil 3 angeordnet ist, einen Glas-Hilfsträger 8 als Beispiel eines Hilfsträgers mit Lichttransmission, eine Linse 9 auf dem Glas-Hilfsträger 8 sowie eine Signalverarbeitungsschaltung (Halbleiterbauteil) 12 als Beispiel eines Signalverarbeitungs-IC (IC = integrated circuit = integrierter Schaltkreis). An der Position des Leiterrahmens 4, die einem optischen Teil 6 des optischen Halbleiterbauteils 3 gegenübersteht, ist eine Öffnung 7 ausgebildet, die in der Dickenrichtung durchläuft. Der optische Teil 6 bezeichnet hier einen Teil des optischen Halbleiterbauteils 3 zum Emittieren von Licht oder einem Teil zum Empfangen von Licht, der z. B. eine Lichtemissionsfläche in LEDs und eine Lichtempfangsfläche in PDs repräsentiert.
  • Das optische Halbleiterbauteil 3 wird mit dem Glas-Hilfsträger 8 in einem Zustand verbunden, in dem zu diesem elektrische Leitung besteht, wobei der optische Teil 6 dem Leiterrahmen 4 in der Richtung entgegengesetzt zur normalen Anbringungsrichtung (Layout mit der Oberseite nach unten) zugewandt ist. Der Glas-Hilfsträger 8 ist mit Elektroden (nicht dargestellt) versehen, um elektrisch mit Elektroden (nicht dargestellt) des optischen Halbleiterbauteils 3 verbunden zu werden. Die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden des Glas-Hilfsträgers 8 und denjenigen des optischen Halbleiterbauteils 3 erfolgt durch eutektisches Gold-Zinn-Bonden unter Verwendung einer Ag-Paste, unter Verwendung eines Au-Kontakthöckers usw. Sowohl die Elektroden des Glas-Hilfsträgers 8 als auch diejenigen des optischen Halbleiterbauteils 3 sind so vorhanden, dass sie einen optischen Pfad des optischen Teils 6 nicht versperren.
  • Wenn der Glas-Hilfsträger 8 elektrisch mit dem optischen Halbleiterbauteil 3 verbunden wird, wird zwischen dem Glas-Hilfsträger 8 und dem optischen Teil 6 des optischen Halbleiterbauteils 3 eine Luftschicht erzeugt. Durch die Erzeugung einer derartigen Luftschicht verschlechtert sich der Wirkungsgrad beim Entnehmen von Licht aus dem Lichtemissions-Bauteil (Transmissionswirkungsgrad), wenn das optische Halbleiterbauteil 3 ein Lichtemissions-Bauteil ist, während sich der Kopplungswirkungsgrad des Lichtempfangs-Bauteils (Empfangswirkungsgrad) verschlechtert, wenn das optische Halbleiterbauteil 3 ein Lichtempfangs-Bauteil ist. Demgemäß ist das optische Halbleiterbauelement bei der ersten Ausführungsform so aufgebaut, dass der Abstand zwischen dem Glas-Hilfsträger 8 und dem optischen Halbleiterbauteil 3 mit einem transparenten Harzabschnitt 11 ausgefüllt ist, um die Erzeugung einer Luftschicht zu verhindern und um eine Beeinträchtigung des Transmissionswirkungsgrads und des Empfangswirkungsgrads zu verhindern. Als transparentes Harz wird Silikonharz, Epoxyharz usw. verwendet.
  • Ferner kann die auf dem Glas-Hilfsträger 8 vorhandene Linse 9, die vorhanden ist, um den Transmissionswirkungsgrad des Lichtemissions-Bauteils oder den Empfangswirkungsgrad des Lichtempfangs-Bauteils zu verbessern, einstückig mit dem Glas-Hilfsträger 8 hergestellt werden, oder sie kann gesondert hergestellt und mit diesem verbunden werden. So werden eine Rückseitenelektrode des optischen Halbleiterbauteils 3 und die Signalverarbeitungsschaltung 12 elektrisch über einen Draht 5 verbunden, der Glas-Hilfsträger 8 und der Leiterrahmen 4 werden elektrisch über einen Draht 5 verbunden, die Signalverarbeitungsschaltung 12 und der Leiterrahmen 4 werden elektrisch über einen Draht 5 verbunden, und die Leiterrahmen 4 werden jeweils über einen Draht 5 elektrisch miteinander verbunden.
  • Die 2A ist eine Unteransicht, die einen Hilfsträger eines nicht erfindungsgemäßen optischen Halbleiterbauelements gesehen von der Elektrodenseite her zeigt, und die 2B ist eine Seitenansicht des Hilfsträgers 8.
  • In den 2A und 2B ist auf einer Fläche des Glas-Hilfsträgers 8 eine Elektrode 20 vorhanden, die elektrisch mit einer Vorderseitenelektrode des optischen Halbleiterbauteils (nicht dargestellt) verbunden ist, wobei jede Elektrode 20 mit einem beinahe kreisförmigen Loch 21 für einen optischen Pfad versehen ist, um einen optischen Teil (d. h., einen Lichtemissionsabschnitt und einen Lichtempfangsabschnitt) des optischen Halbleiterbauteils nicht zu versperren.
  • Die Vorderseitenelektrode des optischen Halbleiterbauteils wird, wie oben beschrieben, durch eutektisches Gold-Zinn-Bonden unter Verwendung einer Ag-Paste, unter Verwendung eines Au-Kontakthöckers usw. elektrisch mit der Elektrode 20 verbunden.
  • Das Loch 21 des optischen Pfads wird mit einem transparenten Harz aufgefüllt, um eine Beeinträchtigung des Transmissions- oder des Empfangswirkungsgrads des optischen Halbleiterbauteils zu verhindern.
  • Im Fall des Hilfsträgers 8 gemäß den 2A und 2B wird, um für eine elektrische Verbindung zwischen der Vorderseitenelektrode des optischen Halbleiterbauteils und der Elektrode 20 des Hilfsträgers 8 zu sorgen, als Erstes das Loch 21 des optischen Pfads mit einem transparenten Harz aufgefüllt, die Vorderseitenelektrode des optischen Halbleiterbauteils und die Elektrode 20 des Hilfsträgers 8 werden elektrisch verbunden, und der Raum zwischen dem optischen Halbleiterbauteil und dem Hilfsträger 8 wird mit einem transparenten Harz aufgefüllt.
  • Darüber hinaus ist die 3A eine Unteransicht, die einen Glas-Hilfsträger mit einem Loch und erfindungsgemäß mit einer Kerbe, aufgefüllt mit transparentem Harz, gesehen von der Seite der Elektrode her, zeigt, die 3B ist eine den Hilfsträger 8A zeigende Seitenansicht, und die 8C ist eine Unteransicht, die einen Hilfsträger 8A mit einer Elektrode 20B mit anderer Form als der in der 3A, gesehen von der Seite der Elektrode her, zeigt.
  • In den 3A und 3B ist auf einer Fläche des Glas-Hilfsträgers 8A eine Elektrode 20A vorhanden, die elektrisch mit einer Vorderseitenelektrode des optischen Halbleiterbauteils (nicht dargestellt) verbunden ist, und die Elektrode 20A ist mit einem Loch 21A für einen optischen Pfad versehen, um einen optischen Teil (d. h. einen Lichtemissionsteil und einen Lichtempfangsteil) des optischen Halbleiterbauteils nicht zu versperren, und mit beinahe dreiecksförmigen Kerben 22, die sich jeweils in der Richtung nach links und nach rechts erstrecken.
  • Die Vorderseitenelektrode des optischen Halbleiterbauteils wird durch eutektisches Gold-Zinn-Bonden unter Verwendung einer Ag-Paste, unter Verwendung eines Au-Kontakthöckers usw., wie oben beschrieben, elektrisch mit der Elektrode 20A verbunden.
  • Das Loch 21A für den optischen Pfad wird mit einem transparenten Harz aufgefüllt, um eine Beeinträchtigung des Transmissions- oder Empfangswirkungsgrads des optischen Halbleiterbauteils zu verhindern.
  • Im Fall des Hilfsträgers 3A in den 3A und 3B werden als Erstes die Vorderseitenelektrode des optischen Halbleiterbauteils und die Elektrode 20A des Hilfsträgers 8A elektrisch verbunden, und dann wird vom Loch 21A oder einer Kerbe 22 an der Elektrode 20A ein transparentes Harz so eingefüllt, dass der Raum zwischen dem optischen Halbleiterbauteil und dem Hilfsträger 8A durch das transparente Harz aufgefüllt wird. In diesem Fall wird eine Überschussmenge des in das Loch 21A für den optischen Pfad gefüllten transparenten Harzes geführt, und es breitet sich zur Seite der Kerbe 22 aus, was ein Einfüllen des transparenten Harzes gewährleistet.
  • Beim Beispiel der 3C ist der Hilfsträger 8A mit einer Elektrode 20B mit einem Loch 21A für einen optischen Pfad und einer rechteckigen Kerbe 22A versehen. Das Loch 21A für den optischen Pfad und die rechteckige Kerbe 22A haben dieselben Funktionen wie diejenigen der 3A.
  • Ferner werden, wie es in den 1A und 1B dargestellt ist, das optische Halbleiterbauteil 3, der Draht 5 und die Signalverarbeitungsschaltung 12 durch einen Gießabschnitt 10 aus einem nicht-transparenten Gießharz, das 70 Gew.% oder mehr an Füllstoff enthält, um einen linearen Expansionskoeffizienten zu erzielen, der nicht so sehr von dem des Drahts 5 verschieden ist, und um hohe Wärmeleitfähigkeit und hervorragende Umweltbeständigkeit zu erzielen, bedeckt. Darüber hinaus wird der Leiterrahmen 4 mit Ausnahme von Leiteranschlüssen 4A mit dem Gießabschnitt 10 bedeckt. Auch wird eine Fläche (Vorderseite) des Leiterrahmens 4, die einer Fläche gegenübersteht, auf der das optische Halbleiterbauteil 3 angeordnet wird, mit Ausnahme des Teils der Öffnung 7 mit dem Gießabschnitt 10 vergossen. Das optische Halbleiterbauteil 3 wird durch den transparenten Harzabschnitt 11, den Glas-Hilfsträger 8, die Linse 9 und die Öffnung 7 des Leiterrahmens 4 optisch mit der optischen Faser 2 gekoppelt.
  • Nun erfolgt eine Beschreibung zu einem Herstellverfahren für das optische Halbleiterbauelement 1 gemäß der ersten Ausführungsform.
  • Als Erstes werden eine auf dem optischen Teil der sechsseitigen Fläche des optischen Halbleiterbauteils 3 ausgebildete Elektrode und eine auf dem Glas-Hilfsträger 8 ausgebildete Elektrode elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung zwischen der Elektrode des Glas-Hilfsträgers 8 und der Elektrode des optischen Halbleiterbauteils 3 erfolgt durch ein Leitfähigkeit vermittelndes Verfahren wie eutektisches Gold-Zinn-Bonden, Löten, Verwendung einer Ag-Paste, Verwendung eines Au-Kontakthöckers usw. In diesem Stadium wird ein Raum zwischen dem optischen Halbleiterbauteil 3 und dem Glas-Hilfsträger 8 mit einem transparenten Harz aufgefüllt.
  • Als Nächstes wird der Glas-Hilfsträger 8 auf solche Weise mit dem Leiterrahmen 4 verbunden, dass der optische Teil des optischen Halbleiterbauteils 3, der elektrisch mit dem Glas-Hilfsträger 8 verbunden ist, der Öffnung 7 des Leiterrahmens 4 zugewandt ist. Das Verbinden des Glas-Hilfsträgers 8 und des Leiterrahmens 4 erfolgt durch einen Kleber, eine Ag-Paste usw. In diesem Fall ist es unter Berücksichtigung der Wärmeabfuhr vom optischen Halbleiterbauteil 3 wünschenswert, einen Kleber mit hoher Leitfähigkeit zu verwenden.
  • Als Nächstes wird die Signalverarbeitungsschaltung 12 durch einen Kleber wie Ag-Pasten mit dem Leiterrahmen 4 verbunden. Unter Berücksichtigung der Wärmeabfuhr für das optische Halbleiterbauteil 3 ist es wünschenswert, einen Kleber mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu verwenden.
  • Als Nächstes werden die Rückseitenelektrode des optischen Halbleiterbauteils 3, die Elektrode auf dem Glas-Hilfsträger 8 sowie die Signalverarbeitungsschaltung 12 elektrisch über den Draht 5 mit dem Leiterrahmen 4 verbunden.
  • Als Nächstes wird ein Spritzgießen für den Gießabschnitt 10 aus einem nicht-transparenten Gießharz, das 70 Gew.% oder mehr Füllstoff enthält, ausgeführt. Der Gießabschnitt 10 aus einem nicht-transparenten Gießharz verfügt über einen linearen Expansionskoeffizienten, der nicht allzu verschieden von dem des Drahts 5 ist, und er verfügt über hohe Wärmeleitfähigkeit und hervorragende Umweltbeständigkeit. Hierbei wird ein Farmwerkzeug an den Umfang der Öffnung 7 gedrückt, um diese gegenüber der Vorderseite des Leiterrahmens 4 zu schließen, um zu verhindern, dass der aus einem Gießharz bestehende Gießabschnitt 10 von der Vorderseite des Leiterrahmens 4 her in die Öffnung 7 gelangt.
  • Wie es in der 1A dargestellt ist, ist am Gießabschnitt 10 in der Nähe der Öffnung 7 an der Vorderseite des Leiterrahmens ein Ausrichtungsführungsabschnitt 10A für die optische Faser 2 als Beispiel eines Lochabschnitts vorhanden, wodurch eine optische Faser 2 genau positioniert werden kann. Der Ausrichtungsführungsabschnitt 10A ist eine Kegelfläche.
  • Obwohl es bei der ersten Ausführungsform nicht angegeben wurde, kann die Ausrichtung einer optischen Faser dadurch erfolgen, dass ein an einer Endfläche derselben vorhandener Stecker durch den Ausrichtungsführungsabschnitt 10A positioniert wird.
  • Ferner ist die 4A eine schematische Schnittansicht, die ein anderes optisches Halbleiterbauelement zeigt, und die 4B ist eine Vorderansicht, die das Halbleiterbauelement gesehen von der Seite der optischen Faser 2 her zeigt. Die 4A zeigt einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der 4B. Das in den 4A und 4B dargestellte optische Halbleiterbauelement verfügt über denselben Aufbau wie das in den 1A und 1B dargestellte optische Halbleiterbauelement, jedoch mit Ausnahme eines Gießabschnitts, und daher sind gleiche Bauelemente mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet, um ihre Erläuterung wegzulassen.
  • Wie es in den 4A und 4B dargestellt ist, kann das optische Halbleiterbauelement so aufgebaut sein, dass der Gießabschnitt 10 aus einem nicht-transparenten Gießharz nicht mit der Öffnung 7 des Leiterrahmens 4 in Kontakt gelangt. Beim optischen Halbleiterbauelement in den 4A und 4B wird, ähnlich wie beim optischen Halbleiterbauelement in den 1A und 1B, ein Formwerkzeug zum Spritzpressen an die gesamte Vorderseite des Leiterrahmens 4 gedrückt, um zu verhindern, dass der aus einem Gießharz bestehende Gießabschnitt 10 zur Vorderseite des Leiterrahmens 4 gelangt. Diese Struktur ermöglicht ein Verkleinern des optischen Halbleiterbauelements und eine Raumeinsparung.
  • Ferner ist die 5A eine schematische Schnittansicht, die ein anderes optisches Halbleiterbauelement zeigt, und die 5B ist eine Vorderansicht, die das von der Seite einer optischen Faser 2 her gesehene optische Halbleiterbauelement zeigt. Die 5A zeigt einen Schnitt entlang der Linie V-V in der 5B.
  • Wie es in den 5A und 5B dargestellt ist, ist das optische Halbleiterbauelement so aufgebaut, dass der aus einem nicht-transparenten Gießharz bestehende Gießabschnitt 10 nicht in die Öffnung 7 des Leiterrahmens 4 gelangt, und an einem Teil der freigelegten Seitenflächen 4C, 10C des Leiterrahmens 4 und des Gießabschnitts 10 ist ein Eingriffsabschnitt 10B aus einem nicht-transparenten Gießharz vorhanden. Diese Struktur ermöglicht eine Verkleinerung des optischen Halbleiterbauelements und eine Raumeinsparung, und sie ermöglicht es auch, dass der aus einem nicht-transparenten Gießharz bestehende Gießabschnitt 10 sicher mit dem Leiterrahmen 4 in Eingriff gelangt, um es zu ermöglichen, das optische Halbleiterbauelement mit hoher Zuverlässigkeit herzustellen.
  • Obwohl bei der ersten Ausführungsform ein Glas-Hilfsträger als Hilfsträger mit Transparenz verwendet wird, kann auch ein transparentes Material wie transparente Harze verwendet werden.
  • Wie es aus der obigen Beschreibung deutlich ist, ist es mit dem optischen Halbleiterbauelement 1 gemäß der ersten Ausführungsform, selbst dann, wenn ein kleines optisches Halbleiterbauteil 3 wie PDs und LEDs verwendet wird, mit einem einfachen Aufbau möglich, das optische Halbleiterbauteil 3 und den Draht 5 mit dem aus einem nicht-transparenten Gießharz, das einen Füllstoff enthält und über hervorragende Umweltbeständigkeit verfügt, bestehenden Gießabschnitt 10 zu vergießen, was es ermöglicht, ein kleines optisches Halbleiterbauelement mit hervorragender Umweltbeständigkeit und hoher Zuverlässigkeit billig herzustellen.
  • (ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM)
  • Die 6A ist eine schematische Schnittansicht, die schematisch den Aufbau eines optischen Halbleiterbauelements gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt, und die 6B ist eine Vorderansicht, die das optische Halbleiterbauelement gesehen von der Seite einer optischen Faser 2 her zeigt. Die 6A zeigt einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in der 6B.
  • Das optische Halbleiterbauelement der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform der 1A und 1B dadurch, dass auf einem Glas-Hilfsträger 8 ein IC (integrierter Schaltkreis) 13 montiert ist, bei dem es sich um einen Einzelchip handelt, der ein Lichtempfangs-Bauteil, wenn das optische Halbleiterbauteil das Lichtempfangs-Bauteil 3 ist, und einen Verstärkungs-IC, der die Signalverarbeitungsschaltung 12 in den die erste Ausführungsform zeigenden 1A und 1B ist, enthält.
  • Der als Einzelchip ausgebildete IC 13 ist an derselben Position wie das optische Halbleiterbauteil 3 bei der ersten Ausführungsform montiert. Andere Gesichtspunkte des optischen Halbleiterbauelements, einschließlich eines Montageverfahrens und des Aufbaus desselben, sind gleich wie bei der ersten Ausführungsform. Da das optische Halbleiterbauelement denselben Aufbau wie das optische Halbleiterbauelement der ersten Ausführungsform aufweist, sind gleiche Bauelemente mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet, um ihre Erläuterung wegzulassen.
  • Bei dieser zweiten Ausführungsform können der IC 13 und der Draht 5 mit dem aus einem nicht-transparenten Gießharz, das einen Füllstoff enthält und über hervorragende Umweltbeständigkeit verfügt, bestehenden Gießabschnitt 10 mit einfachem Aufbau vergossen werden, was es ermöglicht, eine optische Kommunikation mit hervorragender Umweltbeständigkeit billig herzustellen.
  • Ferner benötigt das optische Halbleiterbauelement 20, da das Lichtempfangs-Bauteil und der Verstärkungs-IC als Einzelchip, wie der IC 13, ausgebildet sind, keine Leitung zwischen dem Lichtempfangs-Bauteil und dem Verstärkungs-IC, so dass eine Streukapazität verkleinert ist und ein schnelles Ansprechverhalten erzielbar ist, während gleichzeitig das optische Halbleiterbauelement 20 weniger anfällig für den Einfluss elektromagnetischer Störungen ist. Darüber hinaus ist, da die Anzahl der Chips verringert ist, die Herstellung erleichtert, und es kann eine Kostensenkung erzielt werden.
  • (DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM)
  • Die 7A ist eine schematische Schnittansicht, die schematisch den Aufbau eines optischen Halbleiterbauelements gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt, und die 7B ist eine Vorderansicht, die das optische Halbleiterbauelement gesehen von der Seite optischer Fasern 2 her zeigt. Die 7A zeigt einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in der 7B.
  • Das optische Halbleiterbauelement bei der dritten Ausführungsform unterscheidet sich vom optischen Halbleiterbauelement der ersten Ausführungsform dadurch, dass ein Lichtemissions-Bauteil 3B, ein Lichtempfangs-Bauteil 3A und ein IC 14 aus einem Treiber-IC für das Lichtemissions-Bauteil 3B und einem Verstärkungs-IC für das Lichtempfangs-Bauteil 3A in einem einzelnen Baustein enthalten sind. Andere Gesichtspunkte sind dieselben wie bei der ersten Ausführungsform.
  • Beim optischen Halbleiterbauelement der dritten Ausführungsform sind das Lichtemissions-Bauteil 3B, das Lichtempfangs-Bauteil 3A und der IC 14 in einen einzelnen Baustein eingebaut, was es ermöglicht, ein optisches Halbleiterbauelement zum Senden und Empfangen durch einen einzelnen Baustein zu strukturieren.
  • Im Allgemeinen wird dann, wenn ein optisches Halbleiterbauelement zum Senden und Empfangen über die Konfiguration eines Einzelbausteins verfügt, aufgrund einer Lichtreflexion innerhalb desselben das Sendelicht vom Lichtemissions-Bauteil auf das Lichtempfangs-Bauteil gekoppelt, wodurch eine Störsignalkomponente (Streulichtstörung) entsteht, was manchmal zu einer Fehlfunktion und einer Beeinträchtigung der Übertragungsqualität führt. Um eine Streulichtstörung zu verhindern, müssen eine Lichtausblendplatte und dergleichen montiert werden, was die Herstellung schwierig macht und die Herstellkosten erhöht.
  • Demgegenüber ist beim optischen Halbleiterbauelement der dritten Ausführungsform der Gießabschnitt 10 aus einem nicht-transparenten Gießharz verwendet, so dass innerhalb des Bausteins keine Lichtreflexion erfolgt und daher das Sendelicht vom Lichtemissions-Bauteil 3B nicht auf das Lichtempfangs-Bauteil 3A gekoppelt wird. Demgemäß wird keine Streulichtstörung erzeugt, und so kann ein Einfluss einer solchen ohne komplizierten Mechanismus beseitigt werden, was Kommunikationsvorgänge mit hoher Übertragungsqualität erlaubt und es ermöglicht, eine Verkleinerung zu erzielen.
  • In den 7A und 7B sind der Treiber-IC für das Lichtemissions-Bauteil und der Verstärkungs-IC für das Lichtempfangs-Bauteil, die als Signalverarbeitungsschaltungen dienen, als Einzelchip ausgebildet. Jedoch können die Schaltungen über jeweilige Konfigurationen auf getrennten Chips verfügen. Darüber hinaus können, wie bei der zweiten Ausführungsform, das Lichtempfangs-Bauteil und der Verstärkungs-IC für dasselbe als Einzelchip strukturiert sein, und der Treiber-IC für das Lichtemissions-Bauteil kann gesondert vorhanden sein.
  • Wie es aus der obigen Beschreibung deutlich ist, ist es beim optischen Halbleiterbauelement gemäß der dritten Ausführungsform selbst dann, wenn kleine optische Halbleiterbauteilen 3A und 3B wie PDs und LEDs dazu verwendet werden, ein optisches Halbleiterbauelement zum Senden und Empfangen zu strukturieren, mit einem einfachen Aufbau möglich, die optischen Halbleiterbauteilen 3A und 3B und den Draht 5 mit dem aus einem nicht-transparenten Gießharz, das einen Füllstoff enthält und hervorragende Umweltbeständigkeit zeigt, bestehenden Gießabschnitt 10 aufzufüllen, was es ermöglicht, das optische Halbleiterbauelement 1 mit hervorragender Umweltbeständigkeit billig herzustellen.
  • (VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM)
  • Eine vierte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Treiber-IC für das Lichtemissions-Bauteil und der Verstärkungs-IC für das Lichtempfangs-Bauteil bei der dritten Ausführungsform über einen externen Ausgangs-Verbindungsanschluss und einen externen Eingangs-Verbindungsanschluss zum Zuführen und Empfangen von Information hinsichtlich der Betriebszustände sowie Steuerungsinformation enthalten. Andere Gesichtspunkte sind dieselben wie bei der dritten Ausführungsform.
  • Die 8 zeigt einen Aufbau einer Treiberschaltung 50 für ein Lichtemissions-Bauteil als Beispiel eines Treiber-IC für ein Lichtemissions-Bauteil im optischen Halbleiterbauelement der vierten Ausführungsform. Die Treiberschaltung 50 für das Lichtemissions-Bauteil besteht aus einem Treiberschaltungsabschnitt 51 für ein Lichtemissions-Bauteil, einem Eingangssignaldetektor-Schaltungsabschnitt 52 sowie einem Treiberstrom-Steuerschaltungsabschnitt 53 für das Lichtemissions-Bauteil, die alle in einem einzelnen Chip ausgebildet sind. Der Eingangssignaldetektor-Schaltungsabschnitt 52 hat die Funktion des Erkennens der Eingabe eines Übertragungssignals und der Ausgabe eines dies repräsentierenden Signals. Auf Grundlage des Signals vom Eingangssignaldetektor-Schaltungsabschnitts 52 wird der Treiberschaltungsabschnitt 51 für das Lichtemissions-Bauteil in einen Bereitschaftszustand versetzt, wenn kein Eingangssignal vorliegt, und er wird bei Erkennung eines Eingangssignals in einen Betriebszustand versetzt. In der 8 sind ein Eingangsanschluss 54 für ein Treiberstrom-Steuersignal für die Lichtemissions-Bauteil, ein Übertragungssignal-Eingangsanschluss 55, ein LED-Treibersignal-Ausgangsanschluss 56 und ein Ausgangsanschluss 57 betreffend die Eingangssignal-Empfangserkennung dargestellt. Der Eingangsanschluss 54 für ein Treiberstrom-Steuersignal für die Lichtemissions-Bauteil und der Übertragungssignal-Eingangsanschluss 55 sind Beispiele für externe Eingangs-Verbindungsanschlüsse, während der LED-Treibersignal-Ausgangsanschluss 56 und der Ausgangsanschluss 57 betreffend die Eingangssignal-Empfangserkennung Beispiel für externe Ausgangs-Verbindungsanschlüsse sind.
  • Mit diesem Aufbau wird es möglich, den Energieaufbau im Bereitschaftszustand zu senken. Darüber hinaus wird es durch Anbringen des Ausgangsanschlusses 57 für die Eingangssignal-Empfangserkennung nach außen auch möglich, den Energieverbrauch im Bereitschaftszustand in anderen Peripherieschaltungen auf ähnliche Weise zu verringern.
  • Darüber hinaus steuert der Treiberstrom-Steuerschaltungsabschnitt 53 für das Lichtemissions-Bauteil den Treiberschaltungsabschnitt 51 für das Lichtemissions-Bauteil auf Grundlage des Treiberstrom-Steuersignals für das Lichtemissions-Bauteil von außen, um den Treiberstrom des Lichtemissions-Bauteils zu steuern. Z. B. verfügt eine als Lichtemissions-Bauteil dienende LED über die Eigenschaft, dass ihre optische Ausgangsleistung bei hoher Temperatur abnimmt. Unter Verwendung des Treiberstrom-Steuerschaltungsabschnitts 53 für das Lichtemissions-Bauteil bei der vierten Ausführungsform wird es möglich, den Treiberstrom bei hoher Temperatur zu erhöhen, die optische Ausgangsleistung zu erhöhen und den optischen Abfall bei hoher Temperatur zu verringern, was es ermöglicht, Kommunikation mit hoher Übertragungsqualität zu erzielen.
  • Darüber hinaus zeigen als Lichtemissions-Bauteile dienende LEDS eine Streuung der optischen Ausgangsleistung, und ferner zeigt, aufgrund von Montagevariationen während des Herstellprozesses, die optische Ausgangsleistung von Sendern eine Streuung. Bei der vierten Ausführungsform ist es möglich, die optische Ausgangsleistung einer LED durch den Treiberstrom auf Grundlage der Treiberstrom-Steuersignale für das Lichtemissions-Bauteil von außen zu steuern, so dass die optische Ausgangsleistung eines Senders überwacht werden kann und mit einer spezifizierten optischen Ausgangsleistung in Übereinstimmung gebracht werden kann, um dadurch Kommunikation mit hoher Übertragungsqualität zu erzielen.
  • Ferner zeigt die 9 einen Aufbau einer Verstärkungsschaltung 60 für ein Lichtempfangs-Bauteil als Beispiel eines Verstärkungs-IC für das Lichtempfangs-Bauteil bei der vierten Ausführungsform. Die Verstärkungsschaltung 60 für das Lichtempfangs-Bauteil besteht aus einem Empfangssignaldetektor-Schaltungsabschnitt 61 und einem Verstärkungsschaltungsabschnitt 62 für das Lichtempfangs-Bauteil, die beide in einem einzelnen Chip ausgebildet sind. Der Empfangssignaldetektor-Schaltungsabschnitt 61 hat die Funktion des Erkennens der Eingabe empfangener Signale und der Ausgabe von Erfassungssignalen. In der 9 sind ein Empfangssignal-Eingangsanschluss 63, ein Ausgangssignalanschluss 64 und ein Empfangssignalerkennungs-Ausgangsanschluss 65 dargestellt. Der Anschluss 63 ist ein Beispiel für einen externen Eingangs-Verbindungsanschluss, während der Ausgangssignalanschluss 64 und der Empfangssignalerfassungs-Ausgangsanschluss 65 Beispiele externer Ausgangs-Verbindungsanschlüsse sind.
  • Auf Grundlage eines Erfassungssignals vom Empfangssignaldetektor-Schaltungsabschnitt 61 wird der Verstärkungsschaltungsabschnitt 62 für das Lichtempfangs-Bauteil in einen Bereitschaftszustand versetzt, wenn kein Empfangssignal vorliegt, und bei Erkennung eines empfangenen Signals wird er in einen Betriebszustand versetzt. Durch diesen Aufbau wird es möglich, den Energieverbrauch im Bereitschaftszustand zu senken. Darüber hinaus wird es durch Anbringen des Empfangssignalerfassungs-Ausgangssignalanschlusses 65 auch möglich, den Energieverbrauch anderer peripherer Schaltkreise im Bereitschaftszustand auf ähnliche Weise zu senken.
  • Wie oben beschrieben, beinhalten im optischen Halbleiterbauelement aus der Treiberschaltung 50 für das Lichtemissions-Bauteil und der Verstärkungsschaltung 60 für das Lichtempfangs-Bauteil, wie bei der vierten Ausführungsform angegeben, diese Treiberschaltung 50 für das Lichtemissions-Bauteil und die Verstärkungsschaltung 60 für das Lichtempfangs-Bauteil die externen Ausgangs-Verbindungsanschlüsse und die externen Eingangs-Verbindungsanschlüsse zum Empfangen und Liefern von Information hinsichtlich der Betriebszustände sowie Steuerinformation, so dass der Betrieb einer Signalverarbeitungsschaltung durch Erfassungssignale und Eingangssignale von außen gesteuert werden kann, um dadurch eine ausgeklügelte Kommunikation mit hoher Übertragungsqualität zu erzielen.
  • Beim optischen Halbleiterbauelement der vierten Ausführungsform besteht die Treiberschaltung 50 für das Lichtemissions-Bauteil aus dem Treiberschaltungsabschnitt 51 für das Lichtemissions-Bauteil, dem Eingangssignaldetektor-Schaltungsabschnitt 52 und dem Treiberstrom-Steuerschaltungsabschnitt 53 für das Lichtemissions-Bauteil zum Erkennen des Vorliegens und des Fehlens der Eingabe eines Übertragungssignals und zum Steuern des Treiberstroms für das Lichtemissions-Bauteil durch Treiberstrom-Steuersignale für das Lichtemissions-Bauteil von außen. Zusätzlich zum Obigen erlaubt es das Integrieren der Treiberschaltung 50 für das Lichtemissions-Bauteil mit der Verstärkungsschaltung 60 für das Lichtempfangs-Bauteil, dass sich die Treiberschaltung 50 für das Lichtemissions-Bauteil nur durch interne Kommunikation ohne Unterstützung durch externe Steuersignale oder dergleichen selbst steuert, d. h., dass z. B. die Treiberschaltung 50 für das Lichtemissions-Bauteil den Treiberstrom für das Lichtemissions-Bauteil auf Grundlage eines Steuersignals von der Verstärkungsschaltung 60 für das Lichtempfangs-Bauteil kontrollieren kann.
  • Ferner besteht zwar die Treiberschaltung 50 für das Lichtemissions-Bauteil aus dem Treiberschaltungsabschnitt 51 für das Lichtemissions-Bauteil, dem Eingangssignaldetektor-Schaltungsabschnitt 52 und dem Treiberstrom-Steuerschaltungsabschnitt 53 für das Lichtemissions-Bauteil, jedoch kann auch eine Logikschaltung zum Steuern der Treiberschaltung für das Lichtemissions-Bauteil enthalten sein.
  • Ferner besteht zwar die Verstärkungsschaltung 60 für das Lichtempfangs-Bauteil aus dem Empfangssignaldetektor-Schaltungsabschnitt 61 und dem Verstärkungsschaltungsabschnitt 62 für das Lichtempfangs-Bauteil, jedoch kann auch eine Logikschaltung zum Kontrollieren der Verstärkungsschaltung 60 für das Lichtempfangs-Bauteil enthalten sein.
  • Das erfindungsgemäße optische Halbleiterbauelement wird in einer elektronischen Einrichtung wie digitalen TV(Fernseh)-Geräten, digitalen BS(Broadcasting Satellite = Rundfunksatellit)-Tunern, CS(Communication Satellite = Kommunikationssatellit)-Tunern, DVD(Digital Versatile Disc)-Spielern, Superaudio-CD(Compact Disc)-Spielern, AV(Audio-Video)-Verstärkern, Audiogeräten, PCs, PC-Peripheriegeräten, Handys und PDAs (persönliche digitale Assistenten) verwendet. Das erfindungsgemäße optische Halbleiterbauelement wird auch in einer elektronischen Einrichtung im Freien mit einem großen Betriebstemperaturbereich verwendet, z. B. bei Fahrzeugausrüstungen wie Autoradios, Fahrzeug-Navigationssystemen und -Sensoren, sowie bei Fabrikroboter-Sensoren und Steuerungseinrichtungen.

Claims (13)

  1. Optisches Halbleiterbauelement zur Ankopplung an eine optische Faser, mit: einem Leiterrahmen (4) mit einer Öffnung (7), die ihn in seiner Dickenrichtung durchdringt; einem Hilfsträger (8) mit Transparenz, der so auf einer ersten Oberfläche des Leiterrahmens (4) angeordnet ist, dass er die Öffnung desselben verschließt; einem optischen Halbleiterbauteil (3), das auf solche Weise auf einer Fläche des Hilfsträgers (8), die von einer Fläche desselben abgewandt ist, die der Öffnung (7) des Leiterrahmens (4) zugewandt ist, angeordnet ist, dass ein optischer Teil (6) des optischen Halbleiterbauteils (4) der Öffnung (7) zugewandt ist, mit elektrischer Verbindung zum Leiterrahmen (4) über einen Draht (5); und einem Gießabschnitt (10) aus einem nicht-transparenten Gießharz zum Eingießen zumindest der ersten Oberfläche des Leiterrahmens (4), des optischen Halbleiterbauteils (3) und des Hilfsträgers (8) derart, dass die Öffnung (7) an einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche des Leiterrahmens (4) freiliegt, wobei der Hilfsträger (8) mit einer Elektrode (20) versehen ist, die elektrisch mit einer Vorderseitenelektrode des optischen Halbleiterbauteils (3) verbunden ist, wobei die Elektrode (20) mit einem Loch (21, 21A) für einen optischen Pfad versehen ist, das Loch (21, 21A) und ein Raum zwischen dem Hilfsträger (8) und dem optischen Teil (6) des optischen Halbleiterbauteils (3) mit einem transparenten Harz (11) aufgefüllt sind, und die Elektrode (20) über mindestens eine Kerbe (22, 22A) verfügt.
  2. Optisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem das nicht-transparente Gießharz 70 Gew.% oder mehr an Füllstoff enthält.
  3. Optisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem der Hilfsträger (8) über eine Linse (9) verfügt, die innerhalb der Öffnung (7) des Leiterrahmens (4) angeordnet ist.
  4. Optisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, ferner mit einer integrierten Signalverarbeitungsschaltung (12, 14), die auf dem Leiterrahmen (4) angeordnet ist und elektrisch mit dem optischen Halbleiterbauteil (3) verbunden ist.
  5. Optisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, bei dem das optische Halbleiterbauteil (3) ein Lichtempfangs-Bauteil ist und die integrierte Signalverarbeitungsschaltung (12) ein Verstärkungs-IC zum Verstärken eines Ausgangssignals des Lichtempfangs-Bauteils ist; und das Lichtempfangs-Bauteil und der Verstärkungs-IC in einem einzelnen Chip ausgebildet sind.
  6. Optisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, bei dem das optische Halbleiterbauteil (3) ein Lichtemissions-Bauteil und ein Lichtempfangs-Bauteil enthält; und die integrierte Signalverarbeitungsschaltung (12) einen Treiber-IC zum Ansteuern des Lichtemissions-Bauteils und einen Verstärkungs-IC zum Verstärken eines Ausgangssignals des Lichtempfangs-Bauteils enthält.
  7. Optisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, bei dem der Treiber-IC und der Verstärkungs-IC in einem einzelnen Chip ausgebildet sind.
  8. Optisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, bei dem die integrierte Signalverarbeitungsschaltung (12, 14) einen externen Ausgangs-Verbindungsanschluss zum Ausgeben von Information hinsichtlich Betriebszuständen und/oder einen externen Eingangs-Verbindungsanschluss zum Empfangen von Steuerungsinformation enthält.
  9. Optisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem der Gießabschnitt (10) aus dem nicht-transparenten Gießharz auf solche Weise vorhanden ist, dass beinahe die gesamte zweite Oberfläche des Leiterrahmens (4) freiliegt.
  10. Optisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 9, bei dem der Gießabschnitt (10) aus dem nicht-transparenten Gießharz einen Eingriffsabschnitt (10b) auf der zweiten Oberfläche des Leiterrahmens (4) umfasst, so dass der Leiterrahmen (4) zwischen einem Teil des Gießabschnitts (10) an der ersten Oberfläche des Leiterrahmens (4) und dem Eingriffsabschnitt (10b) eingefügt ist, wobei der Gießabschnitt (10) mit dem Leiterrahmen (4) in Eingriff gelangt.
  11. Optisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem der Gießabschnitt (10) aus dem nicht-transparenten Gießharz die zweite Oberfläche des Leiterrahmens (4) mit Ausnahme eines die Öffnung (7) freilegenden Lochabschnitts (10a) bedeckt.
  12. Optisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, bei dem der Lochabschnitt (10a) im Gießabschnitt aus dem nicht-transparenten Gießharz so geformt ist, dass er von seiner Öffnung her zum Leiterrahmen (4) hin enger wird.
  13. Elektronisches Gerät mit dem im Anspruch 1 definierten optischen Halbleiterbauelement.
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