JP2000058967A - 光半導体装置および光半導体セット - Google Patents

光半導体装置および光半導体セット

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JP2000058967A JP10218193A JP21819398A JP2000058967A JP 2000058967 A JP2000058967 A JP 2000058967A JP 10218193 A JP10218193 A JP 10218193A JP 21819398 A JP21819398 A JP 21819398A JP 2000058967 A JP2000058967 A JP 2000058967A
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Tsutomu Ishikawa
勉 石川
Masashi Arai
政至 新井
Hiroshi Kobori
浩 小堀
Hiroki Seyama
浩樹 瀬山
Hideo Kunii
秀雄 国井
Toshiyuki Take
俊之 武
Hiroshi Inoguchi
浩 井野口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光素子や受光素子の外形をできる限り薄く
し、これを組み込んだモジュールやセットに於いても小
型化を可能とする。 【解決手段】 発光素子、受光素子として半導体チップ
23,24があり、これらを封止する樹脂封止体25
は、光に対して透明となる材料で成る。また光が素子か
ら発光される領域上、光が素子に入射される領域上に
は、溝27が形成され、ここに反射面26を構成する。
その結果光は側面Eを介して、射出・入射が可能とな
る。また溝の形状により金型の再設計を不要とし、また
強度を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光半導体装置およ
びこれを実装した光半導体セットに関するもので、特に
光半導体装置の構造を薄くし、この薄い側面から光を射
出(または入射)させるものであり、これらを用いた機
器の小型化・薄型化を実現するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、サブノートパソコン、携帯情報端
末、電子スチルカメラ等のマルチメディア機器がめざま
しい発展を遂げている。
【0003】しかも携帯機器は、年間700万台も販売
され、約8割がIrDA(InfraredData Association)規
格の赤外線方式を採用している。
【0004】これらの携帯機器は、外部機器と本体との
赤外線信号を介した送受信が必要で、そこには、赤外線
を発光する発光素子、赤外線を受光する受光素子が設け
られている。
【0005】またMDやCD等の光学式記録再生装置で
用いられる光学ヘッドは、光学記録媒体へビームを照射
して光学記録媒体からの変調されたビームを検出するこ
とにより、情報の記録や再生を行う。やはりここでも発
光素子および/または受光素子が必要となってくる。
【0006】しかしこれら発光素子、受光素子は、より
小型化が望まれている。例えば、図3は、特公平7−2
8085号公報の技術を説明するもので、半導体レーザ
1が半導体基板2に直接配置され、断面形状が台形のプ
リズム3が半導体基板2に固定されている。なお図番4
は、光学記録媒体である。半導体レーザ1と対向してい
るプリズム3の傾斜面5は半透過反射面で、半導体基板
2と対接しているプリズム面6は、光検出器(受光素
子)7以外の部分が、また面6と対向しているプリズム
面8は、共に反射面となっている。
【0007】半導体レーザ1から発光され、傾斜面5か
らプリズム3に入射したビーム9は、反射面6と8で反
射されてから、光検出器7で検出される。
【0008】一方、図4は、赤外線データ通信モジュー
ル11で、赤外線LED、LEDドライバ、PINフォ
トダイオード、アンプ等が内蔵されている。例えば基板
に前記LEDが実装され、ここから射出される光は、レ
ンズ12を介して外部へ放出される。また前記基板に実
装されたフォトダイオードには、レンズ13を介してモ
ールド11内に入射される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前述のモジュールに於
いて、半導体基板上に光学機器が実装され、また半導体
基板がモールドされた上に更にレンズが実装されたりす
るため、これらを組み込んだセットは、小型化が実現で
きない問題があった。また図3のセットも機構的に複雑
で小型化の問題もあった。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題に鑑
みて成され、第1に、受光面(または発光面)とする半
導体チップと、前記半導体チップを固着する支持基板
と、前記半導体チップを封止する透明な樹脂封止体と、
前記樹脂封止体の一側面から入射(または発射)される
光は、前記樹脂封止体の表面に設けられた溝に形成され
た反射面を介して前記受光面に(前記発光面から)入射
(または発光)される光半導体装置であり、前記溝を、
前記一側辺と角部を構成する一対の側面間に渡り設ける
事で解決するものである。
【0011】樹脂モールド体である透明封止体に反射面
を有する溝を形成すれば、光は、封止体の厚みの薄い側
面から入射(または発射)させることができ、プリズム
等の光学機器を省略できる。また半導体チップの機種の
違いにより、受光領域(または発光領域)の位置、サイ
ズが異なる場合があるが、溝が対向する一方の側面から
他方の側面に渡り設けて有るので、溝の位置を考えなく
てもすむ。
【0012】溝を、前記樹脂封止体の表面の内側に設け
ることで、封止体の強度を増強させることができる。特
に前記発光領域(または受光領域)の位置変化に対応し
たマージンをとり、それ以外を溝の回りに枠として形成
すれば良い。
【0013】更には、封止体の側面から光を出し入れで
きるため、封止体の厚みを例えば1mm程度に薄くでき
る事から、これを組み込んだセットに対しても薄型化が
可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】まず、本発明のポイントを説明す
る前に、透明な封止体に溝を形成する事の説明を図1を
参照しながら説明する。
【0015】図は理解のために、三つの図を一体にした
もので、左上が光半導体装置の平面図、左下が前記平面
図のA−A線に於ける断面図、右上が前記平面図のB−
B線に於ける断面図である。
【0016】まずリードフレームがある。このリードフ
レームは、2点鎖線で示すアイランド21とリード22
により構成され、ここではCuより成り、この上に発光
部となる一点鎖線で示す半導体チップ23、受光部とな
る一点鎖線で示す半導体チップ24が半田等の固着手段
を介して固定されている。
【0017】また半導体チップ23は、例えば赤外LE
Dレーザ等の発光素子であり、駆動回路が一体になって
いても良い。また半導体チップ24は、フォトセンサで
あり、例えばPINダイオードである。やはり駆動回路
が一体のものでよい。これらの半導体チップの周囲に
は、ボンディングパッドが形成され、これに対応して、
チップの周囲から外部へ複数のリード22が延在され、
この間を金属細線で接続している。ここで封止材として
は光に対して透明で有ればよく、材料は特に選ばない。
【0018】そしてリードの先端および半導体チップ
は、光に対して透明な封止体25で封止されている。そ
してこの封止体25には、反射面26を持つ溝27が設
けられている。
【0019】ここのポイントは、前記反射面26にあ
り、この反射面は封止体25に溝を形成することで構成
され、これにより点線矢印で示すように封止体25の側
面Eから光の射出、側面Eへの入射が可能となる。
【0020】一般には、発光部や受光部を構成する半導
体チップは、この上に、プリズムやレンズを構成して半
導体装置となるため、これを使用したモジュールやセッ
トは、セット自身の厚みが厚くなり、しかもこの上や周
辺に光学機器が配置されるため、薄型・小型が難しかっ
た。しかし溝の一部分である反射面26により、封止体
の側面Eで光の出し入れが可能となるため、プリズムは
不要であるし、レンズが必要で有れば、この側面Eに形
成できる。つまり透明封止体の側面に凸状のレンズを一
体成型することも可能であるし、ここに別途レンズを取
り付けても良い。従って装置自身の厚みを薄くすること
ができる。前記リードフレームはCuより成り、厚さ
は、約0.125mmで、半導体チップの厚みは、例え
ば250〜300μm程度である。また封止体25は、
透明なエポキシ材料で、例えばトランスファーモールド
により成され、全体の厚みは、約1mm〜1.5mmで
ある。当然チップの厚みが薄くなれば、更に薄くできる
事は言うまでもない。また金型にも溝を形成する部分が
設けられており、透明の樹脂封止体で半導体チップをト
ランスファーモールドした際に、溝が同時に形成され
る。
【0021】ここで溝27は、半導体チップを露出する
ことなく、反射面が構成されればよく、例えば厚みの半
分程度、ここでは750μm程度の深さを有し、少なく
とも反射面26を構成する部分は45°に成っている。
ここの反射面は、界面の両側の空気と透明樹脂の屈折率
の違いにより、反射面となる。しかし全ての光が反射さ
れないので、反射面に金属被膜を形成しても良い。
【0022】この被膜方法としては、半導体技術で使用
される蒸着、スパッタ成膜が考えられ、またその他に
は、メッキが考えられる。ここで注意を要する所は、封
止体25に形成された被膜材料との短絡である。前者の
二つの被膜方法では、マスクを必要とする。また例えば
無電解メッキで、溶液の中に全体をディップする場合
は、導出する部分のリード22、その導出部周囲の封止
体25の部分に樹脂を塗り、その後でメッキし、この樹
脂を取り除けばよい。またディップ以外では、この溶液
を溝の部分のみに滴下してメッキさせても良い。金属材
料としては、金、Al、ニッケル等が考えられる。
【0023】本実施例では、光の出し入れ(射出や入
射)が行われる側面Eを除いた側面F、G、Hにリード
を配置できる。しかし金属細線やリードによる反射を考
えると、側面Hが好ましい。平面図に於いて、受光部で
ある半導体チップは、実質右側に受光素子領域(第1の
領域)が形成され、左側にこれを駆動する駆動素子領域
(第2の領域)が形成される。つまり第2の半導体領域
は、光の経路とは成らないため、この領域をリードが導
出される領域、金属細線の領域として活用でき、光の反
射等によるノイズが第1の領域に浸入することを防止し
ている。また第1の領域が右側にずれているので、当然
溝27も右側にずれ、溝から左側の領域は、ワイヤを延
在させる領域として確保できる。もし左側や中央に第1
の領域があれば、ワイヤは、溝から露出する可能性があ
る。
【0024】以上述べた光半導体装置を、例えばプリン
ト基板、セラミック基板、絶縁性金属基板、TAB等の
樹脂フィルムに実装する場合、図1の左下断面図の如
く、水平に配置されるので、薄型のモジュールや機器が
形成可能である。
【0025】例えばICカード等に実装すれば、カード
自身の厚みを薄く且つ側辺方向で光信号のやりとりがで
きる。
【0026】一方、アイランド21は、2点鎖線で示す
ように二つで成っているが、一体で構成しても良い。ま
た樹脂封止体25は、二つの半導体チップを一体でモー
ルドしているが、個別でも良い。
【0027】一方、図2は、溝27の一方の反射面30
を垂直にしたものである。この場合図1と比較し溝から
左の領域を確保でき、第1の領域を図1よりも左側に配
置できる。
【0028】図1で示す光半導体素子は、2チップを封
止しているが、1チップでも良いし、更に2チップ以上
でも良い。またアイランド21は、Cuで成っている
が、特に限定しない。セラミック基板、プリント基板、
ガラス基板、金属基板およびフレキシブルシート等で採
用できる。当然これらの基板には、導電パターンが構成
され、ある回路構成が実現されていても良い。
【0029】本発明の第2の特徴は、溝のサイズにあ
る。図5は、側面Fと側面Gの間全域に渡り細い幅で形
成されている。もしチップの規格や性能により、発光部
や受光部のサイズが変化し、B−B方向に拡大・縮小さ
れても、溝を再設計することなく対応できる。
【0030】またA−A方向のサイズの変更は、反射面
の幅を変える必要がある。ある程度A−A方向の反射幅
にマージンを取っておけば、溝の変更により別途金型を
起こす必要がない。
【0031】また図5の溝形状では、基板の反り、外力
等で、この溝の部分に沿って、クラックや割れが発生す
る場合があるが、若干の幅を持った枠Tを設けること
で、この強度を増強させることができる。またこの場
合、受光部(または発光部)の位置変化のマージンを考
え、幅が決定される。
【0032】以上、この光半導体装置を、表面に導電手
段を有する実装基板に実装し、演算処理回路を構成すれ
ば、外部やここから光データを簡単な機構で取り込むこ
とができ、セットの薄型化、コストの低減が実現でき
る。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、 本発明は前述の課題
に鑑みて成され、第1に、受光素子または/および発光
素子の上面に位置する封止体に溝を形成し、ここの溝を
反射面とすることで、光はこの反射面で反射し、チップ
に対して水平な方向に延在されることになる。
【0034】つまり封止体の側面Eから光を入射させる
ことができ、また側面Eから光を射出させることができ
る。そのためプリズムを不要とすることができる。また
レンズを用いる場合は、側面に形成すればよい。結局厚
みを薄くできる。従ってこれを用いてモジュール、セッ
ト等を形成する場合、光学機器は、側面に沿って形成さ
れ、これらの大きさも小さくできる。
【0035】また、溝を、実質側面FからGに渡り形成
すると、半導体チップの受光部(または発光部)の形状
が若干異なっても、金型の変更を必要としない。
【0036】更には、枠を設けることで、溝に沿った破
壊を防止でき、本装置の強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態である光半導体装置の説明
図である。
【図2】図1に於ける別の溝を説明する図である。
【図3】従来の光半導体装置と光学機器を組んだ概略図
である。
【図4】従来の光半導体装置と光学機器を組んだ概略図
である。
【図5】本発明の溝を説明する図である。
【図6】本発明の溝を説明する図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小堀 浩 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 瀬山 浩樹 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 国井 秀雄 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 武 俊之 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 井野口 浩 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5D119 AA02 AA05 AA38 BA01 CA09 FA05 FA06 FA28 FA30 FA36 KA02 KA43 LB07 NA04 NA05 NA06 5F041 DA17 DC23 EE21 5F073 FA02 FA23 5F088 AA03 EA09 EA11 GA02 JA02

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受光面(または発光面)とする半導体チ
    ップと、 前記半導体チップを固着する支持基板と、 前記半導体チップを封止する透明な樹脂封止体と、 前記樹脂封止体の一側面から入射(または発射)される
    光は、前記樹脂封止体の表面に設けられた溝に形成され
    た反射面を介して前記受光面に(前記発光面から)入射
    (または発光)される光半導体装置であり、 前記溝は、前記一側辺と角部を構成する一対の側面間に
    渡り設けられる事を特徴とした光半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記溝は、前記樹脂封止体の表面の内側
    に設けられる請求項1記載の光半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記支持基板は、リードフレームの一要
    素であるアイランド、プリント基板、セラミック基板ま
    たは金属基板から成る請求項1または請求項2記載の光
    半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記半導体チップは、光を受光する機能
    および/または光を受光する領域を有し、1チップまた
    は2チップから成る請求項1または2記載の光半導体装
    置。
  5. 【請求項5】 前記光半導体装置は、表面に導電手段を
    有する実装基板に実装され、外部から半導体チップに入
    射された光のデータが前記実装基板上で演算処理される
    事を特徴とした請求項1記載の光半導体セット。
JP10218193A 1998-07-31 1998-07-31 光半導体装置および光半導体セット Pending JP2000058967A (ja)

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JP2017015522A (ja) * 2015-06-30 2017-01-19 富士電機株式会社 電子部品モジュール

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