JP2003133563A - 光半導体装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光半導体装置内部で外光の入射による乱反射
光が発生するのを抑制して光半導体素子の受光部に乱反
射光が入り込むのを防ぎ、光半導体装置の受光特性を良
好なものとすること。 【解決手段】 上側主面に凹部２ａが形成された基体２
と、凹部２ａの底面２ｂに載置され、上面の中央部に受
光部３ａが設けられているとともに外周部に電極４が形
成された光半導体素子３と、上側主面の凹部２ａの周囲
の略全周に設けられた樹脂層７と、樹脂層７の上部で接
着されて光半導体素子３を封止する透光性蓋体８とを具
備し、凹部２ａの底面２ｂの光半導体素子３の周囲に光
半導体素子３の上面以下の高さを有する光吸収性部材９
が設けられている。
光が発生するのを抑制して光半導体素子の受光部に乱反
射光が入り込むのを防ぎ、光半導体装置の受光特性を良
好なものとすること。 【解決手段】 上側主面に凹部２ａが形成された基体２
と、凹部２ａの底面２ｂに載置され、上面の中央部に受
光部３ａが設けられているとともに外周部に電極４が形
成された光半導体素子３と、上側主面の凹部２ａの周囲
の略全周に設けられた樹脂層７と、樹脂層７の上部で接
着されて光半導体素子３を封止する透光性蓋体８とを具
備し、凹部２ａの底面２ｂの光半導体素子３の周囲に光
半導体素子３の上面以下の高さを有する光吸収性部材９
が設けられている。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォトダイオー
ド，ラインセンサ，イメージセンサ等の受光素子である
光半導体素子またはこれらの受光部を有する光半導体素
子を具備した光半導体装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のフォトダイオード（ＰＤ），ライ
ンセンサ，イメージセンサ等の受光素子である光半導体
素子またはこれらの受光部を有する光半導体素子を具備
した光半導体装置を図４および図５に示す。図４および
図５において、１０１は、基体１０２、光半導体素子１
０３および透光性蓋体１０８から主に構成される光半導
体装置である。１０２ａは基体１０２の上側主面に形成
された凹部、１０２ｂは凹部１０２ａの底面、１０２ｃ
は基体１０２の側壁部、１０３は基体１０２に実装され
る光半導体素子、１０３ａは光半導体素子１０３の上面
の中央部に設けられた受光部、１０４は光半導体素子１
０３の上面の外周部に設けられた電極である。また、１
０５は基体１０２の凹部１０２ａの底面１０２ｂの外周
部に設けられた電極パッド、１０６はボンディングワイ
ヤ、１０７は基体１０２の上側主面の凹部１０２ａの周
囲の略全周に設けられた樹脂層、１０８はガラス等から
なる透光性蓋体である。 【０００３】この光半導体装置１０１を構成する基体１
０２はセラミックス等からなり、基体１０２の底板部の
上面の外周部に、別体の枠状の側壁部１０２ｃが設けら
れている。基体１０２の底板部と側壁部１０２ｃとは一
体的に形成されていてもよい。また、基体１０２の凹部
１０２ａの底面１０２ｂの外周部には電極パッド１０５
が設けられている。 【０００４】光半導体素子１０３は基体１０２の底面１
０２ｂに載置され接着固定されており、光半導体素子１
０３の上面の外周部には電極１０４が設けられている。
電極１０４と電極パッド１０５とは、Ａｕ，Ａｌ等から
なるボンディングワイヤ１０６により電気的に接続され
る。また、透光性蓋体１０８が樹脂層１０７を介して基
体１０２の側壁部１０２ｃの上面に接着固定される。そ
して、基体１０２の凹部１０２ａの底面１０２ｂの最外
周部に光半導体素子１０３を囲むように、Ｆｅを主成分
とするＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等からなる遮光板１０９が
設けられており、その遮光板１０９は光半導体素子１０
３の上面よりも高い位置に設置されている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光半導体装置１０１においては、光半導体装置１０
１内の光半導体素子１０３部に外部より入射する光の一
部が、遮光板１０９と光半導体素子１０３との隙間を通
過し、光半導体素子１０３の側面や光半導体素子１０３
の下面を固定するための接着剤等で反射し、さらにその
反射光が光半導体装置１０１内部で乱反射し、その結
果、光半導体素子１０３の受光部１０３ａに入り込んで
光半導体素子１０３が正常に作動しない場合があるとい
う問題があった。 【０００６】このような問題があることから、例えば光
半導体装置１０１をカメラ等に組み込んだ場合、光半導
体装置１０１内部で乱反射光が発生し、画像の取り込み
に不具合が生じるといった問題点が発生していた。 【０００７】従って、本発明は上記問題に鑑みて完成さ
れたものであり、その目的は、光半導体装置内部で外光
の入射による乱反射光が発生するのを抑制して光半導体
素子の受光部に乱反射光が入り込むのを防ぎ、光半導体
装置の受光特性を良好なものとすることにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明の光半導体装置
は、上側主面に凹部が形成された基体と、前記凹部の底
面に載置され、上面の中央部に受光部が設けられている
とともに外周部に電極が形成された光半導体素子と、前
記上側主面の前記凹部の周囲の略全周に設けられた樹脂
層と、該樹脂層の上部で接着されて前記光半導体素子を
封止する透光性蓋体とを具備した光半導体装置であっ
て、前記凹部の底面の前記光半導体素子の周囲に前記光
半導体素子の上面以下の高さを有する光吸収性部材が設
けられていることを特徴とする。 【０００９】本発明の光半導体装置は、上記の構成によ
り、光半導体装置内の光半導体素子部に外部より入射す
る光の一部が、光半導体素子の側面や光半導体素子を固
定するための接着剤等で反射し、その反射光が光半導体
装置内部で乱反射して光半導体素子の受光部に入り込む
のを抑制して、光半導体装置の受光特性を良好にするこ
とができる。その結果、光半導体装置をカメラ等に組み
込んだ場合、画像の取り込みに不具合が生じるといった
問題が解消される。 【００１０】 【発明の実施の形態】本発明の光半導体装置について以
下に詳細に説明する。図１は本発明の光半導体装置につ
いて実施の形態の一例を示す断面図、図２は図１の光半
導体装置における光吸収性部材部（Ａ部）の拡大断面
図、図３は図１の光半導体装置の平面図である。これら
の図において、１は、基体２、光半導体素子３、透光性
蓋体８および光吸収性部材９から主に構成される光半導
体装置である。２ａは基体２の上側主面に形成された凹
部、２ｂは凹部２ａの底面、２ｃは基体２の側壁部、３
は基体２に実装される光半導体素子、３ａは光半導体素
子３の上面の中央部に設けられた受光部、４は光半導体
素子３の上面の外周部に設けられた入出力用の電極であ
る。また、５は基体２の凹部２ａの底面２ｂの外周部に
設けられた電極パッド、６はＡｕ，Ａｌ等から成るボン
ディングワイヤ、７は基体２の上側主面の凹部２ａの周
囲の略全周に設けられた樹脂層、８はガラス，石英，サ
ファイヤ，透明樹脂等からなる透光性蓋体である。 【００１１】本発明の光半導体装置１は、上側主面に凹
部２ａが形成された基体と、凹部２ａの底面２ｂに載置
され、上面の中央部に受光部３ａが設けられているとと
もに外周部に電極４が形成された光半導体素子３と、上
側主面の凹部２ａの周囲の略全周に設けられた樹脂層７
と、樹脂層７の上部で接着されて光半導体素子３を封止
する透光性蓋体８とを具備し、凹部２ａの底面２ｂの光
半導体素子３の周囲に光半導体素子３の上面よりも高さ
が低い光吸収性部材９が設けられた構成である。 【００１２】この光半導体装置１を構成する基体２はセ
ラミックス等からなり、基体２の底板部の上面の外周部
に、別体の枠状の側壁部２ｃが設けられている。基体２
の底板部と側壁部２ｃとは一体的に形成されていてもよ
い。また、基体２の凹部２ａの底面２ｂの外周部には電
極パッド５が設けられている。 【００１３】光半導体素子３は基体２の底面２ｂに載置
され接着固定されており、光半導体素子３の上面の外周
部には電極４が設けられている。電極４と電極パッド５
とは、Ａｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤ６によ
り電気的に接続される。また、透光性蓋体８が樹脂層７
を介して基体２の側壁部２ｃの上面に接着固定される。 【００１４】本発明の光吸収性部材９は、光半導体素子
３の受光感度波長領域、即ち可視光波長領域から不可視
光波長領域にわたる波長領域のうち光半導体素子３が作
動する波長領域の光の９０％以上を吸収するもの（反射
率が１０％以下のもの）が好ましい。光の吸収が９０％
未満では、光半導体装置内部の乱反射光が光半導体素子
の受光部に入り込み易くなって光半導体装置の受光特性
が劣化する傾向にある。 【００１５】光吸収性部材９の形状は光半導体素子３の
周囲の略全周を囲むような枠状体であり、また光吸収性
部材９の高さは光半導体素子３の上面以下である。光吸
収性部材９の高さが光半導体素子３の上面より高くなる
と、光半導体素子３と基体２の電極パッド５を電気的に
接続するボンディングワイヤ６に光吸収性部材９が接触
して光半導体素子３が正常に作動しにくくなる。具体的
には、光半導体素子３の高さが一般に７００μｍ程度で
あることから、光吸収性部材９の高さは１５０〜７００
μｍが好ましい。１５０μｍ未満の場合、光吸収性部材
９を固定するための接着剤１１が光吸収性部材９上面へ
這い上がり、その接着剤によって外部より入射する光の
乱反射が発生し、その結果光半導体装置１をカメラ等に
組み込んだ場合画像の取り込みに不具合が生じ易くな
る。７００μｍを超える場合、光半導体素子３と基体２
の電極パッド５を電気的に接続するボンディングワイヤ
６に光吸収性部材９が接触して光半導体素子が正常に作
動しにくくなる。 【００１６】より好ましくは、光吸収性部材９の高さ
は、光半導体素子３の高さの１／２以上であり光半導体
素子３の上面より低いことがよい。これにより、光の乱
反射を確実に抑制することができ、またボンディングワ
イヤ６への光吸収性部材９の接触を確実に防ぐことがで
きる。 【００１７】光吸収性部材９の設置場所は、基体２の凹
部２ａの底面２ｂで光半導体素子３の周囲であり、光吸
収性部材９が光半導体素子３に接触しないように隙間が
あることが好ましい。光吸収性部材９が光半導体素子３
に接触していると、光吸収性部材９の下面を固定するた
めの接着剤１１が、毛細管現象により光吸収性部材９の
側面と光半導体素子３の側面との間の僅かな隙間を這い
上がって光吸収性部材９上面に達し、光吸収性を劣化さ
せる場合がある。また、光半導体素子３を固定するため
の接着剤１０が、同様に毛細管現象により光吸収性部材
９の側面と光半導体素子３の側面との間の僅かな隙間を
這い上がって光半導体素子３の上面に達した場合、光半
導体素子３の上面に形成されている電気回路が正常に作
動しない場合がある。 【００１８】具体的には、図２に示すように、光半導体
素子３の側面と上面に電極パッド５が形成された枠状の
階段部５ａとの間の間隔をａとしたときに、光吸収性部
材９の幅ｂは間隔ａの６０〜９０％であるのがよく、光
半導体素子３の側面と光吸収性部材９との間隔ｃおよび
光吸収性部材９と階段部５ａとの間隔ｄは、上記の理由
からそれぞれ１００〜５００μｍが好ましい。１００μ
ｍ未満の場合、間隔ａに対する光吸収性部材９の幅の占
有率が９０％を超えて、接着剤１０，接着剤１１が光半
導体素子３と光吸収性部材９との間および光吸収性部材
９と階段部５ａとの間を這い上がり、光半導体素子３の
上面および光吸収性部材９の上面に達した場合、接着剤
１０が導電性を有している場合には光半導体素子３上面
の回路配線パターンを短絡させて光半導体素子３が正常
に機能しないといった問題が生じる。５００μｍを超え
る場合、間隔ａに対する光吸収性部材９の占有率が６０
％未満に低下し、外部より入射する光の乱反射によって
光半導体装置１の輝度むらが８％を超え、光半導体装置
１で受像した画像が劣化するといった問題が生じ易くな
る。 【００１９】なお、光吸収性部材９を設置する際は、エ
ポキシ系樹脂，シリコーン系樹脂，ポリエーテルアミド
系樹脂等から成る接着剤を用いて固定し、光半導体素子
３と光吸収性部材９のいずれか一方を先に接着固定し、
次に他方を接着固定しても良いし、光半導体素子３を搭
載する際に同じ接着剤で同時に光吸収性部材９を接着固
定をしてもよい。 【００２０】光吸収性部材９の材料は、樹脂等の有機材
料、セラミックス等の無機材料が良く、有機材料の場
合、透光性蓋体８の下面の外周部に接着されて光半導体
装置１を封止する樹脂層７の封止温度２００℃程度によ
って軟化や融解を起こさない材料が好ましい。即ち、樹
脂層７として熱硬化性接着剤を用いた場合、その封止温
度は一般に２００℃程度であり、光吸収性部材９は透光
性蓋体８の接着時に２００℃で軟化や融解を起こさない
ような耐熱性があることが必要となる。 【００２１】光吸収性部材９が有機材料から成る場合、
アクリル系樹脂，エポキシ系樹脂，シリコーン系樹脂，
ポリエーテルアミド系樹脂等から成り、光吸収性を付与
するために、例えば黒色，茶褐色，暗緑色，濃青色等の
暗色系の染料や顔料を混入させる。顔料としては、カー
ボン，チタン，酸化鉄等またはこれらの２種以上の混合
物がよく、この場合黒色系の顔料となり最も光吸収性に
富むものとなる。また、アルミナ等の粒子を用いること
もでき、これはＣｒ等を混入することで濃紫色となる。 【００２２】顔料等の粒子を用いる場合、光吸収性部材
９の全固形成分に対する含有量は０．１〜１０重量％が
よく、０．１重量％未満では着色が困難であり、１０重
量％を超えると、それ以上の色調の変化は現れにくくな
り光吸収性の効果はほとんど変わらない。逆に、顔料の
含有率の増大に伴い光吸収性部材９の加工性が劣化する
傾向にある。例えば、切断加工によって切断面にバリ，
ダレ等が発生したり、加工による光吸収性部材９の変形
等が生じ易くなる。 【００２３】また、顔料等の粒子の平均粒径は約０．０
５〜１μｍがよく、０．０５μｍ未満では粒子が凝集し
て分散性が低下し易くなる。１μｍを超えると、光吸収
性部材９に顔料による色調のムラが生じて光吸収性が劣
化する傾向がある。即ち、半導体素子３の輝度むらが高
くなる傾向がある。 【００２４】染料を用いる場合、ゼラチン，グリュー，
ガゼイン等の天然樹脂またはアミン変性ポリビニルアル
コール等の合成樹脂から成る染料基材を酸性染料等の染
料で染色して、それを樹脂に混入させることにより着色
し得る。 【００２５】また、光吸収性部材９の表面での光の反射
や散乱を抑制するために、艶消し剤を含有させてもよ
い。 【００２６】また無機材料の場合は、ＦｅやＡｌを主成
分とする合金を素材とし、黒Ｃｒ処理、及び黒アルマイ
ト処理等の光を反射し難い表面処理を施したものや、ア
ルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックス，窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）セラミックス，炭化珪素（ＳｉＣ）セラミッ
クス，窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）セラミックス，ガラスセラ
ミックス等のセラミックスでも良い。但し、セラミック
スの場合、光吸収性部材９としての役割から暗色系のセ
ラミックス、例えば黒色セラミックス（Ｍｏを含有）や
赤紫色セラミックス（Ｍｎを含有）等が好ましい。 【００２７】本発明の基体２は、アルミナセラミック
ス，窒化アルミニウムセラミックス，炭化珪素セラミッ
クス，窒化珪素セラミックス，ガラスセラミックス等の
セラミックス、またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎ
ｉ合金，Ａｌ，Ｃｕ等の金属から成る。 【００２８】また、熱膨張係数差による熱応力の発生を
防ぐといった点で、側壁部２ｃも基体２と同様の材料か
ら成るのがよい。基体２の上側主面には、光半導体素子
３を収容し底面２ｂに載置するための凹部２ａが形成さ
れており、凹部２ａの底面２ｂの外周部に電極パッド５
が設けられている。この電極パッド５は、基体２の側壁
部２ｃ外面および基体２の下側主面等に形成されたメタ
ライズ層等から成る配線パターンやリード端子等（図示
せず）を介して外部電気回路等に接続される。 【００２９】光半導体素子３は、その上面の中央部に受
光部３ａが設けられており、その上面の受光部３ａの周
囲である外周部には、入出力用の電極４が設けられてい
る。光半導体素子３は、ＰＤ，ラインセンサ，イメージ
センサ，ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＥＰＲＯ
Ｍ（Erasable and Programmable ＲＯＭ）等の受光素
子、またはこれらの受光部を有する光半導体素子であ
る。 【００３０】樹脂層７は、アクリル系樹脂，エポキシ系
樹脂，シリコーン系樹脂，ポリエーテルアミド系樹脂等
から成る。この樹脂層７は、余計な外光の入射を遮断す
るために、上記したような黒色，茶褐色，暗緑色，濃青
色等の暗色系の顔料や染料を混入させてもよい。 【００３１】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれ
ば種々の変更は可能である。 【００３２】 【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。 【００３３】（実施例）まず、光半導体素子３としてイ
メージセンサ素子、アルミナセラミックスから成る基体
２、ガラスから成る透光性蓋体８、Ａｕから成るボンデ
ィングワイヤ６、光吸収性部材９としてＦｅを主成分と
したＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の表面を黒Ｃｒ処理を施した
ものを用い、基体２と光半導体素子３をエポキシ樹脂か
ら成る接着剤１０で接着固定し、凹部２ａの底面２ｂで
光半導体素子３の周囲に枠状の光吸収性部材９をエポキ
シ樹脂から成る接着剤１１で接着固定した。また、光半
導体素子３の電極と基体２の電極パッド５とをボンディ
ングワイヤ６によって電気的に接続した。その後、基体
２と透光性蓋体８とをエポキシ樹脂から成る接着層７で
接着封止することにより、本発明の光半導体装置１（サ
ンプルＡ）を作製した。 【００３４】また、比較例として、上記実施例と同じ光
半導体素子３、基体２、透光性蓋体８、ボンディングワ
イヤ６、光吸収性部材９を用い、光半導体素子３の上面
より上方の位置に光吸収性部材９を凹部２ａ内に設置す
ることにより、従来構成（図４）の光半導体装置１０１
（サンプルＢ）を作製した。なお、光吸収性部材９の設
置は、凹部１０２ａの底面１０２ｂの外周部に枠状の階
段部をセラミック積層法や別途作製して形成し、その階
段部上に光吸収性部材９を接着することによって行なっ
た。 【００３５】そして、これらのサンプルＡ，Ｂの各１０
個について、実際に画像を取り込み、輝度むら特性をイ
メージテスタを用いて測定し、各サンプルの輝度むらが
何％であるかを求めた。これらの輝度むら特性の測定結
果を表１に示す。なお、輝度むらの値は全サンプルの受
光感度が同一とみなした場合の値であるが、光半導体素
子３として全て同じものを使用していることから、それ
らの受光感度はほとんど同一であるとみなすことができ
る。 【００３６】 【表１】 【００３７】表１より、従来品であるサンプルＢの輝度
むらが平均して約５％であったのに対し、本発明品であ
るサンプルＡは輝度むらが全て２％以内に抑えられてお
り、本発明の光半導体装置が従来のものより優れた輝度
むら特性を有していることが確認された。 【００３８】なお、本発明は上記実施の形態および実施
例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の変更を行なうことは何ら差し支えない。 【００３９】 【発明の効果】本発明は、上側主面に凹部が形成された
基体と、凹部の底面に載置され、上面の中央部に受光部
が設けられているとともに外周部に電極が形成された光
半導体素子と、上側主面の凹部の周囲の略全周に設けら
れた樹脂層と、樹脂層の上部で接着されて光半導体素子
を封止する透光性蓋体とを具備し、凹部の底面の光半導
体素子の周囲に光半導体素子の上面以下の高さを有する
光吸収性部材が設けられていることにより、光半導体装
置内の光半導体素子部に外部より入射する光の一部が、
光半導体素子の側面や光半導体素子を固定するための接
着剤等で反射し、その反射光が光半導体装置内部で乱反
射して光半導体素子の受光部に入り込むのを抑制して、
光半導体装置の受光特性を良好にすることができる。そ
の結果、光半導体装置をカメラ等に組み込んだ場合、画
像の取り込みに不具合が生じるといった問題が解消され
る。
ド，ラインセンサ，イメージセンサ等の受光素子である
光半導体素子またはこれらの受光部を有する光半導体素
子を具備した光半導体装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のフォトダイオード（ＰＤ），ライ
ンセンサ，イメージセンサ等の受光素子である光半導体
素子またはこれらの受光部を有する光半導体素子を具備
した光半導体装置を図４および図５に示す。図４および
図５において、１０１は、基体１０２、光半導体素子１
０３および透光性蓋体１０８から主に構成される光半導
体装置である。１０２ａは基体１０２の上側主面に形成
された凹部、１０２ｂは凹部１０２ａの底面、１０２ｃ
は基体１０２の側壁部、１０３は基体１０２に実装され
る光半導体素子、１０３ａは光半導体素子１０３の上面
の中央部に設けられた受光部、１０４は光半導体素子１
０３の上面の外周部に設けられた電極である。また、１
０５は基体１０２の凹部１０２ａの底面１０２ｂの外周
部に設けられた電極パッド、１０６はボンディングワイ
ヤ、１０７は基体１０２の上側主面の凹部１０２ａの周
囲の略全周に設けられた樹脂層、１０８はガラス等から
なる透光性蓋体である。 【０００３】この光半導体装置１０１を構成する基体１
０２はセラミックス等からなり、基体１０２の底板部の
上面の外周部に、別体の枠状の側壁部１０２ｃが設けら
れている。基体１０２の底板部と側壁部１０２ｃとは一
体的に形成されていてもよい。また、基体１０２の凹部
１０２ａの底面１０２ｂの外周部には電極パッド１０５
が設けられている。 【０００４】光半導体素子１０３は基体１０２の底面１
０２ｂに載置され接着固定されており、光半導体素子１
０３の上面の外周部には電極１０４が設けられている。
電極１０４と電極パッド１０５とは、Ａｕ，Ａｌ等から
なるボンディングワイヤ１０６により電気的に接続され
る。また、透光性蓋体１０８が樹脂層１０７を介して基
体１０２の側壁部１０２ｃの上面に接着固定される。そ
して、基体１０２の凹部１０２ａの底面１０２ｂの最外
周部に光半導体素子１０３を囲むように、Ｆｅを主成分
とするＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等からなる遮光板１０９が
設けられており、その遮光板１０９は光半導体素子１０
３の上面よりも高い位置に設置されている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光半導体装置１０１においては、光半導体装置１０
１内の光半導体素子１０３部に外部より入射する光の一
部が、遮光板１０９と光半導体素子１０３との隙間を通
過し、光半導体素子１０３の側面や光半導体素子１０３
の下面を固定するための接着剤等で反射し、さらにその
反射光が光半導体装置１０１内部で乱反射し、その結
果、光半導体素子１０３の受光部１０３ａに入り込んで
光半導体素子１０３が正常に作動しない場合があるとい
う問題があった。 【０００６】このような問題があることから、例えば光
半導体装置１０１をカメラ等に組み込んだ場合、光半導
体装置１０１内部で乱反射光が発生し、画像の取り込み
に不具合が生じるといった問題点が発生していた。 【０００７】従って、本発明は上記問題に鑑みて完成さ
れたものであり、その目的は、光半導体装置内部で外光
の入射による乱反射光が発生するのを抑制して光半導体
素子の受光部に乱反射光が入り込むのを防ぎ、光半導体
装置の受光特性を良好なものとすることにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明の光半導体装置
は、上側主面に凹部が形成された基体と、前記凹部の底
面に載置され、上面の中央部に受光部が設けられている
とともに外周部に電極が形成された光半導体素子と、前
記上側主面の前記凹部の周囲の略全周に設けられた樹脂
層と、該樹脂層の上部で接着されて前記光半導体素子を
封止する透光性蓋体とを具備した光半導体装置であっ
て、前記凹部の底面の前記光半導体素子の周囲に前記光
半導体素子の上面以下の高さを有する光吸収性部材が設
けられていることを特徴とする。 【０００９】本発明の光半導体装置は、上記の構成によ
り、光半導体装置内の光半導体素子部に外部より入射す
る光の一部が、光半導体素子の側面や光半導体素子を固
定するための接着剤等で反射し、その反射光が光半導体
装置内部で乱反射して光半導体素子の受光部に入り込む
のを抑制して、光半導体装置の受光特性を良好にするこ
とができる。その結果、光半導体装置をカメラ等に組み
込んだ場合、画像の取り込みに不具合が生じるといった
問題が解消される。 【００１０】 【発明の実施の形態】本発明の光半導体装置について以
下に詳細に説明する。図１は本発明の光半導体装置につ
いて実施の形態の一例を示す断面図、図２は図１の光半
導体装置における光吸収性部材部（Ａ部）の拡大断面
図、図３は図１の光半導体装置の平面図である。これら
の図において、１は、基体２、光半導体素子３、透光性
蓋体８および光吸収性部材９から主に構成される光半導
体装置である。２ａは基体２の上側主面に形成された凹
部、２ｂは凹部２ａの底面、２ｃは基体２の側壁部、３
は基体２に実装される光半導体素子、３ａは光半導体素
子３の上面の中央部に設けられた受光部、４は光半導体
素子３の上面の外周部に設けられた入出力用の電極であ
る。また、５は基体２の凹部２ａの底面２ｂの外周部に
設けられた電極パッド、６はＡｕ，Ａｌ等から成るボン
ディングワイヤ、７は基体２の上側主面の凹部２ａの周
囲の略全周に設けられた樹脂層、８はガラス，石英，サ
ファイヤ，透明樹脂等からなる透光性蓋体である。 【００１１】本発明の光半導体装置１は、上側主面に凹
部２ａが形成された基体と、凹部２ａの底面２ｂに載置
され、上面の中央部に受光部３ａが設けられているとと
もに外周部に電極４が形成された光半導体素子３と、上
側主面の凹部２ａの周囲の略全周に設けられた樹脂層７
と、樹脂層７の上部で接着されて光半導体素子３を封止
する透光性蓋体８とを具備し、凹部２ａの底面２ｂの光
半導体素子３の周囲に光半導体素子３の上面よりも高さ
が低い光吸収性部材９が設けられた構成である。 【００１２】この光半導体装置１を構成する基体２はセ
ラミックス等からなり、基体２の底板部の上面の外周部
に、別体の枠状の側壁部２ｃが設けられている。基体２
の底板部と側壁部２ｃとは一体的に形成されていてもよ
い。また、基体２の凹部２ａの底面２ｂの外周部には電
極パッド５が設けられている。 【００１３】光半導体素子３は基体２の底面２ｂに載置
され接着固定されており、光半導体素子３の上面の外周
部には電極４が設けられている。電極４と電極パッド５
とは、Ａｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤ６によ
り電気的に接続される。また、透光性蓋体８が樹脂層７
を介して基体２の側壁部２ｃの上面に接着固定される。 【００１４】本発明の光吸収性部材９は、光半導体素子
３の受光感度波長領域、即ち可視光波長領域から不可視
光波長領域にわたる波長領域のうち光半導体素子３が作
動する波長領域の光の９０％以上を吸収するもの（反射
率が１０％以下のもの）が好ましい。光の吸収が９０％
未満では、光半導体装置内部の乱反射光が光半導体素子
の受光部に入り込み易くなって光半導体装置の受光特性
が劣化する傾向にある。 【００１５】光吸収性部材９の形状は光半導体素子３の
周囲の略全周を囲むような枠状体であり、また光吸収性
部材９の高さは光半導体素子３の上面以下である。光吸
収性部材９の高さが光半導体素子３の上面より高くなる
と、光半導体素子３と基体２の電極パッド５を電気的に
接続するボンディングワイヤ６に光吸収性部材９が接触
して光半導体素子３が正常に作動しにくくなる。具体的
には、光半導体素子３の高さが一般に７００μｍ程度で
あることから、光吸収性部材９の高さは１５０〜７００
μｍが好ましい。１５０μｍ未満の場合、光吸収性部材
９を固定するための接着剤１１が光吸収性部材９上面へ
這い上がり、その接着剤によって外部より入射する光の
乱反射が発生し、その結果光半導体装置１をカメラ等に
組み込んだ場合画像の取り込みに不具合が生じ易くな
る。７００μｍを超える場合、光半導体素子３と基体２
の電極パッド５を電気的に接続するボンディングワイヤ
６に光吸収性部材９が接触して光半導体素子が正常に作
動しにくくなる。 【００１６】より好ましくは、光吸収性部材９の高さ
は、光半導体素子３の高さの１／２以上であり光半導体
素子３の上面より低いことがよい。これにより、光の乱
反射を確実に抑制することができ、またボンディングワ
イヤ６への光吸収性部材９の接触を確実に防ぐことがで
きる。 【００１７】光吸収性部材９の設置場所は、基体２の凹
部２ａの底面２ｂで光半導体素子３の周囲であり、光吸
収性部材９が光半導体素子３に接触しないように隙間が
あることが好ましい。光吸収性部材９が光半導体素子３
に接触していると、光吸収性部材９の下面を固定するた
めの接着剤１１が、毛細管現象により光吸収性部材９の
側面と光半導体素子３の側面との間の僅かな隙間を這い
上がって光吸収性部材９上面に達し、光吸収性を劣化さ
せる場合がある。また、光半導体素子３を固定するため
の接着剤１０が、同様に毛細管現象により光吸収性部材
９の側面と光半導体素子３の側面との間の僅かな隙間を
這い上がって光半導体素子３の上面に達した場合、光半
導体素子３の上面に形成されている電気回路が正常に作
動しない場合がある。 【００１８】具体的には、図２に示すように、光半導体
素子３の側面と上面に電極パッド５が形成された枠状の
階段部５ａとの間の間隔をａとしたときに、光吸収性部
材９の幅ｂは間隔ａの６０〜９０％であるのがよく、光
半導体素子３の側面と光吸収性部材９との間隔ｃおよび
光吸収性部材９と階段部５ａとの間隔ｄは、上記の理由
からそれぞれ１００〜５００μｍが好ましい。１００μ
ｍ未満の場合、間隔ａに対する光吸収性部材９の幅の占
有率が９０％を超えて、接着剤１０，接着剤１１が光半
導体素子３と光吸収性部材９との間および光吸収性部材
９と階段部５ａとの間を這い上がり、光半導体素子３の
上面および光吸収性部材９の上面に達した場合、接着剤
１０が導電性を有している場合には光半導体素子３上面
の回路配線パターンを短絡させて光半導体素子３が正常
に機能しないといった問題が生じる。５００μｍを超え
る場合、間隔ａに対する光吸収性部材９の占有率が６０
％未満に低下し、外部より入射する光の乱反射によって
光半導体装置１の輝度むらが８％を超え、光半導体装置
１で受像した画像が劣化するといった問題が生じ易くな
る。 【００１９】なお、光吸収性部材９を設置する際は、エ
ポキシ系樹脂，シリコーン系樹脂，ポリエーテルアミド
系樹脂等から成る接着剤を用いて固定し、光半導体素子
３と光吸収性部材９のいずれか一方を先に接着固定し、
次に他方を接着固定しても良いし、光半導体素子３を搭
載する際に同じ接着剤で同時に光吸収性部材９を接着固
定をしてもよい。 【００２０】光吸収性部材９の材料は、樹脂等の有機材
料、セラミックス等の無機材料が良く、有機材料の場
合、透光性蓋体８の下面の外周部に接着されて光半導体
装置１を封止する樹脂層７の封止温度２００℃程度によ
って軟化や融解を起こさない材料が好ましい。即ち、樹
脂層７として熱硬化性接着剤を用いた場合、その封止温
度は一般に２００℃程度であり、光吸収性部材９は透光
性蓋体８の接着時に２００℃で軟化や融解を起こさない
ような耐熱性があることが必要となる。 【００２１】光吸収性部材９が有機材料から成る場合、
アクリル系樹脂，エポキシ系樹脂，シリコーン系樹脂，
ポリエーテルアミド系樹脂等から成り、光吸収性を付与
するために、例えば黒色，茶褐色，暗緑色，濃青色等の
暗色系の染料や顔料を混入させる。顔料としては、カー
ボン，チタン，酸化鉄等またはこれらの２種以上の混合
物がよく、この場合黒色系の顔料となり最も光吸収性に
富むものとなる。また、アルミナ等の粒子を用いること
もでき、これはＣｒ等を混入することで濃紫色となる。 【００２２】顔料等の粒子を用いる場合、光吸収性部材
９の全固形成分に対する含有量は０．１〜１０重量％が
よく、０．１重量％未満では着色が困難であり、１０重
量％を超えると、それ以上の色調の変化は現れにくくな
り光吸収性の効果はほとんど変わらない。逆に、顔料の
含有率の増大に伴い光吸収性部材９の加工性が劣化する
傾向にある。例えば、切断加工によって切断面にバリ，
ダレ等が発生したり、加工による光吸収性部材９の変形
等が生じ易くなる。 【００２３】また、顔料等の粒子の平均粒径は約０．０
５〜１μｍがよく、０．０５μｍ未満では粒子が凝集し
て分散性が低下し易くなる。１μｍを超えると、光吸収
性部材９に顔料による色調のムラが生じて光吸収性が劣
化する傾向がある。即ち、半導体素子３の輝度むらが高
くなる傾向がある。 【００２４】染料を用いる場合、ゼラチン，グリュー，
ガゼイン等の天然樹脂またはアミン変性ポリビニルアル
コール等の合成樹脂から成る染料基材を酸性染料等の染
料で染色して、それを樹脂に混入させることにより着色
し得る。 【００２５】また、光吸収性部材９の表面での光の反射
や散乱を抑制するために、艶消し剤を含有させてもよ
い。 【００２６】また無機材料の場合は、ＦｅやＡｌを主成
分とする合金を素材とし、黒Ｃｒ処理、及び黒アルマイ
ト処理等の光を反射し難い表面処理を施したものや、ア
ルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックス，窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）セラミックス，炭化珪素（ＳｉＣ）セラミッ
クス，窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）セラミックス，ガラスセラ
ミックス等のセラミックスでも良い。但し、セラミック
スの場合、光吸収性部材９としての役割から暗色系のセ
ラミックス、例えば黒色セラミックス（Ｍｏを含有）や
赤紫色セラミックス（Ｍｎを含有）等が好ましい。 【００２７】本発明の基体２は、アルミナセラミック
ス，窒化アルミニウムセラミックス，炭化珪素セラミッ
クス，窒化珪素セラミックス，ガラスセラミックス等の
セラミックス、またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎ
ｉ合金，Ａｌ，Ｃｕ等の金属から成る。 【００２８】また、熱膨張係数差による熱応力の発生を
防ぐといった点で、側壁部２ｃも基体２と同様の材料か
ら成るのがよい。基体２の上側主面には、光半導体素子
３を収容し底面２ｂに載置するための凹部２ａが形成さ
れており、凹部２ａの底面２ｂの外周部に電極パッド５
が設けられている。この電極パッド５は、基体２の側壁
部２ｃ外面および基体２の下側主面等に形成されたメタ
ライズ層等から成る配線パターンやリード端子等（図示
せず）を介して外部電気回路等に接続される。 【００２９】光半導体素子３は、その上面の中央部に受
光部３ａが設けられており、その上面の受光部３ａの周
囲である外周部には、入出力用の電極４が設けられてい
る。光半導体素子３は、ＰＤ，ラインセンサ，イメージ
センサ，ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＥＰＲＯ
Ｍ（Erasable and Programmable ＲＯＭ）等の受光素
子、またはこれらの受光部を有する光半導体素子であ
る。 【００３０】樹脂層７は、アクリル系樹脂，エポキシ系
樹脂，シリコーン系樹脂，ポリエーテルアミド系樹脂等
から成る。この樹脂層７は、余計な外光の入射を遮断す
るために、上記したような黒色，茶褐色，暗緑色，濃青
色等の暗色系の顔料や染料を混入させてもよい。 【００３１】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれ
ば種々の変更は可能である。 【００３２】 【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。 【００３３】（実施例）まず、光半導体素子３としてイ
メージセンサ素子、アルミナセラミックスから成る基体
２、ガラスから成る透光性蓋体８、Ａｕから成るボンデ
ィングワイヤ６、光吸収性部材９としてＦｅを主成分と
したＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の表面を黒Ｃｒ処理を施した
ものを用い、基体２と光半導体素子３をエポキシ樹脂か
ら成る接着剤１０で接着固定し、凹部２ａの底面２ｂで
光半導体素子３の周囲に枠状の光吸収性部材９をエポキ
シ樹脂から成る接着剤１１で接着固定した。また、光半
導体素子３の電極と基体２の電極パッド５とをボンディ
ングワイヤ６によって電気的に接続した。その後、基体
２と透光性蓋体８とをエポキシ樹脂から成る接着層７で
接着封止することにより、本発明の光半導体装置１（サ
ンプルＡ）を作製した。 【００３４】また、比較例として、上記実施例と同じ光
半導体素子３、基体２、透光性蓋体８、ボンディングワ
イヤ６、光吸収性部材９を用い、光半導体素子３の上面
より上方の位置に光吸収性部材９を凹部２ａ内に設置す
ることにより、従来構成（図４）の光半導体装置１０１
（サンプルＢ）を作製した。なお、光吸収性部材９の設
置は、凹部１０２ａの底面１０２ｂの外周部に枠状の階
段部をセラミック積層法や別途作製して形成し、その階
段部上に光吸収性部材９を接着することによって行なっ
た。 【００３５】そして、これらのサンプルＡ，Ｂの各１０
個について、実際に画像を取り込み、輝度むら特性をイ
メージテスタを用いて測定し、各サンプルの輝度むらが
何％であるかを求めた。これらの輝度むら特性の測定結
果を表１に示す。なお、輝度むらの値は全サンプルの受
光感度が同一とみなした場合の値であるが、光半導体素
子３として全て同じものを使用していることから、それ
らの受光感度はほとんど同一であるとみなすことができ
る。 【００３６】 【表１】 【００３７】表１より、従来品であるサンプルＢの輝度
むらが平均して約５％であったのに対し、本発明品であ
るサンプルＡは輝度むらが全て２％以内に抑えられてお
り、本発明の光半導体装置が従来のものより優れた輝度
むら特性を有していることが確認された。 【００３８】なお、本発明は上記実施の形態および実施
例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の変更を行なうことは何ら差し支えない。 【００３９】 【発明の効果】本発明は、上側主面に凹部が形成された
基体と、凹部の底面に載置され、上面の中央部に受光部
が設けられているとともに外周部に電極が形成された光
半導体素子と、上側主面の凹部の周囲の略全周に設けら
れた樹脂層と、樹脂層の上部で接着されて光半導体素子
を封止する透光性蓋体とを具備し、凹部の底面の光半導
体素子の周囲に光半導体素子の上面以下の高さを有する
光吸収性部材が設けられていることにより、光半導体装
置内の光半導体素子部に外部より入射する光の一部が、
光半導体素子の側面や光半導体素子を固定するための接
着剤等で反射し、その反射光が光半導体装置内部で乱反
射して光半導体素子の受光部に入り込むのを抑制して、
光半導体装置の受光特性を良好にすることができる。そ
の結果、光半導体装置をカメラ等に組み込んだ場合、画
像の取り込みに不具合が生じるといった問題が解消され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光半導体装置について実施の形態の一
例を示す断面図である。 【図２】本発明の光半導体装置における光吸収性部材の
部分（図１のＡ部）の拡大断面図である。 【図３】図１の光半導体装置の平面図である。 【図４】従来の光半導体装置の断面図である。 【図５】図４の光半導体装置の平面図である。 【符号の説明】 １：光半導体装置 ２：基体 ２ａ：凹部 ２ｂ：底面 ２ｃ：側壁部 ３：光半導体素子 ３ａ：受光部 ４：電極 ５：電極パッド ６：ボンディングワイヤ ７：樹脂層 ８：透光性蓋体 ９：光吸収性部材
例を示す断面図である。 【図２】本発明の光半導体装置における光吸収性部材の
部分（図１のＡ部）の拡大断面図である。 【図３】図１の光半導体装置の平面図である。 【図４】従来の光半導体装置の断面図である。 【図５】図４の光半導体装置の平面図である。 【符号の説明】 １：光半導体装置 ２：基体 ２ａ：凹部 ２ｂ：底面 ２ｃ：側壁部 ３：光半導体素子 ３ａ：受光部 ４：電極 ５：電極パッド ６：ボンディングワイヤ ７：樹脂層 ８：透光性蓋体 ９：光吸収性部材
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 上側主面に凹部が形成された基体と、前
記凹部の底面に載置され、上面の中央部に受光部が設け
られているとともに外周部に電極が形成された光半導体
素子と、前記上側主面の前記凹部の周囲の略全周に設け
られた樹脂層と、該樹脂層の上部で接着されて前記光半
導体素子を封止する透光性蓋体とを具備した光半導体装
置であって、前記凹部の底面の前記光半導体素子の周囲
に前記光半導体素子の上面以下の高さを有する光吸収性
部材が設けられていることを特徴とする光半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001331907A JP2003133563A (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | 光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001331907A JP2003133563A (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | 光半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003133563A true JP2003133563A (ja) | 2003-05-09 |
Family
ID=19147406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001331907A Pending JP2003133563A (ja) | 2001-10-30 | 2001-10-30 | 光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003133563A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015162506A (ja) * | 2014-02-26 | 2015-09-07 | 京セラ株式会社 | 撮像素子実装用基板及び撮像装置 |
-
2001
- 2001-10-30 JP JP2001331907A patent/JP2003133563A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015162506A (ja) * | 2014-02-26 | 2015-09-07 | 京セラ株式会社 | 撮像素子実装用基板及び撮像装置 |
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