JP2004363421A

JP2004363421A - 光半導体受光素子

Info

Publication number: JP2004363421A
Application number: JP2003161643A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Higuchi; 真一樋口; Akimori Kunie; 明守国江
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】１つの半導体受光素子を用いて、周辺光源の種類を特定する。
【解決手段】光半導体受光素子の１つの受光チップ内に、分光感度特性の異なる３種類の受光部をまとめて一体化する。各受光部からの出力差を利用することで、１つの受光素子を用いて光源の種類を特定することが可能となる。光源の種類が特定できると、例えば、携帯電話や携帯情報端末の液晶バックライト調光用センサとして使用する場合に、光源の種類に応じたフィードバック制御を行なうことができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体受光素子に関する。さらに詳しくは、３タイプの受光部を備えていて、各受光部からの出力差を検知することで、光源の種類を容易に判別できる光半導体受光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
フィルタを設けない例（図７および図８）
図７および図８は、従来より一般的に知られている半導体受光素子の一例を示している。この受光素子は、後述する他の従来の半導体受光素子とは異なり、フィルタを設けて特定の波長成分をカットする、ということはしていない。
図７に示したように、半導体受光チップ１４は、搭載用リードフレーム３にマウントされている。半導体受光チップ１４の天面には受光部２および電極４が設けられていて、電極４を、ボンディングワイヤ６を用いて、もう一方のリードフレーム５と電気的に接続する。
接続が完了した後、図８に示したように、透明のモールド樹脂１５を用いて全体を封止して、半導体受光素子を構成する。なお、モールド樹脂１５による成型と同時に、集光用レンズ１６も成形される。この受光素子は、実際には、両リードフレーム３、５を実装基板に半田接続して使用する。
上記構造を有する受光素子は、本来的に、光半導体受光チップの分光感度（ピーク感度波長は主に８００ｎｍ付近）による波長を中心とした特定の波長しか検出することができない。この問題を解決して、光半導体受光チップのピーク感度波長以外の波長成分を検出できるように、次に説明するような光半導体受光素子が提案されている。
【０００３】
可視光をカットするフィルタを設けた例（図９）
図９の光半導体受光素子は、基本的な構成は、図７および図８に示したものと同様であるが、モールド樹脂１７に、可視光をカットする成分を配合している点が異なる。これにより、可視光成分の光は、受光チップに到達する前にモールド樹脂によってカットされ、それ以外の波長成分のみが受光チップに到達する。
【０００４】
赤外光をカットするフィルタを設けた例（図１０および図１１）
図１０の光半導体素子においては、チップ搭載用リードフレーム３ともう一方のリードフレーム５とを枠状のステム樹脂７で固定して、搭載用フレーム３上に光半導体受光チップ１４をマウントしている。半導体受光チップ１４の天面に受光部２および電極４を配置し、電極４とリードフレーム５とをボンディングワイヤ６を用いて電気的に接続している。
ボンディングワイヤ６による接続完了後に、図１１に示したように、ステム樹脂７に赤外光カットフィルタ１８を取り付けて光半導体受光チップの上部を覆った後、樹脂で封止する。これにより、赤外光成分の光は、受光チップに到達する前に赤外光カットフィルタ１８によってカットされ、それ以外の波長成分のみが受光チップに到達する。
【０００５】
以上に説明したように、これまで、フィルタ無し受光素子、可視光カットフィルタ搭載受光素子、赤外光カットフィルタ搭載受光素子は、それぞれ個別のものとしか存在しなかった（例えば、従来特許文献参照）。このため、いずれかの受光素子を用いることで、特定の波長成分を検出できたとしても、その光源が何であるかを特定することは困難であった。
【０００６】
【従来特許文献】
『公開番号：実開昭６１−１５６２５０』（考案の名称：赤外光源用受光素子）『公開番号：特開平４−３０６８８３』（発明の名称：透明樹脂封止型半導体装置）
【０００７】
【課題を解決するための手段・作用・効果】
本願発明は、上記課題を有効に解決するために創案されたものであって、以下の特徴を備えた光半導体受光素子を提供する。
【０００８】
本発明の光半導体受光素子は、搭載用リードフレームに設けた受光チップ上に受光面および電極を設け、当該電極を他のリードフレームと電気的に接続するとともに、各リードフレームが外部に突出するように樹脂で封止してなる光半導体受光素子である。そして、上記受光チップ上に、第１、第２、第３の３つの受光部、および各受光部に対応する３つの電極を配置するとともに、各電極に対応する３つのリードフレームを設けている。第１受光部を可視光カット手段で覆うとともに、第２受光部を赤外光カット手段で覆っている。
【０００９】
以上のように構成された本発明の受光素子においては、分光感度特性の異なる３種類の受光部が１つにまとめて一体化されている。したがって、各受光部からの出力差を利用することで、１つの受光素子を用いて光源の種類を特定することが可能となる。
光源の種類が特定できると、例えば、携帯電話や携帯情報端末の液晶バックライト調光用センサとして使用する場合に、光源の種類に応じたフィードバック制御を行なうことができる。すなわち、光源が太陽光であれば屋外であると判断して、光源が蛍光灯や白熱灯であれば屋内であると判断して、バックライトの明るさを調節することができる。
【００１０】
一般的に、受光チップには分光感度特性があり、どの波長帯域を敏感に受光するかという特性が個々のチップによって異なる。分光感度特性の異なれば、受光チップからの出力が全く同じであっても、受ける光の種類やエネルギー量は異なる。それ故、受光部が１つである受光チップを用いた従来素子では、光源の種類が複数ある環境の中では、光の種類や明るさを誤検知してしまうことがあった。
本発明においては、「可視光をカットして赤外光を主に透過させる、可視光カット手段（フィルタ等）を備えた受光部」と「赤外光をカットして可視光を主に透過させる、赤外カットフィルタ（フィルタ等）を備えた受光部」と「フィルタを備えない受光部」との３種類の受光部を１つの受光チップに組み込むことで、各受光部からの出力差から光源を特定することができる。さらには、１つの受光素子で光源の大まかな波長を検知できるので、光学機器やセンサのコストダウンに大きく寄与することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。
ガラスフィルタを使用した一体型受光素子（図１〜図３）
図１の受光素子においては、チップ搭載用リードフレーム３、およびそれ以外の３つのリードフレーム５ａ、５ｂ、５ｃを、枠状のステム樹脂７によって固定している。
光半導体受光チップ１は、導電性接着剤等を用いて、チップ搭載用リードフレーム３と電気的に接合している。この１つの光半導体受光チップ１上に、３つの受光部２ａ、２ｂ、２ｃを配置している。
そして、各受光部２ａ、２ｂ、２ｃに対応させて、３つの電極４ａ、４ｂ、４ｃを光半導体受光チップ１上に設けている。各電極４ａ、４ｂ、４ｃは、それぞれボンディングワイヤ６ａ、６ｂ、６ｃを用いて、チップ搭載用リードフレーム以外のリードフレーム５ａ、５ｂ、５ｃと電気的に接合している。
受光部２ａ、２ｂ、２ｃからの出力は、それぞれ、リードフレーム５ａ、５ｂ、５ｃから外部へ出力される。
【００１２】
次に、図２に示すように、可視光カットフィルタ９および赤外光カットフィルタ１０を表面に貼り付けたガラス板８を用意する。各フィルタ９および１０の形状は、受光チップ１上にある各受光部の形状に合わせてあり、図３に示すように、ガラス板８を枠状のステム樹脂７にセットしたときに、可視光カットフィルタ９が受光部２ａを覆い、赤外光カットフィルタ１０が受光部２ｃを覆う。ガラス板８上をチップ上にセットした後、全体を透明の樹脂で封止する。
【００１３】
モールド樹脂一体成形型受光素子（図４〜図６）
次に、別の実施形態として、モールド樹脂による２フィルタ搭載一体型受光素子の構造を図４〜図６に示す。
図４に示すように、３つの受光部２ａ、２ｂ、２ｃを有する光半導体受光チップ１を、チップ搭載用リードフレーム３上に導電性接着剤等を用いて電気的に接合する。光半導体受光チップ１上には、３つの受光部２ａ、２ｂ、２ｃに対応させて、３つの電極４ａ、４ｂ、４ｃを配置しており、３つの電極４ａ、４ｂ、４ｃは、ボンディングボンディングワイヤ６ａ、６ｂ、６ｃを用いて、各リードフレーム５ａ、５ｂ、５ｃと電気的に接合している。
次に、可視光をカットする成分を含んだモールド樹脂と、赤外光をカットする成分を含んだモールド樹脂と、を用意する。そして、図５に示すように、一次モールドとして受光部２ａ上に可視光カット樹脂１１を、受光部２ｃ上に赤外光カット樹脂１２を成型する。その後、さらに図６に示したように、二次モールドとして透明樹脂１３で封止して、一体型受光素子を構成する。
【００１４】
なお、図示はしないが、上記各実施形態において、受光チップ内に増幅回路を搭載すれば、受光素子の周辺回路への搭載が容易となる。さらに、受光チップ内にＩＣ回路を搭載して、３タイプの受光部からの出力差によって大まかな波長を判断させれば、高い精度が要求されることのないスペクトルアナライザとして利用することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光半導体受光素子を、ワイヤボンディングが完了した状態で示す平面図である。
【図２】図１の受光素子にセットされるフィルタ搭載ガラス板の平面図である。
【図３】図１の受光素子に図２のガラス板をセットした状態を示す平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る光半導体受光素子を、ワイヤボンディングが完了した状態で示す平面図である。
【図５】図４の受光素子を一次モールドが完了した状態で示す平面図である。
【図６】図５の後、二次モールドが完了した状態を示す平面図である。
【図７】特定の波長領域をカットするフィルタを備えない従来の光半導体受光素子を、ワイヤボンディングが完了した状態で示す平面図である。
【図８】図７の光半導体受光素子を樹脂で封止した状態を示す平面図である。
【図９】可視光カット樹脂で封止された従来の光半導体受光素子の平面図である。
【図１０】赤外光カットフィルタを利用する従来の光半導体受光素子のワイヤボンディングが完了した状態で示す平面図である。
【図１１】図１０の光半導体受光素子に赤外光カットフィルタを取り付けた状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１光半導体受光チップ（３受光部搭載タイプ）
２受光部
３半導体チップ搭載用リードフレーム
４チップ電極
５リードフレーム
６ボンディングワイヤ
７ステム樹脂
８ガラス板
９可視光カットフィルタ
１０赤外光カットフィルタ
１１可視光カット樹脂
１２赤外光カット樹脂
１３透明モールド樹脂
１４光半導体受光チップ（１受光部搭載タイプ）
１５モールド樹脂
１６集光レンズ
１７可視光カットモールド樹脂
１８赤外光カットフィルタ

Claims

搭載用リードフレームに設けた受光チップ上に受光面および電極を設け、当該電極を他のリードフレームと電気的に接続するとともに、各リードフレームが外部に突出するように樹脂で封止してなる、光半導体受光素子において、
上記受光チップ上に、第１、第２、第３の３つの受光部、および各受光部に対応する３つの電極を配置するとともに、各電極に対応する３つのリードフレームを設け、
第１受光部を可視光カット手段で覆うとともに、第２受光部を赤外光カット手段で覆ったことを特徴とする、光半導体受光素子。
上記可視光カット手段を、ガラス板面上に配置した可視光カットフィルタで構成し、
上記赤外光カット手段を、ガラス板面上に配置した赤外光カットフィルタで構成したことを特徴とする、請求項１記載の光半導体受光素子。
上記可視光カット手段を、可視光カット成分を含んだ樹脂で構成し、
上記赤外光カット手段を、赤外光カット成分を含んだ樹脂で構成したことを特徴とする、請求項１記載の光半導体受光素子。
上記受光チップにトランジスタ回路を搭載したことを特徴とする、請求項１記載の光半導体受光素子。
上記受光チップにＩＣ回路を搭載したことを特徴とする、請求項１記載の光半導体受光素子。