JP2005020464A - 光半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光半導体素子とレンズとが高精度で位置合わせされた光半導体装置およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】上面に光半導体素子を収容するための凹部を有する絶縁基体１と、絶縁基体１の凹部の内側から外側にかけて導出された配線導体２と、凹部の底面に接合されるとともに電極４が配線導体２に電気的に接続された光半導体素子３と、絶縁基体１の上面に凹部を塞ぐようにして取着された透光性蓋体８と、透光性蓋体８の上面を覆って絶縁基体１の上面の外周部に下端の鍔状部１１が樹脂接着剤７を介して取着されるとともに内側にレンズ１０が設けられた筒体９とを具備し、筒体９は、鍔状部１１に貫通孔１３が形成されており、樹脂接着剤７は、紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有するものであるとともに貫通孔１３内に充填されている。
【選択図】 図１
【解決手段】上面に光半導体素子を収容するための凹部を有する絶縁基体１と、絶縁基体１の凹部の内側から外側にかけて導出された配線導体２と、凹部の底面に接合されるとともに電極４が配線導体２に電気的に接続された光半導体素子３と、絶縁基体１の上面に凹部を塞ぐようにして取着された透光性蓋体８と、透光性蓋体８の上面を覆って絶縁基体１の上面の外周部に下端の鍔状部１１が樹脂接着剤７を介して取着されるとともに内側にレンズ１０が設けられた筒体９とを具備し、筒体９は、鍔状部１１に貫通孔１３が形成されており、樹脂接着剤７は、紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有するものであるとともに貫通孔１３内に充填されている。
【選択図】 図１
Description
【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およびその製造方法に関する。
【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は、光半導体収納用パッケージ（以下、光半導体パッケージともいう）を有するとともにセラミックス等からなる絶縁基体を具備している。
【０００３】
この絶縁基体は、その上面に光半導体素子を収容するための凹部が設けられており、凹部の底面に光半導体素子が載置される。また、絶縁基体の凹部の内側から外側にかけて配線導体が導出されており、光半導体素子の電極が凹部の内側に露出した配線導体にボンディングワイヤを介して電気的に接続される。そして、絶縁基体の上面の凹部の周囲に透光性蓋体を取着して凹部を塞ぐとともに、透光性蓋体の上面を覆って、内側にレンズが設けられた筒体を取着することにより、光半導体装置が作製される。
【０００４】
光半導体素子は絶縁基体の凹部の底面上に、ろう材や樹脂接着剤等を介して接合固定され、光半導体素子の上面には中央部に受光部が設けられている。また光半導体素子の上面の外周部には電極が設けられている。絶縁基体の凹部の内周面には、例えば段差部が形成され、この段差部の上面から絶縁基体の外面にかけて配線導体が導出されている。
【０００５】
この絶縁基体はセラミックス等からなり、平板状の底板部の上面の外周部に、別体の枠状の側壁部を接合することにより凹部が設けられている。また、底板部と側壁部とは一体的に形成されていてもよい。
【０００６】
絶縁基体の凹部に接合された光半導体素子の電極は、凹部内に露出している配線導体に、Ａｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤにより電気的に接続される。
【０００７】
また、透光性蓋体が樹脂接着剤を介して絶縁基体の側壁部の上面に接着固定され、透光性蓋体により凹部が塞がれて、凹部内に光半導体素子が気密に封止される。
【０００８】
内側にレンズが設けられるとともに下端に鍔状部が設けられた筒体を絶縁基体の上面に、筒体の鍔状部と絶縁基体の上面の外周部とが樹脂接着剤を介して接着されるようにして取着し、透光性蓋体の上面を筒体で覆うことにより光半導体装置となる。
【０００９】
このような光半導体装置は、筒体の外側から入射してくる光を、筒体の内側に設けたレンズで調節して光半導体素子の受光部に焦点を合わせるようにして光半導体素子に受光させ、この光を光半導体素子内部で電気信号に変換して、電極を介して外部の電気回路にその電気信号を供給する。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−３５６２５４号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開２００２−３１８３３６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、光半導体装置に対してより精密なレンズの実装が益々要求されてきているが、上記従来の光半導体装置では、以下に述べるような問題点があった。
【００１３】
絶縁基体の上面に樹脂層を介して透光性蓋体が接着されて光半導体素子が封止された後、筒体の鍔状部を絶縁基体の上面の外周部に樹脂接着剤を介して取着する作業は、例えば、熱硬化性の未硬化の樹脂接着剤を鍔状部と絶縁基体の上面の外周部との間に挟んで筒体を移動させ、光半導体素子と筒体の内側のレンズとの位置合わせを行い、その後、これらの位置合わせしたものをオーブン中等で加熱し、未硬化の樹脂接着剤を熱硬化させることにより行われる。そして、このように一旦位置合わせしたものをオーブンに入れるときに位置合わせがくるったり、オーブン内で樹脂接着剤が硬化中に筒体が横方向等に動いたりし、その結果、筒体の内側のレンズと光半導体素子の受光部との間に位置ずれが生じるという問題点があった。このような位置ずれは、例えば所望の設定値に対して、±１００μｍ（−１００μｍ〜＋１００μｍ）〜±２００μｍ（−２００μｍ〜＋２００μｍ）にまで達していた。
【００１４】
従って、本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、光半導体素子とレンズとが高精度で位置合わせされた光半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、上面に光半導体素子を収容するための凹部を有する絶縁基体と、該絶縁基体の前記凹部の内側から外側にかけて導出された配線導体と、前記凹部の底面に接合されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された光半導体素子と、前記絶縁基体の上面に前記凹部を塞ぐようにして取着された透光性蓋体と、前記透光性蓋体の上面を覆って前記絶縁基体の上面の外周部に下端の鍔状部が樹脂接着剤を介して取着されるとともに、内側にレンズが設けられた筒体とを具備しており、前記筒体は、前記鍔状部に貫通孔が形成されており、前記樹脂接着剤は、紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有するものであるとともに前記貫通孔内に充填されていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の光半導体装置は、筒体の鍔状部と絶縁基体の上面の外周部とを接着している樹脂接着剤が、紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有するものであり、かつ、鍔状部に貫通孔が形成されており、この鍔状部と絶縁基体の上面の外周部とを接着する樹脂接着剤が鍔状部の貫通孔内に充填されていることから、筒体と絶縁基体との接着の際に、鍔状部の貫通孔を通って紫外線を照射することにより樹脂接着剤を部分的に硬化させて半硬化状態とすることができる。そして、この半硬化状態となった樹脂接着剤を介して、筒体の内側のレンズと、絶縁基体に搭載された光半導体素子の受光部とを高精度に位置合わせするとともに、筒体を絶縁基体に対して仮固定しておくことができ、その後半硬化状態の樹脂接着剤を熱硬化させることにより、光半導体素子とレンズとが高精度で位置合わせされた光半導体装置を得ることができる。
【００１７】
また本発明の光半導体装置は、樹脂接着剤が鍔状部の貫通孔内に充填されていることから、樹脂接着剤と鍔状部との接着面積を大きくとることができるとともに、筒体と絶縁基体との相対的な位置ずれ方向である横方向に対して直交する方向等の一定の角度をもった接着面でも接着することができ、その結果、筒体と絶縁基体との位置ずれをより効果的に抑えることができるとともに、筒体と絶縁基体との接着をより強固なものとすることができる。
【００１８】
また本発明の光半導体装置は、好ましくは、前記貫通孔はスリット状のものが複数等間隔で形成されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の光半導体装置は、好ましくは貫通孔をスリット状のものとすることにより、樹脂接着剤を貫通孔内に充填させることがより一層容易なものとなる。また、スリット状のものを複数等間隔で例えば周方向に並ぶように形成することから、筒体の鍔状部と絶縁基体の上面の外周部との接着面の全周にわたって均一に樹脂接着剤を貫通孔内に充填させることができるとともに、鍔状部と絶縁基体との接着強度をより確実に均一なものとすることができ、筒体と絶縁基体とがより一層強固にかつ高精度に接着された光半導体装置とすることができる。
【００２０】
また、貫通孔をスリット状のものとすることにより、筒体と絶縁基体とを接着する樹脂接着剤をより効果的に貫通孔に充填させて吸収することができるので、余分な樹脂接着剤が透光性蓋体の上面に流れ出し、透光性蓋体を通って光が入射することを妨げるというような不具合も効果的に防止することができ、より信頼性，生産性に優れた光半導体装置とすることができる。
【００２１】
本発明の光半導体装置の製造方法は、上面に光半導体素子を収容するための凹部を有し該凹部の内側から外側にかけて配線導体が導出された絶縁基体の前記凹部の底面に光半導体素子を接合する工程と、前記光半導体素子の電極を前記配線導体に電気的に接続するとともに前記絶縁基体の上面に前記凹部を塞ぐようにして透光性蓋体を取着して前記光半導体素子を気密封止する工程と、貫通孔が形成された鍔状部が下端に設けられた筒体の前記鍔状部を前記絶縁基体の上面の外周部に紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有する未硬化の樹脂接着剤を間に挟んで載置する工程と、未硬化の前記樹脂接着剤に紫外線を照射して半硬化状態とするとともに前記筒体の内側に設けられたレンズと前記絶縁基体とを位置合わせする工程と、半硬化状態の前記樹脂接着剤を加熱して硬化させることにより、前記筒体を前記絶縁基体に接着する工程とを具備するものである。
【００２２】
本発明の光半導体装置の製造方法は、貫通孔が形成された鍔状部が下端に設けられた筒体の鍔状部を絶縁基体の上面の外周部に紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有する未硬化の樹脂接着剤を間に挟んで載置する工程と、未硬化の樹脂接着剤に紫外線を照射して半硬化状態とするとともに筒体の内側に設けられたレンズと絶縁基体とを位置合わせする工程とを具備することから、半硬化状態となった樹脂接着剤を介して筒体の内側のレンズと絶縁基体に搭載された光半導体素子の受光部とを高精度に位置合わせすることができ、その結果、次の熱硬化工程で筒体と絶縁基体とが相対的に動いて位置ずれを生じることがないような強度で筒体を絶縁基体に対して仮固定しておくことができる。
【００２３】
そして、半硬化状態の樹脂接着剤を加熱して硬化させることにより、筒体を絶縁基体に接着する工程を具備することから、樹脂接着剤を加熱して十分に硬化させて、光半導体素子とレンズとが高精度で位置合わせされた状態で筒体と絶縁基体とが強固に接着されてなる光半導体装置を作製することができる。
【００２４】
【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である。図１において、１は絶縁基体、２は配線導体、３は光半導体素子、８は透光性蓋体、９は筒体である。主に、これらの絶縁基体１、配線導体２、光半導体素子３、透光性蓋体８および筒体９により光半導体装置が構成されている。なお、図１で２０は筒体９を除いたものである光半導体素子収納用パッケージを示す。
【００２５】
本発明の半導体装置は、上面に光半導体素子３を収容するための凹部を有する絶縁基体１と、絶縁基体１の凹部の内側から外側にかけて導出された配線導体２と、凹部の底面に接合されるとともに電極が配線導体２に電気的に接続された光半導体素子３と、絶縁基体１の上面に凹部を塞ぐようにして取着された透光性蓋体８と、透光性蓋体８の上面を覆って絶縁基体１の上面の外周部に下端の鍔状部が樹脂接着剤を介して取着されるとともに、内側にレンズが設けられた筒体９とを具備し、筒体９は、鍔状部に貫通孔が形成されており、樹脂接着剤は、紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有するものであるとともに貫通孔内に充填されていることを特徴とするものである。
【００２６】
本発明における絶縁基体１は、上面に光半導体素子３を収容するための凹部を有しており、この凹部内に光半導体素子３が収容されている。なお、光半導体素子３は、ろう材や樹脂接着剤等を介して凹部の底面に接合されている。この絶縁基体１は、光半導体装置が外部電気回路基板等に実装される際の熱で膨張し、光半導体素子３にストレスを与える場合があることから、熱膨張係数が５×１０−６／℃程度と小さいアルミナを主成分としたセラミックスから成ることが好ましい。
【００２７】
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）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）等の受光素子、またはこれらの受光部を有するものである。
【００２８】
このような光半導体素子３は、上面の中央部に受光部３ａが設けられているとともに、上面の外周部等に電気信号の入出力用の電極４が設けられている。
【００２９】
また、絶縁基体１の凹部の内側から外側にかけて配線導体２が導出されている。この配線導体２のうち、凹部の内側に露出した部位に電極パッド５が形成されており、この電極パッド５に光半導体素子３の電極４がＡｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤ６等の導電性接続材を介して接続される。そして、配線導体２のうち凹部の外側に導出した部分を外部の電気回路に半田等を介して接続することにより、光半導体素子３の電極４が配線導体２を介して外部の電気回路と電気的に接続される。
【００３０】
なお、導電性接続材としてボンディングワイヤを用いる場合、ボンディングワイヤ６の長さは０．３〜０．８ｍｍが好ましい。０．３ｍｍ未満では、ボンディングワイヤ６が短すぎて十分なループを形成することができずに、光半導体素子３の電極４と電極パッド５を確実に接続できず、接続不良が生じやすくなる。０．８ｍｍを超えると、ループを形成するボンディングワイヤ６が長くなるため、ボンディングワイヤ６に余分なインダクタンスが発生して高周波信号の伝送性が劣化し易くなるとともにコスト高となる。また、ボンディングワイヤ６はループの最高部が透光性蓋体８の下面に接していてもよい。また導電性接続線としては、ボンディングワイヤ６以外にリボン状（帯状）のものやリード端子等の棒状のものを用いてもよい。
【００３１】
絶縁基体１の上面には、例えば樹脂層を介して透光性蓋体８が取着されており、この透光性蓋体８により凹部が塞がれ、凹部内に収容された光半導体素子３が気密封止されている。樹脂層は、アクリル系樹脂，エポキシ系樹脂等から成る。また、樹脂層は、余計な外光の入射を遮断するために、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。
【００３２】
透光性蓋体８は、光半導体素子３がＣＣＤ等の外光を受光する光半導体素子である場合、ガラス，石英，サファイヤ（単結晶アルミナ），透明樹脂等からなる透光性のものである。また、透光性蓋体８の上下面の少なくとも一方には紫外線を遮断するための光学膜が形成されていてもよい。
【００３３】
この透光性蓋体８の上面を覆うようにして、内側にレンズ１０が設けられた筒体９が絶縁基体１の上面の外周部に取着されている。筒体９は、内部にレンズ１０が設けられており、筒体９の上側から入射した外部の光は、レンズ１０で集光されて光半導体素子３の受光部３ａで焦点を結び、受光部３ａにより受光される。このため、レンズ１０と半導体素子３の受光部３ａとは、±１００μｍ未満の位置ずれでもって高精度に位置合わせされたものとする必要がある。
【００３４】
また、筒体９は下端に鍔状部１１が設けられており、鍔状部１１が絶縁基体１の上面の外周部に樹脂接着剤７を介して接着されている。そして、筒体９の鍔状部１１には貫通孔１３が形成されている。また、鍔状部１１と絶縁基体１とを接着している樹脂接着剤７は、紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有するものである。そして、樹脂接着剤７は鍔状部１１の貫通孔１３内に充填されている。
【００３５】
本発明においては、筒体９の鍔状部１１と絶縁基体１の上面の外周部とを接着している樹脂接着剤７が、紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有するものであり、鍔状部１１に貫通孔１３が形成されており、この鍔状部１１と絶縁基体１の上面の外周部とを接着する樹脂接着剤７が鍔状部９の貫通孔１３内に充填されていることから、筒体９と絶縁基体１との接着の際に、鍔状部１１の貫通孔１３を通して紫外線を照射することにより未硬化の樹脂接着剤７を部分的に硬化させて半硬化状態とすることができる。そして、この半硬化状態となった樹脂接着剤７を介して、筒体９の内側のレンズ１０と絶縁基体１に搭載された光半導体素子３の受光部３ａとを高精度に位置合わせするとともに、筒体９を絶縁基体１に仮固定しておくことができ、その後半硬化状態の樹脂接着剤７を熱硬化させることにより、光半導体素子３とレンズ１０とが高精度で位置合わせされた光半導体装置を得ることができる。
【００３６】
このような紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有する樹脂接着剤７としては、アクリル系樹脂，エポキシ系樹脂等の樹脂を用いることができる。
【００３７】
また本発明の光半導体装置は、樹脂接着剤７が鍔状部１１の貫通孔１３内を充填していることから、樹脂接着剤７と鍔状部１１との接着面積を大きくとることができるとともに、筒体９と絶縁基体１との相対的な位置ずれ方向である横方向に対して直交する方向等の一定の角度をもった接着面でも接着することができ、その結果、筒体９と絶縁基体１との位置ずれをより効果的に抑えることができるとともに、筒体９と絶縁基体１との接着をより強固なものとすることができる。
【００３８】
また、貫通孔１３は、複数個が鍔状部１１に筒体９を挟んで対向するような位置、すなわち筒体９の中心軸に関して対称な位置に形成することが好ましい。
【００３９】
このように筒体９を挟んで貫通孔１３を形成しておくと、筒体９を絶縁基体１に接着する際に筒体９を両側から挟むようにして確実に位置決めして仮固定することができるので、位置決めの精度をより高くすることができる。なお、筒体９を挟んで貫通孔１３を形成する場合、一対に限らず複数対形成してもよい。
【００４０】
また本発明の光半導体装置において、貫通孔１３はスリット状のものが複数等間隔で形成されていることが好ましい。すなわち、スリット状のものが複数等間隔で全周にわたって形成されていることがよい。
【００４１】
貫通孔１３をスリット状のものとすることにより、樹脂接着剤７を貫通孔１３内に充填させることがより一層容易なものとなる。また、このようなスリット状の貫通孔１３を複数等間隔で形成しておくと、筒体９の鍔状部１１と絶縁基体１の上面の外周部との接着面の全周にわたって均一に樹脂接着剤７を貫通孔１３内に充填させることができるとともに、鍔状部１１と絶縁基体１との接着強度をより確実に均一なものとすることができ、筒体９と絶縁基体１とがより一層強固にかつ高精度に接着された光半導体装置とすることができる。
【００４２】
また、貫通孔１３をスリット状のものとすることにより、筒体９と絶縁基体１とを接着する樹脂接着剤７をより効果的に充填させて吸収することができるので、余分な樹脂接着剤７が透光性蓋体８の上面に流れ出し、透光性蓋体８を通って光が入射することを妨げるというような不具合も効果的に防止することができ、より信頼性，生産性に優れた光半導体装置とすることができる。
【００４３】
なお、絶縁基体１が一般に四角形状であるため、その上面の外周部に接着される筒体９の鍔状部１１も、極力接着面積を大きく確保するため、外形が四角形状のものとしておくことが好ましい。そして、スリット状の貫通孔１３は、この外形が四角形状の鍔状部１１の各辺の同じ位置に同じような形状で配置されるようにして形成することが好ましい。
【００４４】
また、筒体９は、内部に設けるレンズ（通常、いわゆる凸レンズ）に応じた円筒形のものが一般的であるため、鍔状部１１は外周形状が四角形状で内周形状が円形状となる。この場合、スリット状の貫通孔１３は、鍔状部１１の各辺の中央部に配置しておくと、鍔状部１１と絶縁基体１との接着幅が狭くなる各辺の中央部で接着力を効果的に補強することができる。
【００４５】
また、貫通孔１３の開口の面積（貫通孔１３が複数の場合は合計の面積）は、紫外線によって樹脂接着剤７を半硬化させる点で、接着される鍔状部１１の下面の面積の１０〜７０％程度であることがよい。１０％未満では、絶縁基体１に対して筒体９を仮止めさせるのに強度的に不十分となる。７０％を超えると、絶縁基体１に接着される鍔状部１１の下面の面積が小さくなって接合力が低下しやすくなる。
【００４６】
次に、本発明の光半導体装置の製造方法について、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて詳しく説明する。
【００４７】
まず、図２（ａ）に示すように、上面に光半導体素子３を収容するための凹部を有し、凹部の内側から外側にかけて配線導体２が導出された絶縁基体１の凹部の底面に半導体素子３を接合する。光半導体素子３は、例えば上面の中央部に受光部３ａを有し、上面の外周部に電極４を有したものである。この光半導体素子３を凹部の底面に、間にろう材や樹脂接着剤等の接合材を介して位置決め載置し、その後ろう材を加熱溶融させたり樹脂接着剤を硬化させたりすることにより、光半導体素子３が凹部の底面に接合される。
【００４８】
次に、図２（ｂ）に示すように、光半導体素子３の電極４を配線導体２に電気的に接続するとともに絶縁基体１の上面に凹部を塞ぐようにして透光性蓋体８を取着して半導体素子３を気密封止する。絶縁基体１は、凹部の内側から外側にかけて配線導体２が導出されており、この配線導体２のうち凹部の内側に露出した部分が電極パッド５となる。電極パッド５に半導体素子３の電極をＡｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤ６等の導電性接続材を介して接続することにより、光半導体素子３の電極が配線導体２と電気的に接続される。また、絶縁基体１の上面の凹部の周囲に未硬化のアクリル系樹脂，エポキシ系樹脂等からなる未硬化の樹脂層を塗布しておき、この上に透光性蓋体８を載せて樹脂層を硬化させることにより、透光性蓋体８が絶縁基体１の上面に取着され透光性蓋体８により半導体素子３が気密封止される。
【００４９】
次に、図２（ｃ）に示すように、貫通孔１３が形成された鍔状部１１が下端に設けられた筒体９の鍔状部１１を、絶縁基体１の上面の外周部に紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有する未硬化の樹脂接着剤７を間に挟んで載置する。このような紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有する未硬化の樹脂接着剤７としては、アクリル系樹脂，エポキシ系樹脂等の樹脂の未硬化のものを用いることができる。鍔状部１１と絶縁基体１の上面との間に未硬化の樹脂接着剤７を挟むには、例えば、未硬化の樹脂接着剤７を絶縁基体１の上面にスクリーン印刷法等の手段で塗布する等の手段を用いることができる。
【００５０】
次に、未硬化の樹脂接着剤７に紫外線を照射して半硬化状態とするとともに筒体９と絶縁基体１とを位置合わせする。未硬化の樹脂接着剤７は、主に貫通孔１３に充填された部分のみに紫外線が照射されるため、全体に十分な紫外線が照射されることはなく、部分的に硬化されるのみであり半硬化状態となる。そして、樹脂接着剤７の半硬化状態で、筒体９と絶縁基体１、すなわち筒体９の内部のレンズ１０と絶縁基体１に収容されている光半導体素子３の受光部３ａとを位置合わせする。位置合わせは画像認識装置等を用いて行うことができる。また、このときの位置合わせは、所望の設定値に対するずれが±１００μｍ未満となるような高精度なものとする必要がある。
【００５１】
次に、半硬化状態の樹脂接着剤７を加熱して硬化させることにより、筒体９を絶縁基体１に接着する。半硬化状態の樹脂接着剤７の加熱硬化は、例えば、未硬化の樹脂接着剤７がアクリル系樹脂からなる場合であれば５０〜１５０℃で行うことができる。熱硬化のために加えられる熱は、半硬化状態の樹脂接着剤７の全域に伝導されるため、樹脂接着剤７を十分に硬化させることができ、筒体９を絶縁基体１に強固に接着させることができる。
【００５２】
【実施例】
本発明の光半導体装置の実施例を以下に説明する。
【００５３】
（実施例）
まず、イメージセンサ素子から成る光半導体素子３、アルミナセラミックスから成る絶縁基体１、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を用い、絶縁基体１と光半導体素子３とをエポキシ樹脂から成る樹脂接着剤（図示せず）で接着固定した。また、光半導体素子３の電極４と絶縁基体１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、絶縁基体１と透光性蓋体８とをエポキシ樹脂からなる樹脂層で接着封止し、内側にレンズ１０が設けられ貫通孔１３が形成された鍔状部１１が下端に設けられた筒体９の鍔状部１１を絶縁基体１の上面の外周部に紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有する未硬化の樹脂接着剤（エポキシ樹脂）７を間に挟んで載置する工程と、未硬化の樹脂接着剤７に紫外線を照射して半硬化状態とするとともに筒体９と絶縁基体１とを位置合わせする工程と、半硬化状態の樹脂接着剤７を加熱して硬化させることにより筒体９を絶縁基体１に接着して、本発明の光半導体装置のサンプルＡを作製した。
【００５４】
また、比較例として、上記実施例と同じ光半導体素子３、透光性蓋体８、ボンディングワイヤ６および筒体９を用い、鍔状部１１に貫通孔１３が形成されておらず樹脂接着剤７が熱硬化性のものであること以外は上記実施例と同様の光半導体装置のサンプルＢを作製した。
【００５５】
そして、これらのサンプルＡ，Ｂの各１０個について、レンズと光半導体素子３との位置ずれを確認したところ、サンプルＡの位置ずれは±３０μｍ〜±１００μｍであり、サンプルＢの位置ずれは±１００μｍ〜±２００μｍであった。
【００５６】
従って、サンプルＡはサンプルＢに対して位置合わせ精度が約５０％改善された。
【００５７】
なお、本発明は上述の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。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の光半導体装置は、筒体の鍔状部と絶縁基体の上面の外周部とを接着している樹脂接着剤が、紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有するものであり、かつ、鍔状部に貫通孔が形成されており、この鍔状部と絶縁基体の上面の外周部とを接着する樹脂接着剤が鍔状部の貫通孔内に充填されていることから、筒体と絶縁基体との接着の際に、鍔状部の貫通孔を通って紫外線を照射することにより樹脂接着剤を部分的に硬化させて半硬化状態とすることができる。そして、この半硬化状態となった樹脂接着剤を介して、筒体の内側のレンズと、絶縁基体に搭載された光半導体素子の受光部とを高精度に位置合わせするとともに、筒体を絶縁基体に対して仮固定しておくことができ、その後半硬化状態の樹脂接着剤を熱硬化させることにより、光半導体素子とレンズとが高精度で位置合わせされた光半導体装置を得ることができる。
【００５９】
また本発明の光半導体装置は、樹脂接着剤が鍔状部の貫通孔内に充填されていることから、樹脂接着剤と鍔状部との接着面積を大きくとることができるとともに、筒体と絶縁基体との相対的な位置ずれ方向である横方向に対して直交する方向等の一定の角度をもった接着面でも接着することができ、その結果、筒体と絶縁基体との位置ずれをより効果的に抑えることができるとともに、筒体と絶縁基体との接着をより強固なものとすることができる。
【００６０】
本発明の光半導体装置は、好ましくは貫通孔をスリット状のものとすることにより、樹脂接着剤を貫通孔内に充填させることがより一層容易なものとなる。また、スリット状のものを複数等間隔で例えば周方向に並ぶように形成することから、筒体の鍔状部と絶縁基体の上面の外周部との接着面の全周にわたって均一に樹脂接着剤を貫通孔内に充填させることができるとともに、鍔状部と絶縁基体との接着強度をより確実に均一なものとすることができ、筒体と絶縁基体とがより一層強固にかつ高精度に接着された光半導体装置とすることができる。
【００６１】
また、貫通孔をスリット状のものとすることにより、筒体と絶縁基体とを接着する樹脂接着剤をより効果的に貫通孔に充填させて吸収することができるので、余分な樹脂接着剤が透光性蓋体の上面に流れ出し、透光性蓋体を通って光が入射することを妨げるというような不具合も効果的に防止することができ、より信頼性，生産性に優れた光半導体装置とすることができる。
【００６２】
本発明の光半導体装置の製造方法は、貫通孔が形成された鍔状部が下端に設けられた筒体の鍔状部を絶縁基体の上面の外周部に紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有する未硬化の樹脂接着剤を間に挟んで載置する工程と、未硬化の樹脂接着剤に紫外線を照射して半硬化状態とするとともに筒体の内側に設けられたレンズと絶縁基体とを位置合わせする工程とを具備することから、半硬化状態となった樹脂接着剤を介して筒体の内側のレンズと絶縁基体に搭載された光半導体素子の受光部とを高精度に位置合わせすることができ、その結果、次の熱硬化工程で筒体と絶縁基体とが相対的に動いて位置ずれを生じることがないような強度で筒体を絶縁基体に対して仮固定しておくことができる。
【００６３】
そして、半硬化状態の樹脂接着剤を加熱して硬化させることにより、筒体を絶縁基体に接着する工程を具備することから、樹脂接着剤を加熱して十分に硬化させて、光半導体素子とレンズとが高精度で位置合わせされた状態で筒体と絶縁基体とが強固に接着されてなる光半導体装置を作製することができる。
【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】（ａ）〜（ｃ）は本発明の光半導体装置の製造方法を工程順に説明した光半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１：絶縁基体
２：配線導体
３：光半導体素子
３ａ：受光部
４：電極
５：電極パッド
７：樹脂接着剤
８：透光性蓋体
９：筒体
１０：レンズ
１１：鍔状部
【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およびその製造方法に関する。
【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は、光半導体収納用パッケージ（以下、光半導体パッケージともいう）を有するとともにセラミックス等からなる絶縁基体を具備している。
【０００３】
この絶縁基体は、その上面に光半導体素子を収容するための凹部が設けられており、凹部の底面に光半導体素子が載置される。また、絶縁基体の凹部の内側から外側にかけて配線導体が導出されており、光半導体素子の電極が凹部の内側に露出した配線導体にボンディングワイヤを介して電気的に接続される。そして、絶縁基体の上面の凹部の周囲に透光性蓋体を取着して凹部を塞ぐとともに、透光性蓋体の上面を覆って、内側にレンズが設けられた筒体を取着することにより、光半導体装置が作製される。
【０００４】
光半導体素子は絶縁基体の凹部の底面上に、ろう材や樹脂接着剤等を介して接合固定され、光半導体素子の上面には中央部に受光部が設けられている。また光半導体素子の上面の外周部には電極が設けられている。絶縁基体の凹部の内周面には、例えば段差部が形成され、この段差部の上面から絶縁基体の外面にかけて配線導体が導出されている。
【０００５】
この絶縁基体はセラミックス等からなり、平板状の底板部の上面の外周部に、別体の枠状の側壁部を接合することにより凹部が設けられている。また、底板部と側壁部とは一体的に形成されていてもよい。
【０００６】
絶縁基体の凹部に接合された光半導体素子の電極は、凹部内に露出している配線導体に、Ａｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤにより電気的に接続される。
【０００７】
また、透光性蓋体が樹脂接着剤を介して絶縁基体の側壁部の上面に接着固定され、透光性蓋体により凹部が塞がれて、凹部内に光半導体素子が気密に封止される。
【０００８】
内側にレンズが設けられるとともに下端に鍔状部が設けられた筒体を絶縁基体の上面に、筒体の鍔状部と絶縁基体の上面の外周部とが樹脂接着剤を介して接着されるようにして取着し、透光性蓋体の上面を筒体で覆うことにより光半導体装置となる。
【０００９】
このような光半導体装置は、筒体の外側から入射してくる光を、筒体の内側に設けたレンズで調節して光半導体素子の受光部に焦点を合わせるようにして光半導体素子に受光させ、この光を光半導体素子内部で電気信号に変換して、電極を介して外部の電気回路にその電気信号を供給する。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−３５６２５４号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開２００２−３１８３３６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、光半導体装置に対してより精密なレンズの実装が益々要求されてきているが、上記従来の光半導体装置では、以下に述べるような問題点があった。
【００１３】
絶縁基体の上面に樹脂層を介して透光性蓋体が接着されて光半導体素子が封止された後、筒体の鍔状部を絶縁基体の上面の外周部に樹脂接着剤を介して取着する作業は、例えば、熱硬化性の未硬化の樹脂接着剤を鍔状部と絶縁基体の上面の外周部との間に挟んで筒体を移動させ、光半導体素子と筒体の内側のレンズとの位置合わせを行い、その後、これらの位置合わせしたものをオーブン中等で加熱し、未硬化の樹脂接着剤を熱硬化させることにより行われる。そして、このように一旦位置合わせしたものをオーブンに入れるときに位置合わせがくるったり、オーブン内で樹脂接着剤が硬化中に筒体が横方向等に動いたりし、その結果、筒体の内側のレンズと光半導体素子の受光部との間に位置ずれが生じるという問題点があった。このような位置ずれは、例えば所望の設定値に対して、±１００μｍ（−１００μｍ〜＋１００μｍ）〜±２００μｍ（−２００μｍ〜＋２００μｍ）にまで達していた。
【００１４】
従って、本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、光半導体素子とレンズとが高精度で位置合わせされた光半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、上面に光半導体素子を収容するための凹部を有する絶縁基体と、該絶縁基体の前記凹部の内側から外側にかけて導出された配線導体と、前記凹部の底面に接合されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された光半導体素子と、前記絶縁基体の上面に前記凹部を塞ぐようにして取着された透光性蓋体と、前記透光性蓋体の上面を覆って前記絶縁基体の上面の外周部に下端の鍔状部が樹脂接着剤を介して取着されるとともに、内側にレンズが設けられた筒体とを具備しており、前記筒体は、前記鍔状部に貫通孔が形成されており、前記樹脂接着剤は、紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有するものであるとともに前記貫通孔内に充填されていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の光半導体装置は、筒体の鍔状部と絶縁基体の上面の外周部とを接着している樹脂接着剤が、紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有するものであり、かつ、鍔状部に貫通孔が形成されており、この鍔状部と絶縁基体の上面の外周部とを接着する樹脂接着剤が鍔状部の貫通孔内に充填されていることから、筒体と絶縁基体との接着の際に、鍔状部の貫通孔を通って紫外線を照射することにより樹脂接着剤を部分的に硬化させて半硬化状態とすることができる。そして、この半硬化状態となった樹脂接着剤を介して、筒体の内側のレンズと、絶縁基体に搭載された光半導体素子の受光部とを高精度に位置合わせするとともに、筒体を絶縁基体に対して仮固定しておくことができ、その後半硬化状態の樹脂接着剤を熱硬化させることにより、光半導体素子とレンズとが高精度で位置合わせされた光半導体装置を得ることができる。
【００１７】
また本発明の光半導体装置は、樹脂接着剤が鍔状部の貫通孔内に充填されていることから、樹脂接着剤と鍔状部との接着面積を大きくとることができるとともに、筒体と絶縁基体との相対的な位置ずれ方向である横方向に対して直交する方向等の一定の角度をもった接着面でも接着することができ、その結果、筒体と絶縁基体との位置ずれをより効果的に抑えることができるとともに、筒体と絶縁基体との接着をより強固なものとすることができる。
【００１８】
また本発明の光半導体装置は、好ましくは、前記貫通孔はスリット状のものが複数等間隔で形成されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の光半導体装置は、好ましくは貫通孔をスリット状のものとすることにより、樹脂接着剤を貫通孔内に充填させることがより一層容易なものとなる。また、スリット状のものを複数等間隔で例えば周方向に並ぶように形成することから、筒体の鍔状部と絶縁基体の上面の外周部との接着面の全周にわたって均一に樹脂接着剤を貫通孔内に充填させることができるとともに、鍔状部と絶縁基体との接着強度をより確実に均一なものとすることができ、筒体と絶縁基体とがより一層強固にかつ高精度に接着された光半導体装置とすることができる。
【００２０】
また、貫通孔をスリット状のものとすることにより、筒体と絶縁基体とを接着する樹脂接着剤をより効果的に貫通孔に充填させて吸収することができるので、余分な樹脂接着剤が透光性蓋体の上面に流れ出し、透光性蓋体を通って光が入射することを妨げるというような不具合も効果的に防止することができ、より信頼性，生産性に優れた光半導体装置とすることができる。
【００２１】
本発明の光半導体装置の製造方法は、上面に光半導体素子を収容するための凹部を有し該凹部の内側から外側にかけて配線導体が導出された絶縁基体の前記凹部の底面に光半導体素子を接合する工程と、前記光半導体素子の電極を前記配線導体に電気的に接続するとともに前記絶縁基体の上面に前記凹部を塞ぐようにして透光性蓋体を取着して前記光半導体素子を気密封止する工程と、貫通孔が形成された鍔状部が下端に設けられた筒体の前記鍔状部を前記絶縁基体の上面の外周部に紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有する未硬化の樹脂接着剤を間に挟んで載置する工程と、未硬化の前記樹脂接着剤に紫外線を照射して半硬化状態とするとともに前記筒体の内側に設けられたレンズと前記絶縁基体とを位置合わせする工程と、半硬化状態の前記樹脂接着剤を加熱して硬化させることにより、前記筒体を前記絶縁基体に接着する工程とを具備するものである。
【００２２】
本発明の光半導体装置の製造方法は、貫通孔が形成された鍔状部が下端に設けられた筒体の鍔状部を絶縁基体の上面の外周部に紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有する未硬化の樹脂接着剤を間に挟んで載置する工程と、未硬化の樹脂接着剤に紫外線を照射して半硬化状態とするとともに筒体の内側に設けられたレンズと絶縁基体とを位置合わせする工程とを具備することから、半硬化状態となった樹脂接着剤を介して筒体の内側のレンズと絶縁基体に搭載された光半導体素子の受光部とを高精度に位置合わせすることができ、その結果、次の熱硬化工程で筒体と絶縁基体とが相対的に動いて位置ずれを生じることがないような強度で筒体を絶縁基体に対して仮固定しておくことができる。
【００２３】
そして、半硬化状態の樹脂接着剤を加熱して硬化させることにより、筒体を絶縁基体に接着する工程を具備することから、樹脂接着剤を加熱して十分に硬化させて、光半導体素子とレンズとが高精度で位置合わせされた状態で筒体と絶縁基体とが強固に接着されてなる光半導体装置を作製することができる。
【００２４】
【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である。図１において、１は絶縁基体、２は配線導体、３は光半導体素子、８は透光性蓋体、９は筒体である。主に、これらの絶縁基体１、配線導体２、光半導体素子３、透光性蓋体８および筒体９により光半導体装置が構成されている。なお、図１で２０は筒体９を除いたものである光半導体素子収納用パッケージを示す。
【００２５】
本発明の半導体装置は、上面に光半導体素子３を収容するための凹部を有する絶縁基体１と、絶縁基体１の凹部の内側から外側にかけて導出された配線導体２と、凹部の底面に接合されるとともに電極が配線導体２に電気的に接続された光半導体素子３と、絶縁基体１の上面に凹部を塞ぐようにして取着された透光性蓋体８と、透光性蓋体８の上面を覆って絶縁基体１の上面の外周部に下端の鍔状部が樹脂接着剤を介して取着されるとともに、内側にレンズが設けられた筒体９とを具備し、筒体９は、鍔状部に貫通孔が形成されており、樹脂接着剤は、紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有するものであるとともに貫通孔内に充填されていることを特徴とするものである。
【００２６】
本発明における絶縁基体１は、上面に光半導体素子３を収容するための凹部を有しており、この凹部内に光半導体素子３が収容されている。なお、光半導体素子３は、ろう材や樹脂接着剤等を介して凹部の底面に接合されている。この絶縁基体１は、光半導体装置が外部電気回路基板等に実装される際の熱で膨張し、光半導体素子３にストレスを与える場合があることから、熱膨張係数が５×１０−６／℃程度と小さいアルミナを主成分としたセラミックスから成ることが好ましい。
【００２７】
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）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）等の受光素子、またはこれらの受光部を有するものである。
【００２８】
このような光半導体素子３は、上面の中央部に受光部３ａが設けられているとともに、上面の外周部等に電気信号の入出力用の電極４が設けられている。
【００２９】
また、絶縁基体１の凹部の内側から外側にかけて配線導体２が導出されている。この配線導体２のうち、凹部の内側に露出した部位に電極パッド５が形成されており、この電極パッド５に光半導体素子３の電極４がＡｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤ６等の導電性接続材を介して接続される。そして、配線導体２のうち凹部の外側に導出した部分を外部の電気回路に半田等を介して接続することにより、光半導体素子３の電極４が配線導体２を介して外部の電気回路と電気的に接続される。
【００３０】
なお、導電性接続材としてボンディングワイヤを用いる場合、ボンディングワイヤ６の長さは０．３〜０．８ｍｍが好ましい。０．３ｍｍ未満では、ボンディングワイヤ６が短すぎて十分なループを形成することができずに、光半導体素子３の電極４と電極パッド５を確実に接続できず、接続不良が生じやすくなる。０．８ｍｍを超えると、ループを形成するボンディングワイヤ６が長くなるため、ボンディングワイヤ６に余分なインダクタンスが発生して高周波信号の伝送性が劣化し易くなるとともにコスト高となる。また、ボンディングワイヤ６はループの最高部が透光性蓋体８の下面に接していてもよい。また導電性接続線としては、ボンディングワイヤ６以外にリボン状（帯状）のものやリード端子等の棒状のものを用いてもよい。
【００３１】
絶縁基体１の上面には、例えば樹脂層を介して透光性蓋体８が取着されており、この透光性蓋体８により凹部が塞がれ、凹部内に収容された光半導体素子３が気密封止されている。樹脂層は、アクリル系樹脂，エポキシ系樹脂等から成る。また、樹脂層は、余計な外光の入射を遮断するために、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。
【００３２】
透光性蓋体８は、光半導体素子３がＣＣＤ等の外光を受光する光半導体素子である場合、ガラス，石英，サファイヤ（単結晶アルミナ），透明樹脂等からなる透光性のものである。また、透光性蓋体８の上下面の少なくとも一方には紫外線を遮断するための光学膜が形成されていてもよい。
【００３３】
この透光性蓋体８の上面を覆うようにして、内側にレンズ１０が設けられた筒体９が絶縁基体１の上面の外周部に取着されている。筒体９は、内部にレンズ１０が設けられており、筒体９の上側から入射した外部の光は、レンズ１０で集光されて光半導体素子３の受光部３ａで焦点を結び、受光部３ａにより受光される。このため、レンズ１０と半導体素子３の受光部３ａとは、±１００μｍ未満の位置ずれでもって高精度に位置合わせされたものとする必要がある。
【００３４】
また、筒体９は下端に鍔状部１１が設けられており、鍔状部１１が絶縁基体１の上面の外周部に樹脂接着剤７を介して接着されている。そして、筒体９の鍔状部１１には貫通孔１３が形成されている。また、鍔状部１１と絶縁基体１とを接着している樹脂接着剤７は、紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有するものである。そして、樹脂接着剤７は鍔状部１１の貫通孔１３内に充填されている。
【００３５】
本発明においては、筒体９の鍔状部１１と絶縁基体１の上面の外周部とを接着している樹脂接着剤７が、紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有するものであり、鍔状部１１に貫通孔１３が形成されており、この鍔状部１１と絶縁基体１の上面の外周部とを接着する樹脂接着剤７が鍔状部９の貫通孔１３内に充填されていることから、筒体９と絶縁基体１との接着の際に、鍔状部１１の貫通孔１３を通して紫外線を照射することにより未硬化の樹脂接着剤７を部分的に硬化させて半硬化状態とすることができる。そして、この半硬化状態となった樹脂接着剤７を介して、筒体９の内側のレンズ１０と絶縁基体１に搭載された光半導体素子３の受光部３ａとを高精度に位置合わせするとともに、筒体９を絶縁基体１に仮固定しておくことができ、その後半硬化状態の樹脂接着剤７を熱硬化させることにより、光半導体素子３とレンズ１０とが高精度で位置合わせされた光半導体装置を得ることができる。
【００３６】
このような紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有する樹脂接着剤７としては、アクリル系樹脂，エポキシ系樹脂等の樹脂を用いることができる。
【００３７】
また本発明の光半導体装置は、樹脂接着剤７が鍔状部１１の貫通孔１３内を充填していることから、樹脂接着剤７と鍔状部１１との接着面積を大きくとることができるとともに、筒体９と絶縁基体１との相対的な位置ずれ方向である横方向に対して直交する方向等の一定の角度をもった接着面でも接着することができ、その結果、筒体９と絶縁基体１との位置ずれをより効果的に抑えることができるとともに、筒体９と絶縁基体１との接着をより強固なものとすることができる。
【００３８】
また、貫通孔１３は、複数個が鍔状部１１に筒体９を挟んで対向するような位置、すなわち筒体９の中心軸に関して対称な位置に形成することが好ましい。
【００３９】
このように筒体９を挟んで貫通孔１３を形成しておくと、筒体９を絶縁基体１に接着する際に筒体９を両側から挟むようにして確実に位置決めして仮固定することができるので、位置決めの精度をより高くすることができる。なお、筒体９を挟んで貫通孔１３を形成する場合、一対に限らず複数対形成してもよい。
【００４０】
また本発明の光半導体装置において、貫通孔１３はスリット状のものが複数等間隔で形成されていることが好ましい。すなわち、スリット状のものが複数等間隔で全周にわたって形成されていることがよい。
【００４１】
貫通孔１３をスリット状のものとすることにより、樹脂接着剤７を貫通孔１３内に充填させることがより一層容易なものとなる。また、このようなスリット状の貫通孔１３を複数等間隔で形成しておくと、筒体９の鍔状部１１と絶縁基体１の上面の外周部との接着面の全周にわたって均一に樹脂接着剤７を貫通孔１３内に充填させることができるとともに、鍔状部１１と絶縁基体１との接着強度をより確実に均一なものとすることができ、筒体９と絶縁基体１とがより一層強固にかつ高精度に接着された光半導体装置とすることができる。
【００４２】
また、貫通孔１３をスリット状のものとすることにより、筒体９と絶縁基体１とを接着する樹脂接着剤７をより効果的に充填させて吸収することができるので、余分な樹脂接着剤７が透光性蓋体８の上面に流れ出し、透光性蓋体８を通って光が入射することを妨げるというような不具合も効果的に防止することができ、より信頼性，生産性に優れた光半導体装置とすることができる。
【００４３】
なお、絶縁基体１が一般に四角形状であるため、その上面の外周部に接着される筒体９の鍔状部１１も、極力接着面積を大きく確保するため、外形が四角形状のものとしておくことが好ましい。そして、スリット状の貫通孔１３は、この外形が四角形状の鍔状部１１の各辺の同じ位置に同じような形状で配置されるようにして形成することが好ましい。
【００４４】
また、筒体９は、内部に設けるレンズ（通常、いわゆる凸レンズ）に応じた円筒形のものが一般的であるため、鍔状部１１は外周形状が四角形状で内周形状が円形状となる。この場合、スリット状の貫通孔１３は、鍔状部１１の各辺の中央部に配置しておくと、鍔状部１１と絶縁基体１との接着幅が狭くなる各辺の中央部で接着力を効果的に補強することができる。
【００４５】
また、貫通孔１３の開口の面積（貫通孔１３が複数の場合は合計の面積）は、紫外線によって樹脂接着剤７を半硬化させる点で、接着される鍔状部１１の下面の面積の１０〜７０％程度であることがよい。１０％未満では、絶縁基体１に対して筒体９を仮止めさせるのに強度的に不十分となる。７０％を超えると、絶縁基体１に接着される鍔状部１１の下面の面積が小さくなって接合力が低下しやすくなる。
【００４６】
次に、本発明の光半導体装置の製造方法について、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて詳しく説明する。
【００４７】
まず、図２（ａ）に示すように、上面に光半導体素子３を収容するための凹部を有し、凹部の内側から外側にかけて配線導体２が導出された絶縁基体１の凹部の底面に半導体素子３を接合する。光半導体素子３は、例えば上面の中央部に受光部３ａを有し、上面の外周部に電極４を有したものである。この光半導体素子３を凹部の底面に、間にろう材や樹脂接着剤等の接合材を介して位置決め載置し、その後ろう材を加熱溶融させたり樹脂接着剤を硬化させたりすることにより、光半導体素子３が凹部の底面に接合される。
【００４８】
次に、図２（ｂ）に示すように、光半導体素子３の電極４を配線導体２に電気的に接続するとともに絶縁基体１の上面に凹部を塞ぐようにして透光性蓋体８を取着して半導体素子３を気密封止する。絶縁基体１は、凹部の内側から外側にかけて配線導体２が導出されており、この配線導体２のうち凹部の内側に露出した部分が電極パッド５となる。電極パッド５に半導体素子３の電極をＡｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤ６等の導電性接続材を介して接続することにより、光半導体素子３の電極が配線導体２と電気的に接続される。また、絶縁基体１の上面の凹部の周囲に未硬化のアクリル系樹脂，エポキシ系樹脂等からなる未硬化の樹脂層を塗布しておき、この上に透光性蓋体８を載せて樹脂層を硬化させることにより、透光性蓋体８が絶縁基体１の上面に取着され透光性蓋体８により半導体素子３が気密封止される。
【００４９】
次に、図２（ｃ）に示すように、貫通孔１３が形成された鍔状部１１が下端に設けられた筒体９の鍔状部１１を、絶縁基体１の上面の外周部に紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有する未硬化の樹脂接着剤７を間に挟んで載置する。このような紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有する未硬化の樹脂接着剤７としては、アクリル系樹脂，エポキシ系樹脂等の樹脂の未硬化のものを用いることができる。鍔状部１１と絶縁基体１の上面との間に未硬化の樹脂接着剤７を挟むには、例えば、未硬化の樹脂接着剤７を絶縁基体１の上面にスクリーン印刷法等の手段で塗布する等の手段を用いることができる。
【００５０】
次に、未硬化の樹脂接着剤７に紫外線を照射して半硬化状態とするとともに筒体９と絶縁基体１とを位置合わせする。未硬化の樹脂接着剤７は、主に貫通孔１３に充填された部分のみに紫外線が照射されるため、全体に十分な紫外線が照射されることはなく、部分的に硬化されるのみであり半硬化状態となる。そして、樹脂接着剤７の半硬化状態で、筒体９と絶縁基体１、すなわち筒体９の内部のレンズ１０と絶縁基体１に収容されている光半導体素子３の受光部３ａとを位置合わせする。位置合わせは画像認識装置等を用いて行うことができる。また、このときの位置合わせは、所望の設定値に対するずれが±１００μｍ未満となるような高精度なものとする必要がある。
【００５１】
次に、半硬化状態の樹脂接着剤７を加熱して硬化させることにより、筒体９を絶縁基体１に接着する。半硬化状態の樹脂接着剤７の加熱硬化は、例えば、未硬化の樹脂接着剤７がアクリル系樹脂からなる場合であれば５０〜１５０℃で行うことができる。熱硬化のために加えられる熱は、半硬化状態の樹脂接着剤７の全域に伝導されるため、樹脂接着剤７を十分に硬化させることができ、筒体９を絶縁基体１に強固に接着させることができる。
【００５２】
【実施例】
本発明の光半導体装置の実施例を以下に説明する。
【００５３】
（実施例）
まず、イメージセンサ素子から成る光半導体素子３、アルミナセラミックスから成る絶縁基体１、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を用い、絶縁基体１と光半導体素子３とをエポキシ樹脂から成る樹脂接着剤（図示せず）で接着固定した。また、光半導体素子３の電極４と絶縁基体１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、絶縁基体１と透光性蓋体８とをエポキシ樹脂からなる樹脂層で接着封止し、内側にレンズ１０が設けられ貫通孔１３が形成された鍔状部１１が下端に設けられた筒体９の鍔状部１１を絶縁基体１の上面の外周部に紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有する未硬化の樹脂接着剤（エポキシ樹脂）７を間に挟んで載置する工程と、未硬化の樹脂接着剤７に紫外線を照射して半硬化状態とするとともに筒体９と絶縁基体１とを位置合わせする工程と、半硬化状態の樹脂接着剤７を加熱して硬化させることにより筒体９を絶縁基体１に接着して、本発明の光半導体装置のサンプルＡを作製した。
【００５４】
また、比較例として、上記実施例と同じ光半導体素子３、透光性蓋体８、ボンディングワイヤ６および筒体９を用い、鍔状部１１に貫通孔１３が形成されておらず樹脂接着剤７が熱硬化性のものであること以外は上記実施例と同様の光半導体装置のサンプルＢを作製した。
【００５５】
そして、これらのサンプルＡ，Ｂの各１０個について、レンズと光半導体素子３との位置ずれを確認したところ、サンプルＡの位置ずれは±３０μｍ〜±１００μｍであり、サンプルＢの位置ずれは±１００μｍ〜±２００μｍであった。
【００５６】
従って、サンプルＡはサンプルＢに対して位置合わせ精度が約５０％改善された。
【００５７】
なお、本発明は上述の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。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の光半導体装置は、筒体の鍔状部と絶縁基体の上面の外周部とを接着している樹脂接着剤が、紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有するものであり、かつ、鍔状部に貫通孔が形成されており、この鍔状部と絶縁基体の上面の外周部とを接着する樹脂接着剤が鍔状部の貫通孔内に充填されていることから、筒体と絶縁基体との接着の際に、鍔状部の貫通孔を通って紫外線を照射することにより樹脂接着剤を部分的に硬化させて半硬化状態とすることができる。そして、この半硬化状態となった樹脂接着剤を介して、筒体の内側のレンズと、絶縁基体に搭載された光半導体素子の受光部とを高精度に位置合わせするとともに、筒体を絶縁基体に対して仮固定しておくことができ、その後半硬化状態の樹脂接着剤を熱硬化させることにより、光半導体素子とレンズとが高精度で位置合わせされた光半導体装置を得ることができる。
【００５９】
また本発明の光半導体装置は、樹脂接着剤が鍔状部の貫通孔内に充填されていることから、樹脂接着剤と鍔状部との接着面積を大きくとることができるとともに、筒体と絶縁基体との相対的な位置ずれ方向である横方向に対して直交する方向等の一定の角度をもった接着面でも接着することができ、その結果、筒体と絶縁基体との位置ずれをより効果的に抑えることができるとともに、筒体と絶縁基体との接着をより強固なものとすることができる。
【００６０】
本発明の光半導体装置は、好ましくは貫通孔をスリット状のものとすることにより、樹脂接着剤を貫通孔内に充填させることがより一層容易なものとなる。また、スリット状のものを複数等間隔で例えば周方向に並ぶように形成することから、筒体の鍔状部と絶縁基体の上面の外周部との接着面の全周にわたって均一に樹脂接着剤を貫通孔内に充填させることができるとともに、鍔状部と絶縁基体との接着強度をより確実に均一なものとすることができ、筒体と絶縁基体とがより一層強固にかつ高精度に接着された光半導体装置とすることができる。
【００６１】
また、貫通孔をスリット状のものとすることにより、筒体と絶縁基体とを接着する樹脂接着剤をより効果的に貫通孔に充填させて吸収することができるので、余分な樹脂接着剤が透光性蓋体の上面に流れ出し、透光性蓋体を通って光が入射することを妨げるというような不具合も効果的に防止することができ、より信頼性，生産性に優れた光半導体装置とすることができる。
【００６２】
本発明の光半導体装置の製造方法は、貫通孔が形成された鍔状部が下端に設けられた筒体の鍔状部を絶縁基体の上面の外周部に紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有する未硬化の樹脂接着剤を間に挟んで載置する工程と、未硬化の樹脂接着剤に紫外線を照射して半硬化状態とするとともに筒体の内側に設けられたレンズと絶縁基体とを位置合わせする工程とを具備することから、半硬化状態となった樹脂接着剤を介して筒体の内側のレンズと絶縁基体に搭載された光半導体素子の受光部とを高精度に位置合わせすることができ、その結果、次の熱硬化工程で筒体と絶縁基体とが相対的に動いて位置ずれを生じることがないような強度で筒体を絶縁基体に対して仮固定しておくことができる。
【００６３】
そして、半硬化状態の樹脂接着剤を加熱して硬化させることにより、筒体を絶縁基体に接着する工程を具備することから、樹脂接着剤を加熱して十分に硬化させて、光半導体素子とレンズとが高精度で位置合わせされた状態で筒体と絶縁基体とが強固に接着されてなる光半導体装置を作製することができる。
【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】（ａ）〜（ｃ）は本発明の光半導体装置の製造方法を工程順に説明した光半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１：絶縁基体
２：配線導体
３：光半導体素子
３ａ：受光部
４：電極
５：電極パッド
７：樹脂接着剤
８：透光性蓋体
９：筒体
１０：レンズ
１１：鍔状部
Claims (3)
- 上面に光半導体素子を収容するための凹部を有する絶縁基体と、該絶縁基体の前記凹部の内側から外側にかけて導出された配線導体と、前記凹部の底面に接合されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された光半導体素子と、前記絶縁基体の上面に前記凹部を塞ぐようにして取着された透光性蓋体と、前記透光性蓋体の上面を覆って前記絶縁基体の上面の外周部に下端の鍔状部が樹脂接着剤を介して取着されるとともに、内側にレンズが設けられた筒体とを具備しており、前記筒体は、前記鍔状部に貫通孔が形成されており、前記樹脂接着剤は、紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有するものであるとともに前記貫通孔内に充填されていることを特徴とする光半導体装置。
- 前記貫通孔は、スリット状のものが複数等間隔で形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
- 上面に光半導体素子を収容するための凹部を有し該凹部の内側から外側にかけて配線導体が導出された絶縁基体の前記凹部の底面に光半導体素子を接合する工程と、前記光半導体素子の電極を前記配線導体に電気的に接続するとともに前記絶縁基体の上面に前記凹部を塞ぐようにして透光性蓋体を取着して前記光半導体素子を気密封止する工程と、貫通孔が形成された鍔状部が下端に設けられた筒体の前記鍔状部を前記絶縁基体の上面の外周部に紫外線硬化性および熱硬化性の両特性を具有する未硬化の樹脂接着剤を間に挟んで載置する工程と、未硬化の前記樹脂接着剤に紫外線を照射して半硬化状態とするとともに前記筒体と前記絶縁基体とを位置合わせする工程と、半硬化状態の前記樹脂接着剤を加熱して硬化させることにより前記筒体を前記絶縁基体に接着する工程とを具備していることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
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