JP2005294494A - 光半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 パッケージの小型化、及び工程数の削減を図ることが可能な光半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 発光側及び受光側のリードフレーム１と、前記発光側及び受光側のリードフレームの一部及び／又はその近傍で、実質的に同一平面上に形成される発光側及び受光側の素子搭載部２と、発光側の前記素子搭載部２ａ上の所定位置に載置される発光素子３と、前記発光素子と対向するように設置される受光素子５と、受光側の前記素子搭載部２ｂ上に配置され、前記発光素子３から所定距離となるように、所定面において前記受光素子５を支持する受光素子支持手段６を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光素子と受光素子が対向配置する構造を有する光半導体装置及びその製造方法に関する。

一般に、フォトカプラ、フォトリレー等光半導体装置においては、発光素子（発光ダイオード）、受光素子（光起電ダイオード）及び駆動用のＭＯＳＦＥＴを夫々リードフレームに搭載し、発光素子と受光素子が対向するように配置して封止する構造が用いられている（例えば特許文献１参照）。

図１０に従来の光半導体装置を二重封止構造のフォトリレーを例に挙げて示す。図に示すように、発光側リードフレーム１０１ａに発光素子１０３が、受光側リードフレーム１０１ｂに受光素子１０５及びＭＯＳＦＥＴ１０６が搭載されており、これらが対向するように配置されている。これら素子は光透過性樹脂１０７で１次封止、光遮断性樹脂１０８で２次封止されている。発光素子、受光素子は夫々リードフレーム、ＭＯＳＦＥＴとワイヤー１０４によりボンディングされている。

このようなフォトカプラは、以下のように形成される。先ず、図１１に示すように、夫々押し下げ加工されたリードフレーム１０１ａ、１０１ｂに、夫々発光素子１０３、受光素子１０５／ＭＯＳＦＥＴ１０６を搭載する。そして、図１２に示すように、これらを対向させた状態に配置する。

次に、図１３に示すように、これらを光透過性樹脂１０７により１次封止し、光の伝達経路を形成する。そして、図１４に示すように、光を遮断し、素子を保護するために、光遮断性樹脂１０８により２次封止する。さらに各リードフレーム１０１ａ、１０１ｂをフォーミングして、図１０に示す光半導体素子が形成される。
特開２００３−８０５０号公報

近年、半導体装置の高性能化、実装密度の向上に伴い、光半導体装置の小型化が強く要求されている。しかしながら、このような従来の光半導体装置においては、上述したとおり、受光側リードフレームにおいて、受光素子とＭＯＳＦＥＴを平面配置しているため、パッケージの小型化が困難であるという問題があった。

また、従来の製造工程においては、発光側、受光側のリードフレームを対向させる工程、さらにこれを保持した上で封止する工程を要しており、工程数の削減によるリードタイムの短縮やコストの削減が困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、従来の問題を取り除き、パッケージの小型化、及び工程数の削減を図ることが可能な光半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の一態様によれば、発光側及び受光側のリードフレームと、前記発光側及び受光側のリードフレームの一部及び／又はその近傍で、実質的に同一平面上に形成される発光側及び受光側の素子搭載部と、発光側の前記素子搭載部上の所定位置に載置される発光素子と、前記発光素子と対向するように設置される受光素子と、受光側の前記素子搭載部上に配置され、前記発光素子から所定距離となるように、所定面において前記受光素子を支持する受光素子支持手段を備えることを特徴とする光半導体装置が提供される。

また、本発明の一態様によれば、発光側リードフレーム及び受光側リードフレームの一部及び／又はその近傍に形成される発光側及び受光側の素子搭載部を、実質的に同一平面となるように配置する工程と、発光素子を前記発光側の素子搭載部に載置する工程と、受光素子支持手段を受光側の素子搭載部に載置する工程と、受光素子を受光素子支持手段の所定面に設置し、前記発光素子と対向するように配置する工程を備えることを特徴とする光半導体装置の製造方法が提供される。

本発明の一実施態様によれば、パッケージの小型化、及び工程数の削減を図ることが可能な光半導体装置及びその製造方法を提供することができる。

以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。

（実施形態１）
図１に本実施形態の光半導体装置の断面図を示す。図に示すように、発光側リードフレーム１ａのベッド２ａ（発光側素子搭載部）上に発光素子３が載置・接続され、ワイヤー４により他方のリードフレームとボンディングされている。そして、この発光素子３と対向するように受光素子５が配置されている。受光素子５は、受光側リードフレーム１ｂのベッド２ｂ（受光側素子搭載部）上に載置・接続されたＭＯＳＦＥＴ６とＦＣＢ（フリップチップボンディング）などにより接続され、これにより支持されている。発光素子３と受光素子５は光透過性の１次封止樹脂７で封止され、光の伝達経路が形成されており、さらに光遮断性の２次封止樹脂８で封止されている。

そして、このような光半導体装置において、リードフレーム１ａより外部からの電気信号が入力され、発光素子３が発光し、１次封止樹脂７を介して受光素子５に光信号が伝達される。そして、受光素子５において電気信号に変換され、ＭＯＳＦＥＴ６を経て、リードフレーム１ｂより出力される。

このような光半導体装置は、例えば以下のように形成される。先ず、図２−ａに断面図を、図２−ｂに上面図を示すように、プレス、エッチングなどにより発光側と受光側が所定の間隔となるように形成され、一体化されたリードフレーム１ａ、１ｂを用い、ベッド２ａ上に発光素子３を、ベッド２ｂ上にＭＯＳＦＥＴ６を夫々載置、接続する。そして、ＭＯＳＦＥＴ６上に、受光素子5をその一部が発光素子３と対向するように載置する。

次いで、図３に示すように、発光素子３、受光素子５を光透過性の１次封止樹脂７で封止し、光の伝達経路を形成する。そして、図４に示すように、これらを光遮断性の２次封止樹脂８で封止する。さらに、封止樹脂８から露出したリードフレーム１ａ、１ｂを、実装用にフォーミングし、図１に示す光半導体装置が形成される。

このような光半導体素子においては、従来平面配置されていた受光素子とＭＯＳＦＥＴを立体的に配置することができ、パッケージの小型化を実現することが可能となる。さらに、発光素子と受光素子は、発光側、受光側が同一平面上に配置されたリードフレーム上に搭載されるため、従来の１次封止前の、発光側、受光側リードフレームを対向・保持する接合工程を省略することができ、工程数の削減が可能となる。また、高さ方向の位置制御も容易となり、さらに発光側と受光側が一体化したリードフレームを用いているため、フレーム方向の位置ずれが抑制され、特性のばらつきも抑えられる。

（実施形態２）
図５に本実施形態の光半導体装置を示す。図に示すように、実施形態１と同様に、発光側リードフレーム１１ａのベッド１２ａ（発光側素子搭載部）上に発光素子１３が載置・接続され、ワイヤー１４によりボンディングされている。そしてこの発光素子１３と対向するように受光素子１５が配置されている。受光素子１５は、受光側リードフレーム１１ｂのベッド１２ｂ（受光側素子搭載部）上に載置・接続されたＭＯＳＦＥＴ１６上で、ベッド１２ａ、ベッド１２ｂ間に設けられた導電性のベッド１２ｃ上に載置された導電性のダミーペレット１９により支持されている。ベッド１２ｃはＭＯＳＦＥＴ１６と接続されており、ダミーペレット１９を経て受光素子１５と接続されている。そして、実施形態１と同様に、発光素子１３と受光素子１５は光透過性の１次封止樹脂１７で封止され、さらに光遮断性の２次封止樹脂１８で封止されている。

このような光半導体装置において、実施形態１と同様に、リードフレーム１１ａより外部からの電気信号が入力され、発光素子１３が発光し、１次封止樹脂１７を介して受光素子１５に光信号が伝達される。そして、受光素子１５において電気信号に変換され、ＭＯＳＦＥＴ１６を経て、リードフレーム１１ｂより出力される。

このような光半導体装置は、例えば以下のように形成される。先ず、図６−ａに断面図を、図６−ｂに上面図を示すように、実施形態１と同様に、リードフレーム１１ａ、１１ｂの、ベッド１２ａ上に発光素子１３を、ベッド１２ｂ上にＭＯＳＦＥＴ１６を夫々載置、接続する。一方、受光側リードフレーム１１ｂの外周を囲むように形成されたフレーム１２ｃ’のベッド１２ｃと、ＭＯＳＦＥＴ１６を接続し、これを挟むように、ベッド１２ｃ上にダミーペレット１９を載置する。そして、ダミーペレット１９上に、受光素子１５を載置、接続し、発光素子１３と対向させる。尚、リードフレーム１１ａ、１１ｂ、フレーム１２ｃ’は、プレス、エッチングなどにより形成され、一体化されている。

次いで、図７に示すように、発光素子１３、受光素子１５を光透過性の１次封止樹脂１７で封止し、光の伝達経路を形成する。そして、図８に示すように、これらを光遮断性の２次封止樹脂１８で封止する。

次いで、図９に示すように、フレーム１２ｃ’の封止樹脂１８から露出した部分を切断、除去する。そして、封止樹脂１８から露出したリードフレーム１１ａ、１１ｂを、実装用にフォーミングし、図５に示す光半導体装置が形成される。

本実施形態において、ダミーペレットの材料を特に規定していないが、内部素子のデザインにより、セラミックス系、シリコン系、金属系等、導電性、非導電性の種々の材料を適宜選択することが可能である。

尚、これら実施形態において、発光側、受光側が一体化されたリードフレームが用いられているが、必ずしも一体化されていなくてもよく、夫々形成されたものを同一平面上に位置制御して配置しても良い。また、ＨＯＯＰ状フレームを用いて、連続的に形成することも可能である。

また、ベッド上における各素子の接続方法は特に規定されないが、樹脂接合、共晶接合や、ＦＣＢ等適宜選択することができる。

これら実施形態においては、ＭＯＳＦＥＴを搭載しているが、ＭＯＳＦＥＴを有さない光半導体素子においても、ダミーペレット上に受光素子を載置することで、工程数の削減や、特性のばらつきの抑制、パッケージの小型化等の効果を得ることができる。そして、ダミーペレットは、樹脂封止後においても必ずしもベッド上に固定されている必要はなく、樹脂封止後にベッドが除去されていてもよい。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施態様の光半導体装置を示す図。 本発明の一実施態様の光半導体装置の製造工程を示す図。 本発明の一実施態様の光半導体装置の製造工程を示す図。 本発明の一実施態様の光半導体装置の製造工程を示す図。 本発明の一実施態様の光半導体装置の製造工程を示す図。 本発明の一実施態様の光半導体装置を示す図。 本発明の一実施態様の光半導体装置の製造工程を示す図。 本発明の一実施態様の光半導体装置の製造工程を示す図。 本発明の一実施態様の光半導体装置の製造工程を示す図。 本発明の一実施態様の光半導体装置の製造工程を示す図。 本発明の一実施態様の光半導体装置の製造工程を示す図。 従来の光半導体装置を示す図。 従来の光半導体装置の製造工程を示す図。 従来の光半導体装置の製造工程を示す図。 従来の光半導体装置の製造工程を示す図。 従来の光半導体装置の製造工程を示す図。

符号の説明

１ａ、１ｂ、１１ａ、１１ｂ、１０１ａ、１０１ｂ リードフレーム
２ａ、２ｂ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１０２ａ、１０２ｂ ベッド
１２ｃ’ フレーム
３、１３、１０３ 発光素子
４、１４、１０４ ワイヤー
５、１５、１０５ 受光素子
６、１６、１０６ ＭＯＳＦＥＴ
７、１７、１０７ 一次封止樹脂
８、１８、１０８ 二次封止樹脂
１９ ダミーペレット

Claims (5)

1. 発光側及び受光側のリードフレームと、
   前記発光側及び受光側のリードフレームの一部及び／又はその近傍で、実質的に同一平面上に形成される発光側及び受光側の素子搭載部と、
   発光側の前記素子搭載部上の所定位置に載置される発光素子と、
   前記発光素子と対向するように設置される受光素子と、
   受光側の前記素子搭載部上に配置され、前記発光素子から所定距離となるように、所定面において前記受光素子を支持する受光素子支持手段を備えることを特徴とする光半導体装置。
2. 前記受光素子支持手段は、ダミーペレット及び／又は前記受光素子を制御する制御素子ペレットであることを特徴とする請求項1記載の光半導体装置。
3. 前記受光素子支持手段は、前記受光素子を前記発光素子と対向する面において支持することを特徴とする請求項1又は2に記載の光半導体装置。
4. 発光側リードフレーム及び受光側リードフレームの一部及び／又はその近傍に形成される発光側及び受光側の素子搭載部を、実質的に同一平面となるように配置する工程と、
   発光素子を前記発光側の素子搭載部に載置する工程と、
   受光素子支持手段を受光側の素子搭載部に載置する工程と、
   受光素子を受光素子支持手段の所定面に設置し、前記発光素子と対向するように配置する工程を備えることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
5. 少なくとも前記発光素子及び前記受光素子を樹脂封止する工程と、
   樹脂封止の後、前記受光側素子搭載部及び／又は受光素子支持手段の一部を除去する工程を備えることを特徴とする請求項4に記載の光半導体装置の製造方法。

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