JP2006032566A

JP2006032566A - 受発光素子モジュール、受光素子モジュール、及び発光素子モジュール

Info

Publication number: JP2006032566A
Application number: JP2004207672A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Asano; 哲郎浅野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】小型で実装面積が少なく機器への組込が容易な受発光素子モジュール等を提供する。
【解決手段】直方体状の基体１１と、略立方体状の受光素子２１と、略立方体状の発光素子２２と、を含み、前記基体は、前記基体の一面に開口する第一の刳り抜き部１３と、前記第一の刳り抜き部から離間させて設けられ前記基体の前記一面に開口する第二の刳り抜き部１４とを有し、前記受光素子は、前記第一の刳り抜き部の内部に設けられ、前記発光素子は、前記第二の刳り抜き部の内部に設けられてなる受発光素子モジュールを提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、リードレスで実装面積が少なく機器への組込が容易な小型の受発光素子モジュール、受光素子モジュール、及び発光素子モジュールに関する。

昨今のＰＤＡ、ノートパソコン、携帯電話機などの普及に伴い、電子機器を小型化するための研究・開発が盛んに行われている。電子機器を小型化するためのパッケージング技術としては、ＣＳＰ（Chip Scale Package）やＢＧＡ（Ball Grid Array）などが知られている。そのようなパッケージング技術の一つとして、本出願人らはＥＣＳＰ（Environmentally-considered Chip Scale Package）（登録商標）と呼ばれるパッケージング技術についての研究・開発を行っている（特許文献１、非特許文献１を参照）。ＥＣＳＰは、リードフレームを使用せず、また、外部接続用の端子は全てパッケージの下面に形成されるため、他のパッケージング技術に比べて一層の小型化が可能である（例えば、特許文献１、非特許文献１を参照）。また、配線に金を使用することができるので、パッケージの鉛フリー化が可能であり環境基準にも適合する。また、トランスファモールド工法のように金型を使わないので製造コストが安いといった利点もある。

このように電子機器を小型化するための各種技術が進展するなかで、ＰＩＮフォトダイオードなどの受光素子や、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子などの光学素子の小型化についても様々な研究・開発がなされている。例えば、特許文献２には、赤外線方式の光学ヘッドに適用される受光素子と発光素子とを樹脂封止により一体化する技術が開示されている。
特開２００２−２６１８２号公報特開２０００−７７６８８号公報谷孝行、他４名，「次世代リードレストランジスタ"ＥＣＳＰ"」，三洋電機技報，三洋電機株式会社，２００１年１月，ＮＯ．１，ＶＯＬ．３３，ｐ．９８−１０５

ところで、受光素子は、果物の甘さ（糖度）測定、糖尿病患者の血糖値の測定、生体や食物、大気などに含まれている水分量の測定、大豆や米などに含まれているタンパク質や脂質、でんぷんの計測など、測定用途にも広く利用されている。このようなセンサとして用いられる受光素子には、被測定物についての透過光や反射光を効率よく確実に受光できることが要求される。また、このような用途に利用される受光素子は、発光素子との組み合わせで利用されることが多く、受光素子と発光素子とが組み合わされたモジュール（パッケージ）についての需要は少なくない。また、昨今、情報通信等の技術分野ではいわゆる組込技術が注目されており、受光素子や発光素子についても他の機器への組込みやすさや実装面積が小さいことが要求されるようになってきている。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、小型で実装面積が少なく機器への組込が容易な受発光素子モジュール、受光素子モジュール、及び発光素子モジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のうち主たる発明は、受発光素子モジュールであって、直方体状の基体と、略立方体状の受光素子と、略立方体状の発光素子と、を含み、前記基体は、前記基体の一面に開口する第一の刳り抜き部と、前記第一の刳り抜き部から離間させて設けられ前記基体の前記一面に開口する第二の刳り抜き部と、を有し、前記受光素子は、前記第一の刳り抜き部の内部に設けられ、前記発光素子は、前記第二の刳り抜き部の内部に設けられてなることとする。

また本発明の他の一つは、受発光素子モジュールであって、前記基体は、第一のセラミック基板の上に第二のセラミック基板を積層してなり、前記第一の刳り抜き部及び前記第二の刳り抜き部は、夫々、前記第二のセラミック基板の所定位置を穿孔することによって形成されていることとする。

また本発明の他の一つは、受発光素子モジュールであって、前記第一の刳り抜き部の前記第一のセラミック基板の上面には、入力電極、出力電極、電源電極、及び接地電極を有する増幅素子が載置され、前記第一のセラミック基板上面の前記受光素子が接触する部分を含む第一の領域に導体が塗布され、前記第一の領域を除く前記第一のセラミック基板上面の前記発光素子が接触する部分を含む第二の領域に導体が塗布され、前記第一の領域及び前記第二の領域を除く前記第一のセラミック基板上面の所定領域である第三の領域に導体が塗布され、前記第一の領域、前記第二の領域、及び前記第三の領域を除く前記第一のセラミック基板上面の所定領域である第四の領域に導体が塗布され、前記第一の領域、前記第二の領域、前記第三の領域、及び前記第四の領域を除く前記第一のセラミック基板上面の所定領域である第五の領域に導体が塗布され、前記受光素子のアノード電極は、前記第三の領域に塗布されている前記導体に導通され、前記受光素子のカソード電極は、前記第一の領域に塗布されている前記導体に導通され、前記発光素子のカソード電極は、前記第三の領域に塗布されている前記導体に導通され、前記発光素子のアノード電極は、前記第二の領域に塗布されている前記導体に導通され、前記増幅素子の入力電極は、前記第一の領域に塗されている前記導体に導通され、前記増幅素子の出力電極は、前記第四の領域に塗布されている前記導体に導通され、前記増幅素子の電源電極は、前記第五の領域に塗布されている前記導体に導通され、前記増幅素子の接地電極は、前記第三の領域に塗布されている前記導体に導通され、前記第一のセラミック基板の下面には、前記第二の領域に塗布されている前記導体に導通する第二の端子と、前記第三の領域に塗布されている前記導体に導通する第三の端子と、前記第四の領域に塗布されている前記導体に導通する第四の端子と、前記第五の領域に塗布されている前記導体に導通する第五の端子と、が設けられてなることとする。

また本発明の他の一つは、受光素子モジュールであって、直方体状の基体と、略立方体状の受光素子と、を含み、前記基体は、前記基体の上面に開口する刳り抜き部を有し、前記受光素子は、前記刳り抜き部の内部に設けられてなることとする。

また本発明の他の一つは、発光素子モジュールであって、直方体状の基体と、略立方体状の発光素子と、を含み、前記基体は、前記基体の上面に開口する刳り抜き部を有し、前記発光素子は、前記刳り抜き部の内部に設けられ、前記刳り抜き部の内側面及び底面には光を反射する物質が塗布されてなることとする。

本発明によれば、小型で実装面積が少なく機器への組込が容易な受発光素子モジュール、受光素子モジュール、及び発光素子モジュール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添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

＝＝第一実施形態＝＝
まず、本発明の第一実施形態の受発光素子モジュール１について説明する。図１Ａ乃至図１Ｃに本発明の第一実施形態として説明するＥＣＳＰ（登録商標）による受発光素子モジュール１の構造を示している。このうち図１Ａは、受発光素子モジュール１の内部構造を透視して描いた斜視図である。図１Ｂ及び図１Ｃは、夫々、図１Ａに示す受発光素子モジュール１の一部の構造を省略して描いた斜視図である。また、図２に受発光素子モジュール１の平面図及び内部を透視した側面図を、図３に受発光素子モジュール１を下方（−Ｚ方向）から眺めた図を示している。

受発光素子モジュール１は、受光素子２１及び発光素子２２が直方体状の基体１１、に実装された構造である。図１Ａに示すように、基体１１は、第一のセラミック基板１１１の上に第二のセラミック基板１１２を積層することにより形成されている。基体１１には、基体１１の上面に開口する第一の刳り抜き部１３と、第一の刳り抜き部１３とは離間させた位置に形成され、基体１１の上面に開口する第二の刳り抜き部１４とが形成されている。第二のセラミック基板１１２の所定位置には、第二のセラミック基板１１２を上下方向（±Ｚ方向）に貫通する穿孔が設けられており、第一の刳り抜き部１３及び第二の刳り抜き部１４は、上記穿孔によって形成されている。なお、第一の刳り抜き部１３及び第二の刳り抜き部１４は、夫々、基体１１の上方（＋Ｚ方向）ほど接近する向きに傾斜する斜柱状である。

第一の刳り抜き部１３の内部の第一のセラミック基板１１１の上面には、受光素子２１が載置されている。また、第二の刳り抜き部１４の内部の第一のセラミック基板１１１の上面には、発光素子２２が載置されている。受光素子２１は、ＰＩＮフォトダイオードであり、発光素子２２はＬＥＤである。受光素子２１及び発光素子２２の外形は、いずれも縦と横の長さが共に厚みの２倍以内の略立方体状である。図４に受光素子２１のアノード電極及びカソード電極の位置を示している。同図に示すように、受光素子２１は、その上面にアノード電極（ｐ型）２１１を、その下面にカソード電極（ｎ型）２１２を有している。図５に発光素子２２のアノード電極及びカソード電極の位置を示している。同図に示すように、発光素子２２は、その上面にカソード電極（ｎ型）２２１を、その下面にアノード電極（ｐ型）２２２を有している。このように、受光素子２１と発光素子２２のアノード電極とカソード電極は、夫々、上下が逆の関係になっている。受光素子２１及び発光素子２２の詳細な構造については後述する。

第一の刳り抜き部１３の内側面及び底面には、光を反射する物質であるＡｕ（金）がメッキされている。このため、様々な方向から第一の刳り抜き部１３の開口に入射してくる光は、第一の刳り抜き部１３の内側面や底面に反射しつつ基体１１の下面方向に誘導されて受光素子２１に入射する。すなわち、第一の刳り抜き部１３は、第一の刳り抜き部１３の上記開口から入射した光を基体１１の下方に誘導し、受光素子２１に効率よく入射させるための誘導路として機能する。また、受光素子２１自身も、縦と横の長さが共に厚みの２倍以内の略立方体状のため、上面からだけでなくその側面方向から入射する光を最も効率的に取り込むことができる。従って、受光素子２１は、第一の刳り抜き部１３の内側面や底面に反射しながら基体１１の下面方向に誘導されて側面方向から入射してくる光についても非常に効率的に取り込むことができ、微弱な光についても十分な感度を有する。一方、第二の刳り抜き部１４の内側面及び底面にも、光を反射する物質としてのＡｕがメッキされている。このため、発光素子２２の外面から様々な方向に出射する光は、第二の刳り抜き部１４の内側面や底面に反射して第二の刳り抜き部１４の開口へと誘導され、上記開口から出射する。すなわち、第二の刳り抜き部１４は、発光素子２２から出射される光を効率よく上方に導いて上記開口から出射させるための誘導路として機能する。また発光素子２２自身も縦と横の長さが共に厚みの２倍以内の略立方体状のため側面からの発光が最も効率的である。

第一の刳り抜き部１３は、第二の刳り抜き部１４の内部を通る光に対して遮光されるように形成されている。具体的には、第一の刳り抜き部１３は、第二の刳り抜き部１４から所定距離離間させた位置に形成され、第一の刳り抜き部１３は、第一の刳り抜き部１３と第二の刳り抜き部１４との間に介在する基体１１によって第二の刳り抜き部１４の内部から完全に遮光されている。このため、受発光素子モジュール１が、例えば、受光素子２１により発光素子２２から出射した光の反射光を受光させるようにして測定を行う用途に用いられる場合には、漏れ光の影響がない分、測定精度の向上が図られる。

第一の刳り抜き部１３及び第二の刳り抜き部１４は、第二の刳り抜き部１４から出射し物体に照射されて戻ってくる反射光が第一の刳り抜き部１３に取り込まれるように、好ましくは上記反射光が第一の刳り抜き部１３に最大限に取り込まれるように形成されている。具体的には、例えば、第一の刳り抜き部１３及び第二の刳り抜き部１４は、第二の刳り抜き部１４の開口から出射する光の進行方向（光軸）と、外部から直進して第一の刳り抜き部１３の開口に入射する光の進行方向（光軸）とが、受発光素子モジュール１から所定距離だけ離間した位置で交叉するように形成されている。従って、例えば、受発光素子モジュール１が受光素子２１により発光素子２２から出射した光の反射光を受光させるようにして測定を行う用途等に用いられる場合には、被測定物との間の距離を適切に設定することにより被測定物に照射されて戻ってくる反射光を確実に受光素子２１に取り込むことができる。

第一の刳り抜き部１３や第二の刳り抜き部１４の形状は、例えば、基体１１の下方（−Ｚ方向）ほど縮径する円錐状とするなど、上述した斜柱状以外にも他の様々な形状とすることができる。また、第一の刳り抜き部１３及び第二の刳り抜き部１４の側面形状を、受光素子２１又は発光素子２２が載置されている位置に焦点を有する放物線状とすることもできる。この場合には、第一の刳り抜き部１３の開口から入射する光を、エネルギーロスを最小限に抑えて効率よく受光素子２１に集光させるようにすることができ、また、発光素子２２から出射する光についてもエネルギーロスを最小限に抑えて効率よく第二の刳り抜き部１４の開口から出射させることができる。

＜受光素子の構造＞
次に、受光素子２１の構造について説明する。図６に受光素子２１の構造を示している。受光素子２１は、光吸収層としてＩｎＧａＡｓを用いるＰＩＮフォトダイオードである。受光素子２１は、ｎ型ＩｎＰ基板６１０の上にｎ型ＩｎＰ緩和層６１１、ｉ型（ｎ型）ＩｎＧａＡｓ光吸収層６１２、及びｎ型ＩｎＰキャップ層６１３を順にエピタキシャル成長によって形成し、さらに、ｎ型ＩｎＰキャップ層６１３の表面にパッシベーション膜（不働態膜）としてのＳｉＮ膜６１４が施された構造からなる。ｉ型（ｎ型）ＩｎＧａＡｓ光吸収層６１２のｉ型（ｎ型）とは濃度が１×１０１５ｃｍ−３程度と非常に低い濃度であることを示す。

ｎ型ＩｎＰキャップ層６１３からｉ型（ｎ型）ＩｎＧａＡｓ光吸収層６１２にわたる領域には、イオン注入によってｐ型不純物領域６１５（受光領域）が形成されており、ｉ型（ｎ型）ＩｎＧａＡｓ光吸収層６１２とｐｎ接合が形成されている。ｐ型不純物としてイオン注入される物質としては、ＭｇイオンやＺｎイオンなどがある。

ＳｉＮ膜６１４の所定位置には、電極の取出口となるコンタクトホール６１６が形成されている。コンタクトホール６１６には、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるオーミック電極６１７（アノード電極（ｐ型）２１１）が形成されている。なお、オーミック電極６１７は、ボンディングワイヤー６１８が接続されるボンディング電極としても機能する。オーミック電極６１７はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕに替えて、Ｃｒ／Ｐｔ／Ａｕ、ＴｉまたはＣｒ／Ｐｄ／Ａｕ、ＴｉまたはＣｒ／Ｍｏ／Ａｕにより形成しても良い。ｎ型ＩｎＰ基板６１０の下面には、層状のＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる裏面電極６１９（カソード電極（ｎ型）２１２）が形成されている。

各層は夫々、ｎ型ＩｎＰ緩和層６１１が０．５μｍ程度、ｉ型（ｎ型）ＩｎＧａＡｓ光吸収層６１２が２μｍ程度、ｎ型ＩｎＰキャップ層１３が１０００Å程度、ｐ型不純物領域６１５が０．３μｍ程度の厚みである。また、チップの厚みは１３０μｍ程度である。なお、受光素子２１は、高さが１３０μｍ、縦横が約１７０μｍで縦横が厚みの２倍以内の略立方体状である。

図７は受光素子２１を上方から眺めた受光素子２１の平面図（チップレイアウト）である。受光素子２１の縦横の長さは１７０μｍ程度である。ｐ型不純物領域１５は１１０μｍ角程度で形成されている。受光素子２１の上面の所定位置には、６０μｍ角でオーミック電極６１７（アノード電極ボンディングパッド）が露出している。

この受光素子２１は、このように縦横が厚みの２倍以内の略立方体状であるので、その上面からだけでなく、その四つの側面方向からも素子内部（特に素子内部の光電変換部）に光を最も効率的に取り込むことができる。すなわち、第一の刳り抜き部１３の開口に入射した光は第一の刳り抜き部１３の側面で反射され、様々な方向から受光素子２１に入射するわけであるが、本実施形態の受光素子２１はこのように側面方向から入射する光をも最大限に取り込むことができるので、第一の刳り抜き部１３の開口に入射した光を最も効率よく取り込むことができる。

＜発光素子の構造＞
次に、発光素子２２の構造について説明する。図８に発光素子２２の構造を示している。発光素子２２は、発光層としてＩｎＧａＡｓＰを用いるＬＥＤである。発光素子２２は、ｐ型ＩｎＰ基板８１０の上にｐ型ＩｎＰ緩和層８１１、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ発光層８１２、及びｎ型ＩｎＰキャップ層８１３を順にエピタキシャル成長によって形成し、さらに、ｎ型ＩｎＰキャップ層８１３の表面にパッシベーション膜（不働態膜）としてのＳｉＮ膜８１４が施された構造からなる。

ＳｉＮ膜８１４の所定位置には、電極を取り出すためのコンタクトホール８１６が形成されている。コンタクトホール８１６には、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなるオーミック電極８１７が形成されている。このオーミック電極８１７上にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるメッキ用電極８１８、金メッキ電極８１９（カソード電極（ｎ型）２２１）が形成され、金メッキ電極８１９にはボンディングワイヤー８２０が接続される。ｐ型ＩｎＰ基板８１０の下面には、層状のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる裏面電極８２１（アノード電極（ｐ型）２２２）が形成されている。なお、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕに代えて、Ｃｒ／Ｐｔ／Ａｕ、ＴｉまたはＣｒ／Ｐｄ／Ａｕ、ＴｉまたはＣｒ／Ｍｏ／Ａｕ、Ｐｔ／ＴｉまたはＣｒ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｔ／ＴｉまたはＣｒ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｐｔ／ＴｉまたはＣｒ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｐｔ／ＴｉまたはＣｒ／Ｍｏ／Ａｕ、ＡｕＺｎを用いることもできる。

上記各層は、夫々、ｐ型ＩｎＰ緩和層８１１が１．０μｍ程度、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ発光層８１２が１μｍ程度、ｎ型ＩｎＰキャップ層８１３が５μｍ程度の厚みである。また、チップの厚みは１３０μｍ程度である。なお、発光素子２２は、高さが１３０μｍ、縦横が約１７０μｍで縦横が厚みの２倍以内の略立方体状である。なお、金メッキ電極の厚さは、２μｍ程度である。

図９は発光素子２２を上面から眺めた発光素子２２の平面図（チップレイアウト）である。同図に示すように、発光素子２２の縦横の長さは１７０μｍ程度である。発光素子２２の上面の所定位置には、約６０μｍ角の金メッキ電極８１９（カソード電極ボンディングパッド）が露出している。

なお、発光素子２２は、このように縦横が厚みの２倍以内の略立方体状であるので、その上面からだけでなく、その四つの側面方向から最大限に光が放射される。そして、各側面から放射された光は、第二の刳り抜き部１４の内側面や底面で反射され、上部開口へと誘導されて第二の刳り抜き部１４から出射する。このように本実施形態の受発光素子モジュール１にあっては、発光素子２２が略立方体状であること、及び、発光素子２２が第二の刳り抜き部１４の内部に設けられていることにより、発光素子２２から放射される光を最も効率よく第二の刳り抜き部１４から出射させることができる。

＜配線構造＞
次に、受発光素子モジュール１の配線構造について説明する。図１Ａに示すように、第一のセラミック基板１１１上面の、受光素子２１の下面が接触する部分を含む矩形の領域である第一の領域３１には、Ａｕ（金）がメッキ（塗布）されている。また、第一の領域３１を除く第一のセラミック基板１１１上面の発光素子２２の下面が接触する部分を含む矩形の領域である第二の領域３２にもＡｕがメッキ（塗布）されている。また、第一の領域３１及び第二の領域３２を除く第一のセラミック基板１１１の上面の矩形の領域である第三の領域３３にはＡｕがメッキ（塗布）されている。

受光素子２１のカソード電極（ｎ型）２１２は、ダイボンディングによって第一の領域３１に塗布されているＡｕに導通されている。受光素子２１のアノード電極（ｐ型）２１１は、第一の刳り抜き部１３の内部に配線されるＡｕ線６１（ボンディングワイヤー）を介したワイヤーボンディングによって第三の領域３３に塗布されているＡｕに導通されている。発光素子２２のアノード電極（ｐ型）２２２は、ダイボンディングによって第二の領域３２に塗布されているＡｕに導通されている。一方、発光素子２２のカソード電極（ｎ型）２２１は、第二の刳り抜き部１４の内部に配線されるＡｕ線６２（ボンディングワイヤー）を介したワイヤーボンディングによって第三の領域３３に塗布されているＡｕに導通されている。

第一のセラミック基板１１１の下面（基体１１の下面）の所定領域にはＡｕが塗布されており、これにより第一の領域３１に塗布されているＡｕに導通される第一の端子４１が形成されている。この第一の端子４１は、受光素子２１の外部接続用の出力端子となる。また、第一のセラミック基板１１１の下面における前記第一の端子４１が設けられている部分を除く所定領域にはＡｕが塗布されており、これにより第二の領域３２に塗布されている導体に導通される第二の端子４２が形成されている。この第二の端子４２は、発光素子２２の外部接続用の電源端子となる。第一のセラミック基板１１１の下面の第一の端子４１及び第二の端子４２が設けられている部分を除く所定領域にはＡｕが塗布されており、これにより第三の領域３３に塗布されている導体に導通される第三の端子４３が形成されている。この第三の端子４３は、受光素子２１及び発光素子２２の外部接続用の接地（ＧＮＤ）端子となる。なお、第一の端子４１、第二の端子４２、及び第三の端子４３は、受光素子２１及び発光素子２２を実装する前は夫々、互いに電気的に絶縁されている。

第一のセラミック基板１１１の第一の領域３１内には、第一のセラミック基板１１１を上下方向（±Ｚ方向）に貫通する第一のスルーホール５１が設けられている。第一のセラミック基板１１１の第二の領域３２内には、第一のセラミック基板１１１を上下方向（±Ｚ方向）に貫通する第二のスルーホール５２が設けられている。第一のセラミック基板１１１の第三の領域３３内には、第一のセラミック基板１１１を上下方向（±Ｚ方向）に貫通する第三のスルーホール５３が設けられている。第一のスルーホール５１、第二のスルーホール５２、及び第三のスルーホール５３には、いずれもＷ（タングステン）が充填されている。そしてこれにより第一の領域３１と第一の端子４１、第二の領域３２と第二の端子４２、及び第三の領域３３と第三の端子４３が夫々導通されている。このようにスルーホールに導体を充填するようにしたことで、樹脂封止の際にスルーホールに樹脂がモジュールの下面に回り込むことがなくなり、第一の端子４１、第二の端子４２、第三の端子４３を夫々、受発光素子モジュール１の下面に確実に定着させることができる。このように本実施形態の受発光素子モジュール１は、外部と接続するための全ての電極がパッケージの下面内に形成され、全ての電極がパッケージの外形よりも外側に突出しないリードレスな構造になっている。このため、モジュールサイズの小型化が図られ、実装面積の縮小化が図られる。

＜製造方法＞
次に、以上に説明した受発光素子モジュール１の製造方法について、図１０に示すプロセスフローとともに説明する。

まず、第一のセラミック基板１１１及び第二のセラミック基板１１２を用意して夫々についてレーザカッターなどを用いて必要な加工を施す。なお、ここでの加工は、第一のセラミック基板１１１又は第二のセラミック基板１１２に対して、受発光素子モジュール１の数十〜数百個分の加工を一度に行う。まず、第二のセラミック基板１１１の所定位置に第一の刳り抜き部１３及び第二の刳り抜き部１４を穿孔する（ステップ１０１０）。また、第一のセラミック基板１１１の所定位置に第一のスルーホール５１、第二のスルーホール５２、及び第三のスルーホール５３を穿孔する（ステップ１０２０）。

次に、第二のセラミック基板１１２について、第一の刳り抜き部１３及び第二の刳り抜き部１４の内側面にＡｕを電解メッキすることによりＡｕを塗布し反射膜を形成する（ステップ１０３０）。また、第一のセラミック基板１１１について、第一のスルーホール５１、第二のスルーホール５２、第三のスルーホール５３の夫々にＷ（タングステン）を充填する（ステップ１０４０）。また、Ａｕを電解メッキすることにより、第一のセラミック基板１１１の下面に第一の端子４１、第二の端子４２、及び第三の端子４３を形成する（ステップ１０５０）。また、Ａｕを電解メッキすることにより、第一のセラミック基板１１１の上面の第一の領域３１、第二の領域３２、第三の領域３３の夫々にＡｕを塗布する（ステップ１０６０）。次に、第一のセラミック基板１１１の上面に第二のセラミック基板１１２をエポキシ樹脂系接着剤等の接着剤を用いて貼り合わせ、基体１１を形成する（ステップ１０７０）。

ここでセラミック材に第一の刳り抜き部１３や第二の刳り抜き部１４などの微細な形状を施し、また、これらの内部が互いに遮光されるような構造を形成するには高度な加工技術が要求される。しかしながら、本実施形態の受発光素子モジュール１の場合には、上述のとおり第一のセラミック基板１１１及び第二のセラミック基板１１２に対してあらかじめ穿孔やメッキなどの処理を施した後、これらを貼り合わせることにより基体１１を形成するようにしている。このため、本実施形態の受発光素子モジュール１の基体１１は容易に製造することが可能である。また、基体の製造に際し金型を使う必要がないため、製造コストを低廉に抑えることができる。なお、第一の刳り抜き部１３及び第二の刳り抜き部１４は、第二の刳り抜き部１４から物体に照射され反射により戻ってくる光が第一の刳り抜き部１３に取り込まれるように、好ましくは上記反射光が第一の刳り抜き部１３に最大限に取り込まれるように形成されている。

次に、第一の刳り抜き部１３の底部の第一の領域３１に、受光素子２１の下面（カソード電極（ｎ型）２１２）をダイボンディングする。また、Ａｕ線６１（ボンディングワイヤー）により受光素子２１の上面に設けられているアノード電極（ｐ型）２１１を第三の領域３３に塗布されている導体にワイヤーボンディングする。また、第二の刳り抜き部１４の底部の第二の領域３２に発光素子２２の下面（アノード電極（ｐ型）２２２）をダイボンディングする。また、Ａｕ線６２（ボンディングワイヤー）により発光素子２２のカソード電極（ｎ型）２２１を、第三の領域３３に塗布されている導体にワイヤーボンディングする（ステップ１０８０）。

次に、第一の刳り抜き部１３及び第二の刳り抜き部１４にポッティング等により透明樹脂（例えば、エポキシ系液体樹脂）を充填し熱処理（キュア）を行って樹脂を硬化させることにより、第一の刳り抜き部１３及び第二の刳り抜き部１４の内側面や底面を被覆する（ステップ１０９０）。なお、必要であれば樹脂表面を研磨処理する。または金型を使って透明樹脂の上面をレンズ状に形成しても良い。受光素子２１の場合には入射する光を受光素子２１の位置に収束させることができ、集光効果を高めることができる。また、発光素子２２の場合には、発光素子２２から出射する光を屈折させ、平行光線として出射させることができる。さらに第一の刳り抜き部１３及び第二の刳り抜き部１４の開口部にガラスや樹脂製の板を被せることにより受光素子２１や発光素子２２を保護しても良い。これらステップ１０９０のバリエーションについては後に詳述する。

次に、以上のようにして多数個分の受発光素子モジュール１が形成された基体１１をダイシング装置にかけて切断する（ステップ１１００）。以上の工程を経ることにより受発光素子モジュール１が完成する。

図１１は、以上に説明した受発光素子モジュール１を用いて構成した回路の一例である。この回路は、被測定物に発光素子２２の光を照射してその反射光を受光素子２１で受光させ、その出力電流を増幅素子２３により増幅し、電圧に変換して取り出すようにしたものである。破線で示した部分は第一実施形態の受発光素子モジュール１によって提供される部分である。この回路は、果物の甘さ（糖度）測定、糖尿病患者の血糖値の測定、生体や食物、大気などに含まれている水分量の測定、大豆や米などに含まれているタンパク質や脂質、でんぷんの計測など各種用途に適用することができる。

また、本実施形態の受発光素子モジュール１は小型のため、上記の計測した結果を、表示したり、フィードバック制御に使用したりするときさまざまな機器に組み込んで利用しやすいというメリットを持つ。

＝＝第二実施形態＝＝
次に、本発明の第二実施形態の受発光素子モジュール１について説明する。図１２Ａ乃至図１２Ｃに、本発明の第二実施形態として説明するＥＣＳＰ（登録商標）タイプによる受発光素子モジュール１の構造を示している。このうち図１２Ａは、受発光素子モジュール１の内部構造を透視して描いた斜視図である。図１２Ｂ及び図１２Ｃは、夫々、図１２Ａに示す受発光素子モジュール１の一部の構造を省略して描いた斜視図である。また、図１３に受発光素子モジュール１の平面図及び内部を透視した側面図を、図１４に受発光素子モジュール１を下方（−Ｚ方向）から眺めた図を示している。

第二実施形態として説明する受発光素子モジュール１は、第一実施形態で説明した受発光素子モジュール１の構成に加えて、さらに増幅素子を実装するようにしたものである。増幅素子は、第一の刳り抜き部１３を直方体状に形成し、その内部の所定位置に受光素子２１に隣接して載置するようにしている。図１５に増幅素子２３の外観及び電極構成を示している。同図に示すように、増幅素子２３は、増幅される信号が入力される入力電極２３１、増幅された信号が出力される出力電極２３２、電源電極２３３、及び接地（ＧＮＤ）電極２３４を有する。なお、受光素子２１及び発光素子２２の構造は、第一実施形態で説明したものと同様である。

第一実施形態の場合と同様に、受発光素子モジュール１の第一の刳り抜き部１３の内側面及び底面には、光を反射する物質であるＡｕがメッキされている。これにより第一の刳り抜き部１３の上部開口から入射した光は、第一の刳り抜き部１３の内側面及び底面に反射して受光素子２１に様々な方向から入射し、第一の刳り抜き部１３の開口から入射した光エネルギーを効率良く光電変換することができる。また、第一実施形態の場合と同様に第二の刳り抜き部１４の内側面及び底面にもＡｕがメッキされている。また、第一の刳り抜き部１３の内部は、第二の刳り抜き部１４の内部から完全に遮光されている。

＜配線構造＞
次に、受発光素子モジュール１の配線構造について説明する。第一のセラミック基板１１１上面の受光素子２１の下面が接触する部分を含む略矩形の領域である第一の領域３１にはＡｕがメッキ（塗布）されている。また、第一の領域３１を除く第一のセラミック基板１１１の上面の発光素子２２が接触する部分を含む矩形の領域である第二の領域３２にはＡｕがメッキ（塗布）されている。第一の領域及び第二の領域を除く第一のセラミック基板１１１の上面の略Ｌ字型の領域である第三の領域３３にはＡｕ（塗布）がメッキされている。第一の領域、第二の領域、及び第三の領域を除く第一のセラミック基板１１１の上面の矩形の領域である第四の領域３４にはＡｕがメッキ（塗布）されている。第一の領域３１、第二の領域３２、第三の領域３３、及び第四の領域３４を除く第一のセラミック基板１１１の上面の矩形の領域である第五の領域３５にはＡｕがメッキ（塗布）されている。

受光素子２１のカソード電極（ｎ型）２１２は、ダイボンディングによって第一の領域３１に塗布されているＡｕに導通されている。受光素子２１のアノード電極（ｐ型）２１１は、第一の刳り抜き部１３の内部に配線されるＡｕ線６１（ボンディングワイヤー）を介したワイヤーボンディングによって第三の領域３３に塗布されているＡｕに導通されている。発光素子２２のアノード電極（ｐ型）２２２は、ダイボンディングによって第二の領域３２に塗布されているＡｕに導通されている。一方、発光素子２２のカソード電極（ｎ型）２２１は、第二の刳り抜き部１４の内部に配線されるＡｕ線６２（ボンディングワイヤー）を介したワイヤーボンディングによって第三の領域３３に塗布されているＡｕに導通されている。増幅素子２３の入力電極２３１は、Ａｕ線６３（ボンディングワイヤー）を介したワイヤーボンディングによって第一の領域３１に塗布されているＡｕに導通されている。増幅素子２３の出力電極２３２は、Ａｕ線６４（ボンディングワイヤー）を介したワイヤーボンディングによって第四の領域３４に塗布されているＡｕに導通されている。増幅素子２３の電源電極２３３は、Ａｕ線６５（ボンディングワイヤー）を介したワイヤーボンディングによって第五の領域３５に塗布されているＡｕに導通されている。増幅素子２３の接地（ＧＮＤ）電極２３４は、Ａｕ線６６（ボンディングワイヤー）を介したワイヤーボンディングによって第三の領域３３に塗布されているＡｕに導通されている。

第一のセラミック基板１１１の下面（基体１１の下面）の所定領域にはＡｕが塗布されており、これにより第二の領域３２に塗布されているＡｕに導通される第二の端子４２が形成されている。この第二の端子４２は、発光素子２２の外部接続用の電源端子となる。また、第一のセラミック基板１１１の下面の所定領域にはＡｕが塗布されており、これにより第三の領域３３に塗布されているＡｕに導通される第三の端子４３が形成されている。この第三の端子４３は、受光素子２１、発光素子２２、及び増幅素子２３の外部接続用の接地（ＧＮＤ）端子となる。また、第一のセラミック基板１１１の下面の所定領域にはＡｕが塗布されており、これにより第四の領域３４に塗布されているＡｕに導通される第四の端子４４が形成されている。この第四の端子４４は、増幅素子２３の外部接続用の出力端子となる。また、第一のセラミック基板１１１の下面の所定領域にはＡｕが塗布されており、これにより第五の領域３５に塗布されているＡｕに導通される第五の端子４５が形成されている。この第五の端子４５は、増幅素子２３の外部接続用の電源端子となる。

第一のセラミック基板１１１の第二の領域３２内には、第一のセラミック基板１１１を上下方向（±Ｚ方向）に貫通する第二のスルーホール５２が設けられている。第一のセラミック基板１１１の第三の領域３３内には、第一のセラミック基板１１１を上下方向（±Ｚ方向）に貫通する第三のスルーホール５３が設けられている。第一のセラミック基板１１１の第四の領域３４内には、第一のセラミック基板１１１を上下方向（±Ｚ方向）に貫通する第四のスルーホール５４が設けられている。第一のセラミック基板１１１の第五の領域３５内には、第一のセラミック基板１１１を上下方向（±Ｚ方向）に貫通する第五のスルーホール５５が設けられている。第二のスルーホール５２、第三のスルーホール５３、第四のスルーホール５４、及び第五のスルーホール５５には、いずれもＷ（タングステン）が充填されている。これにより第二の領域３２と第二の端子４２、第三の領域３３と第三の端子４３、第四の領域３４と第四の端子４４、及び第五の領域３５と第五の端子４５、が夫々導通されている。なお、このようにスルーホールに導体を充填するようにすることで、樹脂封止の際に樹脂がモジュールの下面に回り込んでスルーホールに入ることがなくなるため第二の端子４２、第三の端子４３、第四の端子４４、第五の端子４５を受発光素子モジュール１の下面に確実に定着させることができ、それぞれ対応する領域と低抵抗で接続することができる。

なお、このように、本実施形態の受発光素子モジュール１は、外部接続のための全ての端子がパッケージの下面内に形成され、全ての端子がパッケージの外形よりも外側に突出しないリードレスな構造である。このため、モジュールサイズの小型化が図られ、実装面積の縮小化が図られる。また、受発光素子モジュール１に増幅素子２３を実装する構成としたため、外部に増幅素子２３を設ける必要が無くなり、受発光素子モジュール１の利便性が向上する。また、別途素子を設ける必要がなく、その分、実装面積の縮小化が図られる。

本実施形態の受発光素子モジュール１は、受光素子２１とともに第一の刳り抜き部１３に増幅素子２３を実装する工程や、増幅素子２３に関する配線を行う工程、Ａｕをメッキする領域が異なる以外は、基本的に第一実施形態で説明した製造方法と同様の方法によって製造することができる。

＝＝第三実施形態＝＝
第三実施形態として説明する素子モジュールは、受光素子又は発光素子のうちのいずれか一方のみが実装されるディスクリートタイプのモジュールである。

図１６Ａ乃至図１６Ｃに、受光素子２１を実装するＥＣＳＰ（登録商標）によるディスクリートな受光素子モジュール２の構造を示している。このうち図１６Ａは、受光素子モジュール２の内部構造を透視して描いた斜視図である。また、図１６Ｂ及び図１６Ｃは、夫々、図１６Ａに示す受光素子モジュール２の一部の構造を省略して描いた斜視図である。また、図１７に受光素子モジュール２の平面図及び内部を透視した側面図を、図１８に受光素子モジュール２を下方（−Ｚ方向）から眺めた図を示している。

受光素子モジュール２は、受光素子２１を直方体状の基体１１に実装した構造である。基体１１は、第一のセラミック基板１１１の上に第二のセラミック基板１１２を積層することによって形成されている。刳り抜き部１５は、第二のセラミック基板１１２の上下方向（±Ｚ方向）に貫通させて設けられた穿孔によって形成されている。刳り抜き部１５は、基体１１の下方（−Ｚ方向）ほど縮径する裁頭円錐状である。受光素子２１は、刳り抜き部１５の内部の第一のセラミック基板１１１の上面に載置されている。受光素子２１のアノード電極及びカソード電極の位置は、図４に示したものと同様である。また、受光素子２１の構造は、図６に示したものと同様である。

刳り抜き部１５の内側面及び底面には、光を反射する物質であるＡｕ（金）がメッキされている。このため、様々な方向から刳り抜き部１５の開口に入射してくる光は、刳り抜き部１５の内側面や底面に反射しながらセラミック１１体の下面方向に誘導されて受光素子２１に入射する。すなわち、刳り抜き部１５は、刳り抜き部１５の上記開口から入射した光を基体１１の下面方向に誘導し、受光素子２１に効率よく入射させるための誘導路として機能する。また受光素子２１は略立方体状であるので、その側面方向から入射する光を最大限に取り込むことができ、上記開口から入射して誘導されてきた光を最も効率良く光電変換することができる。

なお、刳り抜き部１５の形状は、例えば、円柱状とすることもできる。また、刳り抜き部１５の側面形状を、受光素子２１が載置される位置に焦点を有する放物線状とすることもできる。この場合には、刳り抜き部１５の開口から入射する光を、エネルギーロスを最小限に抑えて効率よく受光素子２１に集光させることができる。

＜受光素子モジュール２の配線構造＞
次に、受光素子モジュール２の配線構造について説明する。第一のセラミック基板１１１上面の、受光素子２１の下面が接触する部分を含む矩形の第一の領域３１には、Ａｕ（金）がメッキ（塗布）されている。第一の領域３１を除く第一のセラミック基板１１１上面の矩形の領域である第二の領域３２にもＡｕがメッキ（塗布）されている。

受光素子２１のカソード電極（ｎ型）２１２は、ダイボンディングによって第一の領域３１に塗布されているＡｕに導通されている。受光素子２１のアノード電極（ｐ型）２１１は、第一の刳り抜き部１３の内部に配線されるＡｕ線６１（ボンディングワイヤー）を介したワイヤーボンディングによって第二の領域３２に塗布されているＡｕに導通されている。

第一のセラミック基板１１１の下面（基体１１の下面）の所定領域にはＡｕが塗布されており、これにより第一の領域３１に塗布されているＡｕに導通される第一の端子４１が形成されている。この第一の端子４１は、受光素子２１の外部接続用の出力端子となる。第一のセラミック基板１１１の下面の第一の端子４１が設けられている部分を除く所定領域にはＡｕが塗布されており、これにより第二の領域３２に塗布されている導体に導通される第二の端子４２が形成されている。この第二の端子４２は、受光素子２１の外部接続用の接地（ＧＮＤ）端子となる。

第一のセラミック基板１１１の第一の領域３１内には、第一のセラミック基板１１１を上下方向（±Ｚ方向）に貫通する第一のスルーホール５１が設けられている。第一のセラミック基板１１１の第二の領域３２内には、第一のセラミック基板１１１を上下方向（±Ｚ方向）に貫通する第二のスルーホール５２が設けられている。第一のスルーホール５１、第二のスルーホール５２には、いずれも導体としてＷ（タングステン）が充填されている。そしてこれにより第一の領域３１と第一の端子４１、第二の領域３２と第二の端子４２、が夫々導通されている。このようにスルーホールに導体を充填するようにしたことで、樹脂封止の際に樹脂がモジュールの下面に回り込みスルーホールに樹脂が入り込むことがなくなり、第一の端子４１及び第二の端子４２を受光素子モジュール２の下面に確実に定着させることができ、それぞれ対応する領域と低抵抗で接続することができる。

このように本実施形態の受光素子モジュール２は、外部と接続するための各端子がパッケージの下面内に形成され、各端子がパッケージの外形よりも外側に突出しないリードレスな構造になっている。このため、モジュールサイズの小型化が図られ、実装面積の縮小化が図られる。

以上、受光素子２１を実装した受光素子モジュール２について説明したが、発光素子２２のみを実装したディスクリートタイプの発光素子モジュールについても、受光素子２１を発光素子２２に置き換えることで、受光素子モジュール２の場合と同様の構造を実現することができる。この場合、発光素子２２としては、例えば、図８に示したものと同様の構造のものを用いる。なお、発光素子２２のアノード電極とカソード電極の位置は受光素子２１とは逆であるので、当然のことながらアノード電極とカソード電極の配線は、受光素子モジュール２の場合とは逆になる。

本実施形態の受光素子モジュール２は、発光素子２２の実装に関する工程を含まない以外は、基本的に第一実施形態で説明した製造方法と同様の方法によって製造することができる。ここでディスクリートタイプの素子モジュールを例に、上述のステップ１０９０を詳述する。例えば、図１９Ａ乃至図１９Ｃに示すような方法が考えられる。
図１９Ａに示す例では、第二のセラミック基板１１２の上面を少々上回る程度の量の透明樹脂７１をポッティングにより充填している。これにより透明樹脂７１と第二のセラミック基板１１２との間の接触面積が増えて、透明樹脂７１を剥がれにくくすることができる。また、余剰の透明樹脂７１の研削により透明樹脂７１の表面は容易に平坦化することができる。図１９Ｂに示す例では、金型を使って透明樹脂７１の上面をレンズ状に形成している。このようにレンズ状とすることで、受光素子２１の場合には入射する光を受光素子２１の位置に収束させることができ、集光効果を高めることができる。また、発光素子２２の場合には、発光素子２２から出射する光を屈折させ、平行光線として出射させることができる。なお、この場合、透明樹脂７１は第二のセラミック基板１１２の上面を少し上回る程度の量を用いてもよい。また、樹脂封止ではなく、例えば、図１９Ｃに示すように第一の刳り抜き部１３や第二の刳り抜き部１４の開口部にガラスや樹脂製の板７２を被せることにより受光素子２１や発光素子２２を保護するようにすることもできる。以上ステップ１０９０についてディスクリートタイプの素子モジュールを例に説明したが、複数の素子をモジュール化した第一実施形態や第二実施形態においても全く同様に以上の３タイプを実施できる。

以上に説明したように、本実施形態のディスクリートタイプのモジュールは、外部接続するための全ての端子がパッケージの下面内に形成され、全ての端子がパッケージの外形よりも外側に突出しないリードレスな構造である。このため、モジュールサイズの小型化が図られ、実装面積の縮小化が図られる。

また、本実施形態のディスクリートタイプの受光素子モジュール又は発光素子モジュールは、上述のとおり第一のセラミック基板１１１及び第二のセラミック基板１１２に対してあらかじめ穿孔やメッキなどの処理を施した後、これらを貼り合わせることにより基体１１を形成するようにしている。このため、本実施形態の受光素子モジュール又は発光素子モジュールは、容易に製造することが可能である。また、本実施形態の受光素子モジュール又は発光素子モジュールは、基体の製造に際し金型を使う必要がないため、製造コストを低廉に抑えることができる。

なお、以上の第一乃至第三実施形態の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

本発明の第一実施形態にかかる受発光素子モジュール１の内部構造を透視して描いた斜視図である。本発明の第一実施形態にかかる受発光素子モジュール１の内部構造を透視して描いた斜視図である。本発明の第一実施形態にかかる受発光素子モジュール１の内部構造を透視して描いた斜視図である。本発明の第一実施形態にかかる受発光素子モジュール１の平面図及び内部を透視した側面図を示す図である。本発明の第一実施形態にかかる受発光素子モジュール１を下方から眺めた図である。本発明の第一実施形態にかかる受光素子２１のアノード電極及びカソード電極の位置を示す図である。本発明の第一実施形態にかかる発光素子２２のアノード電極及びカソード電極の位置を示す図である。本発明の第一実施形態にかかる受光素子２１の構造を説明する受光素子２１の断面図である。本発明の第一実施形態にかかる受光素子２１を上方から眺めた受光素子２１の平面図（チップレイアウト）である。本発明の第一実施形態にかかる発光素子２２の構造を説明する発光素子２２の断面図である。本発明の第一実施形態にかかる発光素子２２を上方から眺めた発光素子２２の平面図（チップレイアウト）である。本発明の第一実施形態にかかる受発光素子モジュール１の製造方法を説明するプロセスフローを示す図である。本発明の第一実施形態にかかる受発光素子モジュール１を用いて構成した回路の一例を示す図である。本発明の第二実施形態にかかる受発光素子モジュール１の内部構造を透視して描いた斜視図である。本発明の第二実施形態にかかる受発光素子モジュール１の内部構造を透視して描いた斜視図である。本発明の第二実施形態にかかる受発光素子モジュール１の内部構造を透視して描いた斜視図である。本発明の第二実施形態にかかる受発光素子モジュール１の平面図及び内部を透視した側面図を示す図である。本発明の第二実施形態にかかる受発光素子モジュール１を下方から眺めた図である。本発明の第二実施形態にかかる増幅素子２３の外観及び電極構成を示す図である。本発明の第三実施形態にかかる受光素子モジュール２の内部構造を透視して描いた斜視図である。本発明の第三実施形態にかかる受光素子モジュール２の内部構造を透視して描いた斜視図である。本発明の第三実施形態にかかる受光素子モジュール２の内部構造を透視して描いた斜視図である。本発明の第三実施形態にかかる受光素子モジュール２の平面図及び内部を透視した側面図を示す図である。本発明の第三実施形態にかかる受光素子モジュール２を下方から眺めた図である。本発明の第三実施形態にかかる受光素子モジュール２における封止方法を説明する受光素子モジュール２の内部を透視した側面図である。本発明の第三実施形態にかかる受光素子モジュール２における封止方法を説明する受光素子モジュール２の内部を透視した側面図である。本発明の第三実施形態にかかる受光素子モジュール２における封止方法を説明する受光素子モジュール２の内部を透視した側面図である。

符号の説明

１受発光素子モジュール２受光素子モジュール
１１基体１３第一の刳り抜き部
１４第二の刳り抜き部１５刳り抜き部
２１受光素子２２発光素子
２３増幅素子
３１第一の領域３２第二の領域
３３第三の領域３４第四の領域
３５第五の領域
４１第一の端子４２第二の端子
４３第三の端子４４第四の端子
４５第五の端子
５１第一のスルーホール５２第二のスルーホール
５３第三のスルーホール５４第四のスルーホール
５５第五のスルーホール
６１〜６６Ａｕ線
７１透明樹脂７２ガラスや樹脂製の板
１１１第一のセラミック基板１１２第二のセラミック基板
２１１アノード電極（ｐ型）２１２カソード電極（ｎ型）
２２１カソード電極（ｎ型）２２２アノード電極（ｐ型）
２３１入力電極２３２出力電極
２３３電源電極２３４接地（ＧＮＤ）電極
６１０ｎ型ＩｎＰ基板６１１ｎ型ＩｎＰ緩和層
６１２ｉ型（ｎ型）ＩｎＧａＡｓ光吸収層
６１３ｎ型ＩｎＰキャップ層
６１４ＳｉＮ膜６１５ｐ型不純物領域
６１６コンタクトホール６１７オーミック電極
６１８ボンディングワイヤー６１９裏面電極
８１０ｎ型ＩｎＰ基板８１１ｎ型ＩｎＰ緩和層
８１２ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ発光層８１３ｎ型ＩｎＰキャップ層
８１４ＳｉＮ膜８１６コンタクトホール
８１７オーミック電極８１８メッキ用電極
８１９金メッキ電極８２０ボンディングワイヤー
８２１裏面電極

Claims

直方体状の基体と、
略立方体状の受光素子と、
略立方体状の発光素子と、
を含み、
前記基体は、前記基体の一面に開口する第一の刳り抜き部と、前記第一の刳り抜き部から離間させて設けられ前記基体の前記一面に開口する第二の刳り抜き部と、を有し、
前記受光素子は、前記第一の刳り抜き部の内部に設けられ、
前記発光素子は、前記第二の刳り抜き部の内部に設けられてなること
を特徴とする受発光素子モジュール。
請求項１に記載の受発光素子モジュールであって、
前記第一の刳り抜き部及び前記第二の刳り抜き部の内側面及び底面には光を反射する物質が塗布されてなること
を特徴とする受発光素子モジュール。
請求項１に記載の受発光素子モジュールであって、
前記第一の刳り抜き部及び前記第二の刳り抜き部は、前記第二の刳り抜き部から出射し物体に照射されて戻ってくる反射光が前記第一の刳り抜き部に取り込まれるように形成されてなること
を特徴とする受発光素子モジュール。
請求項２に記載の受発光素子モジュールであって、
前記基体はセラミックからなり、
前記光を反射する物質はＡｕであること、
を特徴とする受発光素子モジュール。
請求項１に記載の受発光素子モジュールであって、
前記基体は、第一のセラミック基板の上に第二のセラミック基板を積層してなり、
前記第一の刳り抜き部及び前記第二の刳り抜き部は、夫々、前記第二のセラミック基板の所定位置を穿孔することによって形成されていること
を特徴とする受発光素子モジュール。
請求項５に記載の受発光素子モジュールであって、
前記受光素子及び発光素子は、夫々、前記第一のセラミック基板の上面に載置され、
前記第一のセラミック基板上面の前記受光素子が接触する部分を含む第一の領域に導体が塗布され、
前記第一の領域を除く前記第一のセラミック基板上面の前記発光素子が接触する部分を含む第二の領域に導体が塗布され、
前記第一の領域及び前記第二の領域を除く前記第一のセラミック基板上面の所定領域である第三の領域に導体が塗布され、
前記受光素子のアノード電極は、前記第三の領域に塗布されている前記導体に導通され、
前記受光素子のカソード電極は、前記第一の領域に塗布されている前記導体に導通され、
前記発光素子のカソード電極は、前記第三の領域に塗布されている前記導体に導通され、
前記発光素子のアノード電極は、前記第二の領域に塗布されている前記導体に導通され、
前記第一のセラミック基板の下面には、前記第一の領域に塗布されている前記導体に導通する第一の端子と、前記第二の領域に塗布されている前記導体に導通する第二の端子と、前記第三の領域に塗布されている前記導体に導通する第三の端子と、が設けられてなること
を特徴とする受発光素子モジュール。
請求項６に記載の受発光素子モジュールであって、
前記第一のセラミック基板の前記第一の領域内に前記第一のセラミック基板を貫通する第一のスルーホールが設けられ、
前記第一のセラミック基板の前記第二の領域内に前記第一のセラミック基板を貫通する第二のスルーホールが設けられ、
前記第一のセラミック基板の前記第三の領域内に前記第一のセラミック基板を貫通する第三のスルーホールが設けられ、
前記第一のスルーホール、前記第二のスルーホール、及び前記第三のスルーホールには導体が充填されており、
前記第一の領域に塗布されている前記導体及び前記第一の端子は、前記第一のスルーホールに充填されている前記導体によって導通され、
前記第二の領域に塗布されている前記導体及び前記第二の端子は、前記第二のスルーホールに充填されている前記導体によって導通され、
前記第三の領域に塗布されている前記導体及び前記第三の端子は、前記第三のスルーホールに充填されている前記導体によって導通されてなること
を特徴とする受発光素子モジュール。
請求項１〜７のいずれかに記載の受発光素子モジュールであって、
前記第一の刳り抜き部及び前記第二の刳り抜き部の側面は、前記基体の上方ほど接近する向きに傾斜する斜柱状であること
を特徴とする受発光素子モジュール。
請求項１〜７のいずれかに記載の受発光素子モジュールであって、
前記第一の刳り抜き部及び前記第二の刳り抜き部の側面は、前記基体の下方ほど縮径する円錐状であること
を特徴とする受発光素子モジュール。
請求項１〜７のいずれかに記載の受発光素子モジュールであって、
前記第一の刳り抜き部及び前記第二の刳り抜き部の側面は、前記受光素子又は前記発光素子が設けられる位置に焦点を有する放物線状に形成されてなること
を特徴とする受発光素子モジュール。
請求項５に記載の受発光素子モジュールであって、
前記第一の刳り抜き部の前記第一のセラミック基板の上面には、入力電極、出力電極、電源電極、及び接地電極を有する増幅素子が載置され、
前記第一のセラミック基板上面の前記受光素子が接触する部分を含む第一の領域に導体が塗布され、
前記第一の領域を除く前記第一のセラミック基板上面の前記発光素子が接触する部分を含む第二の領域に導体が塗布され、
前記第一の領域及び前記第二の領域を除く前記第一のセラミック基板上面の所定領域である第三の領域に導体が塗布され、
前記第一の領域、前記第二の領域、及び前記第三の領域を除く前記第一のセラミック基板上面の所定領域である第四の領域に導体が塗布され、
前記第一の領域、前記第二の領域、前記第三の領域、及び前記第四の領域を除く前記第一のセラミック基板上面の所定領域である第五の領域に導体が塗布され、
前記受光素子のアノード電極は、前記第三の領域に塗布されている前記導体に導通され、
前記受光素子のカソード電極は、前記第一の領域に塗布されている前記導体に導通され、
前記発光素子のカソード電極は、前記第三の領域に塗布されている前記導体に導通され、
前記発光素子のアノード電極は、前記第二の領域に塗布されている前記導体に導通され、
前記増幅素子の入力電極は、前記第一の領域に塗布されている前記導体に導通され、
前記増幅素子の出力電極は、前記第四の領域に塗布されている前記導体に導通され、
前記増幅素子の電源電極は、前記第五の領域に塗布されている前記導体に導通され、
前記増幅素子の接地電極は、前記第三の領域に塗布されている前記導体に導通され、
前記第一のセラミック基板の下面には、前記第二の領域に塗布されている前記導体に導通する第二の端子と、前記第三の領域に塗布されている前記導体に導通する第三の端子と、前記第四の領域に塗布されている前記導体に導通する第四の端子と、前記第五の領域に塗布されている前記導体に導通する第五の端子と、が設けられてなること
を特徴とする受発光素子モジュール。
請求項１１に記載の受発光素子モジュールであって、
前記第一のセラミック基板の前記第二の領域内に前記第一のセラミック基板を貫通する第二のスルーホールが設けられ、
前記第一のセラミック基板の前記第三の領域内に前記第一のセラミック基板を貫通する第三のスルーホールが設けられ、
前記第一のセラミック基板の前記第四の領域内に前記第一のセラミック基板を貫通する第四のスルーホールが設けられ、
前記第一のセラミック基板の前記第五の領域内に前記第一のセラミック基板を貫通する第五のスルーホールが設けられ、
前記第一のスルーホール、前記第二のスルーホール、前記第三のスルーホール、前記第四のスルーホール、及び前記第五のスルーホールには導体が充填されており、
前記第一の領域に塗布されている前記導体及び前記第一の端子は、前記第一のスルーホールに充填されている前記導体によって導通され、
前記第二の領域に塗布されている前記導体及び前記第二の端子は、前記第二のスルーホールに充填されている前記導体によって導通され、
前記第三の領域に塗布されている前記導体及び前記第三の端子は、前記第三のスルーホールに充填されている前記導体によって導通され、
前記第四の領域に塗布されている前記導体及び前記第四の端子は、前記第四のスルーホールに充填されている前記導体によって導通され、
前記第五の領域に塗布されている前記導体及び前記第五の端子は、前記第五のスルーホールに充填されている前記導体によって導通されてなること
を特徴とする受発光素子モジュール。
請求項１〜１２のいずれかに記載の受発光素子モジュールであって、
前記受光素子は、
ｎ型ＩｎＰ基板と、
前記ｎ型ＩｎＰ基板の上に積層されるｎ型ＩｎＰ緩和層と、
前記ｎ型ＩｎＰ緩和層の上に積層されるｉ型（ｎ型）ＩｎＧａＡｓ光吸収層と、
前記ｉ型（ｎ型）ＩｎＧａＡｓ光吸収層の上に積層されるｎ型ＩｎＰキャップ層と、
前記ｎ型ＩｎＰキャップ層よりｐ型不純物をイオン注入することにより形成され、前記ｉ型（ｎ型）ＩｎＧａＡｓ光吸収層とｐｎ接合を形成するｐ型不純物領域と、
を有してなり、縦及び横の長さが共に厚みの２倍以内のＰＩＮフォトダイオードであること
を特徴とする受発光素子モジュール。
請求項１３に記載の受発光素子モジュールであって、
前記受光素子の前記ｐ型不純物領域の上部には、ＴｉまたはＣｒ／Ｐｔ／Ａｕ、ＴｉまたはＣｒ／Ｐｄ／Ａｕ、ＴｉまたはＣｒ／Ｍｏ／Ａｕのうちのいずれかよりなる電極が形成されてなること
を特徴とする受発光素子モジュール。
請求項１〜１４のいずれかに記載の受発光素子モジュールであって、
前記発光素子は、
ｐ型ＩｎＰ基板と、
前記ｐ型ＩｎＰ基板の上に積層されるｐ型ＩｎＰ緩和層と、
前記ｐ型ＩｎＰ緩和層の上に積層されるｐ型ＩｎＧａＡｓＰ発光層と、
前記ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ発光層の上に積層されるｎ型ＩｎＰキャップ層と
を有してなり、縦及び横の長さが共に厚みの２倍以内のＬＥＤであること、
を特徴とする受発光素子モジュール。
請求項６または１１に記載の受発光素子モジュールであって、
前記導体はＡｕが含まれていること、
を特徴とする受発光素子モジュール。
直方体状の基体と、
略立方体状の受光素子と、
を含み、
前記基体は、
前記基体の上面に開口する刳り抜き部
を有し、
前記受光素子は、前記刳り抜き部の内部に設けられてなること
を特徴とする受光素子モジュール。
請求項１７に記載の受光素子モジュールであって、
前記刳り抜き部の内側面及び底面には光を反射する物質が塗布されてなること
を特徴とする受光素子モジュール。
請求項１７に記載の受光素子モジュールであって、
前記基体は、第一のセラミック基板の上に第二のセラミック基板を積層してなり、
前記刳り抜き部は前記第二のセラミック基板の所定位置を穿孔することによって形成されてなること
を特徴とする受光素子モジュール。
請求項１９に記載の受光素子モジュールであって、
前記受光素子は、前記第一のセラミック基板の上面に載置され、
前記第一のセラミック基板上面の前記受光素子が接触する部分を含む第一の領域に導体が塗布され、
前記第一の領域を除く前記第一のセラミック基板上面の所定領域である第二の領域に導体が塗布され、
前記受光素子のアノード電極は、前記第二の領域に塗布されている前記導体に導通され、
前記受光素子のカソード電極は、前記第一の領域に塗布されている前記導体に導通され、
前記第一のセラミック基板の下面には、前記第一の領域に塗布されている前記導体に導通する第一の端子と、前記第二の領域に塗布されている前記導体に導通する第二の端子と、が設けられてなること
を特徴とする受光素子モジュール。
請求項２０に記載の受光素子モジュールであって、
前記第一のセラミック基板の前記第一の領域内に前記第一のセラミック基板を貫通する第一のスルーホールが設けられ、
前記第一のセラミック基板の前記第二の領域内に前記第一のセラミック基板を貫通する第二のスルーホールが設けられ、
前記第一のスルーホール、及び前記第二のスルーホールには導体が充填されており、
前記第一の領域に塗布されている前記導体及び前記第一の端子は、前記第一のスルーホールに充填されている前記導体によって導通され、
前記第二の領域に塗布されている前記導体及び前記第二の端子は、前記第二のスルーホールに充填されている前記導体によって導通されてなること
を特徴とする受光素子モジュール。
請求項１７〜２１のいずれかに記載の受光素子モジュールであって、
前記刳り抜き部の側面は、前記基体の下方ほど縮径する円錐状であること
を特徴とする受光素子モジュール。
請求項１７〜２２のいずれかに記載の受光素子モジュールであって、
前記受光素子は、
ｎ型ＩｎＰ基板と、
前記ｎ型ＩｎＰ基板の上に積層されるｎ型ＩｎＰ緩和層と、
前記ｎ型ＩｎＰ緩和層の上に積層されるｉ型（ｎ型）ＩｎＧａＡｓ光吸収層と、
前記ｉ型（ｎ型）ＩｎＧａＡｓ光吸収層の上に積層されるｎ型ＩｎＰキャップ層と、
前記ｎ型ＩｎＰキャップ層よりｐ型不純物をイオン注入することにより形成され、前記ｉ型（ｎ型）ＩｎＧａＡｓ光吸収層とｐｎ接合を形成するｐ型不純物領域と、
を有してなり、縦及び横の長さが共に厚みの２倍以内のＰＩＮフォトダイオードであること
を特徴とする受光素子モジュール。
請求項２３に記載の受光素子モジュールであって、
前記受光素子の前記ｐ型不純物領域の上部には、ＴｉまたはＣｒ／Ｐｔ／Ａｕ、ＴｉまたはＣｒ／Ｐｄ／Ａｕ、ＴｉまたはＣｒ／Ｍｏ／Ａｕのうちのいずれかよりなる電極が形成されていること
を特徴とする受光素子モジュール。
直方体状の基体と、
略立方体状の発光素子と、
を含み、
前記基体は、
前記基体の上面に開口する刳り抜き部
を有し、
前記発光素子は、前記刳り抜き部の内部に設けられ、
前記刳り抜き部の内側面及び底面には光を反射する物質が塗布されてなること
を特徴とする発光素子モジュール。
請求項２５に記載の発光素子モジュールであって、
前記基体は、第一のセラミック基板の上に第二のセラミック基板を積層してなり、
前記刳り抜き部は前記第二のセラミック基板の所定位置を穿孔することによって形成されてなること
を特徴とする発光素子モジュール。
請求項２６に記載の発光素子モジュールであって、
前記発光素子は、前記第一のセラミック基板の上面に載置されてなること
前記第一のセラミック基板上面の前記受光素子が接触する部分を含む第一の領域に導体が塗布され、
前記第一の領域を除く前記第一のセラミック基板上面の所定領域である第二の領域に導体が塗布され、
前記発光素子のカソード電極は、前記第二の領域に塗布されている前記導体に導通され、
前記発光素子のアノード電極は、前記第一の領域に塗布されている前記導体に導通され、
前記第一のセラミック基板の下面には、前記第一の領域に塗布されている前記導体に導通する第一の端子と、前記第二の領域に塗布されている前記導体に導通する第二の端子と、が設けられてなること
を特徴とする発光素子モジュール。
請求項２７に記載の発光素子モジュールであって、
前記第一のセラミック基板の前記第一の領域内に前記第一のセラミック基板を貫通する第一のスルーホールが設けられ、
前記第一のセラミック基板の前記第二の領域内に前記第一のセラミック基板を貫通する第二のスルーホールが設けられ、
前記第一のスルーホール、及び前記第二のスルーホールには導体が充填されており、
前記第一の領域に塗布されている前記導体及び前記第一の端子は、前記第一のスルーホールに充填されている前記導体によって導通され、
前記第二の領域に塗布されている前記導体及び前記第二の端子は、前記第二のスルーホールに充填されている前記導体によって導通されてなること
を特徴とする発光素子モジュール。
請求項２５〜２８のいずれかに記載の発光素子モジュールであって、
前記刳り抜き部の側面は、前記基体の下方ほど縮径する円錐状であること
を特徴とする発光素子モジュール。
請求項２５〜２９のいずれかに記載の発光素子モジュールであって、
前記発光素子は、
ｐ型ＩｎＰ基板と、
前記ｐ型ＩｎＰ基板の上に積層されるｐ型ＩｎＰ緩和層と、
前記ｐ型ＩｎＰ緩和層の上に積層されるｐ型ＩｎＧａＡｓＰ発光層と、
前記ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ発光層の上に積層されるｎ型ＩｎＰキャップ層と
を有してなり、縦及び横の長さが共に厚みの２倍以内のＬＥＤであること、
を特徴とする発光素子モジュール。