JP2006114661A

JP2006114661A - 光半導体装置およびその製造方法

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Publication number: JP2006114661A
Application number: JP2004299899A
Authority: JP
Inventors: Kenji Imaizumi; 憲二今泉; Yuzo Shimizu; 雄三志水; Tetsuo Chato; 哲夫茶藤; Shinichi Miyamoto; 伸一宮本; Hirosuke Kuroiwa; 洋佑黒岩
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】受光素子が載置された中空パッケージと封止キャップとを熱硬化性樹脂を介して封止する際に起こるキャップの位置ずれを防止できる光半導体装置を提供する。
【解決手段】本発明の光半導体装置は、光半導体基板４を封止するためのパッケージ１および封止キャップ２からなり、パッケージ１は上面に開口部を有しており、その開口部を封止キャップ２で封止している。パッケージ１と封止キャップ２とは熱硬化性樹脂を介して接着されている。パッケージ１には熱硬化性樹脂の硬化時にパッケージ内部の空気を外に逃がすための孔３を設けている。光半導体基板４には受光素子５と受光素子にて生成された電流信号を増幅・変換する回路素子６とが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、青色レーザ用光半導体基板を封止するためのパッケージおよび封止キャップを備えた光半導体装置およびその製造方法に関するものである。

現代の情報化社会の中で、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤなどの光ディスクは大容量でランダムアクセス可能なデジタルメディアとして必要不可欠なものとなっている。近年、光ディスク装置のなかで、青色レーザを用いた光ディスクが注目されている。従来の赤外レーザ（λ〜７８０ｎｍ）、赤色レーザ（λ〜６５０ｎｍ）に比べ、青色レーザ（λ〜４００ｎｍ）は短波長であるため、光ディスク上での記録密度が大きく、光ディスクに記録する情報量の大容量化が可能である。

青色レーザを用いた光ピックアップにおいても、フォーカス信号、トラッキングエラー信号を検出するために受光素子が必要であり、防塵、防湿性等の観点から受光素子を搭載した半導体装置は通常、光を透過する窓を有したパッケージ内に封止されている。

従来の光半導体装置の構成を示す斜視図を図４に示す。通常、光半導体装置はパッケージ１内部に光半導体基板４を設置し、その後、光透過性の封止キャップ２を紫外線硬化樹脂によってパッケージ１と接着し、光半導体基板４を封止する。紫外線硬化樹脂を用いることにより、パッケージ１と封止キャップ２とを紫外線を照射して瞬時に接着し、以後、封止キャップ２の位置が変化することを防止する（例えば特許文献１参照）。
特開昭５６−１１６６４９号公報

本願発明者等は、青色レーザ用光半導体装置においても、従来と同じように受光素子を形成した半導体基板をパッケージ内部に設置し、紫外線硬化樹脂を用いて光透過性の封止キャップによって封止できるものと考えていた。

しかし、この光半導体装置で青色レーザ信号を受光すると、封止キャップのパッケージ内部側表面に異物が生成され、信号が受信できなくなるという問題が生じた。

本願発明者等がこの現象を詳細に解析したところ、パッケージと封止キャップを接着するために使用した紫外線硬化樹脂の揮発成分が気化してパッケージ内部に残留しており、青色レーザ光によってこの成分が硬化し、パッケージ内部に付着して異物が生成されるものと推定された。

そこで、パッケージと封止キャップとの接着に熱硬化性樹脂を使用することにした。

しかし、次には、熱による熱硬化性樹脂の硬化中に密閉されたパッケージ内部の空気が膨張して封止キャップが位置ずれを起こす現象が生じた。このような位置ずれが起こると、封止キャップが組み立て中に外れて破損したり、また封止キャップの表面が傾いて入射光を乱反射する等の問題を生じるおそれがあった。また、封止キャップに回折格子を設けて光ディスクからの反射戻り光を受光素子に導く構成で、このような位置ずれが起こると、受光素子に達する光量が変動し、設計した動作が行えない等の問題が生じる恐れもでてきた。

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、熱硬化性樹脂を用いてパッケージを封止するにあたってその揮発成分をパッケージの外に逃がすことにより、確実に封止が行え、かつキャップの位置ずれ等が起こらない光半導体装置およびその製造方法を提供するものである。

上記の課題を解決するため、本発明の光半導体装置は、４５０ｎｍ以下の波長の光を受光する受光素子と、前記受光素子を収納する上面に開口部を有するパッケージと、前記開口部に載置され、熱硬化性樹脂を介して前記パッケージに接着される封止キャップとを備えており、前記パッケージと前記封止キャップの少なくとも一方に前記パッケージ内部から外部に貫通する孔が設けられていることを特徴とする。

前記封止キャップは、少なくとも４５０ｎｍ以下の波長の光を透過するものである。

また、前記受光素子にて生成された電流信号を増幅・変換する回路素子を前記パッケージ内に収納することによって、光半導体装置の出力を望ましい信号として出力させることができる。

また、前記受光素子と前記回路素子とは同一の基板上に形成することにより、素子数を減らして小型化を実現することができる。

前記孔を、光半導体装置の端子番号の判別標識とすることにより、光半導体装置の端子番号を判別しやすくなる。

さらに、前記パッケージに４５０ｎｍ以下の波長の光を発光する発光素子を設けることにより、部品点数を削減して小型化を実現する効果がある。

前記封止キャップの上面ないし下面の少なくとも一方に回折格子が設けられている場合、前記封止キャップの位置制御後に熱硬化性樹脂を硬化して前記パッケージと前記透光性封止キャップとを接着することが必要であるが、本発明の光半導体装置は熱硬化性樹脂の硬化中に密閉されたパッケージ内部の空気が熱により膨張して封止キャップが位置ずれを起こすことを防止する効果がある。

また、本発明の光半導体装置の製造方法は、上面に開口部を有し、かつ前記開口部以外の孔を有するパッケージに、受光素子と、前記受光素子にて生成された電流信号を増幅・変換する回路素子とを実装する工程と、前記パッケージ開口部に熱硬化性樹脂を介して透光性封止キャップを載置する工程と、熱硬化性樹脂を硬化して前記パッケージと前記透光性封止キャップとを接着する工程を備えている。

前記受光素子は４５０ｎｍ以下の光を受光する受光素子であることが好ましい。

また、前記熱硬化性樹脂を硬化する工程の後に、前記孔を封止する工程を備えることにより、防塵、防湿性を向上させる効果がある。

本発明によれば、青色レーザ用光半導体基板を封止するためのパッケージおよび封止キャップを備えた光半導体装置において、パッケージ内部の気体を外に逃がすための空気孔を設けていることによって、熱硬化性樹脂の硬化時における封止キャップの位置ずれを抑制し、キャップの破損等を防止でき、組立歩留りを大幅に向上できる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態における光半導体装置の構成を示す斜視図である。

図１に示す光半導体装置は、光半導体基板４を封止するためのパッケージ１および封止キャップ２からなり、パッケージ１は上面に開口部を有しており、その開口部を封止キャップ２で封止している。パッケージ１と封止キャップ２とは熱硬化性樹脂を介して接着されている。パッケージ１には熱硬化性樹脂の硬化時にパッケージ内部の空気を外に逃がすための孔３を設けている。光半導体基板４には受光素子５と受光素子にて生成された電流信号を増幅・変換する回路素子６とが形成されている。

本実施形態によれば、孔３を通じて熱硬化性樹脂の硬化時にパッケージ内部の空気をパッケージ外に追い出すことができる。このことによって、熱硬化性樹脂の硬化中に光半導体装置の封止キャップ２が位置ずれを生じることを防止することができる。

パッケージ１に孔３を設けた場合、封止キャップ２を加工せずに済むので、封止キャップ２の強度を高くすることが可能である。また、パッケージ１の側面もしくは裏面に孔３を設けることによって、孔３からパッケージ内部に塵や埃が進入することを防止する効果がある。

また、孔３を２つ以上設けることによって、塵などによって１つの空気孔がふさがった場合にも、パッケージ内部の空気を外に逃がす効果を維持することが可能である。

さらに、孔３を光半導体装置の端子番号を判別するための目印として利用することにより、光半導体装置の端子番号を判別するための目印をパッケージ１もしくは封止キャップ２へ加工する工程を省略できる。

本実施形態の光半導体装置は以下のように形成される。すなわち、パッケージ１に光半導体基板４を実装した後、パッケージ１に熱硬化性樹脂を介して封止キャップ２を載置する。次に熱を加えて熱硬化性樹脂を硬化させ、パッケージ１と封止キャップ２とを接着する。

その後、孔３を通してパッケージ１の内部を乾燥雰囲気あるいは不活性ガス雰囲気に置換する。このことによって熱硬化性樹脂の揮発成分をパッケージ外部に排気する効果を高めることができる。

また、パッケージ内部の雰囲気を置換した後、孔３を封止すれば、パッケージ内部を密封し、光半導体基板４が湿気によって誤動作するなどの不具合を防止することができる。

（第２の実施形態）
図２は本発明の第２の実施の形態における光半導体装置の構成を示す斜視図である。

図２に示す光半導体装置は、封止キャップ２において受光素子５の直上に当たる部分に孔３を設けている。

本実施形態によれば、受光部にて受光すべきレーザ光は封止キャップを通過することなく受光されるため、封止キャップ面での反射などによるレーザ光強度の低下を抑制することができる。この場合、封止キャップは光を透過する物質である必要はない。

また、孔３を２つ以上設けることによって、塵などによって１つの孔がふさがった場合にも、パッケージ内部の空気を外に逃がす効果を維持することが可能である。

なお、第１、第２の実施形態において、図３に示すように、青色半導体レーザ等の光源を受光素子と同じパッケージ内に配置してもよい。その場合、光ピックアップ装置の小型化が図れる。また、封止キャップ２の表面に回折格子を形成するようにすれば、反射戻り光を受光素子に導くための光学部品が不要となり、光ピックアップ装置の小型化が図れる。

本発明の第１の実施形態における光半導体装置の構成を示す斜視図本発明の第２の実施形態における光半導体装置の構成を示す斜視図本発明の実施形態における光ピックアップ装置の構成を示す断面図従来の光半導体装置の構成を示す斜視図

符号の説明

１パッケージ
２封止キャップ
３孔
４光半導体基板
５受光素子
６回路素子

Claims

４５０ｎｍ以下の波長の光を受光する受光素子と、
前記受光素子を収納する上面に開口部を有するパッケージと、
前記開口部に載置され、熱硬化性樹脂を介して前記パッケージに接着される封止キャップと、を備え、
前記パッケージと前記封止キャップの少なくとも一方に前記パッケージ内部から外部に貫通する孔が設けられていることを特徴とする光半導体装置。
前記封止キャップは少なくとも４５０ｎｍ以下の波長の光を透過する材質からなることを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。
前記受光素子にて生成された電流信号を増幅・変換する回路素子が前記パッケージ内に収納されていることを特徴とする請求項１または２記載の光半導体装置。
前記受光素子と前記回路素子とは同一の基板に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光半導体装置。
前記孔を、光半導体装置の端子番号の判別標識とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光半導体装置。
前記パッケージ内には４５０ｎｍ以下の波長の光を発光する発光素子がさらに設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光半導体装置。
前記封止キャップの上面ないし下面の少なくとも一方に回折格子が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光半導体装置。
上面に開口部を有し、かつ前記開口部以外に孔を有するパッケージに、受光素子を実装する工程と、
熱硬化性樹脂を介して透光性封止キャップを前記パッケージ開口部に載置する工程と、
前記熱硬化性樹脂を硬化させ、前記パッケージと前記透光性封止キャップとを接着する工程を備えた光半導体装置の製造方法。
上面に開口部を有するパッケージに、受光素子を実装する工程と、
熱硬化性樹脂を介して孔を有する封止キャップを前記パッケージ開口部に載置する工程と、
前記熱硬化性樹脂を硬化させ、前記パッケージと前記透光性封止キャップとを接着する工程を備えた光半導体装置の製造方法。
前記受光素子は４５０ｎｍ以下の光を受光する受光素子であることを特徴とする請求項８または９記載の光半導体装置の製造方法。
前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程の後に、前記孔を封止する工程を備えたことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載の光半導体装置の製造方法。