JP2008028216A - 光電変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤で受光部の受光を阻害することなく、光透過部材を確実に光電変換素子に貼り付けることで、信頼性を確保することが可能な光電変換装置を提供する。
【解決手段】光源からの光を受光して電気信号を出力する光電変換素子１１と、光電変換素子１１の受光部１１ａを覆うように形成され、光電変換素子１１の表面に接着剤１４で接着されたカバーガラス１３と、光電変換素子１１の表面に形成され、カバーガラス１３を光電変換素子１１の表面に接着剤１４を接着面に塗布して接着するときに、カバーガラス１３の接着面から外側に押し流された接着剤１４を堰き止めるために、カバーガラス１３の周囲に沿って、その周囲を囲うように形成されたポリイミド層１５とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、光を電気信号に変換する光電変換装置に関する。

従来の光電変換装置として、特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載の光電変換装置は、硬質基板上に、光電変換素子であるセンサチップがろう付けされ、センサチップ上にはフォトダイオードアレイが受光部として設けられ、その上を覆うようにガラスが光学的窓部材として配置され、ガラス上面を除く、センサチップの周辺部を透明樹脂部材により覆い、さらに遮光用の塗料を混ぜた樹脂部材を塗布したものである。
特開平７−２２６５２４号公報

特許文献１に記載の光電変換装置では、ガラス上を除くセンサチップの周辺部を透明樹脂部材により覆うことでガラスを固定している。透明樹脂部材でセンサチップの周辺部を覆うことでガラスを固定することはできるが、透明樹脂部材で覆う際にガラスが移動するおそれがあるので、予めガラスをセンサチップに接着剤で貼り付けているものと思われる。

接着剤でガラスをセンサチップに貼り付けるときには、接着剤の量として、ガラスの接着面に付着する量だけでなく、ガラスをセンサチップに押しつけることでガラスの周囲に押し流されてしまう量までも考慮して決定する必要がある。従って、接着剤の量が少ないとガラスを押しつけてセンサチップに貼り付けるときに周囲に押し流されてしまってガラスの接着面への塗布量が不足してしまい接着力が弱い状態になるおそれがある。また接着剤の量が多いと接着面への塗布量は十分であるが、ガラスとセンサチップとの間を広がって受光部の上面まで達するおそれがある。

受光部に接着剤が付着すると、接着剤が受光を阻害するので受光量が減少して受光感度が低下する。そうなると受光部に接着剤が付着しているものと、いないものとでは受光感度が異なり光電変換装置でばらつきが発生するので信頼性の低いものとなってしまう。

そこで本発明は、接着剤で受光部の受光を阻害することなく、光透過部材を確実に光電変換素子に貼り付けることで、信頼性を確保することが可能な光電変換装置を提供することを目的とする。

本発明の発光装置は、光源からの光を受光して電気信号を出力する光電変換素子と、前記光電変換素子の受光部を覆うように形成され、前記光電変換素子の表面に接着剤で接着された光透過部材と、前記光電変換素子の表面に形成され、前記光透過部材を前記光電変換素子の表面に接着剤を接着面に塗布して接着するときに、前記光透過部材の接着面から外側に押し流された接着剤を堰き止める堰部とを備えたことを特徴とする。

本発明の光電変換装置は、堰部を設けているので、光透過部材を光電変換素子に接着するときに、接着剤の流出がなく、少量塗布しても接着強度が安定する。また接着剤が少量で済むので、光透過部材を押しつけても光電変換素子の受光部まで接着剤が到達してしまうことが防止できる。従って、それぞれの光電変換装置でばらつきの発生を防止することができ、接着剤の塗布量は必要最小限で接着強度を確保することができる。よって、高い信頼性を確保することが可能である。

本願の第１の発明は、光源からの光を受光して電気信号を出力する光電変換素子と、光電変換素子の受光部を覆うように接着剤で接着された光透過部材と、光透過部材を接着剤で接着するときに、光透過部材の接着面から外側に押し流された接着剤を堰き止める堰部とを備えたことを特徴としたものである。

光透過部材を接着剤で光電変換素子に押し付けて貼り付ける際に、接着剤が光透過部材の周囲に押し流されても堰部が設けられていることで、この堰部が押し流された接着剤を堰き止めるので、接着剤の量を多くしなくても確実に光透過部材を光電変換素子に接着することができる。従って、接着剤の量を多くしなくてもよいので、光透過部材を押しつけても光電変換素子の受光部まで接着剤が到達しない。つまりそれぞれの光電変換装置で接着強度や接着精度のばらつきの発生を防止することができる。

本願の第２の発明は、堰部は、光透過部材の周囲に沿って囲うように形成されていることを特徴としたものである。

堰部を光透過部材の周囲に沿って囲うように形成することで、確実に接着剤の流出を堰き止めるだけでなく、光透過部材を光電変換素子に接着するときの位置合わせ部材としても機能させることができる。

本願の第３の発明は、堰部は、光透過部材が上面に配置され、受光部への光入射を阻害しないように開口が設けられた第１平面部と、第１平面部より厚みが厚く形成され、光透過部材の周囲に沿って囲うように形成された第２平面部との厚みの違いで形成された壁面であることを特徴したものである。

光透過部材を光電変換素子の表面に直接配置すると、接着の際に光電変換素子の表面に傷が付いたり、光透過部材を押圧する応力で光透過部材が割れたりするおそれがある。従って、光透過部材を上面に配置する第１平面部を設けることで、光電変換素子の表面への傷の発生や、光透過部材の割れを防止することができる。

本願の第４の発明は、堰部は、樹脂層であることを特徴としたものである。

堰部を樹脂層とすることで、樹脂を積層して容易に所望とする形状の堰部を形成することができる。

本願の第５の発明は、樹脂層は、ポリイミドで形成されていることを特徴としたものである。

樹脂層をポリイミドで形成することで、光電変換素子の表面を機械的、または化学的に保護するパッシベーション膜としても機能させることができる。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る発光装置を図１および図２に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る光電変換装置の斜視図である。図２は、図１に示す光電変換装置の断面図である。

図１および図２に示すように本発明の実施の形態１に係る光電変換装置１は、カメラ、ＣＤ（Compact Disc）ドライブ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブのセンサなどに用いられるフォトＩＣ（Integrated Circuit）である。

この光電変換装置１は、平面視して矩形状に形成された絶縁基板１０に搭載された光電変換素子１１を備えている。この光電変換素子１１は、光源からの光を受光部１１ａで受光し、受光した光の強度に応じた電気信号を端子１１ｂへ出力する機能を備えている。

光電変換素子１１に設けられた端子１１ｂは、絶縁基板１０に形成された配線パターンとワイヤ１２で接続されている。

受光部１１ａには光透過部材であるカバーガラス１３が受光部１１ａを覆うように設けられている。カバーガラス１３は、上面が主受光面１３ａとなる第１カバーガラス部１３１と、周囲に平面部１３ｂを確保するように第１カバーガラス部１３１より大きく形成された第２カバーガラス部１３２とを有するように形成されている。第１カバーガラス部１３１と、第２カバーガラス部１３２とは、平面視して矩形状に形成されている。本実施の形態１では、カバーガラス１３としてガラスで形成されているが、アクリルやポリカーボネートなどの樹脂素材で形成されていてもよい。このカバーガラス１３は、４つの角部１３ｃに塗布された接着剤１４により光電変換素子１１に接着されている。

接着剤１４としては光電変換素子１１とカバーガラス１３とが接着できれば様々な材質のものが採用できる。しかし、接着剤１４は、光電変換素子１１とカバーガラス１３とを接着するときに、不慮で受光部１１ａに付着してしまっても受光量の低減を最小限とするために光透過率が高い接着剤を採用するのが望ましい。例えば接着剤１４としてシリコーンで形成されたものが採用できる。

光電変換素子１１の表面には、堰部として機能させるためにカバーガラス１３の周囲に沿って、その周囲を囲うように矩形状の開口部が設けられ、厚みが３〜１００μｍの樹脂層であるポリイミド層１５が形成されている。本実施の形態１では、樹脂層としてポリイミドを採用しているが、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、シリコーン系樹脂なども使用することができる。このポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、シリコーン系樹脂であれば、ポリイミドと同様に、光電変換素子１１の表面を保護するパッシベーション膜としても機能するので望ましい。

光電変換素子１１およびワイヤ１２を保護するためにカバーガラス１３の平面部１３ｂの一部を含むカバーガラス１３の周囲に、光電変換素子１１を包むように樹脂封止部１６が形成されている。なお図１においては便宜上、樹脂封止部１６は図示していない。この樹脂封止部１６は、エポキシ系樹脂などが採用できる。

以上のように構成される本発明の実施の形態１に係る光電変換装置１の製造方法について、図３から図６に基づいて説明する。図３はダイボンド工程を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。図４は、ワイヤボンディング工程を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。図５は、カバーガラス搭載工程を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。図６は、封止樹脂部形成工程を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。

図３（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、カバーガラス１３を搭載する領域Ｓ１と、光電変換素子１１の端子１１ｂとを除く領域に、ポリイミド層１５を形成した光電変換素子１１を準備する。カバーガラス１３を搭載する領域Ｓ１を除いてポリイミド層１５を形成することで、カバーガラス１３の周囲に沿って囲うように堰部を形成することができる。ポリイミド層１５は、印刷法またはフォトエッチング法で形成することができる。しかし、カバーガラス１３を搭載する領域や、端子１１ｂを除いて、精度よくポリイミド層１５を形成するには、フォトエッチング法で形成するのが望ましい。

次に、ポリイミド層形成工程が完了した光電変換素子１１を、絶縁基板１０の所定の位置に搭載するダイボンド工程を行う。

図４（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、光電変換素子１１の端子１１ｂと、絶縁基板１０に形成された配線パターンとをワイヤ１２で接続するワイヤボンディング工程を行う。

図５（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、ワイヤボンディング工程が完了すると次に、カバーガラス１３を搭載するカバーガラス搭載工程を行う。カバーガラス搭載工程は、まず、カバーガラス１３を搭載したときにカバーガラス１３の角部１３ｃに位置する２ヵ所または４ヵ所の光電変換素子１１の表面に接着剤１４を塗布してからカバーガラス１３を搭載する。接着剤の塗布を２ヵ所とするときには、対角となる角部１３ｃが位置する箇所に塗布するのが望ましい。また接着剤１４の塗布は、カバーガラス１３の角部１３ｃに位置する４ヵ所のうち、いずれかの１ヵ所としてもよい。

そしてカバーガラス１３をポリイミド層１５の開口部に位置を合わせるように載置して押しつけて接着する。カバーガラス１３を押しつけると、カバーガラス１３の接着面と光電変換素子１１の上面とが密着した状態となり、接着剤１４がカバーガラス１３と光電変換素子１１との間を広がったり、カバーガラス１３の周囲に広がったりする。しかし接着剤１４は、ポリイミド層１５の厚みによって形成される壁面に堰き止められ、カバーガラス１３が搭載される領域Ｓ１より外側へは広がりにくい。従って、堰き止められた接着剤１４は、カバーガラス１３の第２カバーガラス部１３２の周囲壁面に付着して、より強固に光電変換素子１１にカバーガラス１３を接着するので、カバーガラス１３を光電変換素子１１に接着する接着剤１４の量を多くする必要がない。少ない量の接着剤１４でカバーガラス１３を光電変換素子１１に接着することができるので、カバーガラス１３を押しつけたときに、接着剤１４がカバーガラス１３と光電変換素子１１との間を広がって、受光部１１ａまで到達する心配がない。従って、接着剤１４が付着することで受光部１１ａの受光を阻害することがないので、光電変換装置１を作製する際にばらつきを抑制することができる。よって高い信頼性を確保することができる。

また、ポリイミド層１５は、カバーガラス１３の周囲に沿って囲うように形成されているので、接着剤１４の流出を堰き止めるだけでなく、カバーガラス１３を光電変換素子１１に接着するときの位置合わせ部材としても機能させることができる。従って、正確にカバーガラス１３を光電変換素子１１に搭載することができる。またポリイミド層１５を、光電変換素子１１を保護するパッシベーション膜としても機能させることができる。

図６（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、カバーガラス搭載工程が完了すると、次に封止樹脂部形成工程を行う。封止樹脂部形成工程は、光電変換素子１１およびワイヤ１２を保護するために樹脂封止部１６を形成する工程である。本実施の形態１ではポッティングにて形成する。樹脂封止部１６は、カバーガラス１３の平面部１３ｂの一部を含むカバーガラス１３の周囲に光電変換素子１１を包むように形成されているが、ポッティングで樹脂封止部１６を形成しても、第１カバーガラス部１３１の主受光面１３ａと第２カバーガラス部１３２の平面部１３ｂとで段差があるため、平面部１３ｂに樹脂が流れても主受光面１３ａにまで樹脂が達してしまうことが防止できる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る光電変換装置を、図７および図８に基づいて説明する。図７は、本発明の実施の形態２に係る光電変換装置を示す斜視図であり、カバーガラスを搭載した光電変換素子の一部を切り欠いた図である。図８は、図７に示す光電変換装置の断面図である。なお図７においては便宜上、樹脂封止部１６は図示していない。また図７および図８について、図１および図２と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。

本実施の形態２に係る光電変換装置２０は、ポリイミド層２１として、カバーガラス１３が上面に配置され、受光部１１ａへの光入射を阻害しないように開口が設けられた第１平面部２１ａと、第１平面部２１ａより厚みが厚く形成され、カバーガラス１３の周囲に沿って囲うように形成された第２平面部２１ｂとが形成されたものを採用している。

カバーガラス１３を上面に配置する第１平面部２１ａを設けることで、湿気や塵埃などの外部環境から光電変換素子１１を保護すると共に、樹脂封止の際の熱応力から光電変換素子１１を保護することができるので、光電変換素子１１表面を機械的、化学的に保護することができる。従って、ポリイミド層２１をパッシベーション膜として機能させることができる。また、ポリイミド層２１の第１平面部２１ａがクッションとして作用するので、カバーガラス１３を接着剤で接着するときの押圧力が加わっても、カバーガラス１３の割れや傷の発生を防止することができる。

第１平面部２１ａと、第１平面部２１ａより厚みが厚く形成された第２平面部との厚みの違いにより形成された壁面２１ｃが、実施の形態１と同様にカバーガラス１３の周囲に形成されているので、カバーガラス１３を接着する際には、接着剤１４がこの壁面２１ｃにより堰き止められる。従って、堰き止められた接着剤１４は、カバーガラス１３の第２カバーガラス部１３２の周囲壁面に付着して、より強固に第１平面部２１ａにカバーガラス１３を接着させることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本実施の形態では、ポリイミド層１５，２１をカバーガラス１３の周囲全体を囲うようにして堰部を形成しているが、カバーガラス１３を接着するときに流出する接着剤１４が堰き止められれば、接着剤１４が塗布された角部のみにＬ字状のポリイミド層を形成してもよい。

本発明は、接着剤で受光部の受光を阻害することなく、光透過部材を確実に光電変換素子に貼り付けることで、信頼性を確保することが可能なので、光を電気信号に変換する光電変換装置に好適である。

本発明の実施の形態１に係る光電変換装置の斜視図 図１に示す光電変換装置の断面図 ダイボンド工程を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図 ワイヤボンディング工程を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図 カバーガラス搭載工程を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図 封止樹脂部形成工程を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図 本発明の実施の形態２に係る光電変換装置を示す斜視図であり、カバーガラスを搭載した光電変換素子の一部を切り欠いた図 図７に示す光電変換装置の断面図

符号の説明

１ 光電変換装置
１０ 絶縁基板
１１ 光電変換素子
１１ａ 受光部
１１ｂ 端子
１２ ワイヤ
１３ カバーガラス
１３ａ 主受光面
１３ｂ 平面部
１３ｃ 角部
１３１ 第１カバーガラス部
１３２ 第２カバーガラス部
１４ 接着剤
１５ ポリイミド層
１６ 樹脂封止部
２０ 光電変換装置
２１ ポリイミド層
２１ａ 第１平面部
２１ｂ 第２平面部
２１ｃ 壁面

Claims (5)

1. 光源からの光を受光して電気信号を出力する光電変換素子と、
   前記光電変換素子の受光部を覆うように接着剤で接着された光透過部材と、
   前記光透過部材を接着剤で接着するときに、前記光透過部材の接着面から外側に押し流された接着剤を堰き止める堰部とを備えたことを特徴とする光電変換装置。
2. 前記堰部は、前記光透過部材の周囲に沿って囲うように形成されていることを特徴とする請求項１記載の光電変換装置。
3. 前記堰部は、前記光透過部材が上面に配置され、前記受光部への光入射を阻害しないように開口が設けられた第１平面部と、前記第１平面部より厚みが厚く形成され、前記光透過部材の周囲に沿って囲うように形成された第２平面部との厚みの違いで形成された壁面であることを特徴する請求項１または２記載の光電変換装置。
4. 前記堰部は、樹脂層であることを特徴とする請求項１または２記載の光電変換装置。
5. 前記樹脂層は、ポリイミドで形成されていることを特徴とする請求項４記載の光電変換装置。

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