JP2011103382A - 光デバイスの製造方法及び光デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光透過基板201の第1面に能動領域を形成し、光透過基板201をカットすることによって作成された光素子103を、リードフレーム101が貼り付けられた粘着テープ102の所定位置に、第1面の裏面を貼り付け面として接着する。そして、リードフレーム101と光素子103とを電気的に接続し、リードフレーム101と光素子103とをモールドした後、粘着テープ102を除去する。さらに、リードフレーム101を切断してパッケージ化された光デバイを製造する。
【選択図】 図3
Description
発光素子とは、光電変換素子と、この光電変換素子に電気信号を導く回路とを含む素子とする。受光素子とは、光電変換素子と、光電変換素子の出力を処理して検出信号を生成する回路とを含む素子とする。発光素子、受光素子を、総称して光素子とも記すものとする。光デバイスは、光素子をリードフレーム等の端子に接続し、パッケージ化したものをいう。
図10は、特許文献1の、光素子が封止された光デバイスを説明するための図である。図10に示した構成では、符号1で示す光電変換素子を接続端子3に固定し、接続配線16に金属ワイヤを用いて接続端子3に接続している。この場合、光電変換素子1や接続配線16は封止部材14によって覆われているが、封止部材14には、光電変換素子1を動作させる波長の光を透過しない部材も多く用いられる。
特許文献1の構成では、光電変換部1の光の導出入のため、封止部材14に開口部6が形成されている。この場合、外界と光電変換部1との界面が窓部となり、この窓部に光学調整部13が形成される。光学調整部13上には、保護層51が形成されている。
本発明は、このような点に鑑みて行われたものであり、封止部材のエッチング工程を不要として、製造にかかる工程数やコストを抑え、光素子の受光、発光面を外部に露出させることができる光デバイスの製造方法及び光デバイスを提供することを目的とする。
本発明の請求項4に記載の光デバイスの製造方法は、請求項1から3のいずれか1項において、前記個別素子が、電気信号を外部に出力するパッドを備え、当該パッドは、前記個別素子のより中心に近い前記第1面の一部の範囲に設けられていて、当該範囲の外側に光電変換素子が位置することを特徴とする。
請求項6に記載の光デバイスの製造方法は、前記リードフレームと前記個別素子とを電気的に接続する工程は、請求項1から5のいずれか1項において、前記リードフレームから前記個別素子に向かって金属を延ばす、逆ボンディングにより前記リードフレームと前記個別素子とを電気的に接続することを特徴とする。
請求項8に記載の光デバイスは、電磁波を検出する、または電磁波を出力する個別素子を有する光デバイスであって、光透過基板と、前記個別素子の第一の面に能動領域を有し、前記能動領域と電気的接続する外部リード端子と、を備え前記光透過基板の第一の面と対面する第二の面が露出しており、前記外部リード端子の面は、前記能動領域を覆う封止材の面と、略同一面であることを特徴とする。
また、請求項3の発明によれば、光透過基板の前記第2面に保護膜が形成されるから、個別素子の光を透過する面をより確実に保護して光の利用効率を高めることができる。
また、請求項5の発明によれば、光透過基板として適切な材料を用いることができる。
また、請求項6に記載の発明によれば、ワイヤボンディング後のワイヤの高さを低くし、ひいては光デバイスの厚さを薄くすることができる。
また、請求項7の発明によれば、本発明の光デバイスを、赤外線センサに適用することができる。
請求項8の発明によれば、窓形成のためのエッチングをする必要がなく、製造にかかる工程数やコストを抑え、光素子の受光、発光面を外部に露出させることができる光デバイスを提供することができる。
(実施形態1)
(1)光デバイスの構成
図1は、本発明の実施形態1の光デバイスの製造方法によって製造された光デバイスを説明するための図である。図示したように、実施形態1の光デバイスは、光素子103、光素子103のワイヤパッドに接続されたボンディングワイヤ105によって光素子103と接続するリードフレーム101を備えている。リードフレーム101と光素子103との間には、封止部材106が充填されている。実施形態1では、光素子103を、例えば赤外線センサとする。
受光部202は、配線204によって複数段に直列接続された複数個の光電変換素子206によって構成されている。複数個の光電変換素子206は、いずれも赤外線検出素子として機能し、ワイヤパッド207a、207bに電気的に接続されている。
実施形態1では、ワイヤパッド207a、207bが光透過基板201の中央部に配置されているため、ワイヤパッド207a、207bにワイヤボンディングする際、圧力や超音波が加わっても光透過基板201が欠損し難い。また、欠損が発生し難いために充分な圧力や超音波を加えることができて、後に図示するワイヤをワイヤパッド207a、207bに確実に圧着することができるので、ワイヤボンディングの信頼性を高めることができる。
実施形態1の光デバイスは、図1に示したように、面aと実装面bとを対向させ、リードフレーム101と実装面の電極とを例えばハンダバンプ110で電気的に接続している。リードフレーム101とハンダバンプ110との良好な接続を得るためには、面a、実装面bの汚れ等を除去して共に平坦な状態にしておくことが望ましい。なお、図中にa’で示した面は、図1に示した光デバイスにおいて面aと対抗する面を示している。
しかし、InSbに代えて、AlN、InGaP、InGaAsP、InAsSbといった他の材料を用いれば、波長が約250nmの紫外線から、波長が約12μmの赤外線までを検出することができる光素子を作成することが可能である。
図3(a)〜(h)は、実施形態1の光デバイスの製造方法を説明するための縦断図である。以下、図3(a)〜(h)に示した各工程を、順を追って説明する。
図3(a)は、リードフレーム101の縦断面を示した図である。リードフレーム101は、予めPdめっき処理された金属をエッチングすることによって形成されている。リードフレーム101は、図3(b)のように、底面が粘着テープ102の所定の位置に接着される。
実施形態1では、粘着テープ102として、ポリイミドテープを用いている。ポリイミドテープは、約280℃に耐える耐熱性を有している。このような高い耐熱性を有するポリイミドテープは、後のモールドやワイヤボンディング時に加わる高熱にも耐えることが可能である。
ポリエステルテープ 耐熱温度、約130℃(但し使用条件次第で耐熱温度は約200℃にまで達する)。
テフロン(登録商標)テープ 耐熱温度:約180℃
PPS(ポリフェニレンサルファイド) 耐熱温度:約160℃
ガラスクロス 耐熱温度:約200℃
ノーメックペーパー 耐熱温度:約150〜200℃
他に、アラミド、クレープ紙が粘着テープとして利用し得る。
また、ダイボンディング時の粘着テープ102のしわ等を防ぐ方法としては、後のモーり度時に流れや込みやすく、固まり難い樹脂を使用することも有効である。さらに、後のモールドにおける注入圧力を低減することも考えられる。
このような樹脂染みを防ぎ、ペレット裏面における光素子103と粘着テープ102との密着性を向上させる手段として、熱履歴を与えてテープとペレットを密着させておく、あるいはモールドの条件を最適化することが考えられる。モールドの条件とは、封止部材の注入速度、あるいは注入速度の変化、注入圧力、金型のクランプ圧力、加圧時の温度等が考えられる。さらに上下の露出した端子をウェットブラスト(研磨剤を混入した溶液を噴射する)でクリーニングする。
ダイシング後、パッケージは、外観検査、電気特性検査、テーピングといった一般的な後工程によって処理される。
次に、本発明の実施形態2を説明する。
図9(a)、(b)、(c)は、実施形態2特有の光デバイスの製造工程を説明するための図である。図9(a)は、図3(d)に示したリードフレーム101と光素子103とをワイヤボンディングする工程の後、図3(e)に示したモールド工程の前に、図3に示した工程に追加して行われる。なお、図9において、図3に示した構成と同様の構成については同様の符号を付して示し、説明を一部略すものとする。
このような実施形態2によれば、図1に示した面aに発生する樹脂染みを緩和することができる。そして、光デバイスと実装面との良好な電気的コンタクトを得ることができる。
102 粘着テープ
103 光素子
104 保護膜
105 ボンディングワイヤ
106 封止部材
110 バンプ
201 光透過基板
202 受光部
203 パッド部
204 配線
206 光電変換素子
207a、207b ワイヤパッド
Claims (8)
- 電磁波を検出する、または電磁波を出力する個別素子を備えた光デバイスの製造方法であって、
光透過基板の第1面に能動領域を形成し、前記光透過基板をカットすることによって作成された個別素子を、リードフレームが貼り付けられた粘着テープの所定位置に、前記第1面の裏面である第2面を貼り付け面として接着する工程と、
前記リードフレームと前記個別素子とを電気的に接続する工程と、
前記リードフレームと前記個別素子とをモールドする工程と、
前記粘着テープを除去する工程と、
前記リードフレームを切断する工程と、
を含むことを特徴とする光デバイスの製造方法。 - 前記リードフレームと前記個別素子とを電気的に接続する工程の後、前記リードフレームと前記個別素子とをモールドする工程の前に、
前記リードフレームにおいて前記粘着テープが接着された面と対向する面を貼り付け面として、他の粘着テープを接着する工程を含み、
前記リードフレームを切断する工程より前に、前記粘着テープ及び前記他の粘着テープを除去する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の光デバイスの製造方法。 - 前記光透過基板の前記第1面の能動領域の形成後、前記カットの前に、前記光透過基板の前記第2面に保護膜が形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の光デバイスの製造方法。
- 前記個別素子は、電気信号を外部に出力するパッドを備え、当該パッドは、前記個別素子のより中心に近い前記第1面の一部の範囲に設けられていて、当該範囲の外側に光電変換素子が位置することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光デバイスの製造方法。
- 前記光透過基板は、GaAs、Si、InAs、InP、GaP、Geなどの半導体基板、もしくは、GaN、AlN、サファイア基板、ガラス基板などの基板のうち、少なくとも1つの材料を含む基板であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の光デバイスの製造方法。
- 前記リードフレームと前記個別素子とを電気的に接続する工程は、前記リードフレームから前記個別素子に向かって金属を延ばす、逆ボンディングにより前記リードフレームと前記個別素子とを電気的に接続することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の光デバイスの製造方法。
- 前記個別素子は、赤外線を検出して、検出された赤外線量に応じた電気信号を出力する赤外線センサであることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の光デバイスの製造方法。
- 電磁波を検出する、または電磁波を出力する個別素子を有する光デバイスであって、
光透過基板と、
前記個別素子の第一の面に能動領域を有し、
前記能動領域と電気的接続する外部リード端子と、を備え
前記光透過基板の第一の面と対面する第二の面が露出しており、
前記外部リード端子の面は、前記能動領域を覆う封止材の面と、略同一面であることを特徴とする光デバイス。
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