JP2014207395A

JP2014207395A - 光半導体装置およびその製造方法

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Publication number: JP2014207395A
Application number: JP2013085357A
Authority: JP
Inventors: 文雄高村; Fumio Takamura; 直司出村; Naoji Demura
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2014-10-30
Anticipated expiration: 2033-04-16
Also published as: JP6159560B2

Abstract

【課題】狭く深い溝に遮光性樹脂を充填する方法によらず遮光壁を形成することができる半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも発光素子２の発光面と受光素子３の受光面上に互いに離間して透光性樹脂層５を形成した後、全面に遮光性樹脂層６を形成することで、発光素子２と受光素子３との間を、特別な加工なしで遮光壁とする。【選択図】図４

Description

本発明は、光半導体装置およびその製造方法に係り、特に発光素子の発光面と受光素子の受光面が同じ方向を向いて配置されている光半導体装置およびその製造方法に関する。

発光素子の発光面と受光素子の受光面が同じ方向を向いて配置されている光半導体装置は、たとえば発光素子から放射されて光が対象物に反射して受光素子で検出する構成のフォトリフレクタとよばれる半導体装置が広く知られている。近年フォトリフレクタは、微細なバーコードリーダーなどに用いられ、高分解能が要求されている。

このような要求に対して本願出願人は、光半導体装置の樹脂封止を行う際、金型を用いることなく簡単に製造することができる光半導体装置の製造方法を提案している（特許文献１）。

本願出願人が先に提案した光半導体装置の製造方法を図７を用いて説明する。図７は、１組の発光素子２および受光素子３を示している。まず、集合基板１上に、発光素子２および受光素子３の組を複数組搭載する。発光素子２および受光素子３の電極（図示せず）は集合基板１上の図示しない電極端子（配線）はワイヤ４で接続される（図７ａ）。

次に、発光素子２、受光素子３およびワイヤ４全面を透光性樹脂層５で被覆する（図７ｂ）。その後、フラットエンドミル７を用いて透光性樹脂層５を研削して、発光素子２の発光面および受光素子３の受光面上に凸型部５ａを形成する（図７ｃ）。

さらに発光素子２および受光素子３の間、図示しない発光素子２および受光素子３の各組の境界部を切削して遮光溝５ｂを形成する（図７ｄ）。ここで発光素子２と受光素子３との間に形成される遮光溝５ｂは、一般的に半導体装置の個片化のために使用されるダイシングソーを用いて切削することで、０．２〜０．３ｍｍ程度の幅に形成される。この遮光溝５ｂは、後述する遮光性樹脂層が形成されることで遮光壁となる。また、発光素子２および受光素子３の各組の境界部に形成される溝は、０．３〜０．６ｍｍ程度の幅に形成され、同様に遮光性樹脂層が形成されることで、光半導体素子が分離された際、光半導体素子の外周部を覆う遮光壁となる。

全面を遮光性樹脂層６で被覆する（図７ｅ）。遮光性樹脂は、発光素子２と受光素子３との間に形成される遮光溝５ｂに充填され、硬化することで遮光壁を構成することになる。遮光性樹脂層６を表面から研削することで、凸型部５の上面を露出させる（図７ｆ）。その後、発光素子２および受光素子３の各組の境界部を、先に形成した遮光性樹脂層６を残しながら切断して個片化し、各光半導体装置を完成させることができる。

特開２０１０−０４５１０７号公報

上記のような従来の光半導体装置の製造方法では、１組の発光素子２と受光素子３との間に遮光壁を形成するために形成する遮光溝はダイシングソーを用いた切削により形成するため、その幅を０．１ｍｍ以下にすることが難しい。また狭く深い溝に遮光性樹脂を充填する際、溝の中にボイドが発生しやすくなり、小型化には限界があった。本発明はこれらの問題点を解消し、小型化が容易な半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る光半導体装置は、基板上に搭載された発光素子および受光素子と、少なくとの前記発光素子の発光面および前記受光素子の受光面を覆い互いに離間して配置された透光性樹脂層と、前記発光素子の発光面の前記透光性樹脂部および前記受光素子の受光面の前記透光性樹脂部の一部を露出する露出部を除き、前記透光性樹脂層、前記発光素子および受光素子を被覆し、前記発光素子および受光素子の遮光壁となる遮光性樹脂層とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る光半導体装置の製造方法は、集合基板上に発光素子および受光素子の組を複数組搭載すると共に、該発光素子および受光素子の電極と前記集合基板上の電極端子と接続する工程と、前記複数組の発光素子の発光面および受光素子の受光面を透光性樹脂層で被覆する工程と、前記発光素子および受光素子の組のそれぞれの前記発光素子と前記受光素子の間、前記発光素子および受光素子の各組の境界部、および前記透光性樹脂層上に遮光性樹脂層を形成する工程と、前記発光面および受光面上の前記遮光性樹脂層を除去し、前記発光面および受光面を被覆する前記透光性樹脂層の一部を露出する工程とを含む光半導体装置の製造方法において、前記複数組の発光素子の発光面および受光素子の受光面を透光性樹脂層で被覆する工程は、少なくとも前記受光面を被覆する透光性樹脂層と前記発光面を被覆する透光性樹脂層を互いに離間するように形成する工程を含み、前記遮光性樹脂層を形成する工程は、前記透光性樹脂層で被覆した前記発光素子および受光素子の間に遮光性樹脂を充填、硬化することによって、遮光壁となる遮光性樹脂層を形成する工程を含み、前記透光性樹脂層を露出する工程は、前記遮光性樹脂層の一部を除去し、前記受光面および発光面を被覆する前記透光性樹脂層を露出する工程を含むことを特徴とする。

本発明の光半導体装置の製造方法は、遮光壁を形成するための遮光溝の形成や、狭く深い溝に遮光性樹脂を充填するような工程を含まず、発光素子２と受光素子３の間隔を非常に狭く設定しても、十分な遮光性を有する遮光壁を形成することができる。その結果、本発明の光半導体装置は、従来より小型化が可能となる。

また、発光素子２の発光面、受光素子３の受光面に透光性樹脂層を形成する際、滴下による方法では、高さ方向で径の大きさが変化する透光性樹脂層を形成でき、また浸漬による方法では、高さ方向で径の大きさがほとんど変化しない透光性樹脂層を形成でき、所望の光半導体装置の特性に応じて露出する透光性樹脂層の大きさを適宜設定でき、設計の自由度を増すことができるという利点がある。

本発明の光半導体装置の製造方法の説明図である。本発明の光半導体装置の製造方法の説明図である。本発明の光半導体装置の製造方法の説明図である。本発明の光半導体装置の製造方法の説明図である。本発明の光半導体装置の製造方法の説明図である。本発明の第２の実施例に係る光半導体装置の製造方法の説明図である。従来の光半導体装置の製造方法の説明図である。

本発明の光半導体装置の製造方法は、少なくとも発光素子の発光面および受光素子の受光面上に互いに離間して透光性樹脂層を形成した後、全面に遮光性樹脂層を形成することで、発光素子と受光素子との間を、特別な加工なしで遮光壁とすることができ、小型の光半導体装置を形成することを特徴としている。以下、本発明の光半導体装置の製造方法に従い、詳細に説明する。

本発明の第１の実施例について説明する。まず図１に示すように、集合基板１上に、発光素子２および受光素子３の組を複数組搭載する。これらの発光素子２および受光素子３は、それぞれ図示しない発光面に形成された電極および受光面に形成された電極が、集合基板１上の図示しない電極端子（配線）と、ワイヤ４によって接続される。ここで集合基板は、有機基板を用いることができる。

次に、集合基板１に搭載された発光素子２の発光面と受光素子３の受光面に、液状の透光性樹脂を滴下し、硬化させることで透光性樹脂層５を形成する。図２は集合基板１上に形成された２組の発光素子および受光素子の断面図である。図２ではワイヤは図示していない。透光性樹脂は、エポキシ樹脂や、シリコーン樹脂を用いることができる。一例として、粘度３０，０００ｍｐａ・Ｓのエポキシ樹脂を用いることができる。

図２に示すように、一般的に発光素子２と受光素子３の大きさは異なる。また、素子の厚さも相違する場合が多い。このように大きさや高さの異なる発光素子２および受光素子３に所定の高さの透光性樹脂層５を形成するため、透光性樹脂の粘度や、滴下回数を適宜設定するのが好ましい。例えば、図２に示すように、素子の大きさが小さく、高さの低い発光素子２上に透光性樹脂層５を形成するためには、透光性樹脂の滴下と硬化の工程を行った後、再度透光性樹脂の滴下と硬化の工程を繰り返すことで、所定の高さの透光性樹脂層５を形成することができる。受光素子３上に形成する透光性樹脂層５の形成も、透光性樹脂の滴下と硬化の工程を繰り返すことも当然ながら可能である。具体的には、発光素子２の発光面が２５０μｍ□、高さが２２０μｍ、受光素子３の受光面が６００μｍ□、高さが２６０μｍのとき、ディスペンサーを用いて０．０２ｍｌのエポキシ樹脂をそれぞれ発光素子２上には２回、受光素子３上には３回ずつ塗布することで、素子の厚さを越える程度の厚さの透光性樹脂層５を形成することができる。このように形成された透光性樹脂層５は、図２に示すようにマッシュルーム形状となり、高さ方向で径の大きさが変化する構造となっている。

なお、透光性樹脂層５の形成は、図２に示すように、発光素子２の発光面および受光素子３の受光面のみに形成することが必ずしも必須とは言えない。本発明の光半導体装置では、発光素子２と受光素子３との間に遮光性樹脂層を形成することが必須であるので、少なくとも１組の発光素子２と受光素子３の間の集合基板１表面には透光性樹脂層５が形成されず、遮光性樹脂層によって十分な遮光特性が得られば、発光素子２、受光素子３の側壁部やその近傍に透光性樹脂部が僅かながら形成されることは何ら問題とはならない。

その後、集合基板１全面に遮光性樹脂層６を形成する。図３に示すように、発光素子２と受光素子３との間に遮光性樹脂層６が形成される。発光素子２と受光素子３の間隔は、５０〜９０μｍ程度となるため、従来のダイシングソーを用いて形成する場合（遮光性樹脂層５の幅０．１ｍｍ程度）に比べて、非常に小型化できることがわかる。また、発光素子２と受光素子３の間の間隔は、十分に広く、発光素子２および受光素子３周辺から流れ込む構造となっているため、ボイドが発生するようなこともない。

次に、透光性樹脂部５を露出するため、遮光性樹脂層６の表面を研削する。先に形成した透光性樹脂部５は、マッシュルーム形状に形成されるため、その切削量により、露出する透光性樹脂部５の面積が異なることになる。また発光素子２発光面と受光素子３の受光面の面積も異なることから、形成する光半導体素子の特性に応じて切削量を調整すればよい。

その後、従来例同様、ダイシングライン（図４波線部）に沿って、ダイシングソーを走行させ、集合基板１および遮光性樹脂層６を切断することで個片化し、光半導体装置を完成することができる。

次に第２の実施例について説明する。上記第１の実施例では、ディスペンサーを用いた透光性樹脂の滴下によって透光性樹脂層５を形成したが、本実施例では、発光素子２および受光素子３を樹脂漕７に浸漬する方法を用いることも可能である。

上述の第１の実施例同様、集合基板１上に発光素子２および受光素子３を複数組搭載し、必要な接続を形成する。次に、図５に示すように、発光素子２の発光面、受光素子３の受光面を透光性の液状樹脂９が入った樹脂漕８に浸漬する。集合基板１を樹脂漕８から引き上げると、発光素子２の発光面および受光素子３の受光面上に、球体状の液状樹脂が残る。その後、硬化させることで透光性樹脂部５を形成することができる。ここで硬化は、図５ｃに示すような状態で行えば、自重により透光性樹脂部５は、横方向への伸長が抑えられ、縦長の形状に形成することができる。またこの方法では、発光素子２と受光素子３間に透光性樹脂が流れ込みことがなく、発光素子２の発光面、受光素子３の受光面上に選択的に形成することができる。必要に応じて、複数回浸漬、硬化を繰り返すことができる。

このように形成した透光性樹脂層５は、高さ方向で、径の大きさのばらつきが小さく、特性の揃った光半導体装置を製造するのに好適である。

このように透光性樹脂層５を形成すると、前述の実施例１の場合と比較して、発光素子２と受光素子３の間隔をさらに狭くすることができ、光半導体装置の小型に適している。以下、第１の実施例同様、遮光性樹脂層６の形成、遮光性樹脂層６の切削、個片化を行うことで、光半導体装置を形成することができる。

次に第３の実施例について説明する。上記第１および第２の実施例では、透光性樹脂層５を露出する際、表面から遮光性樹脂層６を切削する場合について説明したが、図６に示すように、発光素子２の発光面上部、受光素子３の受光面上部のみを選択的に切削することも可能である。切削は、エンドミルを用いて行うと、円筒状孔１０を形成する。ここで、切削形状は、適時変更できるので、図６に示すように、開口部に半球状のレンズ構造を備える構造とすることもできる。また、開口寸法なども自由に設定することができ、所望の光半導体装置を得るためには自由度が大きくなるという利点がある。

以上説明した本発明の製造方法により形成した光半導体装置は、発光素子２と受光素子３の間隔を、集合基板への組立限界の間隔、あるいは遮光壁の遮光性を保つための限界の厚さまで近づけて形成することができるため、従来のダイシングソーを用いて形成した溝に遮光性樹脂層を形成する方法に比べて、小型化することが可能となる。

１：集合基板、２：発光素子、３：受光素子、４：ワイヤ、５：透光性樹脂層、６：遮光性樹脂層、７：フラットエンドミル、８：樹脂漕、９：液状樹脂、１０：円筒状孔

Claims

基板上に搭載された発光素子および受光素子と、少なくとの前記発光素子の発光面および前記受光素子の受光面を覆い互いに離間して配置された透光性樹脂層と、前記発光素子の発光面の前記透光性樹脂部および前記受光素子の受光面の前記透光性樹脂部の一部を露出する露出部を除き、前記透光性樹脂層、前記発光素子および受光素子を被覆し、前記発光素子および受光素子の遮光壁となる遮光性樹脂層とを備えたことを特徴とする光半導体装置。
集合基板上に発光素子および受光素子の組を複数組搭載すると共に、該発光素子および受光素子の電極と前記集合基板上の電極端子と接続する工程と、前記複数組の発光素子の発光面および受光素子の受光面を透光性樹脂層で被覆する工程と、前記発光素子および受光素子の組のそれぞれの前記発光素子と前記受光素子の間、前記発光素子および受光素子の各組の境界部、および前記透光性樹脂層上に遮光性樹脂層を形成する工程と、前記発光面および受光面上の前記遮光性樹脂層を除去し、前記発光面および受光面を被覆する前記透光性樹脂層の一部を露出する工程とを含む光半導体装置の製造方法において、
前記複数組の発光素子の発光面および受光素子の受光面を透光性樹脂層で被覆する工程は、少なくとも前記受光面を被覆する透光性樹脂層と前記発光面を被覆する透光性樹脂層を互いに離間するように形成する工程を含み、
前記遮光性樹脂層を形成する工程は、前記透光性樹脂層で被覆した前記発光素子および受光素子の間に遮光性樹脂を充填、硬化することによって、遮光壁となる遮光性樹脂層を形成する工程を含み、
前記透光性樹脂層を露出する工程は、前記遮光性樹脂層の一部を除去し、前記受光面および発光面を被覆する前記透光性樹脂層を露出する工程を含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。