JP3277736B2 - 半導体素子の封止構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の封止構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、従来の半導体素子、例えば半導
体発光素子のパッケージングは、基本的にパッケージの
底部分、あるいはサブマウント基板をヒートシンクとし
て用い、パッケージのキャップや窓に透明材料を用いて
光を取り出すという方法を用いている。即ち、これまで
の方法では、ヒートシンクと光を取り出す窓とは別々に
形成していた。

【０００３】図２５及び図２６は、夫々従来の半導体発
光素子をマウントした封止構造を示す。図２５の半導体
発光素子封止構造８は、基板１上にヒートシンク２を配
置し、このヒートシンク２の一側にレーザダイオード３
を取付けると共に、基板１上にレーザダイオード３及び
ヒートシンク２を被冠するキャップ４を取付け、このキ
ャップ４にレーザダイオード３から出力される光Ｌを外
部に放射するため透明窓５を形成して構成される。６は
基板１を貫通して設けられた端子ピン、７はレーザダイ
オード３の電極と端子ピン６間を接続する金属細線であ
る。

【０００４】図２６の半導体発光素子封止構造１０は、
ハイブリッド型構造であり、パッケージ構体１１内の底
面に半導体基板を配置し、この半導体基板１２上にサブ
マウント基板（半導体基板）１３及びプリズム１４を配
置し、このサブマウント基板１３上にレーザダイオード
１５を取付け、パッケージ構体１１の上面に透明窓１６
を取付けて構成される。この半導体発光素子封止構造１
０では、レーザダイオード１５から出力される光Ｌがプ
リズム１４の斜面で反射して透明窓１６を透過して外方
に放射されるようになされる。また、光ピックアップと
して構成されている場合には、ディスクで反射した戻り
光が破線で示すようにプリズム１４内に入射し、半導体
基板１２表面に形成された受光素子、即ちフォトダイオ
ード１７にて受光されるようになされる。この構成では
半導体基板１２及びサブマウント基板１３がレーザダイ
オード１５のヒートシンクとして作用する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図２５の半
導体発光素子封止構造８のようにヒートシンク２側と光
Ｌを取り出す側が同一でない場合や、図２６の半導体発
光素子封止構造１０のようにハイブリッド型の場合に
は、従来の方法で何とか構成できる。

【０００６】しかしながら、素子の表側に光を出しなが
ら且つ表側にヒートシンクを必要とするような、例えば
モノリシック型の面型発光受光素子である光結合素子、
即ち、例えば図２３に示すように半導体基板２１に水平
共振器からなるレーザダイオード２２（但し、２０は活
性層を代表して示す）、とフォトダイオードが近接して
形成され、レーザダイオード２２の共振器端面２３Ａ，
２３Ｂのうちの一方の共振器端面２３Ａに対向して例え
ば４５°の反射面２４が形成され、共振器端面２３Ａか
ら出力された光Ｌが反射面で反射されて垂直方向に出射
された後、被照射部からの戻り光がフォトダイオードで
共焦点位置近傍で受光検出されるような光結合素子で
は、ヒートシンクが取付け難くなる。

【０００７】この場合、発光素子であるレーザダイオー
ド２２を特に高効率なものにするとか、比較的低出力で
用いるとか、パルス動作で用いる等、素子の構造上ある
いは動作上の制約が出てくる。

【０００８】一応、図２４に示すように、メッキ技術等
を利用して、レーザダイオード２２の表側の配線２６を
厚くしてこの厚膜配線２６をヒートシンクの役割を担わ
せる方法も考えられるが、凹凸のある素子上に金属の厚
膜を形成するのは簡単ではなく、必ずしも、十分なヒー
トシンク効果は得られない、即ち熱が外部に伝達しにく
い場合が多い。

【０００９】本発明は、素子の表側に光を出射し且つ受
光しながら表側にヒートシンクを必要とするような、例
えばモノリシック型の面発光受光素子である光結合素子
において、上述のような問題点を克服できるようにした
半導体素子の封止構造を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体素子
の封止構造は、発光部ＬＤと受光部ＰＤが共通の基板６
６上に近接して配置され、発光部ＬＤから出射された出
射光Ｌ_F の被照射部からの戻り光Ｌ_R が受光部ＰＤによ
って共焦点位置近傍で受光検出されるようにして成る光
結合素子５１と、透明ヒートシンクよりなるパッケージ
窓部３２とを有し、少なくとも発光部ＬＤがパッケージ
窓部３２に対接するように光結合素子５１とパッケージ
窓部３２とが貼り合わされた構成とする。この半導体素
子の封止構造において、さらに、パッケージ窓部３２に
半導体集積回路１１０を貼り合わせ、光結合素子５１と
半導体集積回路１１０を樹脂モールド体３３で被覆して
構成することができる。本発明に係る半導体素子の封止
構造は、発光部ＬＤと受光部ＰＤが共通の基板６６上に
近接して配置され、発光部ＬＤから出射された出射光Ｌ
_F の被照射部からの戻り光Ｌ_R が受光部ＰＤによって共
焦点位置近傍で受光検出されるようにして成る光結合素
子５１と、ヒートシンクを兼ねる配線パターン９３が形
成されたパッケージ窓部３２とを有し、少なくとも発光
部ＬＤが配線パターン９３に対接するように光結合素子
５１とパッケージ窓部３２とが貼り合わされた構成とす
る。本発明の半導体素子の封止構造において、パッケー
ジ窓部３２に光結合素子５１に接続する電極パッド４２
を形成し、この電極パッド４２を介してリードフレーム
５８によるリード部を導出して構成することができる。
本発明の半導体素子の封止構造において、戻り光Ｌ_R の
パッケージ窓部３２内で反射した反射光を受光部ＰＤで
受光するように構成することができる。

【００１１】本発明に係る半導体素子の封止構造は、発
光部ＬＤと受光部ＰＤが近接して配置され、発光部ＬＤ
から出射された出射光Ｌ_F の被照射部からの戻り光Ｌ_R
が受光部ＰＤによって共焦点位置近傍で受光検出される
ようにして成る光結合素子５１と、透明ヒートシンクよ
りなるパッケージ窓部３２とを有し、受光部ＰＤがパッ
ケージ窓部３２に形成され、発光部ＬＤがパッケージ窓
部３２に対接するように発光部ＬＤを有する基板とパッ
ケージ窓部３２とが貼り合わされた構成とする。この半
導体素子の封止構造において、さらに、パッケージ窓部
３２に半導体集積回路１１０を貼り合わせ、光結合素子
５１と半導体集積回路１１０を樹脂モールド体３３で被
覆して構成することができる。本発明に係る半導体素子
の封止構造は、発光部ＬＤと受光部ＰＤが近接して配置
され、発光部ＬＤから出射された出射光Ｌ_F の被照射部
からの戻り光Ｌ_R が受光部ＰＤによって共焦点位置近傍
で受光検出されるようにして成る光結合素子５１と、ヒ
ートシンクを兼ねる配線パターン９３が形成されたパッ
ケージ窓部３２とを有し、少なくとも発光部ＬＤが配線
パターン９３に対接するように発光部ＬＤを有する基板
とパッケージ窓部３２とが貼り合わされた構成とする。
本発明の半導体素子の封止構造において、パッケージ窓
部３２に光結合素子５１に接続する電極パッド４２を形
成し、この電極パッド４２を介してリードフレーム５８
によるリード部を導出して構成することができる。本発
明の半導体素子の封止構造において、戻り光Ｌ_R のパッ
ケージ窓部３２内で反射した反射光を受光部ＰＤで受光
するように構成することができる。

【００１２】

【作用】本発明に係る半導体素子の封止構造において
は、発光部ＬＤと受光部ＰＤが共通の基板６６上に近接
して配置され、発光部ＬＤから出射された出射光Ｌ_F の
被照射部からの戻り光Ｌ_R が受光部ＰＤによって共焦点
位置近傍で受光検出されるようにして成る光結合素子５
１と、透明ヒートシンクよりなるパッケージ窓部３２と
を有する構成とすることにより、パッケージ窓部３２を
通して発光部ＬＤからの光を上側に出射させ、また戻り
光をパッケージ窓部３２を通して受光部ＰＤに受光させ
ることができる。同時に、パッケージ窓部３２がヒート
シンクとして作用すると共に、発光部ＬＤがパッケージ
窓部３２に対接するように光結合素子５１とパッケージ
窓部３２とが貼り合わされるので、光結合素子５１の発
熱、即ち発熱の大きい発光部の熱が直接接触しているヒ
ートシンクであるパッケージ窓部３２を通じて外部に放
熱される。また、パッケージ窓部３２と光結合素子５１
を貼り合わせて構成されるので、封止構造が極めて簡単
化される。パッケージ窓部３２に配線パターン４１を形
成できるので、複雑な多層配線プロセスが簡易化され、
且つこの光結合素子の封止構造を他の部品実装基板（例
えば配線基板）４６に直接実装することが可能となり、
光結合素子の封止構造の実装の取り扱いが簡便になる。
この半導体素子の封止構造において、さらに、パッケー
ジ窓部３２に半導体集積回路１１０を貼り合わせ、光結
合素子５１と半導体集積回路１１０を樹脂モールド体３
３で被覆して構成するときは、光結合素子５１と半導体
集積回路１１０を一体とした全体の封止構造が簡単化す
る。半導体集積回路１１０は光学的に完全に閉じ込めら
れ、光結合素子５１からの迷光による誤動作を生じな
い。本発明に係る半導体素子の封止構造においては、発
光部ＬＤと受光部ＰＤが共通の基板６６上に近接して配
置され、発光部ＬＤから出射された出射光Ｌ_F の被照射
部からの戻り光Ｌ_R が受光部ＰＤによって共焦点位置近
傍で受光検出されるようにして成る光結合素子５１と、
ヒートシンクを兼ねる配線パターン９３が形成されたパ
ッケージ窓部３２とを有し、発光部ＬＤが配線パターン
９３に対接するように光結合素子５１とパッケージ窓部
３２とを貼り合わせた構成とすることにより、発熱の大
きい発光部ＬＤの熱が直接接触しているヒートシンク兼
用の配線パターン９３を通じて外部に放熱される。その
他、複雑な多層配線プロセスの簡易化、光結合素子の封
止構造の実装の取り扱いの簡便化が図れる等、上述の発
明と同様の作用を奏する。

【００１３】本発明に係る半導体素子の封止構造におい
ては、発光部ＬＤと受光部ＰＤが近接して配置され、発
光部ＬＤから出射された出射光Ｌ_F の被照射部からの戻
り光Ｌ_R が受光部ＰＤによって共焦点位置近傍で受光検
出されるようにして成る光結合素子５１と、透明ヒート
シンクよりなるパッケージ窓部３２とを有し、受光部Ｐ
Ｄがパッケージ窓部３２に形成され、発光部ＬＤがパッ
ケージ窓部３２に対接するように発光部ＬＤを有する基
板とパッケージ窓部３２とが貼り合わされた構成とする
ことにより、発熱の大きい発光部ＬＤの発熱が直接接触
しているヒートシンクであるパッケージ窓部３２を通じ
て外部に放熱される。受光部ＰＤの熱もパッケージ窓部
３２を通じて放熱される。受光部ＰＤをパッケージ窓部
３２に形成するので、発光部ＬＤ側の面上に受光部ＰＤ
を作り込むことが可能になり、受光部ＰＤの配置の自由
度が上がり、また受光効率が上がる。その他、封止構造
の簡単化、複雑な多層配線プロセスの簡易化、光結合素
子の封止構造の実装の取り扱いの簡便化が図れる等、上
述の発明と同様の作用を奏する。この半導体素子の封止
構造において、さらに、パッケージ窓部３２に半導体集
積回路１１０を貼り合わせ、光結合素子５１と半導体集
積回路１１０を樹脂モールド体３３で被覆して構成する
ときは、光結合素子５１と半導体集積回路１１０を一体
とした全体の封止構造が簡単化する。半導体集積回路１
１０は光学的に完全に閉じ込められ、光結合素子５１か
らの迷光による誤動作を生じない。本発明に係る半導体
素子の封止構造においては、発光部ＬＤと受光部ＰＤが
近接して配置され、発光部ＬＤから出射された出射光Ｌ
_F の被照射部からの戻り光Ｌ_R が受光部ＰＤによって共
焦点位置近傍で受光検出されるようにして成る光結合素
子５１と、ヒートシンクを兼ねる配線パターン９３が形
成されたパッケージ窓部３２とを有し、受光部ＰＤがパ
ッケージ窓部３２に形成され、発光部ＬＤが配線パター
ン９３に対接するように発光部ＬＤを有する基板とパッ
ケージ窓部３２とを貼り合わせた構成とすることによ
り、発熱の大きい発光部ＬＤの熱が直接接触しているヒ
ートシンク兼用の配線パターン９３を通じて外部に放熱
される。その他、受光部ＰＤの配置の自由度、受光効率
の向上、複雑な多層配線プロセスの簡易化、光結合素子
の封止構造の実装の取り扱いの簡便化が図れる等、上述
の発明と同様の作用を奏する。

【００１４】本発明の半導体素子の封止構造において、
パッケージ窓部３２に光結合素子５１に接続する電極パ
ッド４２を形成し、この電極パッド４２を介してリード
フレーム５８によるリード部を導出した構成とするとき
は、リード部を必要としたこの種の封止構造の実装が可
能になる。本発明の半導体素子の封止構造において、戻
り光Ｌ_R のパッケージ窓部３２内で反射した反射光を受
光部ＰＤで受光するように構成するときは、面発光の発
光部において、出射光Ｌ_F の方向が光結合素子５１（従
って、パッケージ窓部３２の面）に対して９０度でない
場合に、戻り光Ｌ_R を受光部ＰＤに受光させることが可
能になる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明による半導体素
子の封止構造の実施例を説明する。

【００１６】先ず、図１８〜図２２を用いて本発明に係
る半導体素子として、本出願人が先に提案した発光素子
である半導体レーザＬＤと受光素子であるフォトダイオ
ードＰＤを有してなる新規な光結合素子５１、すなわち
ＣＬＣ（コンフォーカルレーザカプラ）デバイスについ
て説明する。

【００１７】図１８及び図１９において、５１は光結合
素子、６２は被照射部、６３は収束手段即ち集光光学レ
ンズを示す。

【００１８】光結合素子５１は、発光部６４と受光部６
５とが共通の半導体基板６６上に一体化されて成り、発
光部６４からの出射光Ｌ_F が、被照射部６２に集束照射
し、この被照射部６２から反射された戻り光Ｌ_R が集束
手段６３によって集光され、集束手段６３の共焦点位置
（厳密には共焦点位置近傍）に配置された受光部６５に
受光されるように構成される。この構成では発光部６４
からの光が、被照射部６２において反射される前及び後
において、その光軸を鎖線ａで示すように、互いに同軸
の経路を通過して受光部６５において受光される構成と
する。

【００１９】この光結合素子５１では、図１９の拡大図
で示すように、発光部６４が水平共振器を有する半導体
レーザＬＤ（但し６９はそのストライプ電極）、反射鏡
６７で構成され、受光部６５がフォトダイオード（Ｐ
Ｄ）で構成される。半導体レーザＬＤは、これからの出
射光Ｌ_F を反射鏡６７によって反射させて被照射部６２
に向かう経路に一致させている。

【００２０】そして、受光部６５に向かう戻り光Ｌ
_R は、光回折限界（即ちレンズの回折限界）近傍まで集
束させるものであり、受光部６５はその少なくとも一部
の受光面が、この光回折限界内、すなわち発光部６４か
らの出射光の波長をλ、収束手段６３の開口数をＮＡと
するとき、受光面の配置基準面Ｓを横切る発光部６４か
らの出射光の光軸ａからの距離が１．２２λ／ＮＡ以内
の位置に設けられるようにする。

【００２１】また、この場合、図１８及び図２０に示す
ように、受光部６５の受光面の配置基準面Ｓでの発光部
６４の出射光Ｌ_F の直径φ_s を、上記光回折限界の直径
φ_dより小とし、受光部６５の有効受光面は、発光の直
径φ_s 外に位置するようにする。ここで、受光部６４の
光源として半導体レーザを用いると、その出射光の直径
φ_s は、約１〜２μｍ程度とすることができる。一方、
収束手段６３の開口数ＮＡが光結合素子５１側を例えば
０．０９〜０．１、出射光の波長λが７８０ｎｍ程度の
場合、回折限界すなわちφ_d は１．２２λ／ＮＡ≒１０
μｍ程度となる。

【００２２】そして、収束手段６３の１の焦点位置に発
光部６４を配置し、共焦点位置に被照射部６２を配置す
る。発光部６４の半導体レーザＬＤから出射されたレー
ザ光は反射鏡６７で概略垂直方向へ反射され、収束手段
６３を通して被照射部（例えば光ディスク）６２に照射
される。合焦時に、被照射部６２から反射された戻り
光、すなわち、被照射部６２における記録情報を含んで
反射した戻り光Ｌ_R は、同じ光路を逆戻りし、再び収束
手段６３によって集光され、共焦点位置近傍に配置され
た受光部６５のフォトダイオードに入射し、この戻り光
Ｌ_R が受光部６５で受光検出されるようになる。即ち、
電気信号に変換され信号（例えば再生信号）として取り
出される。

【００２３】ここで図２１及び図２２を用いて光結合素
子５１の製造方法の代表例を説明する。この例は選択的
ＭＯＣＶＤによって製造する場合である。図２１Ａに示
すように、第１導電型例えばｎ型の（１００）結晶面を
主面とするＧａＡｓ基板よりなる基板６６上に、半導体
レーザを構成する各半導体層をエピタキシャル成長す
る。すなわち、例えば順次基板６６と同導電型のＡｌＧ
ａＡｓよりなる第１のクラッド層７１、例えばＧａＡｓ
よりなる活性層７２、第１のクラッド層７１と異なる第
２導電型例えばｐ型のＡｌＧａＡｓよりなる第２のクラ
ッド層７３とを順次ＭＯＣＶＤ等によってエピタキシー
した積層半導体層を構成する。

【００２４】次に、図２１Ｂに示すように、これらエピ
タキシャル成長した半導体層７３，７２，７１の一部を
半導体レーザＬＤとして残して少なくとも最終的に反射
鏡を形成する部分をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）
等によってエッチングする。そして、このエッチング面
による半導体層の両端面を夫々共振器端面５５Ａ及び５
５Ｂとし、両端面５５Ａ及び５５Ｂ間に半導体レーザＬ
Ｄの水平共振器を構成する。この場合、図示しないが、
最終的に半導体レーザＬＤの共振器を構成する領域を挟
むように電流阻止領域を不純物のイオン注入によって形
成する。

【００２５】次いで、図２１Ｃに示すように、基板６６
上に残された積層半導体層、即ち半導体レーザＬＤの構
成部を覆うように、選択的ＭＯＣＶＤのマスク層７４例
えばＳｉＯ₂ 、ＳｉＮ等の絶縁層を被着形成する。

【００２６】次に、図２２Ｄに示すように、マスク層７
４によって覆われていない基板６６上に例えば第１導電
型例えばｎ型のＧａＡｓによる第１の半導体層７５を選
択的にＭＯＣＶＤによって形成する。

【００２７】続いて、図２２Ｅに示すように、第２導電
型例えばｐ型のＧａＡｓによる第２の半導体層７６を選
択的にＭＯＣＶＤによって形成し、第１および第２の半
導体層７５および７６によってフォトダイオードＰＤを
形成する。

【００２８】次に、図２２Ｆに示すように、マスク層７
４をエッチング除去し、半導体レーザＬＤ上と、第２半
導体層７６上の一部とに、半導体レーザＬＤとフォトダ
イオードＰＤの各一方の電極７７および７８を夫々オー
ミックに被着し、基板６６の裏面に共通の電極７９をオ
ーミックに被着する。

【００２９】この場合、図２２Ｄの基板６６上に選択的
にエピタキシャル成長された半導体層、この例では第１
半導体層７５の、共振器端面５５Ａと対向する面８０が
特定された結晶面となる。例えば、半導体レーザの端面
５５Ａ及び５５Ｂ間に形成された半導体レーザの水平共
振器の共振器長方向、即ち図２２Ｄ中、矢印ｂで示す方
向を〔０１１〕結晶軸方向とするときは対向面８０は
｛１１１｝Ａによる斜面として生じ、方向ｂを〔０−１
１〕結晶軸方向とするときは｛１１１｝Ｂによる斜面と
して生じ、いずれも基板６６の板面とのなす角が５４．
７°となる。また、方向ｂを〔１００〕結晶軸方向とす
るときは対向面８０は｛１１０｝として生じ、基板６６
の面に対し、４５°をなす。いずれも原子面によるモフ
ォロジーの良い斜面８０として形成される。

【００３０】したがって、このようにして形成された特
定された結晶面による斜面８０を、図２２Ｆに示すよう
に、半導体レーザＬＤの水平共振器の端面５５Ａからの
出射光Ｌ_F を反射させて所定方向に向ける反射鏡６７と
することができる。この構成によれば、反射鏡６７が結
晶面によって形成されることから鏡面性にすぐれ、また
その傾きの設定が正確に行われる。

【００３１】図１７を用いて光結合素子５１の実際の構
造をより詳細に説明する。ＣＬＣデバイスである光結合
素子５１は、図１７Ａ（断面図）及び図１７Ｂ（平面
図）で示すように、半導体基板６６上の中央にストライ
プ電極１３２が形成された水平共振器の半導体レーザＬ
Ｄが形成され、その一方の共振器端面５５Ａに対向して
反射面６７が形成される。他方の共振器端面５５Ｂに対
向する領域には分離溝３９を介してモニター用のフォト
ダイオードＰＤ₂ が形成される。反射面６７側の領域上
には、トラッキングサーボ用のフォトダイオードＰＤ₃
と、之を挟む両側にメタルグリッド付きのフォーカスサ
ーボ用のフォトダイオードＰＤ₄ ，ＰＤ₅ が形成され、
各フォトダイオードＰＤ₂ ，ＰＤ₃ ，ＰＤ₄ ，ＰＤ₅ か
らコンタクト用の電極１３０が形成される。基板６６上
の外周囲にはシール用のメタル層１３１が形成される。

【００３２】図１Ａは、本発明に係る半導体素子の封止
構造の一実施例を示し、図１Ｂは、この半導体素子の封
止構造を部品実装基板（例えば配線基板等）に取付けた
状態を示す。本例においては、光結合素子５１と、この
光結合素子５１から出力される出射光Ｌ_F 及び戻り光Ｌ
_R の波長に対して透明な（即ち透過率の高い）材料のヒ
ートシンクよりなるパッケージ窓部３２と、光結合素子
５１を封止する樹脂モールド体３３とより成る。

【００３３】光結合素子５１は、前述したように、半導
体基板６６の一面に水平共振器からなるレーザダイオー
ドＬＤが形成され（但し、３６は活性層を代表として示
す）、共振器端面５５Ａ，５５Ｂのうちの一方の共振器
端面５５Ａに対向して例えば４５°の反射面６７が形成
され、共振器端面５５Ａから出力された光Ｌ_F が反射面
６７で反射されて垂直方向に出射されるような面型発光
素子として形成され、被照射部（例えば光ディスク）で
反射された戻り光Ｌ_R が共焦点近傍位置のフォトダイオ
ード（図示せず）ＰＤ〔ＰＤ₃ 〜ＰＤ₅ 〕で受光される
ように構成される。３９はレーザダイオードＬＤ及び反
射鏡を含む領域を取り囲むように形成された分離溝であ
り、その分離溝の外周部４０が封止用領域となる。

【００３４】透明ヒートシンクよりなるパッケージ窓部
３２は、レーザダイオードＬＤから出力される光波長及
び戻り光波長に対して透明である。この透明ヒートシン
クからなるパッケージ窓部３２の材料としては、例えば
サファイヤ，ルビー，ベリリア，ダイアモンド，Ｓｉ，
ＳｉＯ₂ 等を用いることができ、光結合素子の特性、ヒ
ートシンクとして効果の大きさ、パッケージのコスト等
を考慮した上で、最も適切な材料を選べばよい。

【００３５】パッケージ窓部３２は、樹脂モールド体３
３よりも面積の大きい平行平面板からなり、その一方の
面即ち光結合素子５１が実装される面３２ａに配線パタ
ーン４１を形成し、樹脂モールド体３３より外部に延長
する部分に配線パターン４１に接続して信号取り出し用
の電極パッド部４２を形成して構成される。配線パター
ン４１としては、Ａｌ，Ａｕ，あるいは透明配線材等、
通常の配線材料にて形成することができる。

【００３６】光結合素子５１は、その出射光Ｌ_F の出射
側の上面がパッケージ窓部３２の配線パターン４１に対
接するようにパッケージ窓部３２に対してジャンクショ
ンダウンにより半田層４３〔４３Ａ，４３Ｂ〕を介して
貼り合わされ、接合される。４３Ａは配線用半田であ
り、４３Ｂは素子５１の封止用領域に設けられた封止用
半田である。

【００３７】この光結合素子５１が透明ヒートシンクよ
りなるパッケージ窓部３２に実装された状態で、光結合
素子５１を覆うように裏面側から樹脂でモールドし、樹
脂モールド体３３が形成される。

【００３８】光結合素子５１は、パッケージ窓部３２と
樹脂モールド体３３によって全体が気密封止され、外部
から保護される。

【００３９】かかる構成の半導体素子の封止構造４５
は、図１Ｂに示すように、回路配線パターン等を有する
部品実装基板４６に、電極パッド４２を介して実装され
る。この半導体素子封止構造４５によれば、面型発光受
光素子である光結合素子５１の光を出する表側に透明ヒ
ートシンクよりなるパッケージ窓部３２を貼り合わせた
構成であるので、光結合素子５１からの出射光を垂直方
向に出射させ、また同一光路を通って戻り光を入射させ
ることができると共に、このパッケージ窓部３２に直接
接触していることによって、放熱を良好に行なうことが
できる。

【００４０】配線パターン４２をパッケージ窓部３２の
一面に形成することにより、配線を光結合素子５１が形
成される半導体チップ上とパッケージ窓部３２上に分け
て形成できるので、複雑な多層配線プロセスの簡易化が
図れる。

【００４１】さらに、従来の封止構造に比べて、構造が
非常に簡単となり、製造が簡単で且つ安価であり、大量
生産に適する。

【００４２】図２は４５度反射型の面発光レーザＬＤを
もつ光結合素子５１を３×４個配列した光結合素子アレ
イ４８を示す。この光結合素子アレイ４８では、アレイ
側に下部配線層４９を形成し、透明ヒートシンクよりな
るパッケージ窓部３２上に他の配線層（即ち配線パター
ン）４１を形成して構成される。下部配線層４９は、例
えば半絶縁性ＧａＡｓ基板上に形成した例えばｎ型Ｇａ
Ａｓ層によって構成することができ、このｎ型ＧａＡｓ
層上に光結合素子アレイが形成される。このように、面
発光の光結合素子アレイ４８に本発明を適用した場合、
複雑な多層配線プロセスの簡易化が図れる。

【００４３】本発明は、図１の実施例にとらわれず、さ
まざまな変形が可能である。例えば樹脂モールド体に代
えて光結合素子を接着剤等で固定してもよく、また、Ｃ
ＶＤで全面デポジットしてもよい。

【００４４】さらに、必要に応じて、このヒートシンク
を兼ねるパッケージ窓部３２上には配線パターン４１だ
けでなく、ホログラム，グレーティング，レンズ，反射
膜，非晶質シリコンや多結晶シリコンによるフォトディ
テクタ等の光学素子、さらに素子回路等の要素部品を集
積することが可能である。次に変形例を示す。

【００４５】図３は、本発明に係る半導体素子の封止構
造の他の実施例を示す。本例は、図１の構成において、
樹脂モールド体３３に代えて、光結合素子５１と透明ヒ
ートシンクよりなるパッケージ窓部３２とをその光結合
素子５１の周辺を囲うように樹脂接着剤４８にて固定し
て構成される。その他の構成は、図１と同様であるの
で、対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略
する。

【００４６】図３の半導体素子封止構造４９では、光結
合素子５１が樹脂接着剤４８によりパッケージ窓部３２
に固定されるので、より構造が簡単になり、製造を容易
にすることができる。

【００４７】その他、図１の実施例と同様に、面型発光
受光素子である光結合素子５１の光を出す（また光を入
射する）表側に透明ヒートシンクよりなるパッケージ窓
部３２を貼り合わせた構成であるので、光結合素子５１
に対する良好なヒートシンク効果が得られる。また、複
雑な多層配線プロセスの簡易化が図られること、大量生
産に適すること等の効果が得られる。

【００４８】図４は、本発明に係る半導体素子の封止構
造の他の実施例を示す。本例においては、図４Ａに示す
ように、上述した光結合素子５１と、この光結合素子５
１の半導体レーザＬＤから出力される光（及び戻り光）
Ｌ_F （Ｌ_R ）の波長に対して透明な材料のヒートシンク
よりなるパッケージ窓部３２と、光結合素子５１を封止
する樹脂モールド体３３とより成る。パッケージ窓部３
２を構成する材料は、前述の図１と同様の材料を用い得
る。

【００４９】本例では、特にパッケージ窓部３２の光結
合素子５１の実装面に所定の電極パターン４１を形成
し、その電極パッド４２を実装面とは反対面、即ちパッ
ケージ窓部３２の表側面に臨むように形成すると共に、
このパッケージ窓部３２にホログラムやグレーティング
等の光学素子、本例ではホログラム５２を作り込む。

【００５０】そして、この光結合素子５１、即ちその水
平共振器の半導体レーザＬＤ側の面をパッケージ窓部３
２の配線パターン４１に対接するように半田層４３〔４
３Ａ，４３Ｂ〕を介して所謂ジャンクションダウンによ
りパッケージ窓部３２に貼り合わせて固定し、光結合素
子５１の裏面側から樹脂モールド体３３を形成して半導
体素子封止構造５４が構成される。ホログラム５２は半
導体レーザＬＤからの光がパッケージ窓部３２を透過す
る位置に対応するように設けられる。

【００５１】受光部としては、例えばホログラム５２を
通過した戻り光のうちの０次光の到達する共焦点位置
と、例えば＋１次光及び−１次光が到達する夫々の位置
に設けられる。この半導体素子封止構造５４は、図４Ｂ
に示すように、部品実装基板４６に対してパッケージ窓
部３２の表側が下向きとなるように電極パッド４２を介
して実装される。

【００５２】かかる構成の半導体素子封止構造５４にお
いて、ヒートシンクを兼ねるパッケージ窓部３２にホロ
グラム５２やグレーティング等の光学素子を作り込むこ
とで、さらに多くの機能を持たせることができる。その
他、図１の実施例で説明したと同様の作用効果を奏す
る。

【００５３】次に、図５及び図６を用いて、上記半導体
素子封止構造５４の製造方法の一例を説明する。

【００５４】先ず、図５Ａに示すように、ヒートシンク
兼用のパッケージ窓部３２となる透明基板３２Ａを用意
し、各々のパッケージ窓部となる領域部毎に電極パッド
を形成するためのスルーホール５７を形成する。

【００５５】次に、図５Ｂに示すように、透明基板３２
Ａの各領域部に対応する一面３２ａ上に夫々所定の配線
パターン４１を形成し、またこの配線パターン４１に接
続するようにスルーホール５７を通して透明基板３２Ａ
の他面３２ｂ側に臨むように電極パッド４２を形成す
る。更に、配線パターン４１上に半田層４３〔４３Ａ，
４３Ｂ〕を形成する。

【００５６】次に、図５Ｃに示すように、透明基板３２
Ａの他面３２ｂの所定位置にホログラム５２を形成す
る。

【００５７】次に、図６Ｄに示すように、光結合素子５
１をジャンクションダウンにより透明基板３２Ａの配線
パターン４１側に貼り合わせて固定する。光結合素子５
１は配線パターン４１にジャンクションダウンで接合さ
れる。光結合素子５１の基板側は例えばワイヤーボンデ
ィングで他の配線パターン４１に接続することもでき
る。

【００５８】次に、図６Ｅに示すように、各光結合素子
５１を覆うように全面樹脂モールドし、樹脂モールド体
３３を形成する。

【００５９】しかる後、図６Ｆに示すように、ダイシン
グ加工を施して複数の封止構造に分割し、光結合素子５
１をホログラム５２が形成された透明ヒートシンクのパ
ッケージ窓部３２に貼り合わせ、樹脂モールド体にて光
結合素子５１を覆ってなる目的の半導体素子封止構造５
４を得る。

【００６０】かかる製造方法によれば、製造工程が極め
て簡潔化され、半導体素子封止構造５４は構造が簡単で
且つ極めて小型化される。従って、大量生産に向いてお
り、製造コストの低減化及び製品の小型化等に有利とな
る。

【００６１】図７及び図８は、リードフレームを利用し
た製造方法の他の例を示す。図７Ａに示すように、ヒー
トシンク兼用のパッケージ窓部３２となる透明基板３２
Ａを用意し、各々のパッケージ窓部となる領域部の一面
３２ａ上に夫々所定の配線パターン４１及び電極パッド
４２を形成し、配線パターン４１上に半田層４３〔４３
Ａ，４３Ｂ〕を形成する。

【００６２】次に図７Ｂに示すように、透明基板３２Ａ
の各領域部の他面３２ｂの所定位置にホログラム５２を
形成する。

【００６３】次に、図７Ｃに示すように、光結合素子５
１をジャンクションダウンにより透明基板３２Ａの配線
パターン４１側に貼り合わせて固定する。

【００６４】次に、図８Ｄに示すように、各光結合素子
５１が分離されるように透明基板３２Ａをダイシングに
より分割する。

【００６５】然る後、各光結合素子５１が固定された状
態のパッケージ窓部３２をその電極パッド４２を介して
リードフレーム５８に接合し、次いで樹脂モールドを施
して樹脂モールド体３３を形成する。このようにして、
リードを導出した型式の目的とする半導体素子封止構造
５９を得る。

【００６６】然る後、図８Ｅに示すように、各光結合素
子５１が固定された状態のパッケージ窓部３２をその電
極パッド４２を介してリードフレーム５８に接合し、次
いで樹脂モールドを施して樹脂モールド体３３を形成す
る。このようにして、リードを導出した形式の目的とす
る半導体素子封止構造５９を得る。

【００６７】図９は、本発明に係る半導体素子の封止構
造の他の実施例を示す。

【００６８】本例は、パッケージ窓部として熱伝導率が
あまり高くない透明材料、例えばプラスチック等の材料
によるパッケージ窓部９２を用いる。このパッケージ窓
部９２の一面にメッキ等を利用して配線パターンを兼ね
る金属厚膜ヒートシンク９３を形成する。この例では厚
膜ヒートシンク９３に接続する電極パッド４２をパッケ
ージ窓部９２の表面に臨むように形成される。そして、
この厚膜ヒートシンクの配線パターン９３に半田層４３
〔４３Ａ，４３Ｂ〕を介して光結合素子５１を貼り合わ
せ、樹脂モールド体３３を形成して半導体素子封止構造
９４を構成する。

【００６９】かかる構成の半導体素子封止構造９４によ
れば、平板状のパッケージ窓部９２に厚膜ヒートシンク
を兼ねる配線パターン９３を形成するので、図２４に示
す例のように凹凸のある素子に直接形成するよりも容易
に構成できる。また、パッケージ窓部９２として、熱伝
導率の高くない透明材料（例えばプラスチック等）を利
用できるので、コスト的に有利な半導体素子封止構造を
構成することができる。

【００７０】図１０は、本発明に係る半導体素子の封止
構造の他の実施例を示す。本例の半導体素子封止構造９
７は、透明ヒートシンクからなるパッケージ窓部３２
と、光結合素子５１と樹脂モールド体３３とからなり、
パッケージ窓部３２の両面に光学素子、即ちホログラム
５２とグレーティング９６を作り込んで構成する。用途
に応じてパッケージ窓部３２に通常のレンズ，フレネル
レンズ，プリズム等を作り込んで多機能化することもで
きる。その他の構成は図４と同様であるので、対応する
部分に同一符号を付して重複説明を省略する。

【００７１】図１１は、本発明に係る半導体素子の封止
構造の他の実施例を示す。本例の半導体素子封止構造９
９は、透明ヒートシンクよりなるパッケージ窓部３２に
は光学素子を作り込まず、図１０に示すように、別の透
明板１０１の両面に光学素子、例えばホログラム５２及
びグレーティング９６を形成し、この透明板１０１をパ
ッケージ窓部３２の光結合素子５１が貼り合わされた面
とは反対の表面に貼り合わせて構成する。その他の構成
は、図１Ａと同様であるので、対応する部分には同一符
号を付して重複説明を省略する。

【００７２】かかる構成の半導体素子封止構造９９によ
れば、別の透明板１０１の追加で部品点数は増えるもの
の、光学素子のホログラム５２及びグレーティング９６
の位置合わせが、発光素子や受光素子の実装後、即ち本
例では光結合素子５１のパッケージ窓部３２への実装後
に行えるので、高い精度の位置合わせを必要とするもの
には都合がよく、歩留り等に有利となる。また、別の透
明板１０１には、用途に応じて、通常のレンズ，フレネ
ルレンズ，プリズム等を作り込んで多機能化するとこが
可能となる。

【００７３】図１２は、本発明に係る半導体素子の封止
構造の他の実施例を示す。本例の半導体素子封止構造１
０３は、ＣＬＣデバイスである光結合素子５１の受光素
子即ちフォトダイオードＰＤをレーザ側でなく、パッケ
ージ窓部３２側に作り込むようにする。

【００７４】即ち、透明ヒートシンクよりなるパッケー
ジ窓部３２の一面に例えばプラズマＣＶＤによるアモル
ファスシリコンや多結晶シリコンによるフォトダイオー
ドＰＤを半導体レーザＬＤ及び反射面６７に対応する位
置に形成し、フォトダイオードＰＤの配線１０４を形成
する。１０５はフォトダイオードＰＤを保護するための
絶縁膜である。この絶縁膜１０５を含んでチップ用の所
要の配線パターン４１を形成する。パッケージ窓部３２
の他面には光学素子例えばホログラム５２を形成する。
そして、光結合素子５１を、半田層４３〔４３Ａ，４３
Ｂ〕を介して配線パターン４１に接続するようにパッケ
ージ窓部３２に貼り合わせ、光結合素子５１の裏面より
樹脂モールド体３３を形成して半導体素子封止構造１０
３を構成する。

【００７５】光結合素子５１において、受光素子である
フォトダイオードＰＤをモノリシックに作り込む際、反
射面６７側の面上には作り易いが、レーザＬＤ側の面上
にフォトダイオードＰＤを作るのは、レーザＬＤとフォ
トダイオードＰＤの電極を独立に取るのが難しく、作り
難い、しかし、図１２の半導体素子封止構造１０３によ
れば、パッケージ窓部３２上にフォトダイオードＰＤを
形成するので、上記問題が解決でき、受光効率を上げる
ことができる。

【００７６】半導体素子封止構造１０３の外部電極（即
ち電極パッド）はスルーホールを用いた型式や、片面の
みの型式を用途によって使い分けが可能である。外部電
極（即ち電極パッド）と内部配線（即ち配線パターン）
は、例えばＡｌ等で形成され、表面をＳｉＯ₂ 又は／及
びＳｉＮ等で保護されている。図１７で示すシール用メ
タル層１３１と、各フォトダイオードＰＤ₂ ，ＰＤ₃ ，
ＰＤ₄ ，ＰＤ₅ のコンタクト用の電極部１３０に相当す
る部分は、半田４３又はＡｕ電極がパターニングされ、
Ａｌ等の配線パターン４１と接続されている。

【００７７】光結合素子５１のパッケージ窓部３２への
実装プロセスにおいては、半田のパターニングを用いる
場合、図１２で下から光学的に顕微鏡モニタすることが
容易であるため、非常に精密な位置精度出しが可能とな
る。

【００７８】光結合素子５１の実装は、個別プロセスで
あるが、一つのパッケージ窓部３２（即ち例えば直径３
インチのサファイア基板）上に多数の光結合素子５１を
実装し、半田熱工程を一括して行なうことができ、いわ
ゆるバッチ・プロセスとなるため、工程数を減らすこと
ができる。また、半田以外にもＡｕ層とＡｕ層の接着を
超音波で行うことも可能である。

【００７９】双方の接続において、シール用メタル構造
により、光結合素子５１は、全体がシール用メタル層
と、半導体基板と、パッケージ窓部とで封止されること
により、耐温度、信頼性の面で非常に優れた素子とな
る。

【００８０】全面モールドは、光結合素子の耐環境性と
いうよりも、ＧａＡｓ基板が露出することを防ぐ目的で
あって、従って幾つかの塗布手段がある。例えば、スピ
ンコーティングしたエポキシ熱硬化タイプや紫外線（Ｕ
Ｖ）硬化型樹脂等、きめの粗いディッププロセスでも十
分である。

【００８１】ダイシングにおいては、シリコンにおける
いわゆるフルカットプロセスを行い、ウェハ厚み全体を
ダイサーで切り落とす。従って、このパッケージングさ
れた光結合素子は、通常の半導体ペレットと同じ感覚で
ハンドリングすることが可能で、物流上も単純である。
即ち、粘着シート上のチップ部品と同じように基板への
自動実装が容易に可能となる。

【００８２】之等の効果は他の実施例でも奏し得る。

【００８３】図１３は、本発明に係る半導体素子の封止
構造の他の実施例を示す。本例の半導体素子封止構造１
０７は、図１２の半導体素子封止構造１０３において、
光結合素子５１の反射面６７の角度αを４５°より大き
い角度とし、出射光Ｌ_F の一部をパッケージ窓部３２の
表面で反射してパッケージ窓部３２に形成したフォトダ
イオードＰＤ〔ＰＤ_a ，ＰＤ_b ，ＰＤ_c 〕のレーザＬＤ
側のフォトダイオードＰＤ_c （例えばレーザ出力モニタ
用）に受光させ、戻り光Ｌ_R をパッケージ窓部３２内で
反射させて反射面６７側のフォーカスサーボ信号検出用
又はトラックサーボ信号検出用のフォトダイオードＰＤ
_a ，ＰＤ_b に受光させるように構成する。図１３は要部
のみを示しているが、その他の構成は、図１２と同様で
あるので省略する。この構成では、出射光Ｌ_F が光結合
素子５１の面（従って、パッケージ窓部３２の面）に対
して９０度でない場合に、戻り光Ｌ_R を確実にフォーカ
スサーボ信号検出用又はトラックサーボ信号検出用のフ
ォトダイオードＰＤ_a ，ＰＤ_b に受光させることができ
る。

【００８４】なお、この例ではパッケージ窓部３２内を
反射させた構成としたが、その他パッケージ窓部３２上
に別の透明板を配置し、この透明板を反射用に利用する
こともできる。

【００８５】図１４は、本発明に係る半導体素子の封止
構造の他の実施例を示す。本例の半導体素子の封止構造
１０９は、透明ヒートシンクよりなるパッケージ窓部３
２上にハイブリッドでＣＬＣデバイスの光結合素子５１
と演算用ＩＣ１１０を集積し、背面より全面モールドし
て樹脂モールド体３３を形成して構成する。その他、図
４と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略
する。

【００８６】この構成では背面を樹脂モールド体３３で
全面を覆ってしまうので、演算用ＩＣ１１０を光学的に
完全に閉じ込めることができ、光結合素子５１からの迷
光による誤動作等の問題もない。

【００８７】上述した、各半導体素子封止構造９４，９
７，９９，１０３，１０７，１０９においても、図１の
実施例で説明したと同様の作用効果を奏する。各実施例
の半導体封止構造は、いわゆるコンパクトディスク（Ｃ
Ｄ）プレーヤー，光磁気ディスクプレーヤー等の光ディ
スクドライブの光ピックアップ部に適用できる。

【００８８】一方、本発明に係る透明ヒートシンクより
なるパッケージ窓部は、垂直共振器面発光レーザへの応
用にも有利である。

【００８９】図１５は、垂直共振器面発光レーザに適用
した他の実施例を示す。本例においては、例えばｎ型基
板１１２上に高反射の半導体多層膜や誘電体多層膜から
なる第１の反射膜（ｎ型）１１３が形成され、この反射
膜１１３上に第１のクラッド層１１４、活性層１１５、
第２のクラッド層１１６及び第１の反射膜１１３と同様
の第２の反射膜（ｐ型）１１７を形成すると共に、両側
に電流ブロック層１１８を形成し、さらにキャップ層１
１９を形成して電流注入Ａにより垂直方向に面発生する
垂直共振器面発光レーザ１２０の出射面側を、透明ヒー
トシンクよりなるパッケージ窓部３２にその配線パター
ン４１が形成された面に半田層４３を介して貼り合わ
せ、背面を樹脂モールド体３３にて被覆して半導体素子
封止構造１２１を構成する。

【００９０】この構成においても、パッケージ窓部３２
を透過して光が出射すると共に、このパッケージ窓部３
２がヒートシンクとなって面発光レーザの放熱を良好に
する。

【００９１】一般に、垂直共振器面発光レーザは、高反
射の半導体多層膜や誘電体多層膜があるため、電流注入
Ａがしにくく、素子間抵抗が高くなる。そのため発熱が
大きく、素子の効率や性能に大きな影響を与える。

【００９２】図１６は、垂直共振器面発光レーザに適用
した更に他の実施例を示す。本例の半導体素子封止構造
１２２は、光を出射するフロント側の第２の反射膜１１
７をパッケージ窓部３２側に形成して構成する。その他
の構成は、図１５と同じであり、対応する部分には同一
符号を付して重複説明を省略する。

【００９３】この構成では、マイクロキャビティ構造は
作り難くなるが、比較的共振器の長めのレーザであれば
例えばｐ側の反射膜として利用することで、電流注入の
問題をかなり低減できる。

【００９４】

【発明の効果】本発明に係る半導体素子封止構造によれ
ば、光結合素子（いわゆるＣＬＣデバイス）表面から光
を出射しながら、及び光結合素子表面に光を入射させな
がら、光結合素子表面に貼り合わせたパッケージ窓部が
ヒートシンクとして作用し、この面発光受光素子である
光結合素子の発熱、特に発熱の大きい発光部の熱を有効
に放熱させることができる。パッケージ窓部に配線パタ
ーンを形成することができるので、配線を光結合素子チ
ップ上とヒートシンクのパッケージ窓部上に分けて形成
することができ、複雑な多層配線プロセスの簡易化を図
ることができる。更に、封止構造が従来に比べて簡素化
されるので、製造が容易になり、且つ安価に提供するこ
とができる。半導体素子封止構造の簡単化でこの封止構
造を部品実装基板に直接実装することが可能になり、半
導体素子封止構造の実装の取り扱いが簡便になる。さら
に、パッケージ窓部に半導体集積回路を貼り合わせ、光
結合素子と半導体集積回路を樹脂モールド体被覆して構
成するときは、光結合素子と半導体集積回路を一体とし
た全体の封止構造を簡単化できる。半導体集積回路を光
学的に完全に閉じ込めることができ、光結合素子からの
迷光による誤動作を防ぐことができる。

【００９５】本発明に係る半導体素子封止構造によれ
ば、光結合素子を構成する一方の受光部をパッケージ窓
部に形成し、他方の発光部を有する基板を、この発光部
がパッケージ窓部に対接するようにパッケージ窓部に貼
り合わせることにより、パッケージ窓部がヒートシンク
として作用し、この面発光受光素子である光結合素子の
発熱、特に発熱の大きい発光部の熱を有効に放熱させる
ことができる。受光部の熱も放熱させることができる。
受光部がパッケージ窓部側に形成されるので、発光部側
の面上に受光部を配置することでき、受光部の配置の自
由度を上げ、また受光効率を上げることができる。パッ
ケージ窓部として熱伝導率の高くない透明材料を利用で
き、コスト低減を図ることができる。その他、上述の発
明と同じように、封止構造の簡単化、複雑な多層配線プ
ロセスの簡易化、半導体素子封止構造の実装の簡便化を
図ることができる。さらに、パッケージ窓部に半導体集
積回路を貼り合わせ、光結合素子と半導体集積回路を樹
脂モールド体被覆して構成するときは、光結合素子と半
導体集積回路を一体とした全体の封止構造を簡単化でき
る。半導体集積回路を光学的に完全に閉じ込めることが
でき、光結合素子からの迷光による誤動作を防ぐことが
できる。

【００９６】本発明に係る半導体素子の封止構造によれ
ば、パッケージ窓部にヒートシンクを兼ねる配線パター
ニングを形成し、発光部が配線パターンに対接するよう
に光結合素子とパッケージ窓部を貼り合わせることによ
り、特に発熱の大きい発光部の熱を有効に放熱させるこ
とができる。その他、上述の発明と同じように、封止構
造の簡単化、複雑な多層配線プロセスの簡易化、半導体
素子封止構造の実装の簡便化を図ることができる。本発
明に係る半導体素子の封止構造によれば、パッケージ窓
部にヒートシンクを兼ねる配線パターニングを形成し、
パッケージ窓部に光結合素子を構成する一方の受光部を
形成し、他方の発光部を有する基板を、この発光部がパ
ッケージ窓部に対接するようにパッケージ窓部に貼り合
わせることにより、同様に発熱の大きい発光部の熱を有
効に放熱させることができる。またパッケージ窓部とし
て熱伝導率の高くない透明材料を利用でき、コスト低減
を図ることができる。その他、上述の発明と同じよう
に、受光部の配置の自由度の向上、受光効率の向上、封
止構造の簡単化、複雑な多層配線プロセスの簡易化、半
導体素子封止構造の実装の簡便化を図ることができる。

【００９７】本発明の半導体素子の封止構造において、
パッケージ窓部に光結合素子に接続する電極パッドを形
成し、この電極パッドを介してリードフレームによるリ
ード部を導出した構成とするときは、リード部を必要と
した実装に適用することができる。本発明の半導体素子
の封止構造において、戻り光のパッケージ窓部内で反射
した反射光を受光部で受光するように構成するときは、
面発光の発光部において、出射光の方向が光結合素子
（従って、パッケージ窓部の面）に対して９０度でない
場合に、戻り光を確実に受光部に受光させることが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａ 本発明に係る半導体素子封止構造の一実施
例を示す断面図である。 Ｂ 本発明に係る半導体素子封止構造を部品実装基板に
実装した状態を示す断面図である。

【図２】光結合素子アレイに適用した本発明に係る半導
体素子封止構造の他の実施例を示す要部の斜視図であ
る。

【図３】Ａ 本発明に係る半導体素子封止構造の他の実
施例を示す断面図である。 Ｂ 本発明に係る半導体素子封止構造を部品実装基板に
実装した状態を示す断面図である。

【図４】Ａ 本発明に係る半導体素子封止構造の他の実
施例を示す断面図である。 Ｂ 本発明に係る半導体素子封止構造を部品実装基板に
実装した状態を示す断面図である。

【図５】Ａ 本発明に係る半導体素子封止構造の製造方
法の一実施例を示す工程図である。 Ｂ 本発明に係る半導体素子封止構造の製造方法の一実
施例を示す工程図である。 Ｃ 本発明に係る半導体素子封止構造の製造方法の一実
施例を示す工程図である。

【図６】Ｄ 本発明に係る半導体素子封止構造の製造方
法の一実施例を示す工程図である。 Ｅ 本発明に係る半導体素子封止構造の製造方法の一実
施例を示す工程図である。 Ｆ 本発明に係る半導体素子封止構造の製造方法の一実
施例を示す工程図である。

【図７】Ａ 本発明に係る半導体素子封止構造の製造方
法の他の実施例を示す工程図である。 Ｂ 本発明に係る半導体素子封止構造の製造方法の他の
実施例を示す工程図である。 Ｃ 本発明に係る半導体素子封止構造の製造方法の他の
実施例を示す工程図である。

【図８】Ｄ 本発明に係る半導体素子封止構造の製造方
法の他の実施例を示す工程図である。 Ｅ 本発明に係る半導体素子封止構造の製造方法の他の
実施例を示す工程図である。

【図９】本発明に係る半導体素子封止構造の他の実施例
を示す断面図である。

【図１０】本発明に係る半導体素子封止構造の他の実施
例を示す断面図である。

【図１１】本発明に係る半導体素子封止構造の他の実施
例を示す断面図である。

【図１２】本発明に係る半導体素子封止構造の他の実施
例を示す断面図である。

【図１３】本発明に係る半導体素子封止構造の他の実施
例を示す要部の断面図である。

【図１４】本発明に係る半導体素子封止構造の他の実施
例を示す部品実装基板に実装した状態の断面図である。

【図１５】本発明を垂直共振器面発光素子に適用した場
合の他の実施例を示す要部の断面図である。

【図１６】本発明を垂直共振器面発光素子に適用した場
合の更に他の実施例を示す要部の断面図である。

【図１７】Ａ ＣＬＣデバイスの光結合素子の具体例を
示す断面図である。 Ｂ ＣＬＣデバイスの光結合素子の具体例を示す平面図
である。

【図１８】本発明に係る光結合素子の説明に供する構成
図である。

【図１９】図１８の光結合素子の要部の拡大斜視図であ
る。

【図２０】光結合素子の説明図である。

【図２１】Ａ 光結合素子の代表的な製造方法の製造工
程図である。 Ｂ 光結合素子の代表的な製造方法の製造工程図であ
る。 Ｃ 光結合素子の代表的な製造方法の製造工程図であ
る。

【図２２】Ｄ 光結合素子の代表的な製造方法の製造工
程図である。 Ｅ 光結合素子の代表的な製造方法の製造工程図であ
る。 Ｆ 光結合素子の代表的な製造方法の製造工程図であ
る。

【図２３】本発明の説明に供する面型半導体発光素子の
断面図である。

【図２４】本発明の説明に供する面型半導体発光素子の
断面図である。

【図２５】従来の半導体発光素子パッケージの一例を示
す断面図である。

【図２６】従来の半導体発光素子封止構造の他例を示す
断面図である。

【符号の説明】

３２ 透明ヒートシンクよりなるパッケージ窓部 ３３ 樹脂モールド体 ３５ 半導体基板 ＬＤ レーザダイオード ＰＤ フォトダイオード ４１ 配線パターン ４２ 電極パッド ４３〔４３Ａ，４３Ｂ〕 半田層 ５１ 光結合素子 ５２ ホログラム ９６ グレーティング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土居 正人 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−327131（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−211778（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−196476（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光部と受光部が共通の基板上に近接し
   て配置され、前記発光部から出射された出射光の被照射
   部からの戻り光が前記受光部によって共焦点位置近傍で
   受光検出されるようにして成る光結合素子と、透明ヒー
   トシンクよりなるパッケージ窓部とを有し、 少なくとも前記発光部が前記パッケージ窓部に対接する
   ように前記光結合素子と前記パッケージ窓部とが貼り合
   わされて成ることを特徴とする半導体素子の封止構造。
2. 【請求項２】 発光部と受光部が近接して配置され、前
   記発光部から出射された出射光の被照射部からの戻り光
   が前記受光部によって共焦点位置近傍で受光検出される
   ようにして成る光結合素子と、透明ヒートシンクよりな
   るパッケージ窓部とを有し、 前記受光部が前記パッケージ窓部に形成され、前記発光
   部が前記パッケージ窓部に対接するように前記発光部を
   有する基板と前記パッケージ窓部とが貼り合わされて成
   ることを特徴とする半導体素子の封止構造。
3. 【請求項３】 前記パッケージ窓部に半導体集積回路が
   貼り合わされ、 前記光結合素子と前記半導体集積回路が樹脂モールド体
   で被覆されて成ることを特徴とする請求項１記載の半導
   体素子の封止構造。
4. 【請求項４】 前記パッケージ窓部に半導体集積回路が
   貼り合わされ、 前記光結合素子と前記半導体集積回路が樹脂モールド体
   で被覆されて成ることを特徴とする請求項２記載の半導
   体素子の封止構造。
5. 【請求項５】 発光部と受光部が共通の基板上に近接し
   て配置され、前記発光部から出射された出射光の被照射
   部からの戻り光が前記受光部によって共焦点位置近傍で
   受光検出されるようにして成る光結合素子と、ヒートシ
   ンクを兼ねる配線パターンが形成されたパッケージ窓部
   とを有し、 少なくとも前記発光部が前記配線パターンに対接するよ
   うに前記光結合素子と前記パッケージ窓部とが貼り合わ
   されて成ることを特徴とする半導体素子の封止構造。
6. 【請求項６】 発光部と受光部が近接して配置され、前
   記発光部から出射された出射光の被照射部からの戻り光
   が前記受光部によって共焦点位置近傍で受光検出される
   ようにして成る光結合素子と、ヒートシンクを兼ねる配
   線パターンが形成されたパッケージ窓部とを有し、 前記受光部が前記パッケージ窓部に形成され、前記発光
   部が前記配線パターンに対接するように前記発光部を有
   する基板と前記パッケージ窓部とが貼り合わされて成る
   ことを特徴とする半導体素子の封止構造。
7. 【請求項７】 前記パッケージ窓部に前記光結合素子に
   接続する電極パッドが形成され、 前記電極パッドを介してリードフレームによるリード部
   が導出されて成ることを特徴とする請求項１、３又は５
   記載の半導体素子の封止構造。
8. 【請求項８】 前記パッケージ窓部に前記光結合素子に
   接続する電極パッドが形成され、 前記電極パッドを介してリードフレームによるリード部
   が導出されて成ることを特徴とする請求項２、４又は６
   記載の半導体素子の封止構造。
9. 【請求項９】 前記戻り光の前記パッケージ窓部内で反
   射した反射光を前記受光部で受光することを特徴とする
   請求項１、３、５又は７記載の半導体素子の封止構造。
10. 【請求項１０】 前記戻り光の前記パッケージ窓部内で
    反射した反射光を前記受光部で受光することを特徴とす
    る請求項２、４、６又は８記載の半導体素子の封止構
    造。