JP3619128B2 - Manufacturing method of optical semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光半導体装置の製造方法に関し、詳しくは、表面にマイクロレンズが配置される透明封止樹脂層の厚さ制御して、上記マイクロレンズと光素子の間の距離を一定にすることができる、光半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
チップサイズパッケージ(Chip Size Package;CSP)と呼ばれる形態を維持し、多数の光信号の入出力を可能にするための光信号入出力装置として、図5に示したように、LSIチップ(半導体集積回路)51に、面発光素子または面受光素子などの面型光素子52が、はんだバンプ53を介して接続された構造が提案されている(特願平11−138605)。この装置においては、LSIチップ51上に形成された電極58は、メタルポスト56を介してはんだバンプ57に接続されており、はんだバンプ57によってプリント基板(図示せず)上に固定される。また、上記電極58やメタルポスト56は、モールド樹脂55中に設けられており、LSIチップ51に印加されるストレスの緩和や、ピッチ変換等のパッケージ機能を有する上記チップサイズパッケージの形態が構成されている。
【0003】
また、上記面型光素子52は、光の入出力方向をプリント基板側(図5では下方)に向けて、LSIチップ51上にフリップチップ実装されているが、素子の信頼性を向上させるため、透明な封止樹脂54による樹脂封止が行われている。このようにして、電気的信号の入出力のみではなく、光学的信号を入出力する機構も有する半導体装置が構成されている。
【0004】
また、上記特願平11−138605には、光学的信号の入出力機構を有する光半導体装置として、図6に示した構造が示されている。この構造において、LSIチップ61の上にフリップチップ実装された面型光素子62は、透明樹脂63によってモールドされてパッケージ化されている。プリント基板68との電気的接続は、インターポーザ64およびパッケージの外部へ延びるフラットリード65を介して行われる。また、モールドに用いられた上記透明樹脂63を透過した光ビームは、透明樹脂63の一方の面上に形成されたマイクロレンズ66によってコリメートされて高効率に光結合され、それによって面型光素子62と光導波路67の間の光学的接続が実現される。
【0005】
このような構成を有する光半導体装置は、パッケージをプリント基板上に搭載する際に生ずる、位置ずれによる光結合効率の低下が起こり難いという特徴がある。同様に、面型受光素子またはそのアレイにおいても、マイクロレンズアレイ66を形成することによって、プリント基板68側から伝搬されるコリメート光を集束して、高い効率で面型受光素子に導くことが可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記マイクロレンズアレイは、面型光素子の光入出力部分に直接形成されるか、あるいは面型光素子を封止する目的で設けられる透明封止樹脂層の表面上に形成される。マイクロレンズアレイの形成においては、その形成位置の制御性と自由度を高く保つことがが特に重要である。例えば、面型発光素子からの出力光を、数100μm径のコリメート光に変換するためには、適当な焦点距離と開口径を有するマイクロレンズを具備していなくてはならない。また、面型発光素子からの出力光は、その構造によって大きく異なり、例えば発光ダイオード(LED)では半値全角が100°を越すものもあるのに対し、面発光レーザでは10°以下のものもある。
【0007】
これら多様な光素子に、マイクロレンズを付加して所望のビーム変換を行い、さらにはパッケージのダウンサイジングを実現するためには、多様な焦点距離を有するマイクロレンズ群を用意するのみではなく、各光素子に対するマイクロレンズの位置、特に光素子−マイクロレンズ間の距離を、正確に制御する必要がある。
【0008】
多くの場合、マイクロレンズまたはそのアレイは、透明封止樹脂層の表面上の、光素子の光入出力部分に対応した位置に形成されている。したがって、マイクロレンズアレイによる光結合効率を向上させて、位置ずれに対する許容度を十分に拡大するためには、マイクロレンズアレイを高い精度で所定の位置に配置する必要があり、そのためには、マイクロレンズアレイと光素子の間に介在する透明封止樹脂層の厚さを、高い精度で制御するとともに、その表面を十分平坦化することが不可欠である。
【0009】
本発明の目的は、上記透明封止樹脂層の厚さの制御と表面の平坦化が十分良好で、上記光素子を高い精度で封止樹脂によって封止することができ、さらに、入出力光部分に高い自由度でマイクロレンズを形成することのできる光半導体装置の製造方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の光半導体装置の製造方法は、ディスペンサ方式若しくはインクジェット方式を用いて、液状の透明樹脂を添加して固化させることにより、光半導体素子の封止、マイクロレンズの形成およびダムの形成を行うことを特徴とする。
【0013】
上記光硬化性樹脂として使用できる樹脂は、紫外線、可視光若しくは赤外線などの照射によって硬化され、硬化された後において、使用される波長域の光に対し透明あるいは吸収が小さい樹脂であり、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂若しくはポリイミド樹脂に、それぞれ光重合開始剤を添加して、紫外線〜赤外線の範囲の所望の光によって硬化するようにした樹脂を使用できる。とくに光重合開始剤を添加して、屈折率や硬化収縮率が調節された紫外線硬化型のエポキシ樹脂が実用上最も好ましい。
【0014】
本発明においては、所定の深さを有する凹部を基板に形成した後、封止すべき光半導体素子を上記凹部内に形成し、上記凹部内にディスペンサ方式若しくはインクジェット方式を用いて液状の透明樹脂を連続的若しくは断続的に吐出して上記光半導体素子を上記透明樹脂中に浸漬し、上記透明樹脂を固化して透明封止樹脂層を形成した後、さらに、上記光半導体素子の有する光素子の上方の上記透明封止樹脂層の表面上に、液状の透明樹脂をディスペンサ方式若しくはインクジェット方式によって滴下し、滴下された上記液状の透明樹脂を、当該液状の透明樹脂の表面張力によって形成された球面を保持した状態で固化して、マイクロレンズを形成する。上記透明封止樹脂層の厚さは、上記凹部の深さまたは凹部内に入れられた透明樹脂の量によって定まるから、これらを制御することによって、マイクロレンズと光素子の間の距離を、高い精度で容易に制御することができる。
【0015】
この場合は、例えば図4に示したように、基板13の表面に形成された所望の深さを有する凹部と、当該凹部内に形成された光半導体素子と、上記凹部内に形成された上記光半導体素子を覆う透明封止樹脂層33と、上記光光半導体素子の有する光素子12a、12bの上方の上記透明封止樹脂層33の表面上に形成されたマイクロレンズ20を有する光半導体装置が形成される。
【0016】
また、上記凹部を形成してその中に光半導体素子を形成するのではなく、所定の高さを有するダムを基板上に形成して、基板上に形成された封止すべき光半導体素子を上記ダムによって包囲する。次に、上記ダム内に液状の透明樹脂を、ディスペンサ方式若しくはインクジェット方式を用いて連続的若しくは断続的に吐出して、上記光半導体素子を上記透明樹脂中に浸漬する。次に、上記透明樹脂を固化して透明封止樹脂層を形成した後、上記光半導体素子の有する光素子の上方の上記透明封止樹脂層の表面上に、液状の透明樹脂をディスペンサ方式若しくはインクジェット方式によって滴下し、滴下された上記液状の透明樹脂を、当該液状の透明樹脂の表面張力によって形成された球面を保持した状態で固化して、マイクロレンズを形成する。この場合も、上記透明樹脂層とマイクロレンズは、いずれもディスペンサ方式若しくはインクジェット方式によって形成できるので、実用上好ましい。上記透明封止樹脂層の厚さ、したがってマイクロレンズと光素子の間の距離は、上記ダムの深さまたはダム内に入れた液状の透明樹脂の量に依存し、これらを制御することによって、上記距離を容易かつ高い精度で制御することができる。
さらに、上記ダムを、光硬化性樹脂を用いて形成することもできる。この場合、ディスペンサ方式若しくはインクジェット方式を用いて液状の透明樹脂を連続的若しくは断続的に吐出して、封止すべき光半導体素子および当該光半導体素子を包囲し所定の高さを有するするダム状とした後、上記透明樹脂を固化して所定の高さを有するダムを基板上に形成する。このようにすれば、ダム、透明封止樹脂層およびマイクロレンズを共通の方式を用いて形成できるので実用上好ましい。
【0017】
この場合は、例えば図3に示したように、基板13の表面上に形成された光半導体素子と、上記基板の表面上に上記光半導体素子を包囲して形成された所望の高さを有するダム32と、当該ダム32内に形成された上記光半導体素子を覆う透明封止樹脂層33と、上記光半導体素子の有する光素子12a、12bの上方の上記透明封止樹脂層33の表面上に形成されたマイクロレンズ20を有する光半導体装置が形成される。
【0018】
上記凹部を形成して利用する場合およびダムを形成して利用する場合において、上記透明樹脂としては光硬化性樹脂若しくは熱硬化性樹脂を使用することができる。上記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂若しくはポリイミド樹脂などを使用することができ、上記光硬化性樹脂としては、光半導体素子を液状の樹脂中にいれて光照射を行った上記方法の場合と同じものを使用できる。
【0019】
なお、上記光硬化性樹脂に対する光照射において、光強度は数mW/cm2〜数100W/cm2、露光時間は樹脂層の厚さによって10秒〜5分の範囲内で適宜選択できる。比較的低い光強度(数10mW/cm2程度)で長時間(1分以上)露光すると、樹脂層表面の凹凸が少なく、平坦性が良好になる。また、未硬化部分の除去には、エチルアルコールなどの有機溶剤によって溶解させるか、あるいは空気のブローによって吹き飛ばしてもよい。
【0020】
上記マイクロレンズとしては、集光作用を有するレンズ状物体を形成するか、あるいは、あらかじめ成型された物体を透明封止樹脂層上に装着して用いることが可能であるが、本発明では、上記のように集光作用を有するレンズ状物体を、透明樹脂層上に滴下した透明樹脂から形成し、レンズとして使用する。
【0021】
【発明の実施の形態】
参考例
図1および図2を用いて本発明の参考例を説明する。図2に示したように、本参考例によって形成された光半導体装置は、半導体集積回路を有するLSIチップ11、複数の面発光素子をアレイ配列して構成された面発光素子12aおよび複数の面受光素子をアレイ配列して構成された面受光素子12bを、パッケージ(図示せず)内に収納して、光信号入出力機能を有する光半導体装置が構成されている。
【0022】
上記LSIチップ11、面発光素子12aおよび面受光素子12bは、電気配線基板13上に搭載されており、接続導体14によって電気的に互いに接続されている。さらに、LSIチップ11の周縁部には接続リード15が形成され、配線フィルム16と接続されている。配線フィルム16上には、エリアアレイ状にはんだバンプ18が形成されており、プリント基板(図示せず)との接続に用いられる。また、LSIチップ11と配線フィルム16の間には、エラストマ17が挿入されて、LSIチップ11にかかるストレスを吸収し、LSIチップ11を保護する。また、面型光素子12a、12bは、それぞれ透明封止樹脂19によって封止されており、この透明樹脂19の表面上には、マイクロレンズ20が形成されている。
【0023】
上記面型発光素子12aからの出力光12cは、透明封止樹脂19を透過した後、マイクロレンズ20によってコリメートされて、あらかじめプリント基板側に設けられた光導波路(図示せず)と高い効率で光結合される。上記透明封止樹脂19としては光硬化性樹脂を用い、面型光素子12を電気配線基板13に実装して、接続導体14と電気的に接続した後に、光造形法を用いて作製した。
【0024】
この作製方法を、図1を用いて詳細に説明する。なお、図1においては、説明を簡略化するため、LSIチップ11の部分は図示を省略し、面型光素子12のみが電気配線基板上に実装されている状態を示した。まず、図1(a)に示したように、未硬化の液状の光硬化性樹脂21として、紫外線硬化型エポキシ樹脂を容器22内に入れ、面型光素子12が搭載された電気配線基板13をこの光硬化性樹脂液21内に入れた。この際、面型光素子12の発光面若しくは受光面が、光硬化性樹脂液21の液面から所定の深さに位置するように、ステージ23を調節しておく。上記深さは、面型光素子上における上記透明封止樹脂層19の厚さに相当し、この厚さによって面型光素子とマイクロレンズの間の距離が決まる。
【0025】
この状態において、面型光素子12より大きな開口を有する露光マスク24を用い、光照射装置25によって上面より紫外線を露光して、光硬化性樹脂21の被照射部分を硬化させて固体化した後、未硬化部分を除去して、図1(b)に示したように、硬化された光硬化性樹脂21bによって、面型光素子12が樹脂封止された構造を形成した。
【0026】
次に、上記硬化された光硬化性樹脂21bからなる透明封止樹脂19の表面上に、マイクロレンズ20を形成して、図2に示したBGAパッケージ構造の光半導体装置を作製した。なお、マイクロレンズ20の形成方法としては、透明封止樹脂19による樹脂封止を行った後に、紫外線硬化型樹脂液を、ディスペンサあるいはインクジェット方式によって透明封止樹脂19の表面に滴下し、その液の表面張力によって形成される球面を保持させたまま、樹脂を硬化してレンズとする方法が、形成の簡便さと形成の自由度の点から特に有効である。
【0027】
あるいは、光硬化性樹脂21の所望部分を硬化させて光硬化性樹脂21bを形成した後、ステージ23を駆動させて光硬化性樹脂21bによって覆われた面型光素子12が搭載された電気配線基板13を下降させ、この状態で、上記光照射装置25からの光ビームを細く集光して、未硬化の光硬化性樹脂21のごく微小領域のみを硬化させてもよい。このようにすれば、マイクロレンズ20と硬化された光硬化性樹脂21b(図2における上記透明封止樹脂19に相当)を、一体化して形成することができる。
【0028】
さらに、平板マイクロレンズアレイのような、ガラス基板上に形成されたマイクロレンズアレイを、透明封止樹脂19上に固定して、上記マイクロレンズ20を形成することも可能である。
【0029】
また、本参考例においては、発光素子12の上面と未硬化の光硬化性樹脂21の液面の間の距離が、透明封止樹脂層の厚さと等しくなるように、発光素子12を未硬化の液状光硬化性樹脂21内に沈降させることによって、露光プロセスを一回のみとした。しかし、ステージ23を断続的あるいは連続的に駆動して、複数回の露光を行い、一回あたりの硬化深さを少なくすれば、硬化時の収縮や硬化深度の影響は減少し、硬化後の表面平坦性をさらに向上させることができた。
【0030】
実施例1
図3は、本発明によって形成された、光学的信号の入出力機構を有する樹脂封止光半導体装置の構造の例を示す。本実施例においては、半導体集積回路を有するLSIチップ11、複数の面発光素子をアレイ配列して構成された面発光素子12aおよび複数の面受光素子をアレイを配列して構成された面受光素子12bを、パッケージ(図示せず)内に収納して、光信号入出力機能を有する光半導体装置が構成されている。
【0031】
上記LSIチップ11、面発光素子12aおよび面受光素子12bは、電気配線基板13上に搭載されており、接続導体14によって互いに電気的に接続されている。さらに、上記電気配線基板13の周縁部には、リードフレーム31が形成され、プリント基板(図示せず)との接続に用いられる。
【0032】
また、電気配線基板13上においては、樹脂からなるダム32がLSIチップ11および面型光素子12a、12bを、内側に含むように形成されている。上記樹脂からなるダム32によって囲まれた領域には、透明樹脂33が充填されており、上記LSIチップ11と、面型光素子12a、12bを封止して、熱や衝撃等のストレスから保護する役割を果たし、耐環境性を高めることによって、チップの信頼性を高めている。
【0033】
さらに、上記透明樹脂33の表面上にはマイクロレンズアレイ20が形成される。面型光素子12a、12bとマイクロレンズ20の間の距離は、封止に用いられた透明樹脂層33の厚さによって規定されるが、この厚さは、ダム32の高さおよび封止樹脂33の供給量によって容易に調節することができる。
【0034】
上記ダム32を形成する方法として、たとえば、ディスペンサやインクジェット方式を用いて、適当量の光硬化性樹脂液を連続的または断続的に吐出しながら、面型光素子12a、12bとLSIチップ11を囲むようにステージを駆動させてダム状とした後、光照射によって硬化させる方法を用いた。この形成方法は、続いて行われる透明樹脂による封止工程と、マイクロレンズの形成においても同様に適用することができるため、非常に有効である。
【0035】
また、あらかじめ作製された、樹脂、金属若しくはセラミックス製のスペーサを配線基板13上に並べて配置し、これらスペーサをダムとして用いてもよい。
これらのダム32は、透明封止樹脂層33の厚さを規定するために使用されるものであるから、使用波長に対して透明である必要はない。透明封止樹脂層33の表面平坦化は、例えば、低粘度あるいは低表面張力の樹脂を用いて形成することによって、容易に実現できる。さらに、このような樹脂の自由液面を利用した方法のみではなく、平坦面を有する透明基板を接触させておき、それを通して光照射を行って樹脂を硬化させた後に、上記透明基板を除去する方法を用いても容易に表面平坦化を実現することができ、実用可能である。また、マイクロレンズ20は、上記参考例において示した方法と同じ方法、すなわち、紫外線硬化性樹脂液を、ディスペンサあるいはインクジェット方式によって透明封止樹脂層33の表面に滴下し、その液の表面張力によって形成された球面を保持したまま、樹脂を硬化させてマイクロレンズ20とする方法を用いて形成した。
【0036】
なお、本実施例においては、面型光素子12a、12bとLSIチップ11を内側に含むようにダム32を形成したが、面型光素子12a、12bのみを内側に含み、LSIチップ11は外側になるように、ダム32を形成してもよい。この場合は、図3に示した、リードフレーム31を用いたフラットパッケージ構造のみではなく、エリアアレイ状に配置したはんだバンプを用いたボールグリッドアレイ型のパッケージや、チップサイズパッケージ(Chip Size Package;CSP)とすることが可能となる。
【0037】
実施例2
図4は、本発明の第2の実施例において形成された半導体装置の構造を示す図である。図4に示したように、本実施例において形成された半導体装置は、半導体集積回路が作製されたLSIチップ11、面発光素子をアレイ配列して構成された面発光素子12aおよび面受光素子をアレイ配列して構成された面受光素子12bを、あらかじめ凹部を設けたBGAパッケージ基板41上に搭載し、透明樹脂32によってこれらを封止したエリアアレイパッケージ構造を有している。
【0038】
BGAパッケージ基板41に設けられた凹部の深さおよび凹部内に入れられた透明樹脂42の液量によって、封止樹脂42の厚さが規定され、両者を制御することにって、面型光素子12a、12bとマイクロレンズ20との距離を所望の値に制御することができる。また、封止樹脂42の表面は、上記実施例1と同様に、低粘度の樹脂を用いるなどの方法によってして平坦化することができた。また、マイクロレンズ20も、上記実施例1と同じ方法を用いて形成した。また、上記BGAパッケージ基板のみではなく、表面に凹部を形成することのできるパッケージ基板であれば、全く同様に使用することができる。さらに、ピングリッドアレイ型パッケージや凹部付きバタフライ型パッケージも、同様に使用することができる。
【0039】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、光学的信号の入出力機構を有する樹脂封止光半導体装置を製造するに際し、光素子とマイクロレンズの間の距離およびマイクロレンズの位置を高い精度で制御することができる。さらに、チップの保護のためのみではなく、透明封止層の厚さや表面平坦性を制御して樹脂封止を行うことができるので、入出力光のビーム変換に必要なマイクロレンズを高い自由度で形成することが可能になり、様々な形態の光学的信号の入出力機構を有する半導体装置を低コストに形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の参考例における樹脂封止の方法を説明するための図。
【図2】本発明の参考例において形成された半導体装置の断面構造を示す図。
【図3】本発明の第1の実施例において形成された半導体装置の断面構造を示す図。
【図4】本発明の第2の実施例において形成された半導体装置の断面構造を示す図。
【図5】従来の光半導体装置の構造の第1の例を模式的に示した図。
【図6】従来の光半導体装置の構造の第2の例を模式的に示した図。
【符号の説明】
11…LSIチップ、12…面型光素子、12a…面発光素子アレイ、12b…面受光素子アレイ、12c…面発光素子からの出力光ビーム、13…配線基板、14…接続導体、15…接続リード、16…配線フィルム、17…エラストマ、18…はんだバンプ、19…透明封止樹脂、20…マイクロレンズ、21…接続リード、22…はんだバンプ、31…BGAパッケージ基板、32…透明樹脂、32b…透明樹脂表面、33…はんだバンプ、41…透明樹脂。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an optical semiconductor device, and more specifically, the distance between the microlens and the optical element can be made constant by controlling the thickness of a transparent sealing resin layer on which a microlens is disposed. The present invention relates to a method for manufacturing an optical semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 5, as an optical signal input / output device for maintaining a form called a chip size package (CSP) and enabling input / output of a large number of optical signals, an LSI chip (semiconductor integrated package) is used. A structure in which a surface
[0003]
The surface
[0004]
In addition, Japanese Patent Application No. 11-138605 discloses the structure shown in FIG. 6 as an optical semiconductor device having an optical signal input / output mechanism. In this structure, the surface
[0005]
The optical semiconductor device having such a configuration is characterized in that a decrease in optical coupling efficiency due to misalignment hardly occurs when a package is mounted on a printed board. Similarly, in the surface light-receiving element or the array thereof, by forming the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The microlens array is formed directly on the light input / output portion of the surface optical element or on the surface of a transparent sealing resin layer provided for the purpose of sealing the surface optical element. In the formation of the microlens array, it is particularly important to maintain high controllability and flexibility of the formation position. For example, in order to convert output light from a surface light-emitting element into collimated light having a diameter of several hundreds of micrometers, a microlens having an appropriate focal length and aperture diameter must be provided. The output light from the surface light-emitting element varies greatly depending on its structure. For example, some light-emitting diodes (LEDs) have a full width at half maximum exceeding 100 °, while some surface-emitting lasers have an angle of 10 ° or less. .
[0007]
In order to perform desired beam conversion by adding microlenses to these various optical elements and to realize downsizing of the package, not only microlens groups having various focal lengths are prepared, It is necessary to accurately control the position of the microlens with respect to the optical element, particularly the distance between the optical element and the microlens.
[0008]
In many cases, the microlens or the array thereof is formed at a position corresponding to the light input / output portion of the optical element on the surface of the transparent sealing resin layer. Therefore, in order to improve the optical coupling efficiency by the microlens array and sufficiently expand the tolerance for the positional deviation, it is necessary to arrange the microlens array at a predetermined position with high accuracy. It is indispensable to control the thickness of the transparent sealing resin layer interposed between the lens array and the optical element with high accuracy and to sufficiently flatten the surface.
[0009]
It is an object of the present invention to sufficiently control the thickness of the transparent sealing resin layer and flatten the surface, and to seal the optical element with a sealing resin with high accuracy. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical semiconductor device capable of forming a microlens in a portion with a high degree of freedom.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the optical semiconductor device manufacturing method of the present invention uses a dispenser method or an ink jet method to add a liquid transparent resin and solidify it, thereby sealing the optical semiconductor element and the microlens. It is characterized by performing formation and dam formation .
[0013]
The resin that can be used as the photo-curable resin is a resin that is cured by irradiation with ultraviolet rays, visible light, infrared rays, or the like, and is transparent or has little absorption with respect to light in a wavelength region to be used. A resin prepared by adding a photopolymerization initiator to an acrylic resin, a silicon resin, or a polyimide resin and being cured by desired light in the range of ultraviolet to infrared can be used. In particular, an ultraviolet curable epoxy resin in which a photopolymerization initiator is added to adjust a refractive index and a curing shrinkage rate is most preferable in practical use.
[0014]
In the present invention, after forming a recess having a predetermined depth in the substrate, an optical semiconductor element to be sealed is formed in the recess, and a liquid transparent resin is formed in the recess using a dispenser system or an ink jet system. Are continuously or intermittently discharged to immerse the optical semiconductor element in the transparent resin, solidify the transparent resin to form a transparent encapsulating resin layer, and then the optical element included in the optical semiconductor element. A liquid transparent resin was dropped on the surface of the transparent encapsulating resin layer above by a dispenser method or an ink jet method, and the dropped liquid transparent resin was formed by the surface tension of the liquid transparent resin. The microlens is formed by solidifying while holding the spherical surface . Since the thickness of the transparent sealing resin layer is determined by the depth of the concave portion or the amount of the transparent resin placed in the concave portion, the distance between the microlens and the optical element is increased by controlling these. It can be easily controlled with accuracy.
[0015]
In this case, for example, as shown in FIG. 4, a recess having a desired depth formed on the surface of the
[0016]
In addition, instead of forming the recess and forming an optical semiconductor element therein, a dam having a predetermined height is formed on the substrate, and an optical semiconductor element to be sealed formed on the substrate is formed. Surrounded by the dam . Next, a liquid transparent resin is discharged into the dam continuously or intermittently using a dispenser method or an ink jet method, and the optical semiconductor element is immersed in the transparent resin . Next, after solidifying the transparent resin to form a transparent sealing resin layer, a liquid transparent resin is dispensed on the surface of the transparent sealing resin layer above the optical element included in the optical semiconductor element. The liquid transparent resin dropped by the ink jet method is solidified in a state where the spherical surface formed by the surface tension of the liquid transparent resin is held to form a microlens . Also in this case, the transparent resin layer and the microlens can be formed by a dispenser method or an ink jet method, and thus are practically preferable. The thickness of the transparent sealing resin layer, and therefore the distance between the microlens and the optical element, depends on the depth of the dam or the amount of liquid transparent resin placed in the dam, and by controlling these, The distance can be controlled easily and with high accuracy.
Furthermore, the said dam can also be formed using a photocurable resin. In this case, an optical semiconductor element to be sealed and a dam shape surrounding the optical semiconductor element and having a predetermined height by discharging liquid transparent resin continuously or intermittently using a dispenser system or an inkjet system After that, the transparent resin is solidified to form a dam having a predetermined height on the substrate. In this case, the dam, the transparent sealing resin layer, and the microlens can be formed using a common method, which is practically preferable.
[0017]
In this case, for example, as shown in FIG. 3, an optical semiconductor element formed on the surface of the
[0018]
In the case where the recess is formed and used, and in the case where the dam is formed and used, a photocurable resin or a thermosetting resin can be used as the transparent resin. As the thermosetting resin, an epoxy resin, an acrylic resin, a silicon resin, or a polyimide resin can be used. As the photocurable resin, an optical semiconductor element is placed in a liquid resin and irradiated with light. The same method as in the above method can be used.
[0019]
In addition, in the light irradiation with respect to the said photocurable resin, light intensity can be suitably selected in the range for 10 second-5 minutes by the thickness of a resin layer for several mW / cm < 2 >-several hundred W / cm < 2 >. When exposed for a long time (1 minute or more) with a relatively low light intensity (several tens of mW / cm 2 ), the resin layer surface has less irregularities and good flatness. Further, the uncured portion may be removed by dissolving with an organic solvent such as ethyl alcohol or blowing off by blowing air.
[0020]
Examples of the microlenses, or to form a lens-shaped object having a condensing action, or it is possible to use by mounting the pre-molded object transparent sealing resin layer, in the present invention, the A lens-like object having a condensing function is formed from a transparent resin dropped on the transparent resin layer and used as a lens.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Reference Example A reference example of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 2, the optical semiconductor device formed by the present reference example,
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
This manufacturing method will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 1, for the sake of simplicity, the
[0025]
In this state, after using the
[0026]
Next, the
[0027]
Alternatively, after the desired portion of the
[0028]
Further, the microlens array can be formed by fixing a microlens array formed on a glass substrate, such as a flat microlens array, on the transparent sealing
[0029]
In this reference example , the light-emitting
[0030]
Example 1
FIG. 3 shows an example of the structure of a resin-encapsulated optical semiconductor device having an optical signal input / output mechanism formed according to the present invention. In the present embodiment, an
[0031]
The
[0032]
On the
[0033]
Further, the
[0034]
As a method of forming the
[0035]
Further, spacers made of resin, metal, or ceramic prepared in advance may be arranged side by side on the
Since these
[0036]
In this embodiment, the
[0037]
Example 2
FIG. 4 is a diagram showing the structure of a semiconductor device formed in the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the semiconductor device formed in this embodiment includes an
[0038]
The thickness of the sealing
[0039]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, when a resin-encapsulated optical semiconductor device having an optical signal input / output mechanism is manufactured, the distance between the optical element and the microlens and the position of the microlens are high. It can be controlled with accuracy. Furthermore, not only for chip protection but also for resin sealing by controlling the thickness and surface flatness of the transparent sealing layer, the microlens required for beam conversion of input / output light has a high degree of freedom. Thus, a semiconductor device having various forms of optical signal input / output mechanisms can be formed at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view for explaining a resin sealing method in a reference example of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor device formed in a reference example of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a cross-sectional structure of a semiconductor device formed in a first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional structure of a semiconductor device formed in a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a first example of the structure of a conventional optical semiconductor device.
FIG. 6 is a diagram schematically showing a second example of the structure of a conventional optical semiconductor device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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