JP3678392B2 - 光半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は光半導体装置に関し、特に受光素子と受光ICから構成されるか、若しくは発光素子と駆動ICから構成されるものである。
【0002】
【従来の技術】
図1は光半導体素子の上面図を示している。図1に示した様に、外部から光が照射されると電気信号、例えば微少な電流を発生する受光素子1と、この受光素子1から発生した電気信号を受けて所定の動作を行う受光IC2とはボンディングワイヤー3により電気的に接続されており、受光素子1と受光IC2とは基板8の片面に固定されている。また、受光IC2は受光素子1から発生した電気信号を増幅する等の所定の動作を行い、所定の信号を出力する。受光IC2から出力した所定の信号は、所定のボンディングワイヤー4及びリード6を介して光半導体装置10の外へ伝播される。
【0003】
ここで、受光素子1、受光IC2、基板8、リード6の一部、ボンディングワイヤー3、4は樹脂7により樹脂封止されているが、実際には透明な樹脂で封止されている。従って、光半導体素子10の外部から入射した光は受光素子1に入射する事が出来る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前述の様に受光素子1等は樹脂で封止されており、この樹脂には所定の誘電率を有している。従って、ボンディングワイヤー3と、ボンディングワイヤー4との間に樹脂(図示せず)が存在する為、ボンディングワイヤー3とボンディングワイヤー4との間に寄生容量が存在する。即ち、電磁結合が存在する。
【0005】
受光IC2の出力に振幅が大きいパルス出力が発生すると、ノイズがボンディングワイヤー4から発生する。そして、ボンディングワイヤー3、4の間に存在する電磁結合により、ボンディングワイヤー3に結合される。このボンディングワイヤー3は微少信号を伝播する為、ノイズの影響を受けやすく、受光IC2の中に設けられた電気回路において発振が起きてしまう。この寄生容量の存在による発振を抑制する為、従来より種々の対策がなされており、幾つかの例を図2〜図4に示した。
【0006】
図2にはボンディングワイヤー間の寄生容量の存在による発振を抑制した光半導体装置の断面図を示している。図2に示される様に、この光半導体装置は金属からなる導電板5により覆われている。また、受光素子1には外部から光が入射できる様に窓11が設けられている。
【0007】
ここで、前述と同様にボンディングワイヤー3とボンディングワイヤー4との間には寄生容量C3が形成される。更に、導電板5とボンディングワイヤー3との間に寄生容量C1が形成され、導電板5とボンディングワイヤー4との間にも寄生容量C2が形成される。従って、パルスを出力するボンディングワイヤー4がノイズを発生したとしても、ノイズの一部は寄生容量C2の存在により導電板5に伝播するので、寄生容量C3を介する結合が弱まり発振を抑制できる。窓11から侵入する外部ノイズは寄生容量C1に吸収されボンディングワイヤー3に結合しにくくなる。また、発振を更に効果的に抑制する為には、寄生容量C3のキャパシタンスを寄生容量C3のキャパシタンスよりも大きくすれば良い。この為には導電板5とボンディングワイヤー4との距離を短くすれば良い。しかし、あまり距離を短くすると、この光半導体装置を組み立てる際、導電板5とボンディングワイヤー3とが短絡してしまい、不良となってしまう可能性がある。また、これらの距離を全ての製品で一定にする事はむずかしい。
【0008】
更に、図3に他の例を示した。図3(1)、(2)に示されている様に、図1及び図2における、シールド用の金属膜5と基板8とが一体となっている。また、図4に示した様に、シールド用の金属膜5を樹脂の中に埋め込んだ例を示しているが、いずれも上述の様な問題点は解決できない。
本願発明は、上述の様な問題に鑑みてなされたものであり、電気的発振及び動作速度の低下を抑制した光半導体装置を提供する事を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成する為、本願発明にかかる光半導体装置は、光が照射されると所定の電気信号を発生する受光素子と、所定の素子が集積され、前記受光素子から発生した電気信号を受けて所定の動作をする受信ICと、前記受光素子と前記受信ICとを電気的に接続し、前記受光素子の片面から前記受信ICの片面まで弧を描く様に設けられたボンディングワイヤーと、前記素子から所定の信号を出力するリードとを有し、前記リードの一部は、前記受信ICの上方にまで延在して設けられている事を特徴とする。
【0010】
また、所定の電気信号を受けると光を発生する発光素子と、前記発光素子を駆動し、所定の素子が集積された駆動ICと、前記駆動ICに集積された前記素子に所定の信号を入力するリードとを有し、前記発光素子と前記駆動ICとを電気的に接続し、前記発光素子の片面から前記駆動ICの片面まで弧を描く様に設けられたボンディングワイヤーと、前記リードの一部は、前記駆動ICの上方にまで延在して設けられている事も特徴とする。
本願発明は、上述の様な構成を採用する事により、電気的発振及び動作速度の低下を抑制した光半導体装置を提供する事ができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を参酌しながら説明する。図5(1)は本発明に係る光半導体装置の断面図を示しており、図5(2)は本発明に係る光半導体装置の上面透視図を示している。
【0012】
図5(1)に示される様に、光半導体装置900の外部から入射する光を感知して微少な電気信号を発生する受光素子300と、この受光素子300から発生した微少な電気信号を増幅する等の所定の動作をする為の回路が集積された受信IC200が基板100の片面に固定されている。
【0013】
また、受信素子300と受信IC200とは、金属からなるボンディングワイヤー400により電気的に接続されており、受信素子300から発生した電気信号はこのボンディングワイヤー400を介して受信素子200へ伝達される。
【0014】
また、受信IC200はリード600〜604と金属からなるボンディングワイヤー500により電気的に接続されており、受信IC200で増幅等された電気信号はこのボンディングワイヤー500、リード601〜604の内の所定のリードを介して、光半導体装置900の外部へ伝達される。また、リード604の一部は受信IC200の上方まで延在しており、リード604には一定の電源電圧VCC又はGNDが供給されている。
【0015】
次に、図5に示した受信IC200付近の拡大図を図6に示した。図6に示される様に、ボンディングワイヤー400及び500は弧を描く様に設けられている。
ここで、受光素子300の上面からボンディングワイヤー400の頂点までの距離(高さ)をXと仮定し、ボンディングワイヤー500の高さもXと仮定する。但し、この場合、ボンディングワイヤー400とボンディングワイヤー500の高さを同じと仮定しているが、高さは同じでなくても良い。また、リード604の受信IC200の上方に延在した部分(リードの延在部分1604と称する)の上面Aが上述の高さXと一致している。
【0016】
本願発明は以上の様に構成されている。即ち、本願発明は、リード604の一部が受信IC200の上方に設けられており、かつ、リードの延在部分1604の上面Aの高さがボンディングワイヤー400の高さXと同じになる様に設けられている。この為、従来起きていたボンディングワイヤー400とボンディングワイヤー500間に形成されてしまう寄生容量を断ち切る事が出来、電磁結合を防止出来る。
【0017】
また、本実施形態ではリードの延在部分1604の上面Aをボンディングワイヤー400の高さXとが同じである場合を説明したが、リードの延在部分が1604の高さが概略ボンディングワイヤー400の高さXと同じであれば良い。従って、リードの延在部分1604の下面Bがボンディングワイヤー400の高さXと同じであっても良い。更に、これらに限られず、リードの延在部分1604は受信IC200の上方にあれば良い。ボンディングワイヤー間の寄生容量をある程度断ち切る事ができるからである。
【0018】
また、リードの延在部分1604とボンディングワイヤー400との間に寄生容量C6が形成される。従って、ボンディングワイヤー400にノイズが乗っても、ノイズの一部を寄生容量C6を介してリードの延在部分1604に伝えるので発振を防止出来る。
【0019】
また、ノイズを効果的にリードの延在部分1604へ伝達させる為には、寄生容量C6のキャパシタンスを大きくすれば良い。具体的には、リードの延在部分1604をボンディングワイヤー400に近づければ良い。本願はリードの延在部分1604とボンディングワイヤー400の高さを同じにして、かつ、リードの延在部分1604を受信IC200の上方に設けている。この為、リードの延在部分1604とボンディングワイヤー400との距離を小さくし、寄生容量C6を大きくする事が出来る。
【0020】
また、リードの延在部分1604はボンディングワイヤー400とボンディングワイヤー500との間に設けられているので、リードの延在部分1604とボンディングワイヤ−400、500とが接触する事は無く、受信IC200に近接して設ける事が出来る。
【0021】
また、上述の様にリードの延在部分1604はリード604の一部であり、このリード604には一定の電源電圧、例えば、VCC又はGNDを供給している為、リード604にノイズが乗っても、電位の変動は大きく無い。従って、受信IC200に集積されている回路に誤動作等の悪影響を与える事は無い。更に、リードの延在部分1604はリードの一部である為、新たな部品も必要ない。
【0022】
また、リードの延在部分1604が受信IC200の上方に位置しているので、光半導体装置900の外部から入射される外部ノイズも遮断出来る。
また、受光素子300の上方にリードの延在部分1604は存在しないので、光半導体素子に入射する光が遮られることは無い。
【0023】
次に、第二の実施形態を図7に示した。図5に示した第一の実施形態と異なる点は、リードの延在部分1604が受信IC200の上に設けられた絶縁体650により固定されている事である。この為、リードの延在部分1604と受信IC200との距離を一定に保つ事が出来るので、製品の歩留まりを向上させる事が出来る。
【0024】
また、本実施形態は第一の実施形態と同様に、本願発明は受信IC200の上方にリードの延在部分1604を設けている為、従来起きていたボンディングワイヤー400とボンディングワイヤー500間に形成されてしまう寄生容量を断ち切る事が出来、電磁結合を防止出来る。
【0025】
また、リードの延在部分1604とボンディングワイヤー400との間に寄生容量C6が形成される。従って、ボンディングワイヤー400にノイズが乗っても、ノイズの一部を寄生容量C6を介してリードの延在部分1604に伝える事が出来るので発振を防止出来る。
【0026】
また、本願はリードの延在部分1604とボンディングワイヤー400の高さを同じにして、かつ、リードの延在部分1604を受信IC200の上方に設けている。この為、リードの延在部分1604とボンディングワイヤー400との距離を小さくし、寄生容量C6を大きくする事が出来る。
【0027】
また、リードの延在部分1604はボンディングワイヤー400及びボンディングワイヤー500との間に設けられているので、リードの延在部分1604とボンディングワイヤ−400、500との接触する事は無く、受信IC200に近接して設ける事が出来る。
【0028】
また、上述の様にリードの延在部分1604はリードの一部であり、このリード604には一定の電源電圧を供給している為、リード604にノイズが乗っても、電位の変動は大きく無い。従って、受信IC200に集積されている回路に誤動作等の悪影響を与える事は無い。更に、リードの延在部分1604はリードの一部である為、新たな部品は必要ない。
【0029】
また、リードの延在部分1604が受信IC200の上方に位置しているので、光半導体装置900の外部から入射される外部ノイズも遮断出来る。
また、受光素子300の上方にリードの延在部分1604は存在しないので、光半導体素子に入射する光が遮られることは無い。
【0030】
図5では、電源電位に固定されているリード604と、受信IC200に電源電位を供給するリードが兼用されていたが、図7では受信ICに電位を供給するリードと、電位が固定されているリード604とは異なっている。これにより、電位が固定するリード604の電位を自由に選択できる。
【0031】
次に、本願発明に係る第三の実施形態を図面を参酌して説明する。図8に示した様に、受光素子300から出力した信号はボンディングワイヤー400を介してダミーチップ430へ入力し、更に、ボンディングワイヤー410を介して受光IC200へ入力する。これ以外の構成は第一の実施形態と同様である。
【0032】
一本のボンディングワイヤーの長さには限度がある為、受信IC200のボンディングパッドの位置によっては受光素子300と受信IC200とを一本のボンディングワイヤーで接続出来ない場合がある。この様な場合、図8に示した様に、ボンディングワイヤー400を介して受光素子と上面を金メッキしたダミーチップ430とを接続させ、更にボンディングワイヤー410を介してダミーチップ430から受信IC200へ接続すれば良い。ここで、ダミーチップは、受光素子から受信ICまで伝達される電気信号を一時的に経由させる為に設けられている。
【0033】
また、ボンディングワイヤー400及び410は弧を描く様に設けられている。また、リード604の一部は受信IC200の上方に延在して設けられている。このリード604の一部であって受信IC200の上方に設けられた部分1604(延在部分)の高さは、ボンディングワイヤー400又は410の高さと概略同じである。即ち、リードの延在部分1604は、ボンディングワイヤー400の高さと概略同じであっても、ボンディングワイヤー410の高さと概略同じであっても良い。
【0034】
また、本実施例ではダミーチップが一つである場合を示しているが、複数個であっても良い
また、延在部分1604は、絶縁膜により受信IC200に固定しても良い。
【0035】
本願発明は以上の様に構成されている。即ち、本願発明は、リードの延在部分1604の上面の高さがボンディングワイヤー400又は410の高さと同じになる様に設けられている。この為、従来起きていたボンディングワイヤー400とボンディングワイヤー500間に形成されてしまう寄生容量を断ち切る事が出来、電磁結合を防止出来る。
【0036】
また、リードの延在部分1604とボンディングワイヤー400又は410との間に寄生容量が形成される。従って、ボンディングワイヤー400又は410にノイズが乗っても、ノイズの一部をこれら寄生容量を介してリードの延在部分1604に伝えるので発振を防止出来る。
【0037】
また、リードの延在部分1604はボンディングワイヤー400とボンディングワイヤー500との間に設けられているので、リードの延在部分1604とボンディングワイヤ−400、500とが接触する事は無く、受信IC200に近接して設ける事が出来る。
【0038】
また、上述の様にリードの延在部分1604はリード604の一部であり、このリード604には一定の電源電圧を供給している為、リード604にノイズが乗っても、電位の変動は大きく無い。従って、受信IC200に集積されている回路に誤動作等の悪影響を与える事は無い。更に、リードの延在部分1604はリードの一部である為、新たな部品も必要ない。
【0039】
また、リードの延在部分1604が受信IC200の上方に位置しているので、光半導体装置900の外部から入射される外部ノイズも遮断出来る。
また、受光素子300の上方にリードの延在部分1604は存在しないので、光半導体素子に入射する光が遮られることは無い。
【0040】
また、延在部分1604を受信IC200の上に設けられた絶縁膜により固定する場合、リードの延在部分1604と受信IC200との距離を一定に保つ事が出来るので、製品の歩留まりを向上させる事が出来る。
【0041】
また、第一乃至第三の実施形態に示した様に、リードの延在部分1604は複数あるリードの内の一番左端の一部であったが、どのリードであっても良い。
更に、第一乃至第三の実施形態では、受信IC200に電源電圧を供給する為のリードと、受信IC200の上方に一部が延在して設けられた延在部分に固定電位を供給する為のリードとが一体であったが、これらが異なっていても良い。
【0042】
即ち、受信IC200に電源電圧を供給する為のリードにVCC又はGNDを印可し、そのリードと異なるリードに所定の固定電位を与え、一部を受信IC200の上方に延在して設けても良い。また、固定電位はVCCやGNDと同じであっても異なっていても良い。
また、第一乃至第三の実施形態では受光素子と受光ICとの組み合わせで説明したが、発光素子と発光ICとの組み合わせであっても良い。
【0043】
【発明の効果】
本願発明は、以上の様に構成されている為、ボンディングワイヤー間に直接の寄生容量が存在しない。即ち、電磁結合は存在しない。
また、金属板とボンディングワイヤーとの距離を短く出来、かつ、金属板とICとの距離を一定に保つ事も出来る。更に、金属板とボンディングワイヤーとが短絡する事も無い。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の光半導体装置の上面透視図を示した図である。
【図2】従来の光半導体装置の断面図を示した図である。
【図3】従来の光半導体装置の上面透視図及び断面図を示した図である。
【図4】従来の光半導体装置の断面図を示した図である。
【図5】本願発明に係る第一の実施形態を示した図である。
【図6】第一の実施形態における受信IC付近の拡大断面図を示した図である。
【図7】本願発明に係る第二の実施形態を示した図である。
【図8】本願発明に係る第三の実施形態を示した図である。
【符号の説明】
100 基板
200 受信IC
300 受光素子
400、500 ボンディングワイヤー
600〜604 リード
1604 リードの延在部分
900 光半導体装置
Claims (6)
- 光が照射されると電気信号を発生する受光素子と、
素子が集積され、前記受光素子から発生した電気信号を受けて所定の動作をする受信ICと、
前記受光素子と前記受信ICとを電気的に接続し、前記受光素子の片面から前記受信ICの片面まで弧を描く様に設けられた第1のボンディングワイヤーと、
前記受信ICに電源電圧を供給する為のリードと、
前記受信ICと前記リードとを電気的に接続し、弧を描く様に設けられた第2のボンディングワイヤーと、を有し、
前記リードの一部は、前記受信ICの上方に延在して設けられ、
前記リードのうち前記受信ICの上方に延在して設けられた部分は、弧を描く様に設けられた前記第1又は前記第2のボンディングワイヤーの頂点と概略高さが同じであることを特徴とする光半導体装置。 - 電気信号を受けると光を発生する発光素子と、
前記発光素子を駆動し、素子が集積された駆動ICと、
前記発光素子と前記駆動ICとを電気的に接続し、前記発光素子の片面から前記駆動ICの片面まで弧を描く様に設けられた第1のボンディングワイヤーと、
前記駆動ICに電源電圧を供給する為のリードと、
前記駆動ICと前記リードとを電気的に接続し、弧を描く様に設けられた第2のボンディングワイヤーと、を有し、
前記リードの一部は、前記駆動ICの上方に延在して設けられ、
前記リードのうち前記駆動ICの上方に延在して設けられた部分は、弧を描く様に設けられた前記第1又は前記第2のボンディングワイヤーの頂点と概略高さが同じであることを特徴とする光半導体装置。 - 光が照射されると所定の電気信号を発生する受光素子と、
所定の素子が集積され、前記受光素子から発生した電気信号を受けて所定の動作をする受信ICと、
前記受光素子から前記受信ICまで伝達される電気信号を一時的に経由させる為のダミーチップと、
前記受光素子と前記ダミーチップとを電気的に接続し、弧を描く様に設けられた第1のボンディングワイヤーと、
前記ダミーチップと前記受信ICとを電気的に接続し、弧を描く様に設けられた第2のボンディングワイヤーと、
前記受信ICに電源電圧を供給する為のリードと、
前記受信ICと前記リードとを電気的に接続し、弧を描く様に設けられた第3のボンディングワイヤーと、を有し、
前記リードの一部は、前記受信ICの上方に延在して設けられ、
前記リードのうち前記受信ICの上方に延在して設けられた部分は、弧を描く様に設けられた前記第1、前記第2又は前記第3のボンディングワイヤーの頂点と概略高さが同じであることを特徴とする光半導体装置。 - 所定の電気信号を受けると光を発生する発光素子と、
前記発光素子を駆動し、所定の素子が集積された駆動ICと、
前記発光素子から前記駆動ICまで伝達される電気信号を一時的に経由させる為のダミーチップと、
前記発光素子と前記ダミーチップとを電気的に接続し、弧を描く様に設けられた第1のボンディングワイヤーと、
前記ダミーチップと前記駆動ICとを電気的に接続し、弧を描く様に設けられた第2のボンディングワイヤーと、
前記駆動ICに電源電圧を供給する為のリードと、
前記駆動ICと前記リードとを電気的に接続し、弧を描く様に設けられた第3のボンディングワイヤーと、を有し、
前記リードの一部は、前記駆動ICの上方に延在して設けられ、
前記リードのうち前記駆動ICの上方に延在して設けられた部分は、弧を描く様に設けられた前記第1、前記第2又は前記第3のボンディングワイヤーの頂点と概略高さが同じであることを特徴とする光半導体装置。 - 前記ダミーチップが複数あることを特徴とする請求項3又は4記載の光半導体装置。
- 前記リードのうち前記受信IC又は前記駆動ICの上方に延在して設けられた部分は、前記受信IC又は前記駆動ICの上面に設けられた固定部材により固定されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光半導体装置。
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