JP3745156B2 - 光通信用半導体受光デバイス - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電化製品を赤外線信号を利用してリモートコントロールするため、あるいは、赤外線信号を利用して情報機器間にてデーター伝送するために使用される光通信用半導体受光デバイス(以下、単に光通信用半導体デバイスと記載することもある。)に関する。
【0002】
【従来の技術】
赤外線信号によって制御される各種電化製品、あるいは赤外線信号によってデーターが伝送される情報機器では、赤外線信号を受信するための光通信用半導体デバイスが設けられている。
【0003】
図9(a)は、従来の光通信用半導体デバイスの一例を示す概略断面図、図9(b)は、その平面図である。この光通信用半導体デバイスは、赤外線信号を受信するようにリードフレーム23上にマウントされたフォトダイオード21と、フォトダイオードにて受信された赤外線信号を処理するようにリードフレーム23上に搭載された光信号処理用IC22とを有している。フォトダイオード21および光信号処理用IC22は、リードフレーム23と、それぞれ、ボンディングワイヤー26によってワイヤーボンディングされており、また、フォトダイオード21および光信号処理用IC22同士も、ボンディングワイヤー26によって相互にワイヤーボンディングされている。光信号処理用IC22には、赤外線の受信距離が長くなるように、あるいは、データー伝送速度が高速になるように、高ゲインのアンプが内蔵されている。
【0004】
フォトダイオード21および光信号処理用IC22は、光透過性樹脂によって構成された樹脂モールド24によってモールドされている。樹脂モールド24は、フォトダイオード21に対向する部分に、半球状突出した受光部24aが形成されている。樹脂モールド24は、金属ケース25内に収容されている。金属ケース25には、樹脂モールド24の受光部24aを格子状に覆う格子部25aが設けられており、この金属製の格子部25aによって半球状に突出した受光部24aが覆われている。
【0005】
このような構成の光通信用半導体デバイスでは、金属ケース25の格子部25aから露出した樹脂モールド24の受光部24aを赤外線が通過して、フォトダイオード21にて受光されるようになっており、フォトダイオード21にて受光された赤外線が、高ゲインのアンプが内蔵された光信号処理用IC22にて信号処理される。光信号処理用IC22は、高ゲインのアンプが内蔵されていることによって、電磁誘導ノイズ等の外部ノイズによる影響を受けやすくなっているが、樹脂モールド24全体が金属ケース25に収容されており、しかも、受光部24aも金属製の格子部25aによって覆われているために、外部ノイズによる影響が低減されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように、半球状に突出した受光部24aを覆う格子部25aが設けられた金属ケース25は大型化しており、しかも、格子部25を形成するために複雑な加工を必要とし、経済的に製造することも容易でないという問題がある。
【0007】
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、簡潔な構成であって、容易に製造することができ、しかも、外部ノイズの影響も確実に抑制することができる光通信用半導体デバイスを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光通信用半導体受光デバイスは、リードフレームまたは基板上に搭載されワイヤボンディングされた半導体チップと、この半導体チップの上方域を通過するように設けられ外部ノイズの影響を低減させるノイズ遮蔽用ワイヤーと、前記半導体チップおよびノイズ遮蔽用ワイヤーをモールドした樹脂モールドと、該樹脂モールドを収容する金属ケースとを備えることを特徴とする。
【0009】
前記半導体チップの上方域には、相互に交差する一対のノイズ遮蔽用ワイヤーが設けられている。
【0010】
前記半導体チップは、フォトダイオードである。
前記半導体チップは、光信号処理用ICである。
【0011】
前記ノイズ遮蔽用ワイヤーは、グランド電位になっている。
前記ノイズ遮蔽用ワイヤーは、フォトダイオードのアノード側をグランド電位とするように、フォトダイオードに接続されている。
【0012】
前記半導体チップは、リードフレームまたは基板に設けられた凹部内に収容されている。
【0013】
前記半導体チップの上面は、前記凹部の周囲の上面と面一になっている。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。図1(a)は、本発明の光通信用半導体デバイスの実施の形態の一例を示す要部の概略側面図、図1(b)は、その平面図である。この光通信用半導体デバイスは、リードフレーム11上に搭載された半導体チップ12を有している。半導体チップ12は、長方形の平板状をしており、その上面における各コーナー部が、ボンディングワイヤー13によって、リードフレーム11にそれぞれワイヤーボンディングされている。なお、リードフレーム11に替えて基板を使用するようにしてもよい。
【0015】
半導体チップ12の上方域には、1本のノイズ遮蔽用ワイヤー14が通過している。このノイズ遮蔽用ワイヤー14は、半導体チップ12における幅方向中央部に沿って配置されており、各端部が、半導体チップ12の各側方にて、リードフレーム11上にそれぞれ接続されている。半導体チップ12、ノイズ遮蔽用ワイヤー14およびボンディングワイヤー13は、図示しない樹脂モールドによってモールドされた後に、金属ケース内に収容されて、所望の光通信用半導体デバイスとされる。
【0016】
このような構成の光通信用半導体デバイスでは、半導体チップ12上をノイズ遮蔽用ワイヤー14が通過しているために、半導体チップ12に対する電磁波ノイズ等の外部ノイズの影響がノイズ遮蔽用ワイヤー14によって低減される。また、樹脂モールドが収容される金属ケースは、特別な加工をする必要がなく、容易に製造することができる。
【0017】
図2(a)は、本発明の光通信用半導体デバイスの実施の形態の他の例を示す要部の概略側面図、図2(b)は、その平面図である。この光通信用半導体デバイスでは、リードフレーム11上に搭載された半導体チップ12に隣接して、フォトダイオード15が搭載されている。半導体チップ12は、4本のボンディングワイヤー13によって、リードフレーム11にワイヤーボンディングされている。なお、リードフレーム11に替えて基板を使用するようにしてもよい。
【0018】
フォトダイオード15は、長方形の平板状をしており、各コーナー部の上面が、それぞれ、ボンディングワイヤー13によって、リードフレーム11とワイヤーボンディングされている。
【0019】
フォトダイオード15の上方域には、一対のノイズ遮蔽用ワイヤー14が相互に交差した状態で通過している。各ノイズ遮蔽用ワイヤー14は、フォトダイオード15の対角線に沿ってそれぞれ配置されており、各ノイズ遮蔽用ワイヤー14の端部が、フォトダイオード15の各コーナー部に近接したリードフレーム11上にそれぞれ接続されている。
【0020】
各ノイズ遮蔽用ワイヤー14、フォトダイオード15、半導体チップ12、ボンディングワイヤー13は、光透過性樹脂製の樹脂モールド(図示せず)によってモールドされる。樹脂モールドには、フォトダイオード15に対向して、半球状に突出する受光部が形成される。このような樹脂モールドは、金属ケース内に収容されて、所望の光通信用半導体デバイスとされる。金属ケースには、樹脂モールドの受光部が突出するように開口部が形成されている。
【0021】
このような光通信用半導体デバイスは、金属ケースから突出した樹脂モールドの受光部を赤外線が通過してフォトダイオード15にて受光される。フォトダイオード15における受光面の上方域には、一対のノイズ遮蔽用ワイヤー14が相互に交差した状態で通過しており、これらのノイズ遮蔽用ワイヤー14によって、赤外線を受光するフォトダイオード15は、電磁誘導ノイズ等の外部ノイズの影響が低減されて、赤外線信号を確実に受信する。
【0022】
図2に示す要部を有する光通信用半導体デバイスが、テレビのブラウン管から発生する電磁波ノイズの影響をどの程度低減しているかを調べるために、テレビのブラウン管に対して光通信用半導体デバイスを距離をあけて配置して、その位置にて、光通信用半導体デバイスがブラウン管の電磁波による影響を受けることなく赤外線信号を受信することができる距離について実験したところ、図3に実線で示す結果が得られた。なお、図3の一点鎖線は、1本のノイズ遮蔽用ワイヤー14をフォトダイオード15の上方域を通過するように設けた光通信用半導体デバイスの場合である。一対のノイズ遮蔽用ワイヤー14が設けられた図2に示す本発明の光通信用半導体デバイスでは、テレビのブラウン管から2000mm離れると、赤外線信号を受信することができる距離は、7.5 m以上になっており、また、1本のノイズ遮蔽用ワイヤー14が設けられた光通信用半導体デバイスでも、テレビのブラウン管から2000mm離れると、赤外線信号を受信することができる距離は7m近くに達していた。
【0023】
比較のために、フォトダイオード15の上方域を通過するノイズ遮蔽用ワイヤー14が設けられていない光通信用半導体デバイスを使用して同様の実験をした結果を図4に破線で示す。なお、図4の一点鎖線は、1本のノイズ遮蔽用ワイヤー14を設けた光通信用半導体デバイスの場合(図3の一点鎖線に相当)の結果である。ノイズ遮蔽用ワイヤー14が設けられていない光通信用半導体デバイスでは、テレビのブラウン管から2000mm離れると、ブラウン管の電磁波による影響によって、赤外線信号を受信することができる距離は6m程度であった。
【0024】
図5(a)は、本発明の光通信用半導体デバイスの実施の形態のさらに他の例を示す要部の概略側面図、図5(b)は、その平面図である。この光通信用半導体デバイスでは、リードフレーム11上に搭載されたフォトダイオード15に隣接して、フォトダイオード15にて受信される赤外線信号を処理する光信号処理用IC16が搭載されている。光信号処理用IC16は長方形の平板状をしており、高ゲインのアンプが内蔵されている。光信号処理用IC16は、各コーナー部の上面が、ボンディングワイヤー13によって、リードフレーム11にそれぞれワイヤーボンディングされている。なお、リードフレーム11に替えて基板を使用するようにしてもよい。
【0025】
光信号処理用IC16の上方域には、一対のノイズ遮蔽用ワイヤー14が、相互に交差した状態で通過している。各ノイズ遮蔽用ワイヤー14は、光信号処理用IC16の対角線にそれぞれ沿った状態に配置されており、各ノイズ遮蔽用ワイヤー14の各端部は、光信号処理用IC16の各コーナー部の近傍にてリードフレーム11上にそれぞれ接続されている。
【0026】
長方形の平板状をしたフォトダイオード15は、相互に対向する一対のコーナー部上面が、それぞれ、ボンディングワイヤー13によってリードフレーム11とワイヤーボンディングされている。
【0027】
各ノイズ遮蔽用ワイヤー14、フォトダイオード15、光信号処理用IC16、ボンディングワイヤー13は、光透過性樹脂製の樹脂モールド(図示せず)によってモールドされる。樹脂モールドには、フォトダイオード15に対向して、半球状に突出する受光部が形成される。このような樹脂モールドは、金属ケース内に収容されて、所望の光通信用半導体デバイスとされる。金属ケースには、樹脂モールドの受光部が突出するように開口部が形成されている。
【0028】
このような光通信用半導体デバイスは、フォトダイオード15によって受光された赤外線信号を処理する光信号処理用IC16の上方域を、一対のノイズ遮蔽用ワイヤー14が相互に交差した状態で通過しており、これらのノイズ遮蔽用ワイヤー14によって、光信号処理用IC16は、電磁誘導ノイズ等の外部ノイズの影響が低減される。
【0029】
図6(a)は、本発明の光通信用半導体デバイスの実施の形態のさらに他の例を示す要部の概略側面図、図6(b)は、その平面図である。この光通信用半導体デバイスでは、リードフレーム11上に搭載されたフォトダイオード15に隣接して、フォトダイオード15にて受信される赤外線信号を処理する光信号処理用IC16が搭載されている。
【0030】
フォトダイオード15における一方のコーナー部上面には、1本のノイズ遮蔽用ワイヤー14の一方の端部が取り付けられており、このノイズ遮蔽用ワイヤー14が、フォトダイオード15のアノードに接続されている。ノイズ遮蔽用ワイヤー14は、一方の端部が取り付けられたフォトダイオード15のコーナー部から、そのコーナー部に対向した他方のコーナー部に向かって、フォトダイオード15の一方の対角線に沿った状態で、フォトダイオード15の上方域を通過しており、ノイズ遮蔽用ワイヤー14の他方のコーナー部近傍のリードフレーム11上にノイズ遮蔽用ワイヤー14の端部が接続されている。そして、このノイズ遮蔽用ワイヤー14がグランド電位とされており、これにより、フォトダイオード15のアノード側がグランド電位とされている。
【0031】
フォトダイオード15の上方域には、前記ノイズ遮蔽用ワイヤー14と交差するように、他のノイズ遮蔽用ワイヤー14が、フォトダイオード15の他方の対角線に沿って通過しており、そのノイズ遮蔽用ワイヤー14の各端部が、フォトダイオード15の相互に対向した一対のコーナー部近傍のリードフレーム11上にそれぞれ接続されている。
【0032】
各ノイズ遮蔽用ワイヤー14、フォトダイオード15、光信号処理用IC16、ボンディングワイヤー13は、光透過性樹脂製の樹脂モールド(図示せず)によってモールドされる。樹脂モールドには、フォトダイオード15に対向して、半球状に突出する受光部が形成される。このような樹脂モールドは、金属ケース内に収容されて、所望の光通信用半導体デバイスとされる。金属ケースには、樹脂モールドの受光部が突出するように開口部が形成されている。
【0033】
このような光通信用半導体デバイスでは、樹脂モールドの受光部を通過した赤外線信号が受信されるフォトダイオード15は、一対のノイズ遮蔽用ワイヤー14によって、電磁誘導ノイズ等の外部ノイズの影響が低減されている。しかも、一方のノイズ遮蔽用ワイヤー14は、グランド電位とされているために、より効果的に、外部ノイズの影響を低減することができる。また、グランド電位とされるノイズ遮蔽用ワイヤー14は、フォトダイオード15のアノード側をグランド電位とするボンディングワイヤーとしても機能しており、従って、光通信用半導体デバイスを製造する際のワイヤーボンディング作業の工数が低減される。
【0034】
図7(a)は、本発明の光通信用半導体デバイスの実施の形態のさらに他の例を示す要部の概略側面図、図7(b)は、その平面図である。この光通信用半導体デバイスでは、フォトダイオード15が搭載されるリードフレーム11部分に、フォトダイオード15が嵌入されるように、凹部11aが形成されている。凹部11aは、フォトダイオード15よりも一回り大きな直方体状の空間を内部に有している。凹部11aの底面には、フォトダイオード15が搭載されている。フォトダイオード15の上面は、凹部11aの周囲のリードフレーム11の上面に等しく面一になっている。
【0035】
凹部11a内に収容されたフォトダイオード15は、その上面における相互に対向した一対のコーナー部が、各コーナー部に近接した凹部11aの周囲のリードフレーム11上に、ボンディングワイヤー14によって、それぞれ、ワイヤーボンディングされている。そして、凹部11aの開口部における一対の対角線に沿って、それぞれノイズ遮蔽用ワイヤー14が配置されている。それぞれのノイズ遮蔽用ワイヤー14の各端部は、凹部11aの各コーナー部に近接したリードフレーム11上にそれぞれ取り付けられている。
【0036】
凹部11aに隣接したリードフレーム11上には、図6に示す光通信用半導体デバイスと同様に、フォトダイオード15にて受信される赤外線信号を処理する光信号処理用IC16が搭載されており、光信号処理用IC16の上面における各コーナー部が、ボンディングワイヤー13によって、リードフレーム11上にそれぞれワイヤーボンディングされている。そして、図6に示す光通信用半導体デバイスと同様に、樹脂モールドにてモールドされた後に金属ケース内に収容されている。
【0037】
このような光通信用半導体デバイスでは、樹脂モールドの受光部を通過した赤外線信号を受信するフォトダイオード15が、リードフレーム11の凹部11a内に収容されて、赤外線の受光面以外の部分が凹部11aの内周面にて覆われた状態になっており、しかも、凹部11aにて覆われていないフォトダイオード15の赤外線受光面の上方域を、一対のノイズ遮蔽用ワイヤー14が相互に交差した状態で通過しているために、フォトダイオード15は、電磁誘導ノイズ等の外部ノイズの影響が、より効果的に低減される。しかも、フォトダイオード15の上面に接続された各ノイズ遮蔽用ワイヤー14およびボンディングワイヤー13は、フォトダイオード15の上面と面一になったリードフレーム11の上面に接続されているために、ワイヤーボンディングに際して、フォトダイオード15の上面におけるエッジに当接して破損するおそれがない。
【0038】
図7に示す光通信用半導体デバイスが、電磁誘導ノイズ等の影響を効果的に抑制されていることを検証するために、フォトダイオードの側面を3方向から覆うとともに、フォトダイオードの赤外線受光面の上方域に、一対のノイズ遮蔽用ワイヤーを相互に交差させた状態で通過させた半導体デバイスを製作して、製作された半導体デバイスのフォトダイオードが、ブラウン管の電磁波による影響を受けることなく、赤外線信号を受信することができる距離と、ブラウン管までの距離との関係について実験したところ、図8に実線で示す結果が得られた。この場合、フォトダイオードがブラウン管から200mm 離れることによって、フォトダイオードが赤外線信号を受信することができる距離は10.5m程度になっていた。
【0039】
比較のために、フォトダイオードの赤外線の受光面の上方域に、1本のノイズ遮蔽用ワイヤーを配置したこと以外は、同様にして、フォトダイオードからブラウン管までの距離と、フォトダイオードが赤外線を受信することができる距離との関係を実験したところ、図8に二点鎖線で示す結果が得られた。フォトダイオードからブラウン管までの距離が200mm では、フォトダイオードが赤外線信号を受信することができる距離は、9.5 m程度であった。なお、図8の一点鎖線は、凹部11aが設けられていないリードフレーム11上にフォトダイオード15を搭載して、1本のノイズ遮蔽用ワイヤー14を設けた光通信用半導体デバイスを使用した場合における実験結果(図4の一点鎖線に相当)である。
【0040】
【発明の効果】
本発明の光通信用半導体受光デバイスは、このように、リードフレームまたは基板上に搭載された半導体チップの上方域を、ノイズ遮蔽用ワイヤーが通過しているために、このノイズ遮蔽用ワイヤーによって、半導体チップに対する電磁波ノイズ等の外部ノイズによる影響を効果的に低減させることができる。しかも、ノイズ遮蔽用ワイヤーを使用することによって、樹脂モールドを収容する金属ケースを容易に、しかも経済的に使用することができる。
【0041】
なお、本発明は、前記各実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明の光通信用半導体デバイスの実施の形態の一例を示す要部の側面図、(b)は、その平面図である。
【図2】(a)は、本発明の光通信用半導体デバイスの実施の形態の他の例を示す要部の側面図、(b)は、その平面図である。
【図3】図2に示す光通信用半導体デバイスとテレビのブラウン管との距離と、光通信用半導体デバイスに設けられたフォトダイオードが赤外線信号を受信することができる距離との関係を示すグラフである。
【図4】ノイズ遮蔽用ワイヤーが設けられていない光通信用半導体デバイスとテレビのブラウン管との距離と、光通信用半導体デバイスに設けられたフォトダイオードが赤外線信号を受信することができる距離との関係を示すグラフである。
【図5】(a)は、本発明の光通信用半導体デバイスの実施の形態のさらに他の例を示す要部の側面図、(b)は、その平面図である。
【図6】(a)は、本発明の光通信用半導体デバイスの実施の形態のさらに他の例を示す要部の側面図、(b)は、その平面図である。
【図7】(a)は、本発明の光通信用半導体デバイスの実施の形態のさらに他の例を示す要部の側面図、(b)は、その平面図である。
【図8】図7に示す光通信用半導体デバイスとテレビのブラウン管との距離と、光通信用半導体デバイスに設けられたフォトダイオードが赤外線信号を受信することができる距離との関係を示すグラフである。
【図9】(a)は、従来の光通信用半導体デバイスの一例を示す要部の断面図、(b)は、その平面図である。
【符号の説明】
11 リードフレーム
12 半導体チップ
13 ボンディングワイヤー
14 ノイズ遮蔽用ワイヤー
15 フォトダイオード
16 光信号処理用IC
Claims (8)
- リードフレームまたは基板上に搭載されワイヤボンディングされた半導体チップと、
この半導体チップの上方域を通過するように設けられ外部ノイズの影響を低減させるノイズ遮蔽用ワイヤーと、
前記半導体チップおよびノイズ遮蔽用ワイヤーをモールドした樹脂モールドと、
該樹脂モールドを収容する金属ケースと
を備えることを特徴とする光通信用半導体受光デバイス。 - 前記ノイズ遮蔽用ワイヤーは、相互に交差する一対としてある請求項1に記載の光通信用半導体受光デバイス。
- 前記半導体チップは、フォトダイオードである請求項1に記載の光通信用半導体受光デバイス。
- 前記半導体チップは、光信号処理用ICである請求項1に記載の光通信用半導体受光デバイス。
- 前記ノイズ遮蔽用ワイヤーは、グランド電位になっている請求項1に記載の光通信用半導体受光デバイス。
- 前記ノイズ遮蔽用ワイヤーは、フォトダイオードのアノード側をグランド電位とするように、フォトダイオードに接続されている請求項3に記載の光通信用半導体受光デバイス。
- 前記半導体チップは、リードフレームまたは基板に設けられた凹部内に収容されている請求項1に記載の光通信用半導体受光デバイス。
- 前記半導体チップの上面は、前記凹部の周囲の上面と面一になっている請求項7に記載の光通信用半導体受光デバイス。
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