JP3976420B2 - 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、受光素子を、または発光素子と受光素子とを樹脂封止した光半導体装置に関するものであり、特に装置の薄形化に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近、サブノートパソコン、携帯情報端末、電子スチルカメラ等のマルチメディア機器がめざましい発展を遂げている。これらの機器は、携帯性を求められることから外部とのデータ送受信にも簡便なものが要求され、赤外線等の光信号を用いることによりコードレスで外部機器と本体とを接続する装置を備えたものが多い。その中でも光信号として波長が870nmの赤外線を用いるIrDA(Infrared Data Association)規格が最も普及している。
【0003】
IrDA通信を利用するためには、接続すべき両方の機器に、赤外線信号を発する発光素子と、赤外線信号を受ける受光素子とを備える必要がある。発光素子と受光素子とは、それぞれ別個のパッケージとして電子機器に組み込まれる場合もあるし、両者が1つのパッケージに収納されたモジュールとして供給される場合もある。
【0004】
図4に、発光素子と受光素子とを1つのパッケージに収納した赤外線データ通信用の半導体装置の例を示す(例えば、特開平10−70304号)。この装置は、装置本体1内に、半導体チップの形態で提供された受光素子2と発光素子3とを収納したもので、少なくとも赤外線に対して透明な樹脂で樹脂モールドしたものである。特に受光素子2においては、受光用のホトダイオードPDと、アンプ回路等の周辺回路とを同一チップ内に集積化する場合もある。
【0005】
半導体チップで提供された受光素子2のホトダイオードPDは、半導体チップの表面に対して垂直方向に光を受ける構造になっている。そのため、受光素子2、発光素子3共に、半導体チップに対して垂直に光信号6を発光/受光する構造になっており、該光信号6の集光のために各素子の上方に、半球体レンズ4、5を樹脂で形成している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
電子機器における軽薄短小化の要求に対応するためには、プリント基板上に固着する電子部品自体の高さを制限することが不可欠である。しかしながら、光信号6がプリント基板に対して垂直方向に導入するように図5の装置本体1を実装すると、レンズ4、5の存在等により装置本体1の高さが高く、全体の薄形化が困難である欠点があった。
【0007】
一方、図5に示すようにリードを折り曲げてレンズ4、5を横にすることで、プリント基板7に対して水平方向に光信号6を導入する様にする事も可能である。しかし、受光素子2と発光素子3の半導体チップを垂直に立てるようにして実装することから、実装時の高さを半導体チップの大きさ以下にすることが原理的に不可能であり、やはり薄形化が困難である欠点があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題に鑑みて成され、フィルム基板と、該フィルム基板の表面に描画された内部電極と、
前記フィルム基板を貫通して前記内部電極に電気接続され、前記フィルム基板の裏面側に形成されたバンプ電極と、前記フィルム基板の表面に固定された、光信号と電気信号とを変換する半導体チップと、前記半導体チップを被覆してパッケージ外形を形成する樹脂層と、前記半導体チップの上部に設けられた反射面とを具備し、
前記パッケージ外形の側面から入出する光信号を前記反射面で反射させて前記半導体チップ表面に到達するように構成したことを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施の形態を図面を参照しながら、詳細に説明する。本実施の形態は受光素子2と発光素子3とを1つのパッケージに収納したもので、図1(A)(B)は本発明の構造を示す断面図、図2は平面図である。尚、図1(A)は受光素子3部分のAA線断面図を、図1(B)は発光素子3部分のBB線断面図を各々示している。
【0010】
これらの図中、符号20はフィルム基板を示している。フィルム基板20は膜厚が60〜120μm程度のエポキシ系絶縁フィルムからなり、その中央付近には半導体チップを搭載するための領域が2箇所に設けられ、その周辺には金メッキ層によって内部電極21が描画されている。前記2箇所の領域には、受光素子2と発光素子3とが各々絶縁性の接着剤によって固定されている。
【0011】
受光素子2は、半導体チップとして提供されたPINホトダイオード等であり、これと共にBIP型素子、MOS型素子等による、周辺の駆動回路等を同一チップ上に集積化した半導体チップでもよい。図2の符号PDは受光素子2のホトダイオード部分(受光面)を示している。半導体チップの表面には電極パッド22が形成され、ボンディングワイヤ23によって電極パッド22と内部電極21とが接続されている。
【0012】
発光素子3は、例えば波長870nmの赤外光を発光するLEDダイオードチップである。LEDはGaAsのような化合物半導体からなり、チップの全体で発光して全方位に光が発散する素子である。そのため、チップ周囲に円錐形の「お椀」のような形状の反射板を形成し、発光素子3からの光信号6を傾斜した側壁で上方向に反射させ、光を集めるような構造とするのもよい。
【0013】
フィルム基板20上に固着された発光素子2と受光素子3は、赤外光あるいは紫外光に対して透明な樹脂でトランスファーモールドされる。樹脂は封止体24を構成し、フィルム基板21の裏面側は露出する。
【0014】
フィルム基板20の裏面側には、多数のバンプ電極25を有する。フィルム基板21の所望箇所に貫通孔(図示せず)が設けられており、この貫通孔を介して、バンプ電極25と内部電極21とが電気的に接続している。そして、バンプ電極25を外部接続用の端子としてこの封止体24が実装される。
【0015】
而して、受光素子2のホトダイオード部分PDの上部には、樹脂を凹ませた溝26を形成し、溝26の側壁によって平坦な反射面27を構成している。反射面27は、水平面に対して35〜45度程度の傾斜角度を有し、封止体24をトランスファーモールドする際に、金型に溝26に対応する雄型部分を形成しておくことによって形成するか、あるいは完成後に封止体24の表面を削ることで形成される。そして、反射面27は、封止体24の側面25aから導入させた光信号6を、反射させて受光素子2のホトダイオード部分PDに到達させる役割を果たす。
【0016】
尚、反射面27は、その境界における材料の屈折率の違いにより反射面となる。そのために、封止体24の全体が梨地加工されているのに対して、反射面27表面はそれより表面荒さが小さい鏡面加工としている。反射面27に関しては、反射率を向上するために、その表面を遮光性の金属被膜などで覆っても良い。更には、集光が可能なパラボラ状の湾曲面としても良い。
【0017】
上記の受光素子2に対して、発光素子3側にも同様に溝26と反射面27とを形成する。受光素子2側とはその傾斜角度などの設計を別にできるように別個に設けてあるが、1個の連続した溝でも形成が可能である。発光素子3から発光された信号光6を反射面27で反射し、封止体24の側面25aから外部に出射する機能を有する。
【0018】
封止体24の側面24aは、金型から引き抜くために5〜10度のテーパ角θを有している。このテーパ角θにより、側面24aで光信号6が屈曲して封止体24内部を伝搬する。反射面27は、封止体24内部で伝搬する光信号6の角度に合わせて、受光素子2又は発光素子3のチップ表面に対して垂直に光信号6が出入射できるように、その角度が設計されている。
【0019】
側面24aから光信号6を出入射させるという制約上、反射面27はホトダイオードPDの全表面と発光素子3の全表面を覆うことが必要である。この時に、ボンディングパッド22と内部電極21の配置を考慮することにより、ボンディングワイヤ23が溝26の最深部30を横断しないように配置することができる(図2参照)。即ち、発光素子3にあっては内部電極21を側面24a側に配置すること、そして受光素子2にあってはボンディングパッド22と内部電極21を他の側面24b側に配置するのである。これにより、ボンディングワイヤ23が溝26の最深部30よりも高い位置を通過しても両者の干渉を防止でき、溝26を深く形成することができる。溝26を深くできることは、封止体24の高さtを薄くできるのである。
【0020】
この様に、光信号6の伝達経路を折り曲げることによって、封止体24の厚みtが薄い半導体装置を得ることができる。これによって、係る装置をプリント基板上に表面実装した時にプリント基板全体の高さを低く抑えることができ、更には前記プリント基板に対して水平方向に光信号6を出入射することができるので、電子機器の薄形化を推進することができるものである。尚、光半導体装置としては、受光素子2と発光素子3の両方を封止した構造の他、どちらか一方を封止した装置であっても良い。
【0021】
図3は、本発明の第2の実施の形態を説明するための平面図である。封止体24の側面24aに凸状の湾曲面からなるレンズ28を形成した例である。同一箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
【0022】
レンズ28は、封止体24の樹脂層と一体的に形成するのが簡便であり、その表面は受光素子2又は発光素子3の表面に対して垂直な中心軸に対して半径rをもつ円筒曲面(但し金型からのはく離を考慮したテーパ角θを有する)の一部で構成されるか、あるいは半径rの球面の一部で構成されている。これらのレンズ28は、反射面27での反射を考慮した上で、受光素子2のホトダイオード部分PDの表面または発光素子3の表面か、或いは表面よりもやや深い位置に焦点を持つように考慮されている。そして、レンズ28は、封止体24の他の側面24aから出入射させる光信号6を集光する役割を果たす。集光機能を持たせることにより、発光強度/受光感度を増大することができる。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、反射面27を設けることにより光信号6を反射させて受光素子2に到達させる構成としたので、樹脂の側面24aから光信号6の出入斜を行える光半導体装置を実現できる利点を有する。この装置は、封止体24の全体の高さtを薄くできるので、プリント基板に実装したときに大幅な薄形化を実現できるものである。
【0024】
また、フィルム基板20を用いることにより、内部電極21を任意の位置に配置できるので、ボンディングワイヤ23と溝26の最深部30との干渉を防止した配置が可能である利点を有する。
【0025】
さらに、リードレスタイプであるので、装置の実装面積を低減できる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態を説明する断面図である。
【図2】第1の実施の形態を説明する平面図である。
【図3】第2の実施の形態を説明する平面図である。
【図4】従来例を説明する斜視図である。
【図5】従来例を説明する斜視図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical semiconductor device in which a light receiving element or a light emitting element and a light receiving element are sealed with a resin, and more particularly, to a reduction in the thickness of the device.
[0002]
[Prior art]
Recently, multimedia devices such as sub-notebook computers, personal digital assistants, and electronic still cameras have made remarkable progress. Since these devices require portability, they are required to be easy to send and receive data to and from the outside, and have a device that connects the external device and the main body cordlessly using an optical signal such as infrared rays. There are many. Among them, the IrDA (Infrared Data Association) standard that uses infrared light having a wavelength of 870 nm as an optical signal is most popular.
[0003]
In order to use IrDA communication, it is necessary that both devices to be connected have a light emitting element that emits an infrared signal and a light receiving element that receives the infrared signal. The light emitting element and the light receiving element may be incorporated in the electronic device as separate packages, respectively, or may be supplied as a module housed in one package.
[0004]
FIG. 4 shows an example of a semiconductor device for infrared data communication in which a light emitting element and a light receiving element are housed in one package (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-70304). In this apparatus, a
[0005]
The photodiode PD of the light receiving
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In order to meet the demand for reduction in size and size in electronic devices, it is indispensable to limit the height of the electronic component itself that is fixed on the printed circuit board. However, when the apparatus
[0007]
On the other hand, as shown in FIG. 5, the
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the aforementioned problems, a film substrate, an internal electrode drawn on the surface of the film substrate,
A semiconductor chip that passes through the film substrate and is electrically connected to the internal electrode and formed on the back side of the film substrate, and a semiconductor chip that is fixed to the surface of the film substrate and converts an optical signal and an electrical signal And a resin layer that covers the semiconductor chip to form a package outer shape, and a reflective surface provided on the semiconductor chip,
An optical signal entering / exiting from the side surface of the package outer shape is reflected by the reflecting surface and reaches the surface of the semiconductor chip.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, the
[0010]
In these drawings,
[0011]
The light receiving
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
A large number of
[0015]
Thus, a
[0016]
The reflecting
[0017]
Similarly to the
[0018]
The side surface 24a of the sealing
[0019]
Due to the restriction that the
[0020]
In this way, by bending the transmission path of the
[0021]
FIG. 3 is a plan view for explaining a second embodiment of the present invention. This is an example in which a
[0022]
The
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the
[0024]
Moreover, since the
[0025]
Furthermore, since it is a leadless type, there is an advantage that the mounting area of the apparatus can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a first embodiment.
FIG. 2 is a plan view for explaining the first embodiment;
FIG. 3 is a plan view for explaining a second embodiment;
FIG. 4 is a perspective view illustrating a conventional example.
FIG. 5 is a perspective view illustrating a conventional example.
Claims (3)
前記内部電極と前記発光素子とは、ボンディングワイヤにより電気的に接続され、
前記内部電極は、前記ボンディングワイヤが前記溝の最深部を横断しないように配置されることを特徴とする光半導体装置。A film substrate; an internal electrode drawn on the surface of the film substrate; a bump electrode formed on the back side of the film substrate that is electrically connected to the internal electrode through the film substrate; A light emitting element fixed on the surface; a resin layer covering the semiconductor chip to form a package outer shape; and a reflecting surface including a groove provided on the semiconductor chip, and emitting light from the light emitting element. A semiconductor device in which light is reflected from the reflecting surface and output from one side of the package outer shape,
The internal electrode and the light emitting element are electrically connected by a bonding wire,
The internal electrode is arranged so that the bonding wire does not cross the deepest part of the groove .
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