JP4041824B2 - 光半導体装置および電子機器 - Google Patents

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Description

この発明は、光半導体素子を有する光半導体装置に関し、詳しくは、光ファイバー等の光伝送媒体を利用して光信号を送受信する光通信装置等に利用することができる光半導体装置に関する。
この発明の光半導体装置は、デジタルＴＶ(televisionテレビジョン)、デジタルＢＳ(Broadcasting Satellite：ブロードキャスティング・サテライト)チューナ、ＣＳ(Communication Satellite：コミュニケーション・サテライト)チューナ、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc：デジタル多用途ディスク)プレーヤー、ＣＤ(Compact Disc：コンパクト・ディスク)プレーヤー、ＡＶ(Audio Visual：オーディオ・ビジュアル)アンプ、オーディオ、パーソナルコンピュータ(以下、パソコンという)、パソコン周辺機器、携帯電話、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant：パーソナル・デジタル・アシスタント)等の電子機器に使用される。また、動作温度範囲の広い環境、例えば車載用機器であるカーオーディオ、カーナビゲーション、センサーや、工場内のロボットのセンサー、制御用機器等の電子機器にも使用可能である。
従来より、発光ダイオード(ＬＥＤ：Light Emitting Diode)やフォトダイオード(ＰＤ：Photo Diode)等の光半導体素子と光ファイバーケーブルとを結合させる光半導体装置が知られており、機器間や家庭内、自動車内での光通信に利用されている。
これらの光半導体装置としては、図２１に示すように、透明樹脂を用いたトランスファ成形を利用して作製されたものが広く使用されている。図２１に示す光半導体装置は、リードフレーム１０１上に導電性接着ペースト１０３により接着された光半導体素子１０２を透明樹脂部１０６で封止し、同透光性樹脂で形成されたレンズ１１０により光半導体素子１０２と光ファイバーケーブル１１１とを光学的に結合させるものである。光半導体素子１０２は、リードフレーム１０１とワイヤー１０４により電気的に結合されている。また、光半導体素子１０２を駆動・制御するための集積回路チップ１０５がリードフレーム１０１上に導電性接着ペースト１０３により接着して搭載されている。
一般的に、このような光半導体装置に用いられる透明樹脂は、光学特性を重視するため、フィラーの充填されていない透明樹脂が用いられることにより線膨張係数が大きくなり、耐環境性(耐熱衝撃や放熱性等)に課題があった。
このため、光半導体装置の構成を工夫し、フィラーが充填されたモールド樹脂により封止することができる光半導体装置(図２２に示す)が開示されている(例えば、特開２０００−１７３９４７号公報(特許文献１)参照)。図２２に示す光半導体装置では、光半導体素子２０２の光学部のみにガラスレンズ２１２を貼付け、リードフレーム２０１に導電性接着ペースト２０３により接着して実装し、光半導体素子２０２の光学部の周囲にある電極とリードフレーム２０１とをワイヤー２０４を介して電気的に接続している。その後、フィラーが充填されたモールド樹脂によりトランスファ成形することにより、光半導体素子２０２に光が入出射する光路をモールド樹脂により遮蔽することなく、光半導体素子２０２やワイヤー２０３をモールド樹脂部２０７で封止することを可能としている。
また、半導体装置の樹脂封止技術として、図２３に示すように、リードフレーム３０１と、上記リードフレーム３０１上に導電性接着ペースト３０３により接着した半導体素子３０２と、さらにこれらの両者を接続するボンディングワイヤー３０４を含む本体構成部を一体的に封止する第１の封止樹脂部３０８と、この第１封止樹脂部３０８の外周部の少なくとも一部を被覆するように形成された第２の封止樹脂部３０９とを備え、上記第１の封止樹脂部３０８の線膨張率よりも、上記第２の封止樹脂部３０９の線膨張率が小さくなるように、上記第１,第２の封止樹脂部３０８,３０９が選定されるようにした樹脂封止技術も開示されている(例えば、特開平４−９２４５９号公報(特許文献２)参照)。
従来の光半導体装置は、フィラーの充填されていない透明樹脂によりトランスファ成形され作製されていることから、透明樹脂,リードフレーム,光半導体素子およびボンディングワイヤーの線膨張係数に大きな差異があるため、熱ストレスによりワイヤー断線やパッケージクラック等の不具合が発生するという問題がある。また、透明樹脂の熱伝導率が約０.１７Ｗ／m・Kと金属(例えば銅材は３６５ Ｗ／m・K)比較して非常に小さく光半導体素子で生じる熱を拡散しにくくしており、高温での動作範囲を制限されるという問題がある。このような問題があるため、信頼性の高い光半導体装置を作製するのが非常に困難である。
また、モールド樹脂にフィラーを充填させて、線膨張係数や熱伝導率を調整できることが知られているが、光学特性を重視される光半導体装置では光透過率が低下するためにフィラーの充填が困難(もしくは少量しか充填できない)であることから、信頼性の高い光半導体装置を作製するのに課題があった。このため、フィラーを充填させたモールド樹脂を使用するためには、特許文献１(図２２)に開示されているように、光半導体素子の受光部にガラスレンズを搭載し、その一部を含むように樹脂封止する構造が考えられるが、実際にこの構造では、ＣＣＤのように比較的サイズが大きい(数ｍｍ〜数十ｍｍ角)光半導体素子を使用する場合は、光学部にガラスレンズを配置することが可能であるのに対して、ＬＥＤのようにサイズが小さい(数百μｍ角)光半導体素子では、光学部が非常に小さいことから、ガラスレンズも非常に小さいものを使用する必要があり、
(i) 微小なガラスレンズの作製が困難である
(ii) 光学部とガラスレンズとの接合・位置合わせが困難である
(iii) 熱ストレスによりガラスとモールド樹脂の線膨張係数の違いにより界面剥離が発生する
という問題がある。また、光半導体素子の光学部より大きいガラスレンズを使用した場合、光半導体素子の光学部に近接した電極にもガラスレンズがかかるため、ワイヤーボンディングが行えなくなるという問題点がある。
また別の方法として、特許文献２(図２３)に開示されているように、リードフレームにボンディングワイヤーにより電気的に接続された半導体素子を第１の封止樹脂で被覆し、さらにこの第１の封止樹脂の外周部を第２の封止樹脂により被覆するような構造において、第１の封止樹脂の線膨張率よりも、第２の封止樹脂の線膨張率を小さくした樹脂を用い、熱ストレスによる封止樹脂間の剥離を低減させる手法も考えられているが、第１の封止樹脂の線膨張係数が第２の封止樹脂の線膨張係数より大きいことから、第２の封止樹脂形成時の熱により、第１の封止樹脂が膨張した状態で成形され、成形後の冷却時に第１の封止樹脂の収縮が第２の封止樹脂に比べ大きくなり、樹脂界面に剥離が発生し、耐湿性等の信頼性の低下という問題が発生する。
特開２０００−１７３９４７号公報 特開平４−９２４５９号公報
そこで、この発明の目的は、ＬＥＤやＰＤ等のチップサイズの小さい半導体光素子を利用することができ、信頼性が高く光伝送品質が良好な小型で安価な光半導体装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、この発明の光半導体装置は、リードフレームと、このリードフレーム上に搭載されている光半導体素子と、この光半導体素子を封止している透光性を有する１層目のモールド樹脂部と、この１層目のモールド樹脂部を封止している透光性を有する２層目のモールド樹脂部と、上記光半導体素子を覆うように設けられた耐寒性を有するシリコーン樹脂部とを備え、上記１層目のモールド樹脂部の線膨張係数を上記２層目のモールド樹脂部の線膨張係数よりも小さくし、上記シリコーン樹脂部により覆われた上記光半導体素子を、上記１層目のモールド樹脂部または上記２層目のモールド樹脂部のうちの少なくとも上記２層目のモールド樹脂部により封止し、上記シリコーン樹脂部の上記光半導体素子の受光または発光の少なくとも一方を行う部分の上部を、上記１層目のモールド樹脂部で封止せずに上記２層目のモールド樹脂部で封止し、上記リードフレームと上記光半導体素子は、低ループ形状のワイヤーを介して、互いに電気的に接続されていることを特徴とする。
上記構成の光半導体装置によれば、１層目のモールド樹脂部の線膨張係数を２層目のモールド樹脂部の線膨張係数よりも小さくすることによって、１層目のモールド樹脂部と、リードフレームおよび光半導体素子との線膨張係数の差異を小さくすることが可能となる。これによって、熱ストレスによるボンディングワイヤーの断線やパッケージクラック等が発生しないので、信頼性が高く光伝送品質の良好な光半導体装置を小型で安価に作製することができる。また、耐寒性を有するシリコーン樹脂部により光半導体素子を覆うことによって、低温時のボンディングワイヤーにかかる応力を低減でき、より信頼性の高い光半導体装置を作製できる。また、１層目のモールド樹脂部内を光信号が通過しないので、１層目のモールド樹脂部における光信号の散乱がなく、光伝送品質の良好な光半導体装置を安価に作製できる。また、上記リードフレームと上記光半導体素子は、低ループ形状のワイヤーを介して、互いに電気的に接続されているので、上記シリコーン樹脂部内での、上記リードフレームに対して垂直方向の上記ワイヤーの立ち上がりを小さくできる。したがって、この光半導体装置の製造時に、上記１層目のモールド樹脂部の成形用の金型で、上記シリコーン樹脂部を押さえて、上記シリコーン樹脂部に応力がかかっても、上記ワイヤーの座屈を防止できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記１層目のモールド樹脂部の透過率は、上記２層目のモールド樹脂部の透過率よりも小さいことを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記１層目のモールド樹脂部の透過率は、上記２層目のモールド樹脂部の透過率よりも小さいので、上記１層目のモールド樹脂部での外乱光の回り込みを低減でき、Ｓ／Ｎ比を向上できる。また、上記１層目のモールド樹脂部での光の散乱を低減でき、受信または送信の効率を向上できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記１層目のモールド樹脂部にフィラーを充填したモールド樹脂を用いて、上記リードフレームの線膨張係数と上記１層目のモールド樹脂部の線膨張係数との差が０〜６.０×１０−５になるようにしたことを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記リードフレームの線膨張係数と１層目のモールド樹脂部の線膨張係数との差を０〜６.０×１０−５とすることによって、熱ストレスによるリードフレームとモールド樹脂の剥離により発生するボンディングワイヤーの断線およびチップの剥れ等の不具合を低減でき、より信頼性の高い光半導体装置を作製できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記１層目のモールド樹脂部の線膨張係数と上記２層目のモールド樹脂部の線膨張係数との差が０〜６.０×１０−５になるようにしたことを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、１層目のモールド樹脂部と２層目のモールド樹脂部の熱収縮差による樹脂界面剥離による耐湿性等の不具合を低減でき、信頼性の高い光半導体装置を作製できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記１層目のモールド樹脂部と上記２層目のモールド樹脂部に、フェノール系硬化エポキシ樹脂または酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いたことを特徴とする。ここで、「フェノール系硬化エポキシ樹脂」とは、フェノール系化合物を含有する硬化エポキシ樹脂のことであり、「酸無水系硬化エポキシ樹脂」とは、酸無水物を硬化剤に用いた硬化エポキシ樹脂のことである。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記１層目のモールド樹脂部と上記２層目のモールド樹脂部にフェノール系硬化エポキシ樹脂または酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いることによって、線膨張係数,熱伝導性および透過率のコントロールを容易に行うことができ、光伝送品質の良好な信頼性の高い光半導体装置を小型で安価に作製できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記１層目のモールド樹脂部に透明フィラーを充填したフェノール系硬化エポキシ樹脂を用い、上記２層目のモールド樹脂部に酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いたことを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記１層目のモールド樹脂部に透明フィラーを充填したフェノール系硬化エポキシ樹脂を用いると共に、上記２層目のモールド樹脂部に酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いることによって、光伝送品質の良好な信頼性の高い光半導体装置を小型で安価に作製できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記２層目のモールド樹脂部に、透明フィラーを充填させた酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いたことを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記２層目のモールド樹脂部に、透明フィラーを充填させた酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いることによって、１層目のモールド樹脂部と２層目のモールド樹脂部の線膨張係数との差を小さくし、熱ストレスによる樹脂界面剥離から発生する耐湿性等の不具合を低減でき、さらに信頼性の高い光半導体装置を作製することができる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記１層目のモールド樹脂部に透明フィラーを充填したフェノール系硬化エポキシ樹脂を用い、上記２層目のモールド樹脂部に、上記１層目のモールド樹脂部よりも少ない充填量の透明フィラーが充填されたフェノール系硬化エポキシ樹脂を用いたことを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記２層目のモールド樹脂部に１層目のモールド樹脂部よりも透明フィラーの充填量の少ないフェノール系硬化エポキシ樹脂を用いることによって、１層目のモールド樹脂部と２層目のモールド樹脂部の線膨張係数との差をより小さくし、熱ストレスによる樹脂界面剥離の発生を低減すると共に、１層目,２層目のモールド樹脂部のフェノール系硬化エポキシ樹脂は、酸無水系硬化エポキシ樹脂に比べ、硬化性が速いことから封止時間を短縮することができ、信頼性の高い光半導体装置を安価に作製できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記１層目のモールド樹脂部に透明フィラーを充填した酸無水系硬化エポキシ樹脂を用い、上記２層目のモールド樹脂部にフィラー無しの酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いたことを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記１層目のモールド樹脂部に透明フィラーを充填した酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いると共に、上記２層目のモールド樹脂部にフィラー無しの酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いることによって、より光伝送品質の良好な信頼性の高い光半導体装置を小型で安価に作製できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記１層目のモールド樹脂部と上記２層目のモールド樹脂部に、透明フィラーを充填した酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いたことを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記１層目のモールド樹脂部に透明フィラーを充填した酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いると共に、上記２層目のモールド樹脂部に透明フィラーを充填した酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いることによって、１層目のモールド樹脂部と２層目のモールド樹脂部の線膨張係数との差を小さくし、熱ストレスによる樹脂界面剥離から発生する耐湿性等の不具合を低減でき、さらに信頼性の高い光半導体装置を作製できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記１層目のモールド樹脂部に透明フィラーを充填した酸無水系硬化エポキシ樹脂を用い、上記２層目のモールド樹脂部に上記１層目のモールド樹脂部よりも透明フィラーの充填量を少ないフェノール系硬化エポキシ樹脂を用いたことを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記２層目のモールド樹脂部に１層目のモールド樹脂部よりも透明フィラーの充填量を少ないフェノール系硬化エポキシ樹脂を用いることによって、１層目のモールド樹脂部と２層目のモールド樹脂部の線膨張係数との差を小さくし、熱ストレスによる樹脂界面剥離の発生を低減すると共に、１層目のモールド樹脂部のフェノール系硬化エポキシ樹脂は、酸無水系硬化エポキシ樹脂に比べ、硬化性が速いことから封止時間を短縮することができ、信頼性の高い光半導体装置を安価に作製できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記１層目のモールド樹脂部に充填される透明フィラーの充填量を２０〜８０wt％としたことを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記モールド樹脂に充填される透明フィラーの充填量を２０〜８０wt％とすることによって、高透過率を保ったまま１層目のモールド樹脂部の線膨張係数を小さくすることが可能となると共に、熱伝導度を高くすることができ、光伝送品質の良好な信頼性の高い光半導体装置を小型で安価に作製できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記透明フィラーの屈折率は、充填されるエポキシ樹脂の屈折率に近いことを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記透明フィラーの屈折率は、充填されるエポキシ樹脂の屈折率に近いので、モールド樹脂内での散乱による光信号の減衰を低減することができ、より光伝送品質の良好な光半導体装置を作製できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記透明フィラーの形状が球状であることを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、球状の透明フィラーにより光信号伝達経路を安定化することができると共に、フィラーによる光半導体素子への応力ダメージ(フィラーアタック)を低減することができ、光伝送品質の良好な信頼性の高い光半導体装置を作製することができる。また、球状フィラーの粒径をそろえることがより好ましい。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記１層目のモールド樹脂部または上記２層目のモールド樹脂部の少なくとも一方に、上記光半導体素子の受光波長または発光波長よりも短波長側の光をカットする染料を含有させていることを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、１層目,２層目の封止用のモールド樹脂部の少なくとも一方に含有させた染料により外部からの光ノイズを低減することができ、誤動作の無い光伝送品質の良好な光半導体装置を安価に作製することができる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記光半導体素子の受光または発光の少なくとも一方を行う部分の上部の上記１層目のモールド樹脂部の厚みを他の部分よりも薄くしたことを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記１層目のモールド樹脂部の厚みを他の部分よりも薄くして１層目のモールド樹脂部内の光信号の通過経路を短くすることにより、１層目のモールド樹脂部内におけるフィラーによる光の散乱を低減でき、光伝送品質の良好な信頼性の高い光半導体装置を安価に作製できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記光半導体素子の受光または発光の少なくとも一方を行う部分の上部の上記１層目のモールド樹脂部に凹部を形成し、凹部の側壁に集光用のテーパーを形成したことを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記１層目のモールド樹脂部の凹部の側壁に設けられた集光用のテーパーによって、発信光または受信光を効率良く集光することができ、より光伝送品質の良好な光半導体装置を安価に作製できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記シリコーン樹脂部の透過率は、上記１層目のモールド樹脂部の透過率、および、上記２層目のモールド樹脂部の透過率よりも大きいことを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記シリコーン樹脂部の透過率は、上記１層目のモールド樹脂部の透過率、および、上記２層目のモールド樹脂部の透過率よりも大きいので、上記シリコーン樹脂部は、上記１層目のモールド樹脂部および上記２層目のモールド樹脂部よりも、透光性に優れ、光量の損失を低減できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記ワイヤーは、上記光半導体素子に位置するバンプ部から延びると共に上記リードフレームに略平行な平行部を有することを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記ワイヤーは、上記光半導体素子に位置するバンプ部から延びると共に上記リードフレームに略平行な平行部を有するので、上記ワイヤーを上記光半導体素子に確実に接続でき、かつ、立ち上がりの小さい上記ワイヤーを容易に形成できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記ワイヤーは、上記光半導体素子に位置するボール部と、このボール部から延びる屈曲部と、この屈曲部から延びると共に上記リードフレームに略平行な平行部とを有することを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記ワイヤーは、上記光半導体素子に位置するボール部と、このボール部から延びる屈曲部と、この屈曲部から延びると共に上記リードフレームに略平行な平行部とを有するので、上記ワイヤーを上記光半導体素子に確実に接続でき、かつ、立ち上がりの小さい上記ワイヤーを容易に形成できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記屈曲部の上記光半導体素子からの高さは、上記平行部の上記光半導体素子からの高さよりも、低いことを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記屈曲部の上記光半導体素子からの高さは、上記平行部の上記光半導体素子からの高さよりも、低いので、上記屈曲部の立ち上がりを小さくできて、上記ワイヤーの座屈を確実に防止できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記ワイヤーは、上記光半導体素子から延びると共に上記リードフレームに略平行な平行部を有することを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記ワイヤーは、上記光半導体素子から延びると共に上記リードフレームに略平行な平行部を有するので、上記ワイヤーの立ち上がりを略なくすことができ、上記ワイヤーの座屈を確実に防止できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記リードフレーム上に搭載され上記１層目のモールド樹脂部に封止されると共に上記光半導体素子を駆動制御する集積回路チップを備え、上記リードフレームと上記集積回路チップは、低ループ形状のワイヤーを介して、互いに電気的に接続されていることを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記リードフレームと上記集積回路チップは、低ループ形状のワイヤーを介して、互いに電気的に接続されているので、上記光半導体素子を接続する上記低ループ形状のワイヤーとの相互作用により、上記１層目のモールド樹脂部の厚みを薄くできて、パッケージの小型化および薄型化を図ることができる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記１層目のモールド樹脂部の表面のうちの少なくとも上記光半導体素子の上部の領域を覆う透明導電膜を形成し、上記光半導体素子と上記１層目のモールド樹脂部および上記透明導電膜を上記２層目のモールド樹脂部により封止したことを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記１層目のモールド樹脂部の表面のうちの少なくとも光半導体素子の上部の領域を覆うように形成された透明導電膜により、高透過率を有したままで外部からの電子ノイズを低減することができ、誤動作の無い光伝送品質の良好な光半導体装置を安価に作製できる。
また、一実施形態の光半導体装置は、上記１層目のモールド樹脂部の表面のうちの上記光半導体素子の受光または発光の少なくとも一方を行う部分以外の領域を覆う導電性樹脂部を形成し、上記光半導体素子と上記１層目のモールド樹脂部および上記導電性樹脂部を上記２層目のモールド樹脂部により封止したことを特徴とする。
上記実施形態の光半導体装置によれば、上記１層目のモールド樹脂部の表面のうちの光半導体素子の受光または発光の少なくとも一方を行う部分以外の領域を覆うように形成された導電性樹脂部により、外部からの電子ノイズおよび光ノイズを低減でき、誤動作の無い光伝送品質の良好な光半導体装置を安価に作製できる。
また、この発明の電子機器は、上記いずれか１つの光半導体装置を備えることを特徴とする。
上記電子機器によれば、信頼性の高い光伝送品質の良好な上記光半導体装置を用いることにより、品質の高い安価な電子機器が製造することが可能となる。
以上より明らかなように、この発明の光半導体装置によれば、ＰＤやＬＥＤのようにサイズの小さい光半導体素子を用いた光半導体装置においても、信頼性が高く光伝送品質の良好な光半導体装置が小型で安価に製造することが可能となる。
以下、この発明の光半導体装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
(第１実施形態)
図１は、この発明の第１実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。
この第１実施形態による光半導体装置は、図１に示すように、リードフレーム１上に光半導体素子２およびその光半導体素子２を駆動・制御するための集積回路チップ５を導電性接着ペースト３により接着して実装している。そして、耐寒性を有するシリコーン樹脂を用いて光半導体素子２をコートして、シリコーン樹脂部１３を形成している。上記光半導体素子２とシリコーン樹脂部１３および集積回路チップ５を透光性モールド樹脂からなる１層目のモールド樹脂部１４により封止し、さらに、１層目のモールド樹脂部１４の外周部を、１層目とは別の透過率の高い透光性モールド樹脂からなる２層目のモールド樹脂部１５により封止している。これにより、上記光半導体装置は、２層モールド構造を形成している。上記２層目のモールド樹脂部１５に形成されたレンズ１０により光半導体素子２と光ファイバーケーブル１１とを光学的に結合している。また、上記光半導体素子２とリードフレーム１をワイヤー４を介して電気的に接続している。
上記第１実施形態の光半導体装置では、１層目のモールド樹脂部１４の線膨張係数α１を２層目のモールド樹脂部１５の線膨張係数α２よりも小さくしている。これによって、１層目のモールド樹脂部１４と、リードフレーム１および光半導体素子２の線膨張係数の差異を小さくすることが可能となり、熱ストレスによるボンディングワイヤーの断線やパッケージクラック等の不具合を簡単な構成で防止することができる。したがって、光伝送品質の良好な信頼性の高い光半導体装置を小型で安価に作製することができる。
また、上記耐寒性を有するシリコーン樹脂部１３により光半導体素子２を覆うことによって、低温時にもシリコーン樹脂部１３の弾性が保たれることによりボンディングされたワイヤー４にかかる応力を低減でき、より信頼性の高い光半導体装置を作製することができる。
また、上記１層目のモールド樹脂部１４の透過率は、上記２層目のモールド樹脂部１５の透過率よりも小さい。したがって、上記１層目のモールド樹脂部１４での外乱光の回り込みを低減でき、Ｓ／Ｎ比を向上できる。また、上記１層目のモールド樹脂部１４での光の散乱を低減でき、受信または送信の効率を向上できる。
また、上記シリコーン樹脂部１３の透過率は、上記１層目のモールド樹脂部１４の透過率、および、上記２層目のモールド樹脂部１５の透過率よりも大きい。したがって、上記シリコーン樹脂部１３は、上記１層目のモールド樹脂部１４および上記２層目のモールド樹脂部１５よりも、透光性に優れ、光量の損失を低減できる。
(第２実施形態)
次に、この発明の第２実施形態の光半導体装置は、１層目のモールド樹脂部を除いて第１実施形態の光半導体装置と同一の構成をしており、図１を援用する。
この第２実施形態の光半導体装置では、１層目のモールド樹脂部１４にフィラー(例えば特殊シリカ)を充填したモールド樹脂を用い、リードフレーム１の線膨張係数と１層目のモールド樹脂部１４の線膨張係数α１との差が０〜６.０×１０−５になるように、使用するモールド樹脂のフィラーの充填量を調整している。
上記第２実施形態の光半導体装置によれば、熱ストレスによるリードフレーム１と１層目のモールド樹脂部１４の剥離により発生するワイヤー４の断線や光半導体素子２, 集積回路チップ５のチップの剥れ等の不具合を低減でき、より信頼性の高い光半導体装置を作製することができる。
なお、第２実施形態の光半導体装置のリードフレーム１の線膨張係数と１層目のモールド樹脂部１４の線膨張係数α１との差を０〜６.０×１０−５とする条件は、後述する第３〜第１９実施形態の光半導体装置に適用してもよい。
(第３実施形態)
次に、この発明の第３実施形態の光半導体装置は、２層目のモールド樹脂部を除いて第１実施形態の光半導体装置と同一の構成をしており、図１を援用する。
この第３実施形態の光半導体装置では、１層目のモールド樹脂部１４の線膨張係数α１と２層目のモールド樹脂部１５の線膨張係数α２との差を０〜６.０×１０−５になるようにしている。
上記第３実施形態の光半導体装置によれば、１層目のモールド樹脂部１４と２層目のモールド樹脂部１５の熱収縮差による樹脂界面剥離による耐湿性等の不具合を低減でき、信頼性の高い光半導体装置を作製することができる。
なお、この第３実施形態の光半導体装置の１層目のモールド樹脂部の線膨張係数と２層目のモールド樹脂部の線膨張係数との差を０〜６.０×１０−５とする条件は、第２実施形態や後述する第４〜第１９実施形態の光半導体装置に適用してもよい。
(第４実施形態)
次に、この発明の第４実施形態の光半導体装置は、１層目,２層目のモールド樹脂部の材料を除いて第１実施形態と同一の構成をしており、図１を援用する。
この第４実施形態の光半導体装置では、１層目,２層目のモールド樹脂部１４,１５に用いる透光性モールド樹脂として、ガラス転移温度Ｔgが高く硬化性の速いフェノール系硬化エポキシ樹脂を用いている。
上記第４実施形態の光半導体装置によれば、線膨張係数,熱伝導性および透過率のコントロールを容易に行うことができ、光伝送品質の良好な信頼性の高い光半導体装置を小型で安価に作製することができる。
なお、フェノール系硬化エポキシ樹脂の代わりに、透明性の高い酸無水系硬化エポキシ樹脂を１層目,２層目のモールド樹脂部に用いてもよく、この場合も同様の効果を有する。また、この第４実施形態の光半導体装置は、第２,第３実施形態の光半導体装置に適用してもよい。
(第５実施形態)
図２は、この発明の第５実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。この発明の第５実施形態の光半導体装置は、１層目,２層目のモールド樹脂部を除いて第１実施形態と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
この第５実施形態の光半導体装置では、図２に示すように、１層目のモールド樹脂部１６に、透明フィラー１８を充填した高透過率で線膨張係数α１の小さいフェノール系硬化エポキシ樹脂を用い、２層目のモールド樹脂部１７に、フィラーの充填されていない高透過率の酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いている。
上記第５実施形態の光半導体装置によれば、光伝送品質の良好な信頼性の高い光半導体装置を小型で安価に作製することができる。
なお、この第５実施形態の光半導体装置は、第２,第３実施形態の光半導体装置に適用してもよい。
(第６実施形態)
図３は、この発明の第６実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。この発明の第６実施形態の光半導体装置は、２層目のモールド樹脂部を除いて第５実施形態と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
この第６実施形態の光半導体装置では、図３に示すように、１層目のモールド樹脂部１６に、透明フィラー１８を充填した高透過率で線膨張係数α１の小さいフェノール系硬化エポキシ樹脂を用い、２層目のモールド樹脂部１９に、高透過率で線膨張係数の小さい透明フィラー１８’を充填させた酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いている。
上記第６実施形態の光半導体装置によれば、１層目のモールド樹脂部１６と２層目のモールド樹脂部１９の線膨張係数の差を小さくし、熱ストレスによる樹脂界面剥離から発生する耐湿性等の不具合を低減でき、さらに信頼性の高い光半導体装置を作製することができる。
(第７実施形態)
図４は、この発明の第７実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。この発明の第７実施形態の光半導体装置は、２層目のモールド樹脂部を除いて第６実施形態と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
この第７実施形態の光半導体装置では、図４に示すように、１層目のモールド樹脂部１６よりも透明フィラー１８’の充填量の少ないフェノール系硬化エポキシ樹脂を２層目のモールド樹脂部２０に用いている。
上記第７実施形態の光半導体装置によれば、１層目のモールド樹脂部１６に、透明フィラー１８を充填した高透過率で線膨張係数α１の小さいフェノール系硬化エポキシ樹脂を用い、１層目のモールド樹脂部１６と２層目のモールド樹脂部２０の線膨張係数との差をより小さくし、熱ストレスによる樹脂界面剥離の発生を低減することができる。また、１層目,２層目のモールド樹脂部１６,２０に用いたフェノール系硬化エポキシ樹脂は、酸無水系硬化エポキシ樹脂に比べ、硬化性が速いことから封止時間を短縮することができ、信頼性の高い光半導体装置を安価に作製することができる。
(第８実施形態)
図５は、この発明の第８実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。この発明の第８実施形態の光半導体装置は、１層目のモールド樹脂部を除いて第５実施形態と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
この第７実施形態の光半導体装置では、図５に示すように、１層目のモールド樹脂部２１に、透明フィラー１８を充填した高透過率で線膨張係数α１の小さい酸無水系硬化エポキシ樹脂を用い、２層目のモールド樹脂部１７に、フィラーの充填されていない高透過率の酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いている。
上記第８実施形態の光半導体装置によれば、より光伝送品質の良好な信頼性の高い光半導体装置を小型で安価に作製することができる。
なお、この第８実施形態の光半導体装置は、第１,第３実施形態の光半導体装置に適用してもよい。
(第９実施形態)
図６は、この発明の第９実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。この発明の第９実施形態の光半導体装置は、１層目のモールド樹脂部を除いて第６実施形態と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
この第９実施形態の光半導体装置では、図６に示すように、２層目のモールド樹脂部１９に、透明フィラー１８’を充填した酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いる。上記２層目のモールド樹脂部１９に、充填されるフィラー量としては１層目のモールド樹脂部２１のフィラー充填の７５％以下にしている。
上記第９実施形態の光半導体装置によれば、１層目のモールド樹脂部２１に、透明フィラー１８を充填した高透過率で線膨張係数α１の小さい酸無水系硬化エポキシ樹脂を用い、１層目のモールド樹脂部２１と２層目のモールド樹脂部１９との線膨張係数の差を小さくし、熱ストレスによる樹脂界面剥離から発生する耐湿性等の不具合を低減でき、さらに信頼性の高い光半導体装置を作製することができる。
(第１０実施形態)
図７は、この発明の第１０実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。この発明の第１０実施形態の光半導体装置は、２層目のモールド樹脂部を除いて第９実施形態と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
この第１０実施形態の光半導体装置では、図６に示すように、１層目のモールド樹脂部２１よりも透明フィラー１８’の充填量の少ないフェノール系硬化エポキシ樹脂を２層目のモールド樹脂部２０に用いている。
上記第１０実施形態の光半導体装置によれば、１層目のモールド樹脂部２１に、透明フィラー１８を充填した高透過率で線膨張係数α１の小さい酸無水系硬化エポキシ樹脂を用い、１層目のモールド樹脂部２１と２層目のモールド樹脂部２０との線膨張係数の差を小さくし、熱ストレスによる樹脂界面剥離の発生を低減することができる。また、２層目のモールド樹脂部２０に用いられたフェノール系硬化エポキシ樹脂は、酸無水系硬化エポキシ樹脂に比べ、硬化性が速いことから封止時間を短縮することができ、信頼性の高い光半導体装置を安価に作製することができる。
(第１１実施形態)
次に、この発明の第１１実施形態の光半導体装置は、１層目のモールド樹脂部を除いて第５実施形態の光半導体装置と同一の構成をしており、図２を援用する。
この第１１実施形態の光半導体装置では、１層目のモールド樹脂部１６に充填される透明フィラーの充填量を２０〜８０wt％の範囲にコントロールする。
上記第１１実施形態の光半導体装置によれば、高透過率を保ったままで１層目のモールド樹脂部１６の線膨張係数α１を小さくできると共に、熱伝導度を高くすることができ、光伝送品質の良好な信頼性の高い光半導体装置を小型で安価に作製することができる。
なお、この第１１実施形態の光半導体装置の透明フィラーの充填量の条件は、第６〜第１０実施形態や後述する第１２〜第１９実施形態の光半導体装置に適用してもよい。
(第１２実施形態)
次に、この発明の第１２実施形態の光半導体装置は、１層目のモールド樹脂部を除いて第５実施形態の光半導体装置と同一の構成をしており、図２を援用する。
この第１２実施形態の光半導体装置では、充填する１層目のモールド樹脂部１６に屈折率を近づけた透明フィラーを用いている。
上記第１２実施形態の光半導体装置によれば、モールド樹脂内における透明フィラーに起因する散乱による光信号の減衰を低減することができ、より光伝送品質の良好な光半導体装置を作製することができる。
なお、この第１２実施形態の光半導体装置の透明フィラーは、第６〜第１１実施形態や後述する第１３〜第１９実施形態の光半導体装置に適用してもよい。
(第１３実施形態)
図８は、この発明の第１３実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。この発明の第１３実施形態の光半導体装置は、１層目,２層目のモールド樹脂部を除いて第９実施形態と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
この第１３実施形態の光半導体装置では、図８に示すように、１層目,２層目のモールド樹脂部を１６,１９に夫々充填される透明フィラー２２,２２’の形状を球状にしている。
上記第１３実施形態の光半導体装置によれば、球状の透明フィラー２２,２２’によって１層目,２層目のモールド樹脂部を１６,１９内での光信号伝達経路を安定化することができると共に、フィラーによる半導体素子への応力ダメージ(フィラーアタック)を低減することができる。したがって、光伝送品質の良好な信頼性の高い光半導体装置を作製することができる。
また、球状フィラーの粒径を揃えることがより望ましい。
なお、この第１３実施形態の光半導体装置は、第６〜第８,第１０〜第１２実施形態や後述する第１４〜第１９実施形態の光半導体装置に適用してもよく、また、第５実施形態の１層目のモールド樹脂部に適用してもよい。
(第１４実施形態)
次に、この発明の第１４実施形態の光半導体装置は、１層目,２層目のモールド樹脂部を除いて第１実施形態の光半導体装置と同一の構成をしており、図１を援用する。
この発明の第１４実施形態の光半導体装置は、第１実施形態の光半導体装置おいて、１層目,２層目のモールド樹脂部１４,１５に、光半導体素子２の受光波長または発光波長よりも短波長側(４００nm以下)の光をカットする染料を含有させたものである。ここで「染料」とは、特定波長の光を吸収する光吸収剤のことである。
この第１４実施形態の光半導体装置によれば、１層目,２層目のモールド樹脂部１４,１５に含有させた染料により外部からの光ノイズを低減することができ、誤動作の無い光伝送品質の良好な光半導体装置を安価に作製することができる。
なお、１層目,２層目のモールド樹脂部１４,１５の少なくとも一方に短波長側(４００nm以下)の光をカットする染料を含有させてもよい。また、この第１４実施形態の光半導体装置の染料を含有させた１層目,２層目のモールド樹脂部は、第２〜第１３実施形態や後述する第１５〜第１９実施形態の光半導体装置に適用してもよい。
(第１５実施形態)
図９は、この発明の第１５実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。この第１５実施形態の光半導体装置は、凹部２３を除いて第１３実施形態の図８に示す光半導体装置と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
この発明の第１５実施形態の光半導体装置では、図９に示すように、光半導体素子２の受発光部上部の１層目のモールド樹脂部１６に凹部２３を設けている。これにより、光半導体素子２の受発光部上部の１層目のモールド樹脂部１６の厚みを他の部分よりもできる限り薄くしている(１層目のモールド樹脂部１６の厚みを２００μm以下)。
通常、光半導体素子上のボンディングされたワイヤー４の高さが１００〜２００μm程度あるために１層目のモールド樹脂部１６用の金型の成形厚みを全て２００μm以下にしておくと、ワイヤー４が金型に接触してしまい変形及び断線する恐れがある。しかし、１層目のモールド樹脂部１６の厚みをできる限り薄くする方が光伝送品質の高い特性を得られることから、ワイヤー４の無い受発光部上部のみをできる限り薄く(２００μm以下)にすることにより、１層目のモールド樹脂部１６内でのフィラーによる光の散乱を低減でき、光伝送品質の良好な信頼性の高い光半導体装置を安価に作製することができる。
なお、この第１５実施形態の光半導体装置の１層目のモールド樹脂部の厚みを凹部を設けることにより薄くする構成は、１層目のモールド樹脂部内にフィラーを充填している第５〜第１２,第１４実施形態や後述する第１６〜第１９実施形態の光半導体装置に適用してもよい。
(第１６実施形態)
図１０は、この発明の第１６実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。この第１６実施形態の光半導体装置は、凹部２３の側壁を除いて第１５実施形態の図９に示す光半導体装置と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
この発明の第１５実施形態の光半導体装置では、光半導体素子２の受発光部上部の１層目のモールド樹脂部１６に設けられた凹部２３の側壁に、テーパー２４を設けている。
上記第１６実施形態の光半導体装置によれば、１層目のモールド樹脂部１６の凹部２３の側壁に設けられたテーパー２４により、発信光または受信光を効率良く集光することができ、より光伝送品質の良好な光半導体装置を安価に作製することができる。
(第１７実施形態)
図１１は、この発明の第１７実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。この第１７実施形態の光半導体装置では、シリコーン樹脂部１３を除いて第１３実施形態の図８に示す光半導体装置と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
この発明の第１７実施形態の光半導体装置は、光半導体素子２をコートしたシリコーン樹脂部１３を１層目のモールド樹脂部１６で封止せず、２層目のモールド樹脂部１９で封止している。つまり、シリコーン樹脂部１３と２層目のモールド樹脂部１９を密着部２５で密着させている。
上記第１７実施形態の光半導体装置によれば、１層目のモールド樹脂部１６内を光信号が通過しないので、１層目のモールド樹脂部１６における光信号の散乱がなく、光伝送品質の良好な光半導体装置を安価に作製することができる。また、１層目のモールド樹脂部１６内の透明フィラー２２の充填量を多くすることも可能となる。
なお、この第１７実施形態の光半導体装置は、第１〜第１６実施形態や後述する第１８,第１９実施形態の光半導体装置に適用してもよい。
(第１８実施形態)
図１２は、この発明の第１８実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。この第１８実施形態の光半導体装置は、透明導電膜２６を除いて第１３実施形態の図８に示す光半導体装置と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
この発明の第１８実施形態の光半導体装置では、１層目のモールド樹脂部１６と２層目のモールド樹脂部１９との間に透明導電膜(ＴiＯ２,Ｉn２Ｏ３等)２６を形成している。
上記第１８実施形態の光半導体装置によれば、透明導電膜２６により高透過率を有したままで外部からの電子ノイズを低減することができ、誤動作の無い光伝送品質の良好な光半導体装置を安価に作製することができる。
なお、この第１８実施形態の光半導体装置の透明導電膜は、第１〜第１７実施形態や後述する第１９実施形態の光半導体装置に適用してもよい。
(第１９実施形態)
図１３は、この発明の第１９実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。この第１９実施形態の光半導体装置は、遮光性導電性樹脂部２７を除いて第１３実施形態の図８に示す光半導体装置と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
この発明の第１９実施形態の光半導体装置では、１層目のモールド樹脂部１６のモールド時に遮光性導電樹脂の塗布用の溝３１およびリードフレーム１とのコンタクト用の穴３２を形成しておき、光半導体素子２の受発光部以外の１層目のモールド樹脂部１６の上面部分を遮光性導電性樹脂部２７によりコートした後、２層目のモールド樹脂部１９により封止している。なお、１層目のモールド樹脂部１６上に光半導体素子２の受発光部の上面部が遮光性導電性樹脂部２７で覆われないように、樹脂止め用の壁２８を設けている。
上記第１９実施形態の光半導体装置によれば、遮光性導電性樹脂部２７により外部からの電子ノイズおよび光ノイズを低減でき、誤動作の無い光伝送品質の良好な光半導体装置を安価に作製することができる。
なお、この第１９実施形態の光半導体装置の遮光性導電性樹脂部は、第１〜第１２実施形態や第１４〜第１８実施形態の光半導体装置に適用してもよい。
(第２０実施形態)
図１４は、この発明の第２０実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。この第２０実施形態の光半導体装置は、シリコーン樹脂部１３およびワイヤー４０を除いて第１７実施形態の図１１に示す光半導体装置と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
この発明の第２０実施形態による光半導体装置では、上記リードフレーム１と上記光半導体素子２は、低ループ形状のワイヤー４０を介して、互いに電気的に接続されている。上記ワイヤー４０は、上記光半導体素子２側に、上記リードフレーム１の面に略平行な平行部４０ａを有する。つまり、上記ワイヤー４０は、上記シリコーン樹脂部１３内に、上記平行部４０ａを有する。このワイヤー４０は、例えば、上記光半導体素子２に一次ボンディングを行い、上記リードフレーム１に二次ボンディングを行うことによって、形成される。
上記第２０実施形態の光半導体装置によれば、上記シリコーン樹脂部１３内での、上記リードフレーム１に対して垂直方向の上記ワイヤー４０の立ち上がりを小さくできる。したがって、この光半導体装置の製造時に、上記１層目のモールド樹脂部１６の成形用の金型で、上記シリコーン樹脂部１３を押さえて、上記シリコーン樹脂部１３に応力がかかっても、上記ワイヤー４０の座屈を防止して、上記ワイヤー４０の損傷を防止できる。
また、上記リードフレーム１と上記集積回路チップ５は、別の上記ワイヤー４０を介して、互いに電気的に接続されている。このように、上記光半導体素子２を接続する上記ワイヤー４０との相互作用により、上記１層目モールド樹脂部１６の厚みＢを薄くできて、パッケージの小型化および薄型化を図ることができる。なお、上記集積回路チップ５を接続するワイヤーは、上記低ループ形状のワイヤー４０でなくてもよい。
(第２１実施形態)
図１５は、この発明の第２１実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。この第２１実施形態の光半導体装置は、ワイヤー４１を除いて第２０実施形態の図１４に示す光半導体装置と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
この発明の第２１実施形態による光半導体装置では、低ループ形状のワイヤー４１は、上記光半導体素子２に位置するバンプ部４１ａから延びると共に上記リードフレーム１に略平行な平行部４１ｂを有する。
上記ワイヤー４１の形成方法を述べる。まず、上記光半導体素子２の電極に、ボール状のバンプ部４１ａをボンディングする。続いて、上記リードフレーム１に一次ボンディングを行い、上記バンプ部４１ａに二次ボンディングを行って、上記ワイヤー４１を形成する。
上記第２１実施形態の光半導体装置によれば、上記ワイヤー４１は、上記バンプ部４１ａと上記平行部４１ｂとを有するので、上記ワイヤー４１を上記光半導体素子２に確実に接続でき、かつ、立ち上がりの小さい上記ワイヤー４１を容易に形成できる。また、上記ワイヤー４１の平行部４１ｂを低い位置（上記光半導体素子２に近い位置）に容易に形成できる。
また、通常の光半導体装置に上記ワイヤー４１を使用した場合に、-40℃〜+85℃の温度条件で熱サイクル試験を行うと、500サイクル以下である。これに対して、本発明の光半導体装置に上記ワイヤー４１を使用した場合に、-40℃〜+105℃の更に厳しい温度条件で、熱サイクル試験を行うと、500サイクル以上の信頼性を確保できる。
(第２２実施形態)
図１６は、この発明の第２２実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。この第２２実施形態の光半導体装置は、ワイヤー４２を除いて第２０実施形態の図１４に示す光半導体装置と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明を省略する。
この発明の第２２実施形態による光半導体装置では、低ループ形状のワイヤー４２は、上記光半導体素子２に位置するボール部４２ａと、このボール部４２ａから延びる屈曲部４２ｂと、この屈曲部４２ｂから延びると共に上記リードフレーム１に略平行な平行部４２ｃとを有する。
上記ワイヤー４２の形成方法を述べる。まず、上記光半導体素子２の電極に、一次ボンディングを行って、上記ボール部４２ａを形成する。続いて、ワイヤーを切断することなく、上記屈曲部４２ｂを形成して、上記ボール部４２ａの頂上にワイヤーの一部を重ね潰し、上記リードフレーム１に二次ボンディングを行って、上記ワイヤー４２を形成する。
上記第２２実施形態の光半導体装置によれば、上記ワイヤー４２は、上記ボール部４２ａと上記屈曲部４２ｂと上記平行部４２ｃとを有するので、上記ワイヤー４２を上記光半導体素子２に確実に接続でき、かつ、立ち上がりの小さい上記ワイヤー４２を容易に形成できる。
(第２３実施形態)
図１７は、この発明の第２３実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。第２２実施形態の図１６に示す光半導体装置と相違する点を説明すると、この第２３実施形態の光半導体装置では、上記屈曲部４２ｂの上記光半導体素子２からの高さは、上記平行部４２ｃの上記光半導体素子２からの高さよりも、低い。
上記第２３実施形態の光半導体装置によれば、上記屈曲部４２ｂの高さは、上記平行部４２ｃの高さよりも、低いので、上記屈曲部４２ｂの立ち上がりを小さくできて、上記ワイヤー４２の座屈を確実に防止できる。
(第２４実施形態)
図１８は、この発明の第２４実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。第２３実施形態の図１７に示す光半導体装置と相違する点を説明すると、この第２４実施形態の光半導体装置では、上記ワイヤー４２は、上記リードフレーム１に設けられた屈曲部４２ｄを有する。
この屈曲部４２ｄの形成方法を説明する。上記リードフレーム１に二次ボンディングを行った後、ワイヤーを切断することなく、ループを形成し、この二次ボンディングの位置に、ワイヤーの一部を含めて潰して、上記屈曲部４２ｄを形成する。
上記第２４実施形態の光半導体装置によれば、上記ワイヤー４２は、上記屈曲部４２ｄを有するので、上記ワイヤー４２の上記リードフレーム１に対する接合強度を高めることができる。
(第２５実施形態)
図１９は、この発明の第２５実施形態による光半導体装置の概略的な構造図である。第２１実施形態の図１５に示す光半導体装置と相違する点を説明すると、この第２５実施形態の光半導体装置では、上記ワイヤー４１は、上記光半導体素子２から延びると共に上記リードフレーム１に略平行は平行部４１ｂを有する。つまり，上記ワイヤー４１には、上記バンプ部４１ａがない。
上記ワイヤー４１の形成方法を述べると、上記リードフレーム１に一次ボンディングを行い、上記光半導体素子２に二次ボンディングを行って、上記ワイヤー４１を形成する。
上記第２５実施形態の光半導体装置によれば、上記ワイヤー４１は、上記光半導体素子２から上記リードフレーム１に略平行に延びる平行部４１ｂを有するので、上記ワイヤー４１の立ち上がりを略なくすことができ、上記ワイヤー４１の座屈を確実に防止できる。
(第２６実施形態)
図２０は、この発明の電子機器の一例としての測距センサーのブロック図である。この測距センサーは、上記第１〜上記第２５実施形態のいずれかに記載の２つの光半導体装置を備える。ただし、１つの光半導体装置４０１は、光半導体素子として発光素子を用い、もう１つの光半導体装置４０２は、光半導体素子として受光素子を用いる。さらに、この測距センサーは、演算部４０３を含む。
そして、上記発光素子を含む光半導体装置４０１から被検出物に照射し、この被検出物にて反射した光を上記受光素子を含む光半導体装置４０２によって受けて、この受光信号を上記演算部４０３によって演算して、上記被検出物までの距離を求める。
上記電子機器によれば、信頼性の高い光伝送品質の良好な上記光半導体装置を用いることにより、品質の高い安価な電子機器が製造することが可能となる。
近年、光半導体装置を備えた電子機器(デジタルＴＶ、デジタルＢＳチューナ、ＣＳチューナ、ＤＶＤプレーヤー、ＣＤプレーヤー、ＡＶアンプ、オーディオ、パソコン、パソコン周辺機器、携帯電話、ＰＤＡ等)はコスト競争が激しく、搭載部品に対しての価格ダウン要求は厳しさを増している。
また、車載用のカーオーディオ、カーナビゲーション、センサー,制御機器やＦＡ用のロボットのセンサー、制御用機器等、動作温度範囲の厳しい電子機器にも光半導体装置の搭載が進んでいる。
この発明は、そうした電子機器に対して、信頼性の高い光伝送品質の良好な光半導体装置を安価に提供できることにより、品質の高い安価な電子機器が製造することが可能となる。
図１はこの発明の第１実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図２はこの発明の第５実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図３はこの発明の第６実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図４はこの発明の第７実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図５はこの発明の第８実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図６はこの発明の第９実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図７はこの発明の第１０実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図８はこの発明の第１３実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図９はこの発明の第１５実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図１０はこの発明の第１６実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図１１はこの発明の第１７実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図１２はこの発明の第１８実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図１３はこの発明の第１９実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図１４はこの発明の第２０実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図１５はこの発明の第２１実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図１６はこの発明の第２２実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図１７はこの発明の第２３実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図１８はこの発明の第２４実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図１９はこの発明の第２５実施形態による光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図２０はこの発明の電子機器を示すブロック図である。 図２１は従来の代表的な透明樹脂を用いた光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図２２は従来の代表的なフィラー入り樹脂を用いた光半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。 図２３は従来の代表的な樹脂封止技術を用いた半導体装置の概略的な構成を示す説明図である。
符号の説明
１,１０１,２０１,３０１…リードフレーム
２,１０２,２０２,３０２…光半導体素子
３,１０３,２０３,３０３…導電性接着ペースト
４,１０４,２０４,３０４…ワイヤー
５,１０５…集積回路チップ
６,１０６…透光性の透明樹脂
１０…レンズ
１１,１１１,２１１…光ファイバーケーブル
１３…シリコーン樹脂部
１４…１層目のモールド樹脂部
１５…２層目のモールド樹脂部
１６…１層目のモールド樹脂部
１７…２層目のモールド樹脂部
１８,１８’…透明フィラー
１９…２層目のモールド樹脂部
２０…２層目のモールド樹脂部
２１…１層目のモールド樹脂部
２２,２２’…球状の透明フィラー
２３…凹部
２４…テーパー
２５…密着部
２６…透明導電膜
２７…遮光性導電性樹脂部
２８…樹脂止め用の壁
３１…溝
３２…穴
４０,４１,４２…低ループ形状のワイヤー
４０ａ…平行部
４１ａ…バンプ部
４１ｂ…平行部
４２ａ…ボール部
４２ｂ…屈曲部
４２ｃ…平行部
２０７…モールド樹脂部
２１２…ガラスレンズ
３０８…第１の封止樹脂部
３０９…第２の封止樹脂部
４０１…発光素子を含む光半導体装置
４０２…受光素子を含む光半導体装置
４０３…演算部

Claims (26)

  1. リードフレームと、
    このリードフレーム上に搭載されている光半導体素子と、
    この光半導体素子を封止している透光性を有する１層目のモールド樹脂部と、
    この１層目のモールド樹脂部を封止している透光性を有する２層目のモールド樹脂部と、
    上記光半導体素子を覆うように設けられた耐寒性を有するシリコーン樹脂部と
    を備え、
    上記１層目のモールド樹脂部の線膨張係数を上記２層目のモールド樹脂部の線膨張係数よりも小さくし、
    上記シリコーン樹脂部により覆われた上記光半導体素子を、上記１層目のモールド樹脂部または上記２層目のモールド樹脂部のうちの少なくとも上記２層目のモールド樹脂部により封止し、
    上記シリコーン樹脂部の上記光半導体素子の受光または発光の少なくとも一方を行う部分の上部を、上記１層目のモールド樹脂部で封止せずに上記２層目のモールド樹脂部で封止し、
    上記リードフレームと上記光半導体素子は、低ループ形状のワイヤーを介して、互いに電気的に接続されていることを特徴とする光半導体装置。
  2. 請求項１に記載の光半導体装置において、
    上記１層目のモールド樹脂部の透過率は、上記２層目のモールド樹脂部の透過率よりも小さいことを特徴とする光半導体装置。
  3. 請求項１に記載の光半導体装置において、
    上記１層目のモールド樹脂部にフィラーを充填したモールド樹脂を用いて、上記リードフレームの線膨張係数と上記１層目のモールド樹脂部の線膨張係数との差が０〜６.０×１０−５になるようにしたことを特徴とする光半導体装置。
  4. 請求項３に記載の光半導体装置において、
    上記１層目のモールド樹脂部の線膨張係数と上記２層目のモールド樹脂部の線膨張係数との差が０〜６.０×１０−５になるようにしたことを特徴とする光半導体装置。
  5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光半導体装置において、
    上記１層目のモールド樹脂部と上記２層目のモールド樹脂部に、フェノール系硬化エポキシ樹脂または酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いたことを特徴とする光半導体装置。
  6. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光半導体装置において、
    上記１層目のモールド樹脂部に透明フィラーを充填したフェノール系硬化エポキシ樹脂を用い、上記２層目のモールド樹脂部に酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いたことを特徴とする光半導体装置。
  7. 請求項６に記載の光半導体装置において、
    上記２層目のモールド樹脂部に、透明フィラーを充填させた酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いたことを特徴とする光半導体装置。
  8. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光半導体装置において、
    上記１層目のモールド樹脂部に透明フィラーを充填したフェノール系硬化エポキシ樹脂を用い、
    上記２層目のモールド樹脂部に、上記１層目のモールド樹脂部よりも少ない充填量の透明フィラーが充填されたフェノール系硬化エポキシ樹脂を用いたことを特徴とする光半導体装置。
  9. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の光半導体装置において、
    上記１層目のモールド樹脂部に透明フィラーを充填した酸無水系硬化エポキシ樹脂を用い、
    上記２層目のモールド樹脂部にフィラー無しの酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いたことを特徴とする光半導体装置。
  10. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の光半導体装置において、
    上記１層目のモールド樹脂部と上記２層目のモールド樹脂部に、透明フィラーを充填した酸無水系硬化エポキシ樹脂を用いたことを特徴とする光半導体装置。
  11. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光半導体装置において、
    上記１層目のモールド樹脂部に透明フィラーを充填した酸無水系硬化エポキシ樹脂を用い、
    上記２層目のモールド樹脂部に上記１層目のモールド樹脂部よりも透明フィラーの充填量を少ないフェノール系硬化エポキシ樹脂を用いたことを特徴とする光半導体装置。
  12. 請求項６乃至１１のいずれか１つに記載の光半導体装置において、
    上記１層目のモールド樹脂部に充填される透明フィラーの充填量を２０〜８０wt％としたことを特徴とする光半導体装置。
  13. 請求項６乃至１１のいずれか１つに記載の光半導体装置において、
    上記透明フィラーの屈折率は、充填されるエポキシ樹脂の屈折率に近いことを特徴とする光半導体装置。
  14. 請求項６乃至１１のいずれか１つに記載の光半導体装置において、
    上記透明フィラーの形状が球状であることを特徴とする光半導体装置。
  15. 請求項１乃至１４のいずれか１つに記載の光半導体装置において、
    上記１層目のモールド樹脂部または上記２層目のモールド樹脂部の少なくとも一方に、上記光半導体素子の受光波長または発光波長よりも短波長側の光をカットする染料を含有させていることを特徴とする光半導体装置。
  16. 請求項６乃至請求項１５のいずれか１つに記載の光半導体装置において、
    上記光半導体素子の受光または発光の少なくとも一方を行う部分の上部の上記１層目のモールド樹脂部の厚みを他の部分よりも薄くしたことを特徴とする光半導体装置。
  17. 請求項１６に記載の光半導体装置において、
    上記光半導体素子の受光または発光の少なくとも一方を行う部分の上部の上記１層目のモールド樹脂部に凹部を形成し、
    凹部の側壁に集光用のテーパーを形成したことを特徴とする光半導体装置。
  18. 請求項１に記載の光半導体装置において、
    上記シリコーン樹脂部の透過率は、上記１層目のモールド樹脂部の透過率、および、上記２層目のモールド樹脂部の透過率よりも大きいことを特徴とする光半導体装置。
  19. 請求項１に記載の光半導体装置において、
    上記ワイヤーは、上記光半導体素子に位置するバンプ部から延びると共に上記リードフレームに略平行な平行部を有することを特徴とする光半導体装置。
  20. 請求項１に記載の光半導体装置において、
    上記ワイヤーは、
    上記光半導体素子に位置するボール部と、
    このボール部から延びる屈曲部と、
    この屈曲部から延びると共に上記リードフレームに略平行な平行部と
    を有することを特徴とする光半導体装置。
  21. 請求項２０に記載の光半導体装置において、
    上記屈曲部の上記光半導体素子からの高さは、上記平行部の上記光半導体素子からの高さよりも、低いことを特徴とする光半導体装置。
  22. 請求項１に記載の光半導体装置において、
    上記ワイヤーは、上記光半導体素子から延びると共に上記リードフレームに略平行な平行部を有することを特徴とする光半導体装置。
  23. 請求項１に記載の光半導体装置において、
    上記リードフレーム上に搭載され上記１層目のモールド樹脂部に封止されると共に上記光半導体素子を駆動制御する集積回路チップを備え、
    上記リードフレームと上記集積回路チップは、低ループ形状のワイヤーを介して、互いに電気的に接続されていることを特徴とする光半導体装置。
  24. 請求項１乃至２３のいずれか１つに記載の光半導体装置において、
    上記１層目のモールド樹脂部の表面のうちの少なくとも上記光半導体素子の上部の領域を覆う透明導電膜を形成し、
    上記光半導体素子と上記１層目のモールド樹脂部および上記透明導電膜を上記２層目のモールド樹脂部により封止したことを特徴とする光半導体装置。
  25. 請求項１乃至２３のいずれか１つに記載の光半導体装置において、
    上記１層目のモールド樹脂部の表面のうちの上記光半導体素子の受光または発光の少なくとも一方を行う部分以外の領域を覆う導電性樹脂部を形成し、
    上記光半導体素子と上記１層目のモールド樹脂部および上記導電性樹脂部を上記２層目のモールド樹脂部により封止したことを特徴とする光半導体装置。
  26. 請求項１乃至２５のいずれか１つに記載の光半導体装置を備えることを特徴とする電子機器。
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