JP4606007B2 - Manufacturing method of optical device - Google Patents
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Description
本発明は光学装置の製造方法に係り、特に、所定の光学特性を有する光学装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a manufacturing how an optical device, particularly relates to the production how an optical device having a predetermined optical characteristic.
例えば、携帯電話に代表される携帯端末装置においては、液晶表示画面のバックライトの輝度を周囲の明るさに応じて変更することにより、視認性の向上及びバッテリの省電力化を図っている。このため、携帯端末装置には、周囲の明るさを検出する光検出装置が組み込まれている。 For example, in a mobile terminal device typified by a mobile phone, the brightness of a backlight of a liquid crystal display screen is changed according to the surrounding brightness, thereby improving visibility and saving battery power. For this reason, the mobile terminal device incorporates a light detection device that detects ambient brightness.
光検出装置は、配線及び電極などが形成された回路基板上に、受光素子が形成された半導体チップを搭載し、半導体チップをエポキシ樹脂などの透明な封止樹脂により封止した構成とされている(例えば、特許文献1参照)。 The light detection device has a structure in which a semiconductor chip on which a light receiving element is formed is mounted on a circuit board on which wirings and electrodes are formed, and the semiconductor chip is sealed with a transparent sealing resin such as an epoxy resin. (For example, refer to Patent Document 1).
このとき、赤外線など人間の目に見えない光に反応しないようにするため、通常、半導体チップの受光部に赤外線より長い波長、600nm以上の光をカットする光学フィルタが配置される。 At this time, in order not to react with light such as infrared rays that cannot be seen by human eyes, an optical filter that cuts light having a wavelength longer than infrared rays and 600 nm or more is usually disposed in the light receiving portion of the semiconductor chip.
光学フィルタは、例えば、誘電体多層膜フィルタが用いられる。誘電体多層膜フィルタは、屈折率の異なる誘電体膜の膜厚を順次に変化させつつ、積層した構成とされ、半導体チップの製造時にその受光部に形成される。このとき、光学フィルタは、誘電体膜の膜厚を変えることにより、その光学特性が変化する構成とされている。 For example, a dielectric multilayer filter is used as the optical filter. The dielectric multilayer filter has a laminated structure in which the film thicknesses of the dielectric films having different refractive indexes are sequentially changed, and is formed in the light receiving portion when the semiconductor chip is manufactured. At this time, the optical filter is configured to change its optical characteristics by changing the film thickness of the dielectric film.
このような光学フィルタが搭載された光学装置では、光学フィルタが予め形成された半導体チップを回路基板に搭載した後、半導体チップと回路基板とをワイヤボンディングにより接続して、半導体チップを透明樹脂により封止する。 In an optical apparatus equipped with such an optical filter, a semiconductor chip on which an optical filter is formed in advance is mounted on a circuit board, and then the semiconductor chip and the circuit board are connected by wire bonding, and the semiconductor chip is made of a transparent resin. Seal.
このとき、封止樹脂の接着性を良くするために、通常、樹脂封止を行う前に半導体チップ及び回路基板の樹脂封止面をプラズマクリーニングする。半導体チップ及び回路基板の樹脂封止面をプラズマクリーニングすると、半導体チップ及び回路基板の樹脂封止面がプラズマガスによって叩かれ、その表層の分子が飛ばされてクリーニングが行われる。プラズマクリーニングが行われることにより、樹脂封止面が清浄化され、封止樹脂との密着性が向上する。 At this time, in order to improve the adhesiveness of the sealing resin, usually, the resin sealing surfaces of the semiconductor chip and the circuit board are plasma cleaned before the resin sealing. When the resin-sealed surfaces of the semiconductor chip and the circuit board are plasma-cleaned, the resin-sealed surfaces of the semiconductor chip and the circuit board are struck by the plasma gas, and molecules on the surface layer are blown off for cleaning. By performing the plasma cleaning, the resin sealing surface is cleaned and the adhesion with the sealing resin is improved.
図7は、従来のプラズマクリーニング前後の半導体チップの断面図を示す。図7(A)はプラズマクリーニング前の半導体チップの状態、図7(B)はプラズマクリーニング後の半導体チップの状態を示す。 FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor chip before and after the conventional plasma cleaning. FIG. 7A shows the state of the semiconductor chip before plasma cleaning, and FIG. 7B shows the state of the semiconductor chip after plasma cleaning.
図7(A)に示すように光学フィルタ101は、半導体チップ100上に形成されている。光学フィルタ101は、誘電体多層膜フィルタから構成されており、屈折率の異なる2種類の誘電体膜111−1〜111−n、112−1〜112−nを交互に積層した構成とされている。このとき、誘電体多層膜フィルタは、誘電体膜111−1〜111−n、1121−1〜112−nの膜厚の設定により、所望の光学特性が得られる。例えば、光学フィルタ101により波長600nm以上の光、すなわち、赤外光をカットする場合、誘電体膜111−1〜111−nを酸化チタンTiO3、誘電体膜112−1〜112−nを酸化珪素SiO2で構成した場合、最表層の誘電体膜112−nの膜厚は、通常、0.3〜0.4μm程度に設定される。
As shown in FIG. 7A, the optical filter 101 is formed on the
一方、プラズマクリーニングにより充分に清浄化すると、光学フィルタ101の最表層の約1μm程度が削除される。よって、図7(A)に示す半導体チップ100にプラズマクリーニングを行うと、光学フィルタ101の上部の誘電体膜111−n、112−nが削られ、その下層の誘電体膜112−mが表出することになる。光学フィルタ101の上部の誘電体膜111−n、112−nが削られると、光学フィルタ101に比べて光学特性への影響は少ないものの、フィルタの光透過特性が変化し、所望の光学特性が得られなくなる。
On the other hand, when sufficiently cleaned by plasma cleaning, about 1 μm of the outermost layer of the optical filter 101 is deleted. Therefore, when plasma cleaning is performed on the
図8は従来のプラズマクリーニング前後の光学特性を示す図である。図8において、実線はプラズマクリーニング前の光学特性、破線はプラズマクリーニング後の光学特性を示す。 FIG. 8 is a diagram showing optical characteristics before and after the conventional plasma cleaning. In FIG. 8, the solid line indicates the optical characteristics before plasma cleaning, and the broken line indicates the optical characteristics after plasma cleaning.
図8に破線で示すようにプラズマクリーニングにより光学フィルタ101の上部の誘電体膜111−n、112−nが削られ、通過する光の波長が不安定になり、光の状態、例えば、含まれる波長に応じて感度が異なり、正確な検出が行えなくなるなどの問題点があった。 As shown by a broken line in FIG. 8, the dielectric films 111-n and 112-n above the optical filter 101 are removed by plasma cleaning, the wavelength of the light passing therethrough becomes unstable, and the light state, for example, is included. Sensitivity differs depending on the wavelength, and there is a problem that accurate detection cannot be performed.
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、所定の光学特性が得られる光学装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a manufacturing how an optical device in which a predetermined optical property can be obtained.
本発明は、所定の光学特性を有する光学装置(1)の製造方法であって、回路基板(11)上に搭載される光学素子(41)上に前記所定の光学特性を実現するフィルタ(42)を形成する工程と、フィルタ(42)が形成された光学素子(41)が搭載された回路基板(11)をプラズマクリーニングするクリーニング工程と、プラズマクリーニング後、回路基板(11)と光学素子と(41)ワイヤボンディングするワイヤボンディング工程と、光学素子(41)が搭載された回路基板(11)をクリーニング後、封止材(14)により封止する封止工程とを有し、前記フィルタ(42)は、多層膜構造を有し、所望の光学特性を得るために光学フィルタの膜に設定される膜厚より、最上層の厚さをクリーニング工程で削除される厚さだけ厚く設定し、前記フィルタは、前記封止工程により封止された後に、前記所定の光学特性を実現するように設定されたことを特徴とする。 The present invention is a method of manufacturing an optical device (1) having predetermined optical characteristics, and a filter (42) that realizes the predetermined optical characteristics on an optical element (41) mounted on a circuit board (11). ), A cleaning step of performing plasma cleaning on the circuit board (11) on which the optical element (41) on which the filter (42) is formed, and a circuit board (11) and the optical element after plasma cleaning. (41) has a wire bonding step of wire bonding after cleaning the circuit board optical element (41) is mounted (11), and a sealing step of sealing with a plug (14), said filter ( 42) has a multilayer structure, than the thickness to be set to film optical filter in order to obtain the desired optical properties, but the thickness to be removed to the thickness of the top layer in the cleaning step Thick set, the filter, after being sealed by the sealing step, wherein the set so as to realize the predetermined optical properties.
なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、請求の範囲が限定されるものではない。 In addition, the said reference code is a reference to the last, and a claim is not limited by this.
本発明によれば、フィルタと封止材とにより、所定の光学特性を実現することにより、完成時に所定の光学特性が得られ、所望の光学特性を得ることができるなどの特長を有する。また、本発明によれば、プラズマクリーニング後、光学素子と回路基板のボンディングパッドとをワイヤにより接続することにより、光学素子のパッド及び回路基板のボンディングパッドの表面が清浄化されているので、ワイヤを確実に接続することができ、また、透明樹脂からなる封止材により光学素子を封止するとき、光学素子及び回路基板の表面が清浄化されているので、封止材と光学素子及び回路基板とを密着させることができるため、光学装置としての信頼性を向上させることができるなどの特長を有する。
According to the present invention, a predetermined optical characteristic is realized by a filter and a sealing material, whereby the predetermined optical characteristic can be obtained when completed, and a desired optical characteristic can be obtained. Further, according to the present invention, after the plasma cleaning, the surface of the optical element pad and the circuit board bonding pad is cleaned by connecting the optical element and the bonding pad of the circuit board with the wire. And when the optical element is sealed with a sealing material made of a transparent resin, the surfaces of the optical element and the circuit board are cleaned. Since the substrate can be brought into close contact with the substrate, the reliability as an optical device can be improved.
図1は本発明の一実施例の斜視図を示す。 FIG. 1 shows a perspective view of one embodiment of the present invention.
本実施例の光学装置1は、主に、回路基板11、半導体チップ12、ワイヤ13、封止材14、ダイ付け材15から構成されている。
The
回路基板11は、例えば、セラミック基板から構成されており、その表面には金属膜により、ダイパッド21、ボンディングパッド22、配線23、端子部24が形成されている。ダイパッド21は、回路基板11の上面に形成されており、半導体チップ12がダイ付け材15によりダイ付けされる。半導体チップ12がダイ付けされた後、プラズマクリーニングが行われ、ワイヤ13により回路と回路基板11とが接続される。
The
ワイヤ13は、半導体チップ12の接続パッドと回路基板11の上面に形成されたボンディングパッド22との間に張られ、半導体チップ12と回路基板11を接続する。なお、ボンディングパッド22は、配線232により端子部24に接続されている。
The
端子部24は、回路基板11の上面から側面にかけて形成され、回路基板11の上面側で配線23と接続されている。端子部24は、光学装置1を図示しないプリント配線板上に搭載するときにプリント配線板のランドと半田付けされる。
The
ここで、光学装置1に搭載される半導体チップ12の製造方法について説明する。
Here, a method for manufacturing the
図2は、半導体チップ12の製造方法を説明するための図を示す。
FIG. 2 is a diagram for explaining a method for manufacturing the
まず、図2(A)に示すように半導体基板31上に、不純物などを拡散させることにより複数の光学素子41を形成する。光学素子41は、例えば、入射光の光量に応じた電流を流すフォトダイオードなどの受光素子を構成している。
First, as shown in FIG. 2A, a plurality of
次に、図2(B)〜図2(D)に示すように光学素子41上に光学フィルタ42を形成する。光学フィルタ42は、例えば、誘電体多層膜フィルタから構成されており、屈折率の異なる誘電体膜43−1〜43−nと誘電体膜44−1〜44−nとを、例えば、真空蒸着により交互に、順次に異なる厚さで積層した構成とされている。誘電体膜43−1〜43−nは、例えば、酸化チタンTiO3から構成され、誘電体膜44−1〜44−nは、例えば、酸化珪素SiO3から構成される。なお、誘電体膜43−1〜43−nは、酸化チタンTiO3に限定されるものではなく、また、誘電体膜44−1〜44−nも酸化ケイ素SiO3に限定されるものではない。誘電体膜43−1〜43−n及び誘電体膜44−1〜44−nは、光を透過し、かつ、互いに屈折率が異なるものであり、必要な光学特性を得られる材料であればこれに限定されるものではない。
Next, as shown in FIGS. 2B to 2D, an
このとき、本実施例では、光学フィルタ42の最表層を構成する誘電体膜44−nの膜厚をプラズマクリーニングで削除される膜厚分、厚く、形成している。例えば、1μm程度、厚く設定している。通常最上層の誘電体膜の膜厚は、通常、0.3〜0.4μmであるので、誘電体膜44−nは、1.3〜1.4μmに設定される。
At this time, in this embodiment, the dielectric film 44-n constituting the outermost surface layer of the
光学フィルタ42は、誘電体膜43−1〜43−n及び誘電体膜44−1〜44−nの膜厚の設定により所望の波長の光を選択的に透過する光学特性が得られる。例えば、赤外線を含む、略600nmより波長の長い光をカットする光学特性が得られる。
The
図2(D)に一点鎖線で示すように半導体基板31を切断し、光学素子41を搭載した複数の半導体チップ12を切り出す。なお、図2(D)では半導体チップ12と外部との接続を行うためのコンタクトの形成については省略した。
2D, the
図3は半導体チップ12の断面構成図を示す。
FIG. 3 shows a cross-sectional configuration diagram of the
半導体チップ12は、この時点で、光学フィルタ42を構成する最上層の誘電体膜44−nの膜厚は、略1.3〜1.4μm以上に形成される。なお、光学フィルタ42の全体の膜厚は、4μm程度である。
At this time, the uppermost dielectric film 44-n constituting the
次に、半導体チップ12の実装方法について説明する。
Next, a method for mounting the
図4は半導体チップ12の実装方法を説明するための図を示す。
FIG. 4 is a diagram for explaining a mounting method of the
半導体チップ12は、図4(A)に示すようにダイ付け材15により回路基板11のダイパッド21上に接着される、
次に、半導体チップ12が搭載された回路基板11は、真空装置に挿入され、図4(B)に示すようにアルゴンArガスなどによりプラズマクリーニングされる。プラズマクリーニングにより、半導体チップ12の最表層、すなわち、光学フィルタ42を構成する最表層の誘電体膜44−nが1μm程度削られる。
The
Next, the
図5はプラズマクリーニングによる光学フィルタ42の変化を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing changes in the
プラズマクリーニングを行うことにより、最表層の誘電体膜44−nは、1μm程度削除される。最表層の誘電体膜44−nは、膜厚が1.3〜1.4μm程度に形成されているため、プラズマクリーニングにより1μm削除されることにより、0.3〜0.4μm程度に厚さとなる。これは、所望の光学特性を得るために光学フィルタ42の最表層の誘電体膜44−nに設定される膜厚に相当する。これによって、光学フィルタ42は、予め設定された所望の光学特性を得ることができる。
By performing the plasma cleaning, the outermost dielectric film 44-n is removed by about 1 μm. Since the outermost dielectric film 44-n is formed to have a thickness of about 1.3 to 1.4 μm, the thickness is reduced to about 0.3 to 0.4 μm by removing 1 μm by plasma cleaning. Become. This corresponds to the film thickness set for the outermost dielectric film 44-n of the
図6は光学フィルタ42の光学特性を示す図である。図6において、実線はプラズマクリーニング前の光学特性、破線はプラズマクリーニング後の光学特性を示す。
FIG. 6 is a diagram showing the optical characteristics of the
図6に示すようにプラズマクリーニング前とプラズマクリーニング後とで光学特性に変化は生じない。 As shown in FIG. 6, there is no change in optical characteristics before and after plasma cleaning.
プラズマクリーニング後、図4(C)に示すように半導体チップ12と回路基板11のボンディングパッド22とをワイヤ13により接続する。このとき、プラズマクリーニングにより、半導体チップ12のパッド及び回路基板11のボンディングパッド22の表面が清浄化されているので、ワイヤ13を確実に接続することができる。
After the plasma cleaning, the
ワイヤ13が接続された後、図4(D)に示すように透明樹脂からなる封止材14により半導体チップ12を封止する。このとき、プラズマクリーニングにより、半導体チップ12及び回路基板11の表面が清浄化されているので、封止材14の半導体チップ及び回路基板11に密着して形成させることができ、光学装置1の信頼性を向上させることができる。
After the
なお、封止材14は、光学フィルタ42の最表層を構成する誘電体膜44−nと同じ屈折率を有するように設定されている。これにより、光学フィルタ42の最表層の誘電体膜44−nと透明樹脂封止材14との間で屈折が起きることがなく、よって、光学フィルタ42の光学特性に影響を与えることがない。なお、封止材14は透明樹脂に限定されるものではなく、ガラス材などで構成してもよい。
The sealing
なお、本実施例では、光学フィルタ42を構成する最表層の誘電体膜44−nの膜厚をプラズマクリーニングにより除去される膜厚分だけ厚く設定するようにしたが、透明樹脂封止材を最表層の誘電膜44−nと同じ屈折率に設定することにより、厚くても薄くても同等の光学特性を得ることができる。
In this embodiment, the thickness of the outermost dielectric film 44-n constituting the
なお、本実施例では、光学フィルタ42をプラズマクリーニングする場合について説明したが、他の方法でクリーニングする場合でも、同様に適用でき、要は、クリーニングにより表面がエッチングされる場合に適用できる。
In the present embodiment, the case where the
1 光学装置
11 回路基板、12 半導体チップ、13 ワイヤ、14 封止材、15 ダイ付け材
21 ダイパッド、22 ボンディングパッド、23 配線、24 端子部
31 半導体基板
41 光学素子、42 フィルタ、43−1〜43−n、44−1〜44−n 誘電体膜
DESCRIPTION OF
Claims (1)
回路基板上に搭載される光学素子上に前記所定の光学特性を実現するフィルタを形成する工程と、
前記フィルタが形成された前記光学素子が搭載された前記回路基板をプラズマクリーニングするクリーニング工程と、
前記プラズマクリーニング後、前記回路基板と前記光学素子とワイヤボンディングするワイヤボンディング工程と、
前記光学素子が搭載された前記回路基板を封止材により封止する封止工程とを有し、
前記フィルタは、多層膜構造を有し、所望の光学特性を得るために光学フィルタの膜に設定される膜厚より、最上層の厚さを前記クリーニング工程で削除される厚さだけ厚く設定し、
前記フィルタは、前記封止工程により封止された後に、前記所定の光学特性を実現するように設定されたことを特徴とする光学装置の製造方法。 A method of manufacturing an optical device having predetermined optical characteristics,
Forming a filter that realizes the predetermined optical characteristics on an optical element mounted on a circuit board;
A cleaning step of plasma cleaning the circuit board on which the optical element on which the filter is formed is mounted;
After the plasma cleaning, a wire bonding step of wire bonding the circuit board and the optical element;
A sealing step of sealing the circuit board on which the optical element is mounted with a sealing material;
The filter has a multilayer film structure, and the thickness of the uppermost layer is set to be thicker than the thickness set in the film of the optical filter in order to obtain desired optical characteristics. ,
The method of manufacturing an optical device, wherein the filter is set to realize the predetermined optical characteristic after being sealed in the sealing step .
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