JP4641762B2 - 光半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、 リードフレームを使用した受発光一体型の光半導体装置に関する。
リードフレームを使用した受発光一体型の従来の光半導体装置の構造の一例を図１１ないし図１４に示す。
この光半導体装置は、リードフレーム１０１の部品実装部１０２に発光素子１０３、受光素子１０４及び信号処理用のＩＣチップ１０５をそれぞれ導電性樹脂（図示省略）にてボンディングした後、金線等１０６により電気的に接続し（図１１参照）、この後、透光性樹脂により全体をモールドすることにより、モールド樹脂パッケージ１０７に受光レンズ部１０８と発光レンズ部１０９とを形成する（図１２参照）。この後、タイバー部の不要な部分を図示しない金型にて切断し（図１３参照）、端子部１１０をフォーミングした後、ＩＣチップ１０５の光及び電磁ノイズによる誤動作を防止するため、接着もしくはカシメ等により樹脂パッケージ１０７にシールドケース１１１を取り付ける（図１４参照）。
このように、従来の光半導体装置では、ＩＣチップの光及び電磁ノイズによる誤動作を防止するため、樹脂パッケージ１０７に別部材のシールドケース１１１を取り付けた構造のものが一般的である（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）。
特開２００２−０３３４４４号公報 特開平０６−１３２４２４号公報
ところで、上記構成の光半導体装置では、樹脂パッケージ１０７を生成後、別部材のシールドケース１１１を樹脂パッケージ１０７に取り付けるための接着工程やカシメ工程が必要となり、光半導体装置の製造工程が複雑になるといった問題があった。また、実装時にシールドケース１１１を接地する必要があるため、光半導体装置を電子機器に組み込むときの作業が煩雑になるといった問題もあった。
本発明は係る問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、部品点数が少なく、比較的簡単な構造でＩＣチップの光及び電磁ノイズによる誤動作を確実に防止することのできる光半導体装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の光半導体装置は、リードフレームを使用した受発光一体型の光半導体装置であって、リードフレームのうち外部に延設された一部が屈曲形成されることにより、透光性樹脂モールドによって形成された樹脂パッケージの受光レンズ部及び発光レンズ部の間にシールドケース部として配置した構成としている。
このように、リードフレームのうち外部に延設された一部を屈曲形成することでシールド板が形成されているので、金型による端子部のフォーミング時にシールドケース部も屈曲形成することが可能となる。これにより、製造工数を削減することが可能となる。
この場合、前記シールドケース部となるリードフレームの折り曲げ部にノッチを設けておけばよい。ノッチを設けておくことにより、折り曲げ加工が容易となる。また、シールドケース部を放熱板として兼用できるので、樹脂パッケージの小型化が可能となる。
さらに、前記屈曲形成されたリードフレームの上面を平坦面に形成しておけば、リフロー実装時の吸着面とすることができるので、実装作業が容易に行えるとともに、確実に実装することができる。同様に、前記屈曲形成されたリードフレームの側面を平坦面に形成しておけば、リフロー実装時の吸着面とすることができるので、実装作業が容易に行えるとともに、確実に実装することができる。
さらにまた、前記リードフレームより形成された端子部が前記樹脂パッケージの表面に沿うように屈曲形成されているとともに、前記樹脂パッケージの表面には前記屈曲形成された端子部を逃がす凹部を形成してもよい。このように凹部を形成しておくことで、光半導体装置の全体形状を小型化することができる。この場合、前記凹部は、前記端子部のピッチに合わせて複数形成してもよい。すなわち、樹脂パッケージの表面が、端子部のピッチに合わせた凹凸形状となっている。このように凹凸形状としておくことで、端子部の変形を防止することができる。
さらにまた、前記シールドケース部となるリードフレームの折り曲げ部に開口部を設けておいてもよい。開口部を設けておくことにより、折り曲げ加工が容易とする。
さらにまた、前記シールドケース部となるリードフレームの先端部を屈曲しておけば、デバイスを実装する際に実装基板に損傷を与えてしまうことを防止でき、また、はんだ付け性も良好なものとなる。
また、本発明の光半導体装置は、リードフレームを使用した受発光一体型の光半導体装置であって、リードフレーム上に実装された発光素子、受光素子及び信号処理ＩＣチップが透光性樹脂によってモールドされており、この樹脂モールド部によって形成された受光レンズ部及び発光レンズ部と樹脂モールド部から露出している端子部とを除く領域が遮光性導電性樹脂にてモールドされた構成としている。
このように、遮光性導電性樹脂による２重モールド構造とすることで、リードフレームによるシールドよりも遮光性が向上し、ＩＣチップの誤動作をより確実に防止することができる。
この場合、前記遮光性導電性樹脂にてモールドされた樹脂パッケージの側面に、リードフレームにより屈曲形成された端子部を逃がす凹部を形成しておくことで、光半導体装置の全体形状を小型化することができる。
また、前記遮光性導電性樹脂にてモールドされたシールドケース部の表面には、リードフレームより延設された前記シールドケース部の表面に沿うように屈曲形成された端子部と干渉する部分に凹部を形成しておいてもよい。この場合、前記凹部は、前記端子部のピッチに合わせて複数形成する。すなわち、樹脂パッケージの表面が、端子部のピッチに合わせた凹凸形状となっている。このように凹凸形状としておくことで、端子部の変形を防止することができる。
本発明の光半導体装置によれば、リードフレームのうち外部に延設された一部を屈曲形成することでシールド板を形成しているので、金型による端子部のフォーミング時にシールドケース部も屈曲形成することが可能となり、製造工数を削減することができる。また、ＩＣチップの遮光及びシールド効果を兼ね備えた放熱効果のあるシールドケース部とすることができる。また、外部に延設されたリードフレームの上面を平坦面とすることにより吸着可能となり、リフロ−実装を行うことができるとともに、延設したシールドケース部のはんだ付けが不要となる。
また、本発明の光半導体装置によれば、透光性樹脂と遮光性導電性樹脂とによる２重モールド構造とすることで、リードフレームによるシールドよりも遮光性が向上し、ＩＣチップの誤動作をより確実に防止することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
図１ないし図３は、本実施形態１に係る光半導体装置の製造過程を示す平面図、図４は本実施形態１に係る光半導体装置の外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
本実施形態１の光半導体装置では、リードフレーム１１の信号処理用ＩＣチップ１５を搭載する部品実装部１１ｃから延設する形で、シールドケース部となるリードフレーム部
１１１が予め形成されている。
このような形状のリードフレーム１１の各部品実装部１１ａ，１１ｂ，１１ｃにそれぞれ発光素子１３、受光素子１４及び信号処理用ＩＣチップ１５を導電性樹脂（図示省略）にてボンディングした後、金線等１６により電気的に接続し（図１参照）、この後、透光性樹脂により全体をモールドすることにより、モールド樹脂パッケージ１７に受光レンズ部１８と発光レンズ部１９とを形成する（図２参照）。この後、タイバー部２１の不要な部分を図示しない金型にて切断し（図３参照）、次に、金型にてシールドケース部（リードフレーム部）１１１および端子部１１ｄをフォーミングする（図４参照）。この場合、リードフレーム１１のシールドケース部１１１及び端子部１１ｄのフォーミング位置には、フォーミングを容易にするためノッチを入れておく。ノッチを設けておくことにより、折り曲げ加工が容易となる。また、シールドケース部１１１を放熱板として兼用できるので、樹脂パッケージ１７の小型化が可能となる。
この場合、屈曲形成されたシールドケース部１１１の上面１１１ａを平坦面に形成しておけば、リフロー実装時の吸着面とすることができるので、実装作業が容易かつ確実に行える。同様に、屈曲形成されたシールドケース部１１１の側面１１１ｂも平坦面に形成しておけば、リフロー実装時の吸着面とすることができるので、実装作業が容易かつ確実に行える。
また、リードフレーム１１より形成された端子部１１ｄは、樹脂パッケージ１７の側面に沿うように下方に屈曲形成されている。この場合、本実施形態１では、樹脂パッケージ１７の側面に、屈曲形成された端子部１１ｄを逃がすための凹部１７ａを形成している。このように凹部１７ａを形成しておくことで、光半導体装置の全体形状を小型化することができ、リフロー実装時の実装面積を小さくすることができる。この場合、凹部１７ａは、図示は省略しているが、後述する実施形態５と同様に、端子部１１ｄのピッチに合わせて複数形成してもよい。すなわち、樹脂パッケージ１７の表面を、端子部１１ｄのピッチに合わせた凹凸形状としてもよい。このように凹凸形状としておくことで、端子部１１ｄの変形を防止することができる。
また、受発光部間のシールドケース部１１１を、屈曲形成された端子部１１ｄより若干長めに形成しておくことにより、樹脂パッケージ１７のテーパー部によるリフロー実装時の不安定さを解消することができる。すなわち、屈曲形成された端子部１１ｄは、はんだペーストが塗布された基板に実装される際、その厚み分だけ端子部１１ｄを短くしておいた方が実装が安定するためである。受発光部間のシールドケース部１１１（ＧＮＤ）と端子部１１ｄの１端子（ＧＮＤ）はデバイス内に接続されており、シールドケース部１１１ははんだ付けしないことを前提としている。
＜実施形態２＞
図５及び図６は、本実施形態２に係る光半導体装置の製造過程を示す平面図、図７は本実施形態２に係る光半導体装置の外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
本実施形態２の光半導体装置では、リードフレーム３１の各部品実装部にそれぞれ発光素子、受光素子及び信号処理用ＩＣチップを導電性樹脂にてボンディングした後、金線等により電気的に接続し（ここまでは図１と同じである）、この後、透光性樹脂により全体をモールドすることにより、モールド樹脂パッケージ３７に受光レンズ部３８と発光レンズ部３９とを形成する（図５参照）。次に、タイバー部４１の不要な部分を図示しない金型にて切断する（図６参照）。この後、樹脂パッケージ３７に形成された受光レンズ部３８及び発光レンズ部３９と樹脂パッケージ３７から露出している端子部３１ｄとを除く領域を遮光性導電性樹脂にて２次モールドすることにより、シールドケース部３１１を形成し、金型にて端子部３１ｄをフォーミングする（図７参照）。
この場合、本実施形態２では、シールドケース部３１１の側面に、屈曲形成された端子
部３１ｄを逃がすための凹部３１１ａを形成している。このように凹部３１１ａを形成しておくことで、光半導体装置の全体形状を小型化することができ、リフロー実装時の実装面積を小さくすることができる。
本実施形態２によれば、上記実施形態１のリードフレーム１１によるシールドケース部１１１よりも遮光性が向上し、ＩＣチップの誤動作防止効果が向上する。
図８は、上記実施形態１に係る光半導体装置の製造過程を示す図であり、（ａ）はモールド前の平面図、（ｂ）はモールド後の平面図、（ｃ）はカットフォーミング後の底面図である。
本発明のシールドケース部１１１の形状において、樹脂パッケージ１７内部のＩＣチップ１５を覆う寸法が必要となる。この場合、その寸法は２ｍｍ程度となり、この部分を屈曲させる場合、シールドパッケージ部１１１の屈曲部に応力がかかり、クラック等の発生が懸念される。本実施形態３では、このようなシールドパッケージ部１１１への応力を緩和するため、シールドケース部１１１の屈曲部に、屈曲方向に沿う横長の開口部１１１ｃを２個設けている。ただし、開口部１１１ｃの形状及び数はこれらに限定されるものではない。この開口部１１１ｃにて屈曲させることにより、シールドパッケージ部１１１を容易に屈曲できるため、シールドパッケージ部１１１へのダメージを緩和することが可能となる。
図９は、上記実施形態１に係る光半導体装置の変形実施例の外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
この変形実施例では、図４に示す実施形態１のシールドケース部１１１の形状において、はんだ付けを行う個所、すなわちシールドケース部１１１の先端部１１１ｄを屈曲させている。これにより、はんだ接合部の面積が大きくなり、はんだ接合強度が向上し、はんだ付け部の信頼性が向上する。また、先端部１１１ｄを屈曲させることにより、図示しないマウンターでの実装時の荷重による実装基板の損傷を防ぐ効果もある。
＜実施形態３＞
図１０は、本実施形態３に係る光半導体装置の外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。
本実施形態３は上記実施形態２の変形例である。すなわち、リードフレーム３１の各部品実装部にそれぞれ発光素子、受光素子及び信号処理用ＩＣチップを導電性樹脂にてボンディングした後、金線等により電気的に接続し（ここまでは図１と同じである）、この後、透光性樹脂により全体をモールドすることにより、モールド樹脂パッケージ３７に受光レンズ部３８と発光レンズ部３９とを形成する（図５参照）。次に、タイバー部４１の不要な部分を図示しない金型にて切断する（図６参照）。この後、樹脂パッケージ３７に形成された受光レンズ部３８及び発光レンズ部３９と樹脂パッケージ３７から露出している端子部３１ｄとを除く領域を遮光性導電性樹脂にて２次モールドすることにより、シールドケース部３１１を形成し、金型にて端子部３１ｄをフォーミングする（図１０参照）。
この場合、本実施形態３では、シールドケース部３１１の表面において、リードフレームより屈曲形成された端子部３１ｄと干渉する部分に凹部３１１ｂを形成している。この凹部３１１ｂは、端子部３１ｄのピッチに合わせて複数形成されている。すなわち、シールドケース部３１１の表面が、端子部３１ｄのピッチに合わせた凹凸形状となっている。このように凹凸形状としておくことで、端子部３１ｄの変形を防止することができる。すなわち、この凹凸部が端子部３１ｄを屈曲する際のガイドとなり、端子部３１ｄ間のピッチズレの発生及び端子部３１ｄの変形の発生を防止する役目を果たしている。
本発明の実施形態１に係る光半導体装置の製造過程を示す平面図である。 本発明の実施形態１に係る光半導体装置の製造過程を示す平面図である。 本発明の実施形態１に係る光半導体装置の製造過程を示す平面図である。 本発明の実施形態１に係る光半導体装置の外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 本発明の実施形態２に係る光半導体装置の製造過程を示す平面図である。 本発明の実施形態２に係る光半導体装置の製造過程を示す平面図である。 本発明の実施形態２に係る光半導体装置の外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 本発明の実施形態１に係る光半導体装置の製造過程を示す図であり、（ａ）はモールド前の平面図、（ｂ）はモールド後の平面図、（ｃ）はカットフォーミング後の底面図である。 本発明の実施形態１に係る光半導体装置の変形実施例の外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。 本発明の実施形態３に係る光半導体装置の外観図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。 従来の光半導体装置の製造過程を示す平面図である。 従来の光半導体装置の製造過程を示す平面図である。 従来の光半導体装置の製造過程を示す平面図である。 従来の光半導体装置の外観図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
符号の説明
１１，３１ リードフレーム
１１ｄ，３１ｄ 端子部
１１ａ〜１１ｃ 部品実装部
１３ 発光素子
１４ 受光素子
１５ ＩＣチップ（信号処理用ＩＣチップ）
１６ 金線等
１７，３７ 樹脂パッケージ
１７ａ，３１１ａ 凹部
１８，３８ 受光レンズ部
１９，３９ 発光レンズ部
２１，４１ タイバー部
１１１，３１１ シールドケース部
１１１ａ 上面
１１１ｂ 側面
１１１ｃ 開口部
３１１ａ，３１１ｂ 凹部

Claims (2)

  1. リードフレームを使用した受発光一体型の光半導体装置であって、
    リードフレームのうち外部に延設された一部が屈曲形成されることにより、透光性樹脂モールドによって形成された樹脂パッケージの受光レンズ部及び発光レンズ部の間にシールドケース部として配置され、前記リードフレームより形成された端子部が前記樹脂パッケージの表面に沿うように屈曲形成されているとともに、前記樹脂パッケージの表面には前記屈曲形成された端子部を逃がす凹部が形成され、前記凹部が前記端子部のピッチに合わせて複数形成されていることを特徴とする光半導体装置。
  2. リードフレームを使用した受発光一体型の光半導体装置であって、
    リードフレーム上に実装された発光素子、受光素子及び信号処理ＩＣチップが透光性樹脂によってモールドされており、この樹脂モールド部によって形成された受光レンズ部及び発光レンズ部と樹脂モールド部から露出している端子部とを除く領域が遮光性導電性樹脂にてモールドされ、この遮光性導電性樹脂にてモールドされたシールドケース部の表面には、リードフレームより延設され前記シールドケース部の表面に沿うように屈曲形成されている前記端子部と干渉する部分に凹部が形成され、前記凹部が前記端子部のピッチに合わせて複数形成されていることを特徴とする光半導体装置。
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