JP4708014B2 - 光半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、赤外線を利用したリモコン装置などの構成部品として用いられる光半導体装置に関する。

リモコン装置などに組み込まれる光半導体装置としての受光モジュールは、一般的には、フォトダイオードなどの受光素子と、この受光素子で発生した電流を増幅する集積回路素子とが、樹脂パッケージにより封止された構造を有している。図６は、このような従来の受光モジュールの一例を示している。図示された受光モジュールＢは、外部接続用の端子を有する導体１０１、集積回路素子１０２、受光素子１０３、および樹脂パッケージ１０４を備えている。導体１０１は、銅などからなる金属フレームの一部を打ち抜いて形成したものであり、この導体１０１には、第１および第２アイランド部１１１，１１２が並設されている。そして、集積回路素子１０２および受光素子１０３は、第１および第２アイランド部１１１，１１２上にそれぞれ搭載されている。このような受光モジュールＢは、図示しない回路基板などに実装され、回路基板は、たとえばリモコン装置に内装される。

ところで、近年、各種電子機器の小型化が強く求められており、リモコン装置などにおいてもそのような傾向にある。よって、リモコン装置などに内装される受光モジュールについても同様に小型化が求められている。このような小型化のニーズにともない、上記した受光モジュールＢの構成において、第１アイランド部１１１と第２アイランド部１１２とをより近接して配置可能な導体が用いられることがある（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された構成によれば、第１アイランド部１１１と第２アイランド部１１２とを近接させることができる分、受光モジュールＢのサイズを小さくすることができる。しかしながら、このような構成では、より一層の小型化のニーズに応えるには、未だ十分であるとは言えなかった。

一方、リモコン装置などの電子機器では、周囲の回路部品などにおいて発生する電磁ノイズによって集積回路素子の動作に影響を及ぼす場合がある。特に各種部品の小型化が進むと、各種部品間の距離が短くなり、電磁ノイズによる影響を受けやすくなる。そこで、従来の受光モジュールにおいては、電磁シールド用の金属製のシールドケースが樹脂パッケージを覆うように装着される場合がある（たとえば、特許文献２参照）。シールドケースを装着すると電磁ノイズが遮断され、受光モジュール内の集積回路素子においては、電磁ノイズの影響による誤動作を防止することができる。

しかしながら、シールドケースを用いると、受光モジュールの部品コストが増大するといった欠点がある。また、受光モジュールの製造工程においては、シールドケースを各受光モジュールに対して個々に装着する必要があるため、製造コストの増大を招くといった問題点もある。さらに、シールドケースを装着すると、受光モジュール全体としてのサイズが大きくなり、小型化の要請に応えられない場合がある。

特開２０００−２４３８９０号公報 実開平７−１０９５７号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、より一層の小型化を図りつつ、電磁ノイズによる集積回路素子の誤動作を低コストで防止することができる光半導体装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明によって提供される光半導体装置は、第１および第２のアイランド部が一体的に形成された金属板からなる導体と、上記第１のアイランド部に搭載される集積回路素子と、上記第２のアイランド部に搭載される光半導体素子と、上記各素子を封止するとともに、レンズ面を有する樹脂パッケージとを備えた光半導体装置であって、上記導体は、上記第１および第２のアイランド部間において湾曲する折返し部を有することにより上記第１および第２のアイランド部が所定の間隔を隔てて対向しており、上記集積回路素子は上記第１および第２のアイランド部の対向方向における内側の面に搭載され、かつ、上記光半導体素子は上記第１および第２のアイランド部の対向方向における外側の面に搭載されており、上記レンズ面は、上記光半導体素子の正面に設けられていることを特徴としている。

このような構成の光半導体装置によれば、集積回路素子および光半導体素子は、所定の間隔を隔てて対向する第１および第２のアイランド部にそれぞれ搭載されるため、二段に積み上げられた状態で配置されることとなる。したがって、各素子が平面的に並設された場合と比較して実装効率を高めることができ、光半導体装置全体としてより一層の小型化が達成される。

また、上記構成によれば、集積回路素子は第１および第２のアイランド部の対向方向の内側の面に搭載されているため、光半導体装置の外部から集積回路素子へ向けて進行する電磁ノイズは、第１および第２のアイランド部によって遮断されることとなる。したがって、電磁シールド用の部材を別途装着することなく、電磁ノイズによる集積回路素子の誤動作を防止することができ、その結果、製造コストの低減を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１のアイランド部には、上記集積回路素子を収容するための凹部が形成されている。

このような構成によれば、集積回路素子が凹部に収容されることにより、この凹部内に位置する集積回路素子の側面は、凹部を規定する側板によって包囲されることとなる。したがって、集積回路素子の側面に向けて進行する電磁ノイズについても、上記側板によって遮断されることとなり、電磁ノイズの影響による集積回路素子の誤動作を適切に防止するうえで好ましいものとなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部の深さは、上記集積回路素子の厚み以上とされている。

このような構成によれば、集積回路素子の側面のすべてが凹部を規定する側板によって包囲される。したがって、集積回路素子の側面に向けて進行する電磁ノイズをより確実に遮断することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記折返し部は、断面積が周辺部よりも小さい曲げ変形容易部により形成されている。

このような構成によれば、曲げ変形容易部が周辺部よりも変形しやすくなり、折返し部を容易に形成することができる。また、曲げ変形容易部を有することにより、折返し部の形成に際して、曲げ変形容易部以外の部位が変形するのを抑制することができる。したがって、第１および第２のアイランド部においては、集積回路素子や光半導体素子の動作に影響を及ぼすほど不当に変形することはない。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記曲げ変形容易部は、上記導体に孔部を形成することにより設けられている。

このような構成によれば、折返し部が不当に捩じれることを抑制することができる。

本発明のその他の特徴および利点については、以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。尚、説明の便宜上、図１を基準として上下の方向を特定することにする。

図１〜図３は、本発明に係る光半導体装置を受光モジュールに適用した一例を示している。本実施形態の受光モジュールＡは、たとえばテレビジョン受像機、ビデオデッキ、オーディオ機器、あるいは空調装置などに装備されるリモコン装置の構成部品として、リモコン送信機から送信されてくる赤外線の信号を受けるのに用いられるものである。図１および図２に表われているように、受光モジュールＡは、第１ないし第４の導体１Ａ〜１Ｄと、集積回路素子２と、光半導体素子としての受光素子３と、これらを一体的に封止する樹脂パッケージ４とを備えている。

第１ないし第４の導体１Ａ〜１Ｄは、銅などの金属板からなり、製造過程においてリードフレームと称される金属フレームから切り離されることにより、互いに別体とされている。第１ないし第３の導体１Ａ〜１Ｃの一部分は樹脂パッケージ４の外部に突出しており、これらの突出部分はそれぞれ接地用、電源電圧用、および出力用の端子とされている。

図２および図３に表われているように、第１の導体１Ａは、矩形状の第１アイランド部１１と、矩形状の第２アイランド部１２と、折返し部１３とを備えている。折返し部１３は、第１および第２アイランド部１１，１２に対して導体１Ａの幅方向Ｘ１，Ｘ２の両端部においてそれぞれ一体的に繋がるとともに湾曲して形成されている。これにより、第１および第２アイランド部１１，１２は、所定の間隔を隔てて略平行に対向している。第１アイランド部１１には、上向き（第１および第２アイランド部１１，１２の対向方向Ｙ１，Ｙ２の内側）に開口する凹部１１ａが形成されている。凹部１１ａは、平面視矩形状とされており、４つの側板１１ｂと、１つの底板１１ｃとによりその領域が規定されている。４つの側板１１ｂは、凹部１１ａの開口部の縁に対して一体的に繋がるとともに下向きに起立し、底板１１ｃは、４つの側板１１ｂの下端部分に一体的に繋がっている。

受光素子３は、たとえばＰＮフォトダイオードなどからなり、光が当たるとそれに応じた光起電力が生じて電流が流れるようになっている。受光素子３は、第２アイランド部１２の上面（第１および第２のアイランド部１１，１２の対向方向Ｙ１，Ｙ２の外側の面）に搭載されている。受光素子３の上面には、電極３１，３２が設けられている。電極３１，３２は、ワイヤＷ１，Ｗ２を介して第１および第４の導体１Ａ，１Ｄと導通接続されている。

集積回路素子２は、受光素子３からの電気信号を増幅するなどして外部の制御機器に出力するものであり、矩形のチップ状をなしている。集積回路素子２は、凹部１１ａに収容されるようにして底板１１ｃ上に搭載されている。ここで、凹部１１ａの深さは、集積回路素子２の厚み以上とされており、集積回路素子２の全体が凹部１１ａに収容された構造となっている。集積回路素子２の上面には、電極２１〜２４が設けられている。電極２１〜２４は、ワイヤＷ３〜Ｗ６を介して第１ないし第４の導体１Ａ〜１Ｄと導通接続されている。

本実施形態における集積回路素子２およびその周辺の寸法の一例を挙げると、集積回路素子２の厚みＴは約０．３ｍｍ、導体１Ａ〜１Ｄに対してワイヤＷ３〜Ｗ６が上方に突出する高さＨ１は約０．２ｍｍ、各ワイヤと第２アイランド部１２との隙間Ｈ２は０．３〜０．５ｍｍ程度とされている。

樹脂パッケージ４は、たとえばエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を主成分として構成されており、可視光に対しては遮光性を有する一方、赤外線に対しては透過性を有している。この樹脂パッケージ４の上面には、凸状曲面のレンズ面４１が形成されている。外部から進行してきた赤外線は、レンズ面４１によって集光され、受光素子３において受光されるようになっている。

次に、上記した受光モジュールＡの製造方法の一例を図４および図５を参照して説明する。

まず、リードフレームを準備する。図４（ａ）に示されたリードフレームＦは、所定の厚みを有する金属板を打ち抜き加工するなどにより形成されたものであり、第１ないし第４の導体１Ａ〜１Ｄの原形としてのリード部１Ａ’〜１Ｄ’と、このリード部１Ａ’〜１Ｄ’のそれぞれに対して一体的に連結される枠部１Ｅ’とを備えている。リード部１Ａ’は、第１および第２アイランド部１１，１２の原形としての矩形領域１１’，１２’と、この矩形領域１１’，１２’間に形成された孔部１４とを有している。ここで、孔部１４が形成されていることにより、リード部１Ａ’の幅方向Ｘ１，Ｘ２の両端部は、断面積が周辺部よりも小さい曲げ変形容易部１３’となっている。

図５（ａ）に示すように、矩形領域１１’の中央付近に上向きに開口する凹部１１ａを形成する。凹部１１ａは、プレス加工を施すことにより形成され、四方を包囲する側板１１ｂと底板１１ｃとによりその領域が規定されている。

次いで、図５（ｂ）に示すように、矩形領域１１’の上面、より詳細には底板１１ｃ上に導電性接着剤などを介して集積回路素子２をボンディングする。引き続き、矩形領域１２’の下面に導電性接着剤などを介して受光素子３をボンディングする。

次いで、図５（ｃ）に示すように、集積回路素子２の上面に形成された電極とリード部１Ａ’〜１Ｄ’との間をそれぞれワイヤＷ３〜Ｗ６を用いてワイヤボンディングによって接続し、これらを電気的に導通させる。

次いで、図５（ｄ）に示すように、リード部１Ａ’に曲げ加工を施すことにより、矩形領域１２’が矩形領域１１’の上方全体を覆うように折り曲げられる。このようにして、所定の間隔を隔てて略平行に対向する第１および第２アイランド部１１，１２と、第１および第２アイランド部１１，１２間において湾曲する折返し部１３が形成される。曲げ変形容易部１３’は周辺部よりも断面積が小さいため、曲げ加工の際には、曲げ変形容易部１３’が周辺部よりも変形しやすくなり、折返し部１３の形成作業を容易化することができる。その一方、曲げ変形容易部１３’以外の部位が変形することは適切に抑制され、曲げ加工によって第１および第２アイランド部１１，１２が集積回路素子２や受光素子３の動作に影響を及ぼすほど不当に変形することはない。また、曲げ変形容易部１３’は、リード部１Ａ’の幅方向Ｘ１，Ｘ２の両端部に位置しており、その間隔が大きくされているので、曲げ加工後に折返し部１３が不当に捩じれることは抑制され、第１および第２アイランド部１１，１２を略平行にするうえで好ましいものとなる。

次いで、図５（ｅ）に示すように、受光素子３の上面に形成された電極とリード部１Ａ’，１Ｄ’との間をそれぞれワイヤＷ１，Ｗ２を用いてワイヤボンディングによって接続し、これらを電気的に導通させる。

次いで、上記の工程を終えたリードフレームＦを樹脂モールド装置の金型にセットし、いわゆるトランスファーモールド法によって樹脂パッケージングを行う。最後に、リードフレームＦの切断処理を施し、図１〜図３に示したような受光モジュールＡが得られる。

次に、受光モジュールＡの作用について説明する。

受光モジュールＡは、たとえば図示しない回路基板などに実装され、回路基板は、リモコン装置に内装される。そして、リモコン送信機から受光モジュールＡに向けて赤外線の信号が送信されると、この赤外線は、樹脂パッケージ４のレンズ面４１を通過して受光素子３へと向かう。受光素子３では、受光した赤外線が電気信号に変換され、この電気信号は集積回路素子２で増幅された後に、外部の制御機器などに出力される。

図３によく表われているように、集積回路素子２および受光素子３は、所定の間隔を隔てて対向する第１および第２アイランド部１１，１２にそれぞれ搭載されるため、二段に積み上げられた状態で配置されることとなる。したがって、各素子が平面的に並設された場合と比較して実装効率を高めることができ、受光モジュールＡ全体としてより一層の小型化が達成される。

また、集積回路素子２は第１および第２アイランド部１１，１２の対向方向Ｙ１，Ｙ２の内側の面に搭載されているため、受光モジュールＡの外部から集積回路素子２の下面および上面へ向けて進行する電磁ノイズは、第１および第２アイランド部１１，１２によって遮断されることとなる。したがって、電磁シールド用の部材を別途装着することなく、電磁ノイズによる集積回路素子２の誤動作を防止することができる。その結果、受光モジュールＡによれば、製造コストの低減を図ることができる。

一方、集積回路素子２は、側板１１ｂおよび底板１１ｃによって規定された凹部１１ａに収容されている。このため、凹部１１ａ内に位置する集積回路素子２の側面は、側板１１ｂによって包囲されることとなる。したがって、集積回路素子２の側面に向けて進行する電磁ノイズは、側板１１ｂによって遮断されることとなり、電磁ノイズによる集積回路素子２の誤動作を適切に防止するうえで好ましいものとなる。

さらに、本実施形態のように、凹部１１ａの深さが集積回路素子２の厚み以上とされていると、集積回路素子２の側面のすべてが側板１１ｂによって包囲される。したがって、集積回路素子２の側面に向けて進行する電磁ノイズをより確実に遮断することができる。

なお、受光素子３は、第１および第２アイランド部１１，１２の対向方向Ｙ１，Ｙ２の外側の面に搭載されているため、レンズ面４１を通過して受光素子３へと向かう赤外線の進路を妨げるものは存在せず、受光素子３においては適正に赤外線を受けることができる。

以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

たとえば、本発明に係る光半導体装置は、発光ダイオードなどの発光素子を用いた発光モジュールとして構成することもできる。

集積回路素子が収容される凹部は、たとえば平面視円形状としてもよく、種々の形状とすることができる。ただし、光半導体装置の小型化を図るうえでは、上記実施形態のように、集積回路素子の形状に対応した形状にすることが好ましい。

また、集積回路素子が搭載される第１アイランド部は、集積回路素子を収容するための凹部を有しない構成としてもよく、この場合、第１アイランド部の全体をフラット状に形成すればよい。

本発明に係る光半導体装置は、赤外線受光用または赤外線発光用のものとして構成するのに最適であるが、これに限定されず、他の波長域の光を受光または発光するためのものとして構成することもできる。

本発明に係る光半導体装置の一例を示す斜視図である。 図１の光半導体装置の樹脂パッケージを透視した平面図である。 図２のIII −III線断面図である。 （ａ）は、本発明に係る光半導体装置の製造に用いられるリードフレームの一例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のｂ−ｂ線矢視図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明に係る光半導体装置を製造する方法の一例を示す図で、それぞれ図４（ｂ）と同様の図である。 従来技術の一例を示す断面図である。

符号の説明

Ａ 受光モジュール（光半導体装置）
２ 集積回路素子
３ 受光素子（光半導体素子）
４ 樹脂パッケージ
１Ａ 第１の導体（導体）
１１ 第１アイランド部
１２ 第２アイランド部
１３ 折返し部
１４ 孔部
１３’ 曲げ変形容易部
１１ａ 凹部

Claims (5)

1. 第１および第２のアイランド部が一体的に形成された金属板からなる導体と、上記第１のアイランド部に搭載される集積回路素子と、上記第２のアイランド部に搭載される光半導体素子と、上記各素子を封止するとともに、レンズ面を有する樹脂パッケージとを備えた光半導体装置であって、
   上記導体は、上記第１および第２のアイランド部間において湾曲する折返し部を有することにより上記第１および第２のアイランド部が所定の間隔を隔てて対向しており、
   上記集積回路素子は上記第１および第２のアイランド部の対向方向における内側の面に搭載され、かつ、上記光半導体素子は上記第１および第２のアイランド部の対向方向における外側の面に搭載されており、
   上記レンズ面は、上記光半導体素子の正面に設けられていることを特徴とする、光半導体装置。
2. 上記第１のアイランド部には、上記集積回路素子を収容するための凹部が形成されている、請求項１に記載の光半導体装置。
3. 上記凹部の深さは、上記集積回路素子の厚み以上とされている、請求項２に記載の光半導体装置。
4. 上記折返し部は、断面積が周辺部よりも小さい曲げ変形容易部により形成されている、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光半導体装置。
5. 上記曲げ変形容易部は、上記導体に孔部を形成することにより設けられている、請求項４に記載の光半導体装置。

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