JP4966791B2

JP4966791B2 - 光半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP4966791B2
Application number: JP2007229035A
Authority: JP
Inventors: 努富田; 正臣境
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-09-04
Also published as: JP2009064813A

Description

本発明は光半導体装置の製造方法、特に青紫レーザー光を受光する光ピックアップ用フォトダイオード等を基板に組み付けた受光素子で、高エネルギーのレーザー光等によっても良好な耐光性を維持することができる光半導体装置の製造方法に関する。

従来の受光用光半導体装置（受光素子）としては、光ピックアップ用のフォトダイオードやフォトトランジスタ等があり、これら受光素子では、そのチップをリードフレームやプリント配線板上にダイボンドし、ワイヤボンドした後、その上に透明樹脂をモールドする構造となっていた。しかし、受光素子の受光面に樹脂をモールドするものでは、青紫レーザー光等のように、高エネルギーのレーザー光を受光する場合に、モールドした樹脂が変色又は変形し、経時的に受光量が減少するという問題がある。

そこで、従来では、樹脂の変色又は変形等を生じさせるという耐光性の劣化をなくすために、樹脂を使用せず、ガラス製の蓋をして受光面側を中空構造にしたり、樹脂を使用する場合でも、受光面上は樹脂で覆わないようにすることが行われる。

図５には、従来の受光用光半導体装置の構成例が示されており、図５（Ｂ）に示されるように、受光素子チップ１は、基板２上にダイボンドされ、また受光素子チップ１の上面電極と基板２上の電極３とが金線ワイヤ４でワイヤボンディングされる。この後、受光面１Ｒを除いた受光素子チップ１及び基板２の上側が樹脂５によって封止され、その上に、耐酸性膜６が設けられており、受光素子チップ１の受光面１Ｒの上側には光入射孔７が形成される。

一方、電子部品の封止方法として、樹脂フィルムを用いる方法は、下記特許文献１に開示されている。
特開２００２−２１７２２１号公報

しかしながら、上記図５の従来の受光用光半導体装置では、受光素子チップ１をダイボンドし、金線ワイヤ４でワイヤボンディングすることから、この受光素子チップ１を基板２に実装した受光素子全体の高さが高くなり、低背化、小型化ができず、また生産コストの低減を図ることもできないという問題があった。

また、上記特許文献１の電子装置の製造方法には、電子部品と基板に樹脂フィルムを被せ、電子部品の周辺の樹脂フィルムを治具により加圧することにより、樹脂フィルムを電子部品及び基板に密着させ、樹脂封止することが示されている。しかし、この方法では、電子部品と樹脂フィルムとの間に、ボイド（気泡）が生じて樹脂フィルムの密着性が低下する可能性がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高エネルギーのレーザー光を受光する場合でも耐光性の劣化がない構造の受光素子において、その受光素子の高さを抑制し、低背化、小型化を実現し、また生産コストの低減を図ることが可能となり、更には樹脂封止におけるボイドの発生を抑制することができる光半導体装置の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る光半導体装置の製造方法は、複数の受光素子を実装するため各受光素子チップに対応した光入射孔が形成されかつ電極が設けられた集合基板を用意し、この集合基板の各光入射孔に上記受光素子チップの受光面側を配置しながら、この受光素子側電極を上記集合基板の裏面側電極にバンプ接続するチップ接続工程と、このチップ接続工程で得られた受光素子チップ接続基板の上記裏面側へ半硬化状態の樹脂シートを配置し、該樹脂シートが軟化する温度に加熱した平面プレス板（略平らな面を有するプレス板）により減圧状態で上記樹脂シートの全体を上記受光素子チップ接続基板側へ加圧し、軟化した樹脂を各受光素子チップと上記集合基板との間へ入り込ませながら該受光素子チップ接続基板へ密着させる加圧工程と、上記平面プレス板により上記樹脂シートへの加圧状態を保持しながら、硬化用温度に過熱して樹脂を硬化させ、上記受光素子チップ接続基板の裏面樹脂全体をフラットに形成する硬化工程と、を備え、上記加圧工程及び硬化工程により上記複数の受光素子チップのそれぞれを上記集合基板に樹脂封止し、この樹脂封止された集合基板を切断することにより個片化され、上記光入射孔には樹脂が配置されない受光素子を得ることを特徴とする。

本発明の製造方法によれば、集合基板の各光入射孔に受光素子チップの受光面側を合わせながら、受光素子側電極と基板側電極とがバンプ接続され、この後、受光素子チップが実装された集合基板の面側、即ち受光素子チップ接続基板の裏側に、半硬化状態の樹脂シートを配置し、この樹脂シートが平面プレス板により加圧される。このとき、平面プレス板の温度は樹脂の軟化温度に加熱され、また雰囲気が減圧状態とされるので、受光素子チップと基板との間、即ちバンプ接続された電極部側へ樹脂が回り込むようにして入ると共に、ボイドが発生することなく、樹脂が集合基板及び各受光素子チップの周りに密着することになる。この結果、各受光素子チップが集合基板に対してしっかりと樹脂封止される。

そして、受光素子チップ接続基板の樹脂は、硬化用温度に加熱されて硬化し、その裏面樹脂全体がフラットに形成される。その後、樹脂封止された受光素子チップ接続基板は、ダイヤモンドソー等によって切断されることにより、個片化された１つの受光素子（フリップチップマウンティングされたもの)が製作される。

本発明の光半導体装置の製造方法によれば、高エネルギーのレーザー光を受光する場合でも耐光性の劣化がない構造の光半導体装置において、その光半導体装置の高さを抑制し、低背化、小型化の実現ができ、またこの低背化、小型化により材料が削減されると共にバンプ接続により接続が容易となるため、生産コストの低減を図ることが可能となる。

また、加熱した平面プレス板で半硬化状態の樹脂シートを加圧し、例えば上記特許文献１のように電子部品の周辺の樹脂を加圧するのではなく、平面プレス板で集合基板全体の樹脂を加圧するので、受光素子チップと樹脂との間に、ボイド（気泡）が生じることもなく、樹脂を受光素子チップの周りにしっかりと密着させることができるという効果がある。

更に、平面プレス板による半硬化状態の樹脂シートの加熱、加圧により、受光素子の裏面である樹脂面がフラットに形成されるので、例えば製作後の受光素子を更に回路基板等に取り付ける際では、フラットな裏面を吸着しながら受光素子を自動搬送することも可能となり、受光素子の使用や運搬において取り扱いやすくなるという利点がある。

図１乃至図４には、本発明の実施例に係る光半導体装置の製造方法及び光半導体装置の構造が示されており、この光半導体装置は、チップ接続工程、加圧工程及び硬化工程によって製作される。まず、チップ接続工程では、図１及び図３（Ａ）に示されるように、複数の受光素子チップ１０を取り付けるための集合基板１２が用いられ、この集合基板１２には、円形の複数の光入射孔１４が形成される。この集合基板１２には、表面にプリント配線である電極（端子）１５が形成され、裏面にも同様の電極（端子）１６が形成され、これら表面電極１５と裏面電極１６は導通ビア１７を介して接続される。

そして、図１（Ａ），（Ｂ）に示されるように、上記集合基板１２の各光入射孔１４に受光素子チップ１０の受光面１０Ｒ側を配置しながら、受光素子側電極１８が上記裏面電極１６にバンプ接続される。図２には、この状態の各受光素子部の構成が示されており、図２（Ａ）に示されるように、集合基板１２の裏側に受光素子チップ１０が取り付けられ、図２（Ｂ）に示されるように、集合基板１２の表側では、光入射孔１４から受光素子チップ１０の受光面１０Ｒが見える状態となる。

次に、樹脂封止のための加圧工程と硬化工程が行われており、図３（Ｂ），（Ｃ）に示されるように、加圧工程では、複数の受光素子チップ１０が取り付けられた集合基板１２（受光素子チップ接続基板）の裏面側に、半硬化状態の樹脂（例えばエポキシ樹脂）シート２０が被せられ、図４（Ａ）に示されるように、この樹脂シート２０が加熱した平面プレス板２２により加圧される。この加圧工程では、例えば２６７〜６６７Ｐａの減圧（真空）状態とされると共に、平面プレス板２２が１１０〜１３０度（℃）に加熱され、この平面プレス板２２により２００ｇ／ｃｍ^２以上の圧力で樹脂シート２０を加圧する。なお、この平面プレス板２２の押圧面は、平面となっている。

図１（Ｃ），（Ｄ）には、この加圧工程での状態が示されており、樹脂シート２０が加熱した平面プレス板２２で加圧されると、樹脂は溶けながら、図１（Ｃ）のように受光素子チップ１０の外周面を囲み、更には図１（Ｄ）のように、受光素子チップ１０の電極１８が配置された面（受光面１０Ｒの外周）と電極１６及び集合基板１２との隙間へ樹脂が入り込む。このとき、樹脂シート２０の粘度は高いため、上記隙間に入り込んだ樹脂が光入射孔１４を配置した受光面１０Ｒ側へ流れ込むことはない。

また、このような平面プレス板２２による加圧によれば、上記特許文献１のように、電子部品の周辺の樹脂のみを部分的に加圧するのではなく、受光素子チップ１０が接続された集合基板１２裏側の樹脂全体を加圧するので、受光素子チップ１０の外周面と樹脂との間に、ボイドが発生せず、受光素子チップ１０の周囲及び集合基板１２に樹脂がしっかりと密着することになる。

更に、硬化工程では、上記平面プレス板２２による所定圧力の加圧状態が保持されており、例えば平面プレス板２２を１７５℃程度に加熱して１時間程度、放置することにより、樹脂が硬化する。なお、この硬化工程での平面プレス板２２による押圧力は、加圧工程で設定された圧力でもよいし、それよりも低い圧力でもよい。

このような加圧工程と硬化工程にて、受光素子チップ１０が集合基板１２の裏面に樹脂封止されるが、実施例では上述のように、樹脂が受光素子チップ１０の外周面及び集合基板１２にボイドなしで密着し、かつ受光素子チップ１０の電極１８の配置面と集合基板１２及び電極１６との隙間へ入り込むことにより、しっかりとした樹脂封止が行われる。

そして、上記硬化工程の後は、図４（Ｂ）に示されるように、ダイヤモンドソー等を用いて、樹脂２０及び集合基板１２をダイシングライン（切断線）１００で切断して個片化（ダイシング）することになり、これによって単一の受光素子が得られる。

また、実施例で製作された光半導体装置によれば、その光入射孔１４に封止のための樹脂を注入したり、光入射孔１４の上側を樹脂で被覆したりすることはなく、青紫レーザー光等の高エネルギーのレーザー光を受光する場合でも、従来のように光入射孔１４を覆う樹脂の変色又は変形等による耐光性の劣化が生じることはない。

本発明の実施例に係る光半導体装置の製造工程を示す断面図である。実施例の受光素子チップ接続工程で得られる各受光素子部分の構成を示し、図（Ａ）は集合基板の裏面側の図、図（Ｂ）は集合基板の表面側の図である。実施例の光半導体装置の製造工程で、チップ接続工程［図（Ａ）］と受光素子チップ接続基板に樹脂シートを被せるまでの状態［図（Ｂ），（Ｃ）］を示す図である。実施例に光半導体装置の製造工程で、加圧工程［図（Ａ）］とダイシング［図（Ｂ）］を示す図である。従来の光半導体装置の構造を示し、図（Ａ）は上面図、図（Ｂ）は断面図である。

符号の説明

１，１０…受光素子チップ、２…基板、
３，１５，１６…基板側電極、７，１４…光入射孔、
１０Ｒ…受光面、１２…集合基板、
１８…受光素子側電極、２０…樹脂シート、
２２…平面プレス板。

Claims

複数の受光素子を実装するため各受光素子チップに対応した光入射孔が形成されかつ電極が設けられた集合基板を用意し、この集合基板の各光入射孔に上記受光素子チップの受光面側を配置しながら、この受光素子側電極を上記集合基板の裏面側電極にバンプ接続するチップ接続工程と、
このチップ接続工程で得られた受光素子チップ接続基板の上記裏面側へ半硬化状態の樹脂シートを配置し、該樹脂シートが軟化する温度に加熱した平面プレス板により減圧状態で上記樹脂シートの全体を上記受光素子チップ接続基板側へ加圧し、軟化した樹脂を各受光素子チップと上記集合基板との間へ入り込ませながら該受光素子チップ接続基板へ密着させる加圧工程と、
上記平面プレス板により上記樹脂シートへの加圧状態を保持しながら、硬化用温度に過熱して樹脂を硬化させ、上記受光素子チップ接続基板の裏面樹脂全体をフラットに形成する硬化工程と、を備え、
上記加圧工程及び硬化工程により上記複数の受光素子チップのそれぞれを上記集合基板に樹脂封止し、この樹脂封止された集合基板を切断することにより個片化され、上記光入射孔には樹脂が配置されない受光素子を得ることを特徴とする光半導体装置の製造方法。