JP5444259B2

JP5444259B2 - 受光装置の製造方法

Info

Publication number: JP5444259B2
Application number: JP2011004923A
Authority: JP
Inventors: 敏司 ▲徳▼山; 崇裕戎井
Original assignee: Aoi Electronics Co Ltd
Current assignee: Aoi Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2031-01-13
Also published as: JP2012113796A; JP5634554B2; JP2013153215A

Description

この発明は、受光部を有する受光素子が絶縁樹脂によりパッケージされた受光装置の製造方法に関する。

ＣＤまたはＤＶＤ等の光ディスクに記録された情報を読み取る光ヘッドには受光装置が内臓される。このような受光装置は、光ディスクから反射される４００ｎｍ〜７８０ｎｍ程度の波長の光を受光する受光部を有する受光素子を基板上に搭載し、受光素子の受光部面側全体を絶縁樹脂で被覆した構造を有する。
このような構造の受光装置を製造する方法として、受光素子の電極パッドと基板の接続パッドをワイヤボンディングし、次に、金型に装着し、絶縁樹脂を充填した後、ダイシングする方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

受光素子の受光部面側全体を絶縁樹脂で被覆する構造とすると、絶縁樹脂を透明材料により形成しなければならず高価となること、また、絶縁樹脂の上面に空気中の塵や埃が堆積し、受光素子の受光部に到達される光が遮断されるという不都合がある。そこで、絶縁樹脂における受光素子の受光部に対応する箇所に開口部を設けた構造が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−５３６３号公報特許第４２００４６３号

特許文献１に記載された受光装置の製造方法は、金型を用いる方法であるため、金型の製作費用が高価となる。
特許文献２には、受光装置の製造方法が記載されておらず、より安価に製造する新たな製造方法をなんら示唆するものではない。

この発明の受光装置の製造方法は、接続パッドを有する基板上に、受光部および電極パッドを有する受光素子を載置し、接続パッドと電極パッドを接続部材により接続する工程と、少なくとも受光素子の周囲における基板上に絶縁樹脂材を塗布する工程と、受光素子の受光部に対応する開口部を有し、開口部の全周囲に亘り受光素子側に突き出す堰止め用突起が形成されたマスクを、マスクの開口部内に受光素子の受光部が配置されるように位置決めして絶縁樹脂材上に配置し、マスクにより、基板上に塗布された絶縁樹脂材を押さえ込み、堰止め用突起を堰止め部として絶縁樹脂材を受光素子上に押し広げる工程と、絶縁樹脂材を硬化して絶縁樹脂を形成する工程と、硬化された絶縁樹脂上に配置されたマスクを剥離する工程と、受光素子の周囲における基板および絶縁樹脂を切断することにより、受光素子の受光部を露出する開口部を有し、開口部の上部周縁部に凹部が形成された絶縁樹脂により、受光素子の上面と側面、および基板の上面が被覆された受光装置を得る工程と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、絶縁樹脂材を塗布し、堰止め用突起を有するマスクにより絶縁樹脂を押し広げて受光部の周囲における受光素子の上面を被覆するので、高価な金型を用いずに受光装置を得ることができる。

この発明の受光装置の一実施の形態を示す外観拡大斜視図。図１のＩＩ―ＩＩ線切断断面図。図１に図示された受光装置の製造方法の一実施の形態を説明するための図であり、最初の工程に係る断面図。図３の次の工程を説明するための断面図。図４の次の工程を説明するための断面図。図５の次の工程を説明するための断面図。図６の次の工程を説明するための断面図。図１に図示された受光装置の製造に用いるマスクの一実施の形態を示す外観斜視図。

以下、この発明の受光装置の一実施の形態を図面と共に説明する。
図１は、この発明の受光装置の一実施の形態を示す拡大外観斜視図であり、図２は図１に図示された受光装置のＩＩ−ＩＩ線に沿う切断断面図である。
受光装置１は、受光素子（図２参照）１０と、基板２０と、受光素子１０と基板２０とを電気的に接続する接続するワイヤ２（図２参照）と、絶縁樹脂３０とを備えている。
受光素子１０は、上面に受光部１１を有する半導体チップである。受光素子１０は平面形状が矩形であり、受光部１１の周囲における上面には複数の電極パッド１２が設けられている。

基板２０は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性の樹脂により形成され、平面サイズは、受光素子１０の外形より大きいサイズを有している。受光素子１０は基板２０のほぼ中央部に搭載されており、基板２０における受光素子１０の周囲には接続パッド２１が形成されている。受光素子１０の電極パッド１２と基板２０の接続パッド２１とは、ワイヤ２により接続されている。ワイヤ２はワイヤボンディングにより電極パッド１２および接続パッド２１に接合されている。

絶縁樹脂３０は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で形成されている。絶縁樹脂３０は、不透明であるが、透明としても差し支えはない。絶縁樹脂３０は、電極パッド１２、接続パッド２１およびワイヤ２を含んで、受光素子１０の上面周縁部および周囲側面全体を覆っている。絶縁樹脂３０の中央部には、平面サイズが受光素子１０の受光部１１より少し大きい開口部３１が形成されており、受光素子１０の受光部１１は、その全体が、開口部３１を介して外部に露出している。また、絶縁樹脂３０には、開口部３１の上部周縁部に凹部３２が形成されている。この凹部３２は、図１に図示されるように、開口部３１の全周囲に亘り設けられている。

詳細は後述するが、絶縁樹脂３０の凹部３２は、絶縁樹脂３０の上部側の部分がマスクに設けられた堰止め用突起により受光素子１０の受光部１１側への広がりが堰止められて形成されたものである。

絶縁樹脂３０は、平面形状が、基板２０と同じ大きさのほぼ矩形形状を有している。しかし、基板２０とは異なり、４つの角部に切欠部３３を有している。切欠部３３は、絶縁樹脂３０の厚さの中間位置に達する深さを有する。特に、限定される訳ではないが、切欠部３３の深さを、凹部３２とほぼ同じ深さとしてもよい。切欠部３３の平面形状は、円の１／４の面積部分の形状を有する。切欠部３３の平面形状は、図１では、円弧状としているが、楕円の一部、あるいは多角形状の一部の形状としても差し支えはない。
受光装置１の外形サイズは、一例として、大略、３〜５ｍｍ（長さ）×２．５〜４．５ｍｍ（幅）×０．８〜１．５ｍｍ（厚さ）である。しかし、本発明は、このサイズに限定されるものではない。

次に、図３〜図７を参照して、図１および図２に図示された受光装置１の製造方法の一実施の形態を説明する。
なお、受光装置１の製造方法は、多数の受光素子１０を搭載することができる大面積の基板２０を用いて、多数の受光装置１を一度に得る方法を用いるが、図３〜図７では、１個の受光装置１が形成される領域のみが図示されている。
先ず、受光部１１および複数の電極パッド１２を有する受光素子１０を、複数の接続パッド２１が形成された基板２０上に搭載する。この場合、基板２０は多数の受光素子１０を搭載可能な大面積を有するものであり、受光素子１０は、この大面積の基板２０上に、多数個、マトリクス状に配列される。必要に応じ、各受光素子１０は、基板２０にダイボンドする。
そして、金等からなるワイヤ２を、各受光素子１０の電極パッド１２および基板２０の接続パッド２１にボンディングし、両パッド１２、２１を接続する。この状態を図３に図示する。

次に、マトリクス状に配列された受光素子１０から露出する基板２０上に、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる絶縁樹脂材３０Ａを塗布する。絶縁樹脂材３０Ａは、粘度２００〜３５０Ｐａ・ｓ程度のものが好ましく、ディスペンサや刷毛を用いて塗布する。この場合、絶縁樹脂材３０Ａは、受光素子１０上には塗布しないが、受光部１１に掛からないように受光素子１０上の周縁部に塗布してもよい。

次に、絶縁樹脂材３０Ａが塗布された基板２０上に、絶縁樹脂材３０Ａが塗布されたマスク６０を配置する。
図８は、マスク６０を基板２０側からみた斜視図である。マスク６０は、ステンレス等の金属で形成されており、繰り返し使用が可能である。マスク６０には、受光素子１０の受光部１１に対応する開口部６１が形成されている。開口部６１の縁部には、基板２０側に向かって突き出す堰止め用突起６２が形成されている。堰止め用突起６２は、開口部６１の縁部全周に亘り形成されている。また、マスク６０には、図１に図示された受光装置１の切欠部３３を形成するための４個の突出部６３が形成されている。各突出部６３は円筒形状を有し、その高さは、絶縁樹脂３０の厚さより薄く、例えば、堰止め用突起６２の高さとほぼ同一に高さに形成されている。

マスク６０は、多数の開口部６１と開口部６１の周囲に形成された突出部６３がマトリクス状に配列されて構成されている。そして、図示はしないが、マスク６０の周側縁部には、各側辺部に沿って所定の間隔で配列された筒状の押し当て部が形成されている。各押し当て部の高さは、絶縁樹脂３０の厚さと同一である。

図４に図示されるように、マスク６０に塗布される絶縁樹脂材３０Ａは、受光素子１０に対面する側の面における堰止め用突起６２の外側に薄く形成される。そして、基板２０上に配列された各受光素子１０の受光部１１が開口部６１内に配置されるように、マスク６０を基板２０上に位置決めする。この状態を図４に図示する。

次に、マスク６０を基板２０側に押圧して、マスク６０の周側縁に配列された押し当て部の下面を基板２０の上面に当接する。これにより、基板２０上に塗布されていた絶縁樹脂材３０Ａが押し広げられて、受光素子１０の周縁部を覆う。また、マスク６０に塗布されていた絶縁樹脂材３０Ａは、基板２０上に塗布されていた絶縁樹脂材３０Ａと一体になり、受光素子１０の周縁部を覆う。このため、受光素子１０の電極パッド１２、基板２０の接続パッド２１およびワイヤ２を含んで、受光素子１０の上面周縁部、側面全体および基板２０の受光素子１０から露出した上面全体が絶縁樹脂材３０Ａにより被覆される。つまり、マスク６０の突出部６３の高さは、絶縁樹脂材３０Ａの厚さと実質的に同一となる。但し、後述する如く、絶縁樹脂材３０Ａを加熱して絶縁樹脂３０にする際の絶縁樹脂材３０Ａの収縮分、絶縁樹脂３０の厚さは、突出部６３の高さより小さくなる。

絶縁樹脂材３０Ａが押し広げられる際、マスク６０には、受光素子１０の受光部１１に対応して堰止め用突起６２が形成されているため、絶縁樹脂材３０Ａの広がりは、この堰止め用突起６２に堰止められる。絶縁樹脂材３０Ａは、堰止め用突起６２から、厚さ方向において遠くに位置する下部側では受光部１１側に向かって広がる。しかし、絶縁樹脂材３０Ａの上部側では堰止め用突起６２により広がりが抑制される。この状態を図５に図示する。

ここで、マスク６０に堰止め用突起６２が形成されていない場合には、絶縁樹脂材３０Ａが、開口部３１の縁部にばりとなって絶縁樹脂材３０Ａの上面に突き出して形成される。ばりは、絶縁樹脂材３０Ａの上面から突き出して形成されるため、光ヘッドを組み立てる際の精度を低下する。これに対して、本実施形態では、マスク６０に堰止め用突起６２が形成されている。このため、仮に、絶縁樹脂材３０Ａが堰止め用突起６２を越え、開口部３１内に上方に突き出すばりが形成されたとしても、図５に３０Ａ’で示す如く、ばり３０Ａ’は絶縁樹脂材３０Ａの上面から突き出すことはない。つまり、本実施形態の場合には、堰止め用突起６２の高さ分だけ、ばり３０Ａ’の位置が低くなる。これにより、光ヘッドを組み立てる際の精度を確保することができる。

マスク６０を基板２０側に押圧してマスク６０の突出部６３の下面を基板２０の上面に当接する際に、マスク６０の突出部６３に対応する部分の絶縁樹脂材３０Ａは、マスク６０の突出部６３に押し出されるため、この部分は空隙となる。

次に、図５に図示された状態で加熱することにより絶縁樹脂材３０Ａを硬化し、絶縁樹脂３０を形成する。そして、絶縁樹脂３０上に配置されたマスク６０を剥離する。この状態において、絶縁樹脂３０には、受光素子１０の受光部１１に対応する開口部３１が形成され、開口部３１の上部周縁部に全周囲に亘る凹部３２が形成されている。また、マスク６０の突出部６３に対応する部分に絶縁樹脂３０の厚さの中間位置に達する深さの切欠部３３が形成されている。

次に、絶縁樹脂３０上全面に保護シート７１を貼り付ける。保護シート７１としては剥離可能な粘着層を有するものを用いる。この状態を図６に図示する。

次に、基板２０、絶縁樹脂３０および保護シート７１を切断して、多数の受光装置１を得る。
基板２０、絶縁樹脂３０および保護シート７１を切断する場合、マスク６０の突出部６３に対応して形成された絶縁樹脂３０の円筒形状の空隙が、その軸心を通る切断線により４つに等分割されるように切断する。図６における切断位置Ａは、このような、空隙を４つに等分割する位置を示しており、この切断位置Ａにおいて、基板２０および絶縁樹脂３０を点線に示す如く切断する。これにより、各絶縁樹脂３０の４隅には、円筒が１／４に等分割された形状の面積を有する切欠部３３が形成される。この状態を図７に図示する。

保護シート７１は、光ヘッドを組み立てるまでの保護部材であるから、光ヘッドを組み付ける直前に剥離して、図１および図２に図示された受光装置１を形成する。保護シート７１を剥離する際、受光装置１の絶縁樹脂３０には４隅に切欠部３３が形成されている。従って、いずれかの切欠部３３にピンセットの一端を差し込み、この一端と、保護シート７１の外部に位置された他端とにより保護シート７１を摘まんで剥離することができる。このように、本実施形態によれば、絶縁樹脂３０に切欠部３３を形成したので、保護シート７１の剥離が容易となり生産性の効率化を図ることができる。

以上説明した如く、上記一実施の形態によれば、下記の効果を得ることができる。
（１）絶縁樹脂材３０Ａを塗布し、堰止め用突起６２を有するマスク６０により絶縁樹脂材３０Ａを押し広げて受光部１１の周囲における受光素子１０の上面を被覆するので、高価な金型を用いずに受光装置を得ることができる
（２）マスク６０に、絶縁樹脂材３０Ａが開口部６１側に広がるのを堰止めるための堰止め用突起６２が形成されているので、絶縁樹脂３０にばりが発生するのを防止することができる。このため、光ヘッドを組み立てる際の精度を確保することが可能となる。
（３）マスク６０に、絶縁樹脂材３０Ａの厚さ方向の中間位置に達する深さの突出部６３を設け、受光装置１の絶縁樹脂３０に切欠部３３が形成されるようにした。このため、絶縁樹脂３０上に貼り付けた保護シート７１を、切欠部３３にピンセットの一端を差し込んで容易に剥離することができ、生産効率が向上する。
（４）マスク６０をステンレス等の金属で形成したので、繰り返し使用することができる。
この場合、マスクを樹脂フィルムにより形成する従来の方法では、絶縁樹脂材３０Ａを成形する際の熱によりマスクが変形してしまい、使い捨てとなっていた。従って、従来に比して製造コストを低減することができる。

なお、上記一実施の形態においては、絶縁樹脂材３０Ａを塗布する工程において、絶縁樹脂材３０Ａを、受光素子１０から露出する基板２０上のみに塗布するものとして説明した。しかし、絶縁樹脂材３０Ａは、受光素子１０の受光部１１上に掛からなければ、受光素子１０の周縁部にも塗布してもよい。また、絶縁樹脂材３０Ａをマスク６０にも塗布する場合で説明したが、絶縁樹脂材３０Ａをマスク６０には塗布しないようにしてもよい。

上記一実施の形態では、絶縁樹脂材３０Ａの堰止め用突起６２をマスク６０のみに設けた場合で説明した。しかし、堰止め用突起を受光素子１０にも設けるようにしてもよい。受光素子１０に堰止め用突起を設ける場合は、ウエハ製造工程において設けるようにすると効率的である。この場合の一例を示せば、ウエハ状態において、樹脂材料をスピンコーティングし、乾燥後、フォトレジストにより堰止め用突起状にパターニングされたマスクを形成して、堰止め用突起以外の部分をエッチングすればよい。

上記一実施の形態では、マスク６０の周側縁に設けた押し当て部の下面を基板２０の上面に当接させて、絶縁樹脂３０の厚さを確保する方法で説明した。しかし、マスク６０に形成する突出部６３の高さを絶縁樹脂３０の厚さと同一にして、マスク６０を、突出部６３の下面が基板２０の上面に当接するまで絶縁樹脂材３０Ａを押さえ込むようにしてもよい。この場合には、マスク６０の周側縁に押し当て部を形成してもしなくてもよい。あるいは、他の方法として、絶縁樹脂３０の厚さは、マスク６０を上下に移動する駆動部材にセンサを設け、このセンサにより調整するようにしてもよい。

上記一実施の形態では、受光装置１の４隅に切欠部３３が形成された構造であった。しかし、切欠部３３は、１箇所としてもよく、また、角部ではない箇所に設けるようにしてもよい。

その他、本発明の受光装置は、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して構成することが可能であり、要は、上面に受光部を有し、基板上に搭載された受光素子が、受光部を露出する開口部を有する絶縁樹脂のみにより、受光素子の上面における受光部の周囲と周囲側面全体、および受光素子から露出された基板の上面が被覆された受光装置であって、絶縁樹脂は、開口部の上部周縁部に全周囲に亘る凹部を有するものであればよい。

この発明の受光装置の製造方法は、接続パッドを有する基板上に、受光部および電極パッドを有する受光素子を載置し、接続パッドと電極パッドを接続部材により接続する工程と、少なくとも受光素子の周囲における基板上に絶縁樹脂材を塗布する工程と、受光素子の受光部に対応する開口部を有し、開口部の全周囲に亘り受光素子側に突き出す堰止め用突起が形成されたマスクを、マスクの開口部内に受光素子の受光部が配置されるように位置決めして絶縁樹脂材上に配置し、マスクにより、基板上に塗布された絶縁樹脂材を押さえ込み、堰止め用突起を堰止め部として絶縁樹脂材を受光素子上に押し広げる工程と、絶縁樹脂材を硬化して絶縁樹脂を形成する工程と、硬化された絶縁樹脂上に配置されたマスクを剥離する工程と、受光素子の周囲における基板および絶縁樹脂を切断することにより、受光素子の受光部を露出する開口部を有し、開口部の上部周縁部に凹部が形成された絶縁樹脂により、受光素子の上面と側面、および基板の上面が被覆された受光装置を得る工程と、を備えるものであればよい。

１受光装置
１１受光部
２０基板
３０絶縁樹脂
３０Ａ絶縁樹脂材
３１開口部
３２凹部
３３切欠部
６０マスク
６１開口部
６２堰止め用突起
６３突出部
７１保護シート
Ａ切断位置

Claims

接続パッドを有する基板上に、受光部および電極パッドを有する受光素子を載置し、前記接続パッドと前記電極パッドを接続部材により接続する工程と、
少なくとも前記受光素子の周囲における前記基板上に絶縁樹脂材を塗布する工程と、
前記受光素子の受光部に対応する開口部を有し、前記開口部の全周囲に亘り前記受光素子側に突き出す堰止め用突起が形成されたマスクを、前記マスクの開口部内に前記受光素子の受光部が配置されるように位置決めして前記絶縁樹脂材上に配置し、前記マスクにより、前記基板上に塗布された前記絶縁樹脂材を押さえ込み、前記堰止め用突起を堰止め部として前記絶縁樹脂材を前記受光素子上に押し広げる工程と、
前記絶縁樹脂材を硬化して絶縁樹脂を形成する工程と、
硬化された前記絶縁樹脂上に配置された前記マスクを剥離する工程と、
前記受光素子の周囲における前記基板および前記絶縁樹脂を切断することにより、前記受光素子の受光部を露出する開口部を有し、前記開口部の上部周縁部に凹部が形成された絶縁樹脂により、前記受光素子の上面と側面、および前記基板の上面が被覆された受光装置を得る工程と、
を備えることを特徴とする受光装置の製造方法。
請求項１に記載の受光装置の製造方法において、前記絶縁樹脂材を前記受光素子上に押し広げる工程は、前記マスクの前記堰止め用突起の周囲に前記絶縁樹脂材を塗布する工程を含むことを特徴とする受光装置の製造方法。
請求項１または２に記載の受光装置の製造方法において、前記マスクは、前記受光素子の周囲に対応する部分に突出部を有し、前記堰止め用突起を堰止め部として前記絶縁樹脂材を前記受光素子上に押さえ込む工程は、前記突出部の下面に対応する部分の前記絶縁樹脂材を押圧して、前記絶縁樹脂材に切欠部を形成する工程を含むことを特徴とする受光装置の製造方法。
請求項３に記載の受光装置の製造方法において、前記マスクは、前記突出部よりも外周に、前記突出部よりも高さが高い押し当て部を有し、前記絶縁樹脂材を前記受光素子上に押さえ込む工程は、前記押し当て部の下面が前記基板の上面に当接するまで前記マスクを押圧する工程を含むことを特徴とする受光装置の製造方法。
請求項３または４に記載の受光装置の製造方法において、前記受光素子を前記基板上に載置する工程は、複数個の前記受光素子を前記基板上に載置する工程であり、前記絶縁樹脂材を前記受光素子上に押し広げる工程は、複数個の前記受光素子に対応する面積を有するマスクを用いて行う工程であり、前記受光素子の周囲における前記基板および前記絶縁樹脂を切断する工程は、前記絶縁樹脂材を押し出して形成された前記切欠部を分割するように切断する工程であることを特徴とする受光装置の製造方法。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の受光装置の製造方法において、さらに、前記絶縁樹脂材を硬化して絶縁樹脂を形成する工程と前記受光素子の周囲における前記基板および前記絶縁樹脂を切断する工程との間に、前記受光素子上に保護シートを貼り付ける工程を備えることを特徴とする受光装置の製造方法。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の受光装置の製造方法において、前記絶縁樹脂材は粘度が２００〜３５０Ｐａ・ｓであることを特徴とする受光装置の製造方法。