JP5681457B2 - 光センサ装置の製造方法及び光センサ装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、この方法では、例えば、封止部材をフォトレジスト等でマスクする工程と、マスクされた封止部材をエッチングする工程とが必要である。このため、工程数が増え、製造コストが増えてしまう可能性があった。また、光電変換部の受光面には当然のことながら、光に関して高い透過性が求められるが、エッチングにより窓を形成すると、光電変換部の受光面はエッチング雰囲気に晒されてしまう。このため、光電変換部の受光面は意図せずエッチングダメージを負ってしまい、光の透過性が低下してしまう可能性があった。
そこで、この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、受光面の品質低下を抑えると共に、厚みの小さい光センサ装置を提供できるようにした光センサ装置の製造方法及び、光センサ装置の提供を目的とする。
また、上記の光センサ装置において、前記リードフレームは、第1の部位と、前記第1の部位よりも厚さが小さく、前記第1の部位と比べて前記第2の面が低い位置にある第2の部位と、を含み、前記半導体素子は前記第2の部位の前記第2の面に取り付けられていることを特徴してもよい。このような構成であれば、半導体素子の取付け位置を低くすることができるので、より小型、薄型化された光センサ装置を提供することができる。
(1)第1実施形態
(1.1)IR素子の構成
図1は、本発明の第1実施形態に係るIR素子10の表面側の構成例を示す平面図である。図1に示すIR素子10は、赤外線を検出する光センサ素子であり、赤外線等の光を透過する光透過基板11と、この光透過基板11の表面側に形成された受光部12と、を備える。
また、受光部12は、複数の光電変換素子13と、光電変換素子13で光電変換された電気信号を出力するためのパッド部14と、配線15と、を有する。光電変換素子13はいずれも量子型のフォトダイオードであって、配線15によって直列に接続されている。接続される光電変換素子13の数が大きいほど発生する起電力は大きくなって、センサとしての感度が高まる。
図2は、本発明の第1実施形態に係るIC素子20の、信号処理回路21の構成例を示すブロック図である。
図2に示すように、IC素子20が有する信号処理回路21は、IR素子10やその他の各回路に対して必要に応じてバイアス電流もしくは電圧を与える電源回路22と、IR素子10からの電気信号を増幅する増幅回路23と、増幅された電気信号を予め設定した電圧と比較する判定回路24と、基準値としての予め設定した電圧を判定回路24に入力する基準値発生回路25とを含み、判定回路24は外部へ判定結果となるデジタル信号を出力する。信号処理回路21に含まれる上記の各要素はそれぞれ対応する要素と電気的に接続されている。
なお、図2に示したような信号処理回路21を有するIC素子20は、量産性、設計の自由度等の観点から最も一般的なシリコン基板にCMOSプロセスやBiCMOSプロセス、もしくはバイポーラプロセス等により形成するのが好ましいが、GaAs基板をはじめとする化合物半導体基板に形成してもよく、用途や、使用環境等に応じて最適な材料とプロセスを選択することができる。次に、リードフレームの構成例について説明する。
図3(a)及び(b)は、本発明の第1実施形態に係るリードフレーム30の構成例を示す平面図である。図3(a)はリードフレーム30の表面側を示し、図3(b)はリードフレーム30の裏面側を示している。
図3(a)及び(b)に示すリードフレーム30は、例えば、銅(Cu)板を、フォトリソグラフィ技術により、その表面及び裏面の側からそれぞれ選択的にエッチングし、ニッケル(Ni)−パラジウム(Pd)−金(Au)等のめっき(鍍金)処理を施すことにより形成されたものである。
さらに、図3(a)及び(b)に示すリードフレーム30の外周部は、後述のダイシング工程で、ダイシングブレード等により切断される領域(カーフ幅という。)36となっている。
ダイパッド領域34は、このような第2の部位38の表面に設定されている。次に、このリードフレーム30を用いて、光センサ装置の一種であるハイブリッドIR50を製造する方法について説明する。
図4(a)〜図9(b)は、本発明の第1実施形態に係るハイブリッドIR50の製造方法を示す工程図である。また、図10(a)〜図11は、当該製造方法により製造されたハイブリッドIR50の構成例を示す斜視図である。図4〜図10の各図において、(a)は表面側(即ち、第2の面の側)から見た平面図であり、(b)は(a)をX4−X´4〜X10−X´10線でそれぞれ切断したときの断面図である。なお、図8(a)では、図面の複雑化を回避するために上金型の図示を省略している。
・テフロン(登録商標)テープ 耐熱温度:約180℃
・PPS(ポリフェニレンサルファイド) 耐熱温度:約160℃
・ガラスクロス 耐熱温度:約200℃
・ノーメックペーパー 耐熱温度:約150〜200℃
・他に、アラミド、クレープ紙が粘着テープ41として利用し得る。
その後、モールド樹脂49及びリードフレーム30´を、ダイシング装置によりダイシングし、カーフ幅36を切断する。これにより、図10(a)及び(b)に示すように、モールド樹脂及びリードフレームは個々の製品(即ち、個々のハイブリッドIR50)に切り離されて、パッケージ化される。図10(b)及び図11に示すように、上記の製造方法により製造されたハイブリッドIR50では、IR素子10の裏面16はリードフレーム30の裏面と同一平面に配置された状態で、モールド樹脂49から露出している。このモールド樹脂49から露出している裏面16がIR素子10の受光面である。この受光面16に入射した光は、光透過基板11を通って表面側の受光部12(図1参照。)に到達するようになっている。
以上説明したように、本発明の第1実施形態によれば、IR素子10の受光面16を貼り付け面として、IR素子10を粘着テープ41に貼付した状態で樹脂封止を行い、その後、粘着テープ41を除去する。これにより、モールド樹脂49をエッチングすることなくIR素子10の受光面に光を入射させることができる。
上記の第1実施形態では、ワイヤーボンディング工程で、IR素子10とIC素子20とをワイヤー46のみを介して電気的に接続する場合について説明した。しかしながら、本発明において、IR素子10とIC素子20との接続方法はこれに限定されることはない。
図12は、本発明の第2実施形態に係るハイブリッドIR50の構成例を示す平面図である。図12に示すように、本発明では、IR素子10のパッド電極14a、14bとリードフレーム30のボンディング用端子部40とをAu等からなるワイヤー46aで電気的に接続すると共に、このボンディング用端子部40とIC素子20のパッド電極27とをAu等からなるワイヤー46bで電気的に接続してもよい。つまり、リードフレーム30のボンディング用端子部40を経由して、IR素子10とIC素子20とを電気的に接続してもよい。このような方法であっても、上記の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
このような方法であれば、正ボンディングの場合と比較して、ボンディング後のワイヤー46a、46bの高さを低くすることができるため、ハイブリッドIR50の小型、薄型化に寄与することができる。
なお、上記の第1、第2実施形態では、例えば図1に示したように、IR素子10のパッド部14として、IR素子10の表面の中心部に一対のパッド電極14a、14bを配置した構造を示したが、これはあくまで一例である。本発明において、IR素子のパッド部は、例えば、IR素子10の表面の中心部で互いに離間して配置された3つ以上のパッド電極で構成されていてもよい。また、各パッド電極の配置位置も、IR素子10の表面の中心部ではなく、例えば、受光部12の周縁部であってもよい。このような構成であっても、IR素子10とIC素子20とを電気的に接続することが可能であり、IR素子10から電気信号を出力させることができる。
11 光透過基板
12 受光部
13 光電変換素子
14 パッド部
14a パッド電極
14b パッド電極
15 配線
16 裏面(受光面)
20 IC素子
21 信号処理回路
22 電源回路
23 増幅回路
24 判定回路
25 基準値発生回路
26、27 パッド電極
30、30´ リードフレーム
31 貫通領域
32a ハーフエッチング領域
32b ハーフエッチング領域
33a 非エッチング領域
33b 非エッチング領域
34 ダイパッド領域
35 IR素子を配置するための領域
36 ダイシングストリート
37 第1の部位
38 第2の部位
39、40 リードフレームのボンディング用端子部
41 粘着テープ
42 リードフレームの外部配線基板接続用端子部
45、46、46a、46b ワイヤー
47 上金型
48 下金型
49 モールド樹脂
50 ハイブリッドIR
Claims (10)
- 光を検出する光センサ素子と、前記光センサ素子から出力される信号を処理する半導体素子と、を備えた光センサ装置を、所定の厚みを有するリードフレームを用いて製造する方法であって、
前記リードフレームの第1の面に粘着テープの粘着性を有する面を貼付する工程と、
前記粘着テープの前記粘着性を有する面であって、前記リードフレームから露出している領域に前記光センサ素子の受光面を貼付する工程と、
前記リードフレームの前記第1の面の反対側の第2の面上に前記半導体素子を取り付ける工程と、
前記リードフレームと前記半導体素子とを電気的に接続する工程と、
前記光センサ素子と前記半導体素子とを封止部材で覆う工程と、
前記封止部材及び前記リードフレームから前記粘着テープを除去する工程と、
前記封止部材及び前記リードフレームを切断してパッケージを形成する工程と、を含み、
前記粘着テープに取り付けられた前記光センサ素子のパッド電極は、前記リードフレームに取り付けられた前記半導体素子のパッド電極よりも低い位置にあることを特徴とする光センサ装置の製造方法。 - 前記リードフレームは、
第1の部位と、
前記第1の部位よりも厚さが小さく、前記第1の部位と比べて前記第2の面が低い位置にある第2の部位と、を含み、
前記半導体素子を前記リードフレームの前記第2の面に取り付ける工程では、
前記半導体素子を前記第2の部位の前記第2の面に取り付けることを特徴とする請求項1に記載の光センサ装置の製造方法。 - 前記第1の部位の厚みを、前記第2の部位の厚みと前記半導体素子の厚みとを足し合わせた厚みよりも厚くすることを特徴とする請求項2に記載の光センサ装置の製造方法。
- 前記封止部材の面のうち、前記光センサ素子の受光面が露出している面と反対側の面から端子部を露出させることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の光センサ装置の製造方法。
- 前記端子部と前記半導体素子とを電気的に接続することを特徴とする請求項4に記載の光センサ装置の製造方法。
- 光を検出する光センサ素子と、
前記光センサ素子から出力される信号を処理する半導体素子と、
第1の面と、前記第1の面の反対側の第2の面とを有し、前記第2の面に前記半導体素子が取り付けられると共に、前記半導体素子と電気的に接続された、所定の厚みを有するリードフレームと、
前記光センサ素子と前記半導体素子とを覆う封止部材と、を備え、
前記光センサ素子の受光面は、前記リードフレームの前記第1の面と同一平面に配置された状態で、前記封止部材から露出しており、
前記光センサ素子のパッド電極は、前記半導体素子のパッド電極よりも低い位置にあることを特徴とする光センサ装置。 - 前記リードフレームは、
第1の部位と、
前記第1の部位よりも厚さが小さく、前記第1の部位と比べて前記第2の面が低い位置にある第2の部位と、を含み、
前記半導体素子は前記第2の部位の前記第2の面に取り付けられていることを特徴とする請求項6に記載の光センサ装置。 - 前記第1の部位の厚みは、前記第2の部位の厚みと前記半導体素子の厚みとを足し合わせた厚みよりも厚いことを特徴とする請求項7に記載の光センサ装置。
- 前記封止部材の面のうち、前記光センサ素子の受光面が露出している面と反対側の面から端子部が露出していることを特徴とする請求項6から請求項8の何れか一項に記載の光センサ装置。
- 前記端子部と前記半導体素子とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項9に記載の光センサ装置。
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