JP5767802B2 - 光センサ装置の製造方法 - Google Patents
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Description
T1>T2+T3+T4…(1)
詳しく説明すると、図17に示すようなリードフレーム90の貫通した開口部91は、例えば、リードフレーム90を表面90a及び裏面90bの側からそれぞれエッチングすることにより形成することができる。このエッチングは等方性のウェットエッチングであり、リードフレーム90の深さ方向(Z方向)へのエッチングと同時に水平方向(X方向、Y方向)へのエッチングも進行する。このため、リードフレーム90の厚さが大きいほど、形成される開口部91の幅Wも大きくなってしまう。
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、リードフレームの開口部のアスペクト比を高めることができ、光センサ装置の小型化を実現できるようにした光センサ装置及びその製造方法の提供を目的とする。
(1)第1実施形態
(1.1)IRセンサ装置の概略構成
図1(a)及び(b)は、本発明の第1実施形態に係るIRセンサ装置100の構成例を示す平面図と、この平面図をA1−A´1線で切断した断面図である。なお、図1(a)では図面の複雑化を回避するためにモールド樹脂の図示を省略している。また、図1(a)において、ハッチングを付した領域は表面の側からハーフエッチングされた領域(以下、ハーフエッチング領域ともいう。)を示し、グレーの領域は表面の側からハーフエッチングされていない領域(以下、非エッチング領域)を示している。さらに、図1(b)では、IR素子とリードフレームとの接合の状態を明確にするために、当該断面において紙面の手前側又は奥側にあるワイヤーも図示している。
図1(b)に示すように、リードフレーム30は、第1のリードフレーム31と、第2のリードフレーム36とを含み、これらが重なって1つのリードフレーム30を構成している。そして、このリードフレーム30の貫通した開口部51にIR素子10及び光学フィルタ20が配置されている。
図2は、IRセンサ装置100の外観の一例を示す斜視図である。図2に示すように、このIRセンサ装置100のパッケージの形状は例えば直方体である。光学フィルタの受光面21は、パッケージの上面(即ち、第2のリードフレームの裏面36bであり、モールド樹脂50の表面でもある。)と面一となるように配置されている。外界の光は、光学フィルタの受光面21に入射し、光学フィルタを通ってIR素子の受光面に到達するようになっている。以下、IRセンサ装置100を構成する各要素と、その製造方法について詳しく説明する。
図3(a)及び(b)は、IR素子10の構成例を示す図である。図3(a)はIR素子10の表面側を示し、図3(b)は光電変換素子13の断面を示す。図3(a)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。
或いは、この光学フィルタ20は、赤外線の中でも、特定の波長範囲の赤外線のみを透過する機能を有するものであってもよい。例えば、光学フィルタ20は、光学部材と、この光学部材上に多層で形成された薄膜とで、長波長又は短波長、又はその両方の波長の赤外線を透過させない機能を有するものであり、これらの透過機能を組み合わせて結果的に、特定の波長の赤外線のみを透過させる機能を有するものであってもよい。
図4(a)及び(b)は、本発明の第1実施形態に係る第1のリードフレーム31の構成例を示す平面図である。図4(a)は第1のリードフレーム31の表面31aを示し、図4(b)は第1のリードフレーム31の裏面31bを示している。
図4(a)及び(b)に示す第1のリードフレーム31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31a及び裏面31b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。
なお、図4(a)及び(b)に示す第1のリードフレーム31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。)35となっている。
図5(a)及び(b)に示す第2のリードフレーム36は、図4(a)及び(b)に示した第1のリードフレーム31と同様に、例えば、Cu板を、フォトリソグラフィ技術により、その表面36a及び裏面36bの側からそれぞれ選択的にエッチングし、Ni−Pd−Au等のめっき処理を施すことにより形成されたものである。
(1.4)IRセンサ装置の製造方法
図6(a)〜(g)は、本発明の第1実施形態に係るIRセンサ装置100の製造方法を示す工程図である。なお、この工程図における各断面は、例えば図1(a)に示したIRセンサ装置100のA1−A´1線による切断面に対応している。
なお、粘着テープ41としては、粘着性を有すると共に、耐熱性を有する樹脂製のテープが用いられる。粘着性については、粘着層の糊厚がより薄いほうが好ましい。また、耐熱性については、約150℃〜200℃の温度に耐えることが必要とされる。このような粘着テープ41として、例えばポリイミドテープを用いていることができる。ポリイミドテープは、約280℃に耐える耐熱性を有している。このような高い耐熱性を有するポリイミドテープは、後のモールドやワイヤーボンディング時に加わる高熱にも耐えることが可能である。また、粘着テープ41としては、ポリイミドテープの他に、以下のテープを用いることも可能である。
・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。
なお、IR素子10とリードフレーム30´との接続は、リードフレーム30´のボンディング用端子部42からIR素子10のパッド電極14a、14bに向かってワイヤーを伸ばすこと(つまり、IR素子10から見て逆ボンディング)によって行うことが好ましい。即ち、ボールの形成を伴う1stボンドをリードフレーム30´のボンディング用端子部42に対して行い、2ndボンドをIR素子10のパッド電極14a、14bに対して行う。このような方法であれば、IR素子10のパッド電極14a、14bよりもリードフレーム30´のボンディング用端子部42の方が低い位置にあるため、ボンディング後のワイヤーの高さを低くすることができる。
その後、図6(g)に示すように、モールド樹脂50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35を切断する。これにより、モールド樹脂50及びリードフレーム30´は個々の製品に切り離されてパッケージ化され、図1(a)及び(b)と、図2に示したIRセンサ装置100が完成する。
上記の第1実施形態では、例えば図2に示したように、第2のリードフレームの裏面がパッケージの上面に露出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、第2のリードフレームの裏面がパッケージの上面に露出することは必須ではない。第2実施形態では、この点について説明する。
図8(a)及び(b)に示す第2のリードフレーム66の、第1実施形態で説明した第2のリードフレーム36との相違点は、裏面においてハーフエッチング領域と非エッチング領域との配置が異なる点である。
即ち、図10(a)に示すように、まず始めに、第1のリードフレーム31´と、第2のリードフレーム66´とを用意する。ここでは、図8(a)を参照しながら説明した第2のリードフレーム66を1つの単位パターンとし、この単位パターンが平面視で縦方向及び横方向にそれぞれ連続して並ぶように配置されたリードフレーム66´を用意する。次に、第2のリードフレーム66´の裏面36bに粘着テープ41を貼付する。
次に、図10(c)に示すように、このリードフレーム30´の開口部51に、IR素子10及び光学フィルタ20を配置する。そして、図10(d)に示すように、IR素子10とリードフレーム30´をワイヤー40で電気的に接続する。
次に、図10(f)に示すように、リードフレーム30´の裏面側から粘着テープを除去する。粘着テープの除去後、ポストキュア、ウェットブラストを施し、さらに、光学フィルタ20の受光面21に図示しない保護膜が形成されている場合は、当該保護膜を除去する。
以上説明したように、本発明の第2実施形態によれば、パッケージの内側に残される第2のリードフレーム66の裏面36bを全てモールド樹脂50で覆うことができる。このため、受光面21の側(即ち、パッケージの上面の側)にリードフレーム30が一切露出していないIRセンサ装置200を提供することができる。
上記の第1、第2実施形態では、1つのパッケージ内に1つのIR素子を配置する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られることはない。本発明では、1つのパッケージ内に2つ以上のIR素子を配置してもよい。第3実施形態では、この点について説明する。
図13(a)において、第1のリードフレーム71内の白色の領域は貫通した開口部82、83を示し、ハッチングを付した領域は表面71aの側からハーフエッチングされたハーフエッチング領域73aを示す。また、グレーの領域は表面71aの側からエッチングされていない非エッチング領域74aを示す。同様に、図13(b)において、第1のリードフレーム71内の白色の領域は開口部82、83を示し、ハッチングを付した領域は裏面71bの側からハーフエッチングされたハーフエッチング領域73bを示す。また、グレーの領域は裏面71bの側からエッチングされていない非エッチング領域74bを示す。
図14(a)において、第2のリードフレーム76内の白色の領域は開口部84、85を示し、グレーの領域は表面76aの側からエッチングされていない非エッチング領域79aを示す。なお、図14(a)において、ハーフエッチング領域は無い。リードフレーム76の表面76aは平坦である。
図14(a)及び(b)に示す第2のリードフレーム76において、第1実施形態で説明した第2のリードフレーム36との相違点は、IRセンサ素子の数に応じて、これらを配置するための貫通した開口部が複数用意されている点である。他の点は、第2のリードフレーム36と同じである。なお、第2のリードフレーム76の外周部は、ダイシング工程で切断されるカーフ幅75となっている。
本発明の第3実施形態によれば、第1実施形態と同様に、第1のリードフレーム71と第2のリードフレーム76とを組み合わせることにより、アスペクト比の高い第1、第2の開口部83、85を実現することができる。このため、IRセンサ装置300の小型化が可能である。
上記の第3実施形態では、例えば図12に示したように、第2のリードフレームの裏面がパッケージの上面に露出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、第2のリードフレームの裏面がパッケージの上面に露出することは必須ではない。つまり、上記の第2実施形態を第3実施形態に適用してもよい。第4実施形態では、この点について説明する。
図15(a)及び(b)に示す第2のリードフレーム86の、第3実施形態で説明した第2のリードフレーム76との相違点は、裏面においてハーフエッチング領域と非エッチング領域との配置が異なる点である。
なお、上記の第1実施形態では、例えば図2(a)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10のパッド部14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。このような構成であっても、IR素子とリードフレームとを電気的に接続することが可能であり、IR素子から電気信号を出力させることができる。
また、この場合は、光学フィルタも例えば紫外線のみを透過させる機能を有するものであってもよく、又は、紫外線と赤外線の両方を透過させるものであってもよい。光学フィルタの透過可能な波長範囲は、光センサ素子の検出可能な波長範囲に応じて、任意に設定可能である。
11 光透過基板
12 受光部
13 光電変換素子
13a n層
13b π層
13c 化合物半導体層
13d p層
14 パッド部
14a パッド電極
14b パッド電極
15 配線
16 IR素子10の裏面(受光面)
20、20a、20b 光学フィルタ
21、21a、21b (光学フィルタの)受光面
30、70 (重ね合わせにより構成される)リードフレーム
31、71 第1のリードフレーム
31a、36a、66a、71a、76a、86a 表面
31b、36b、66b、71b、76b、86b 裏面
32、37、51、61、62、82、83、84、85 開口部
33a、33b、38a、38b、73a、73b、78a、78b ハーフエッチング領域
34a、34b、39a、39b、74a、74b、79a、79b 非エッチング領域
35、75 カーフ幅
36、66、76、86 第2のリードフレーム
40 ワイヤー
41 粘着テープ
42 ボンディング用端子部
43 外部配線基板接続用端子部
47 上金型
48 下金型
50 モールド樹脂
55 貫通穴
63 ピン
100、200、300、400 IRセンサ装置
Claims (4)
- 複数の貫通した開口部からなる第1の開口部を有する第1のリードフレームと、複数の貫通した開口部からなる第2の開口部を有する第2のリードフレームとを準備し、前記第1の開口部が有する前記複数の貫通した開口部と、前記第2の開口部が有する前記複数の貫通した開口部とが平面視で重なるように、前記第2のリードフレームの第1の面上に前記第1のリードフレームを配置する工程と、
前記第2のリードフレームの前記第1の面の反対側の第2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、
前記第1の開口部が有する前記複数の貫通した開口部と前記第2の開口部が有する前記複数の貫通した開口部とが平面視で重なる領域のそれぞれに、光センサ素子及び当該光センサ素子に積層された光学フィルタを配置して、前記光学フィルタの受光面を前記粘着テープの前記粘着性を有する面に貼付する工程と、
前記各光センサ素子のパッド電極と前記第1のリードフレームとをワイヤーにより電気的に接続する工程と、
前記光センサ素子、前記光学フィルタ、前記第1のリードフレーム及び前記第2のリードフレームを封止部材で覆う封止工程と、
前記封止部材及び前記第2のリードフレームから前記粘着テープを除去する工程と、
前記封止部材と前記第1のリードフレーム及び前記第2のリードフレームを切断してパッケージを形成する切断工程と、を備え、
前記封止工程では、前記第1のリードフレームが有する複数の面のうち、前記第1面と対向している第3の面とは反対側の第4の面が前記封止部材から露出するように前記第1のリードフレームを前記封止部材で覆うことを特徴とする光センサ装置の製造方法。 - 前記第1のリードフレームの前記切断工程で切断される領域は、前記第3の面側からハーフエッチングされてい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。
- 前記光センサ素子は、第1の光センサ素子と第2の光センサ素子とを含み、
前記光学フィルタは、前記第1の光センサ素子に積層された第1の光学フィルタと、前記第1の光学フィルタと特性が異なり且つ前記第2の光センサ素子に積層された第2の光学フィルタとを含み、
前記第1の開口部が有する前記複数の貫通した開口部と前記第2の開口部が有する前記複数の貫通した開口部とが平面視で重なる領域は、第1の領域と、前記第1の領域と位置が異なる第2の領域とを含み、
前記光センサ素子及び前記光学フィルタを配置する工程は、
前記第1の光センサ素子及び前記第1の光学フィルタを前記第1の領域に配置して、前記第1の光学フィルタの受光面を前記粘着テープの前記粘着性を有する面に貼付する工程と、
前記第2の光センサ素子及び前記第2の光学フィルタを前記第2の領域に配置して、前記第2の光学フィルタの受光面を前記粘着テープの前記粘着性を有する面に貼付する工程と、を含み、
前記パッケージを形成する工程では、
前記第1の光センサ素子及び前記第1の光学フィルタと前記第2の光センサ素子及び前記第2の光学フィルタとが同一のパッケージ内に含まれるように、前記封止部材と前記第1のリードフレーム及び前記第2のリードフレームを切断することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光センサ装置の製造方法。 - 前記第2のリードフレームは、
前記パッケージの内側となる第1の部位と、前記パッケージの外側となる第2の部位とを有し、
前記第1の部位は前記第2の部位よりも厚さが小さく、且つ、
前記第1の面を上側に向け、前記第2の面を下側に向けたときに、前記第1の部位の前記第2の面は前記第2の部位の前記第2の面よりも上側に位置す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。
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