JP6159560B2 - Manufacturing method of optical semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、光半導体装置の製造方法に係り、特に発光素子の発光面と受光素子の受光面が同じ方向を向いて配置されている光半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing an optical semiconductor equipment, particularly the light receiving surface of the light emitting surface and the light receiving element is a method of manufacturing an optical semiconductor equipment disposed in the same direction of the light emitting element.
発光素子の発光面と受光素子の受光面が同じ方向を向いて配置されている光半導体装置は、たとえば発光素子から放射されて光が対象物に反射して受光素子で検出する構成のフォトリフレクタとよばれる半導体装置が広く知られている。近年フォトリフレクタは、微細なバーコードリーダーなどに用いられ、高分解能が要求されている。 An optical semiconductor device in which a light emitting surface of a light emitting element and a light receiving surface of a light receiving element are arranged in the same direction is, for example, a photoreflector having a configuration in which light is emitted from the light emitting element and reflected by an object and detected by the light receiving element A semiconductor device called is widely known. In recent years, photo reflectors are used in fine bar code readers and the like, and high resolution is required.
このような要求に対して本願出願人は、光半導体装置の樹脂封止を行う際、金型を用いることなく簡単に製造することができる光半導体装置の製造方法を提案している(特許文献1)。 In response to such a requirement, the applicant of the present application has proposed a method of manufacturing an optical semiconductor device that can be easily manufactured without using a mold when resin-sealing the optical semiconductor device (Patent Document). 1).
本願出願人が先に提案した光半導体装置の製造方法を図7を用いて説明する。図7は、1組の発光素子2および受光素子3を示している。まず、集合基板1上に、発光素子2および受光素子3の組を複数組搭載する。発光素子2および受光素子3の電極(図示せず)は集合基板1上の図示しない電極端子(配線)はワイヤ4で接続される(図7a)。
The manufacturing method of the optical semiconductor device previously proposed by the present applicant will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a set of
次に、発光素子2、受光素子3およびワイヤ4全面を透光性樹脂層5で被覆する(図7b)。その後、フラットエンドミル7を用いて透光性樹脂層5を研削して、発光素子2の発光面および受光素子3の受光面上に凸型部5aを形成する(図7c)。
Next, the entire surface of the
さらに発光素子2および受光素子3の間、図示しない発光素子2および受光素子3の各組の境界部を切削して遮光溝5bを形成する(図7d)。ここで発光素子2と受光素子3との間に形成される遮光溝5bは、一般的に半導体装置の個片化のために使用されるダイシングソーを用いて切削することで、0.2〜0.3mm程度の幅に形成される。この遮光溝5bは、後述する遮光性樹脂層が形成されることで遮光壁となる。また、発光素子2および受光素子3の各組の境界部に形成される溝は、0.3〜0.6mm程度の幅に形成され、同様に遮光性樹脂層が形成されることで、光半導体素子が分離された際、光半導体素子の外周部を覆う遮光壁となる。
Further, between the
全面を遮光性樹脂層6で被覆する(図7e)。遮光性樹脂は、発光素子2と受光素子3との間に形成される遮光溝5bに充填され、硬化することで遮光壁を構成することになる。遮光性樹脂層6を表面から研削することで、凸型部5の上面を露出させる(図7f)。その後、発光素子2および受光素子3の各組の境界部を、先に形成した遮光性樹脂層6を残しながら切断して個片化し、各光半導体装置を完成させることができる。
The entire surface is covered with a light-shielding resin layer 6 (FIG. 7e). The light shielding resin fills the
上記のような従来の光半導体装置の製造方法では、1組の発光素子2と受光素子3との間に遮光壁を形成するために形成する遮光溝はダイシングソーを用いた切削により形成するため、その幅を0.1mm以下にすることが難しい。また狭く深い溝に遮光性樹脂を充填する際、溝の中にボイドが発生しやすくなり、小型化には限界があった。本発明はこれらの問題点を解消し、小型化が容易な半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
In the conventional method of manufacturing an optical semiconductor device as described above, the light shielding groove formed to form the light shielding wall between the pair of
上記目的を達成するため、本発明に係る光半導体装置は、基板上に搭載された発光素子および受光素子と、前記発光素子と前記受光素子の間の前記基板表面を除き、少なくとも前記発光素子の発光面および前記受光素子の受光面を覆い互いに離間して配置された透光性樹脂層と、前記発光素子の発光面の前記透光性樹脂層および前記受光素子の受光面の前記透光性樹脂層の一部を露出する露出部を除き、前記透光性樹脂層、前記発光素子および受光素子を被覆し、前記発光素子および受光素子の遮光壁となる遮光性樹脂層とを備えたことを特徴とする。 To achieve the above object, an optical semiconductor device according to the present invention, except the light emitting element and a light receiving element mounted on the substrate, the substrate surface between the light emitting element and the light receiving element, wherein also the least emission and the transparent resin layer disposed apart from each other to cover the light emitting surface and the light receiving surface of the light receiving element of the device, the permeability of the light receiving surface of the transparent resin layer and the light-receiving elements of the light emitting surface of the light emitting element except for the exposed portion to expose a portion of the light resin layer, the transparent resin layer, covering the light emitting element and a light receiving element, and a light-shielding resin layer serving as a light shielding wall of the light emitting element and a light receiving element It is characterized by that.
上記目的を達成するため、本発明に係る光半導体装置の製造方法は、集合基板上に発光素子および受光素子の組を複数組搭載すると共に、該発光素子および受光素子の電極と前記集合基板上の電極端子と接続する工程と、前記複数組の発光素子の発光面および受光素子の受光面を透光性樹脂層で被覆する工程と、前記発光素子および受光素子の組のそれぞれの前記発光素子と前記受光素子の間、前記発光素子および受光素子の各組の境界部、および前記透光性樹脂層上に遮光性樹脂層を形成する工程と、前記発光面および受光面上の前記遮光性樹脂層を除去し、前記発光面および受光面を被覆する前記透光性樹脂層の一部を露出する工程とを含む光半導体装置の製造方法において、前記複数組の発光素子の発光面および受光素子の受光面を透光性樹脂層で被覆する工程は、前記発光素子と前記受光素子の間の前記基板表面に前記透光性樹脂層を形成せず、少なくとも前記受光面を被覆する透光性樹脂層と前記発光面を被覆する透光性樹脂層を互いに離間するように、前記受光面を被覆する透光性樹脂層と前記発光面を被覆する透光性樹脂層をマッシュルーム形状あるいは縦長の半球形状に形成する工程を含み、前記遮光性樹脂層を形成する工程は、前記透光性樹脂層で被覆した前記発光素子および受光素子の間に遮光性樹脂を充填、硬化することによって、遮光壁となる遮光性樹脂層を形成する工程を含み、前記透光性樹脂層を露出する工程は、前記遮光性樹脂層の一部を除去し、前記受光面および発光面を被覆する前記透光性樹脂層を露出する工程を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method of manufacturing an optical semiconductor device according to the present invention includes mounting a plurality of sets of light emitting elements and light receiving elements on a collective substrate, as well as electrodes of the light emitting elements and light receiving elements and the collective substrate. A step of connecting to the electrode terminals, a step of covering the light emitting surfaces of the plurality of sets of light emitting elements and the light receiving surfaces of the light receiving elements with a light-transmitting resin layer, A step of forming a light-blocking resin layer on the light-transmitting resin layer between the light-emitting element and the boundary between the light-emitting element and the light-receiving element, and the light-blocking property on the light-emitting surface and the light-receiving surface Removing the resin layer and exposing a part of the translucent resin layer covering the light emitting surface and the light receiving surface, and a light emitting surface and a light receiving surface of the plurality of sets of light emitting elements. Through the light receiving surface of the element The step of covering with the light-transmitting resin layer includes the step of forming the light-transmitting resin layer on the substrate surface between the light-emitting element and the light-receiving element, and covering at least the light-receiving surface and the light-emitting surface. Forming the light-transmitting resin layer covering the light-receiving surface and the light-transmitting resin layer covering the light-emitting surface in a mushroom shape or a vertically long hemispherical shape so that the light-transmitting resin layers covering the light-emitting surface are separated from each other And the step of forming the light-shielding resin layer includes filling a light-shielding resin between the light-emitting element and the light-receiving element covered with the light-transmitting resin layer, and curing the light-shielding resin. A step of forming a layer, wherein the step of exposing the translucent resin layer removes a part of the light-shielding resin layer and exposes the translucent resin layer covering the light-receiving surface and the light-emitting surface. Including a process.
また、発光素子2の発光面、受光素子3の受光面に透光性樹脂層を形成する際、滴下による方法では、高さ方向で径の大きさが変化する透光性樹脂層を形成でき、また浸漬による方法では、高さ方向で径の大きさがほとんど変化しない透光性樹脂層を形成でき、所望の光半導体装置の特性に応じて露出する透光性樹脂層の大きさを適宜設定でき、設計の自由度を増すことができるという利点がある。
In addition, when the light-transmitting resin layer is formed on the light-emitting surface of the light-emitting
本発明の光半導体装置の製造方法は、少なくとも発光素子の発光面および受光素子の受光面上に互いに離間して透光性樹脂層を形成した後、全面に遮光性樹脂層を形成することで、発光素子と受光素子との間を、特別な加工なしで遮光壁とすることができ、小型の光半導体装置を形成することを特徴としている。以下、本発明の光半導体装置の製造方法に従い、詳細に説明する。 The method of manufacturing an optical semiconductor device of the present invention includes forming a light-transmitting resin layer on the entire surface after forming a light-transmitting resin layer on at least the light-emitting surface of the light-emitting element and the light-receiving surface of the light-receiving element. The light-shielding wall can be formed between the light-emitting element and the light-receiving element without any special processing, and a small-sized optical semiconductor device is formed. Hereinafter, it demonstrates in detail according to the manufacturing method of the optical semiconductor device of this invention.
本発明の第1の実施例について説明する。まず図1に示すように、集合基板1上に、発光素子2および受光素子3の組を複数組搭載する。これらの発光素子2および受光素子3は、それぞれ図示しない発光面に形成された電極および受光面に形成された電極が、集合基板1上の図示しない電極端子(配線)と、ワイヤ4によって接続される。ここで集合基板は、有機基板を用いることができる。
A first embodiment of the present invention will be described. First, as shown in FIG. 1, a plurality of sets of
次に、集合基板1に搭載された発光素子2の発光面と受光素子3の受光面に、液状の透光性樹脂を滴下し、硬化させることで透光性樹脂層5を形成する。図2は集合基板1上に形成された2組の発光素子および受光素子の断面図である。図2ではワイヤは図示していない。透光性樹脂は、エポキシ樹脂や、シリコーン樹脂を用いることができる。一例として、粘度30,000mpa・Sのエポキシ樹脂を用いることができる。
Next, a
図2に示すように、一般的に発光素子2と受光素子3の大きさは異なる。また、素子の厚さも相違する場合が多い。このように大きさや高さの異なる発光素子2および受光素子3に所定の高さの透光性樹脂層5を形成するため、透光性樹脂の粘度や、滴下回数を適宜設定するのが好ましい。例えば、図2に示すように、素子の大きさが小さく、高さの低い発光素子2上に透光性樹脂層5を形成するためには、透光性樹脂の滴下と硬化の工程を行った後、再度透光性樹脂の滴下と硬化の工程を繰り返すことで、所定の高さの透光性樹脂層5を形成することができる。受光素子3上に形成する透光性樹脂層5の形成も、透光性樹脂の滴下と硬化の工程を繰り返すことも当然ながら可能である。具体的には、発光素子2の発光面が250μm□、高さが220μm、受光素子3の受光面が600μm□、高さが260μmのとき、ディスペンサーを用いて0.02mlのエポキシ樹脂をそれぞれ発光素子2上には2回、受光素子3上には3回ずつ塗布することで、素子の厚さを越える程度の厚さの透光性樹脂層5を形成することができる。このように形成された透光性樹脂層5は、図2に示すようにマッシュルーム形状となり、高さ方向で径の大きさが変化する構造となっている。
As shown in FIG. 2, the sizes of the
なお、透光性樹脂層5の形成は、図2に示すように、発光素子2の発光面および受光素子3の受光面のみに形成することが必ずしも必須とは言えない。本発明の光半導体装置では、発光素子2と受光素子3との間に遮光性樹脂層を形成することが必須であるので、少なくとも1組の発光素子2と受光素子3の間の集合基板1表面には透光性樹脂層5が形成されず、遮光性樹脂層によって十分な遮光特性が得られば、発光素子2、受光素子3の側壁部やその近傍に透光性樹脂部が僅かながら形成されることは何ら問題とはならない。
In addition, as shown in FIG. 2, it is not always essential to form the
その後、集合基板1全面に遮光性樹脂層6を形成する。図3に示すように、発光素子2と受光素子3との間に遮光性樹脂層6が形成される。発光素子2と受光素子3の間隔は、50〜90μm程度となるため、従来のダイシングソーを用いて形成する場合(遮光性樹脂層5の幅0.1mm程度)に比べて、非常に小型化できることがわかる。また、発光素子2と受光素子3の間の間隔は、十分に広く、発光素子2および受光素子3周辺から流れ込む構造となっているため、ボイドが発生するようなこともない。
Thereafter, a light shielding
次に、透光性樹脂部5を露出するため、遮光性樹脂層6の表面を研削する。先に形成した透光性樹脂部5は、マッシュルーム形状に形成されるため、その切削量により、露出する透光性樹脂部5の面積が異なることになる。また発光素子2発光面と受光素子3の受光面の面積も異なることから、形成する光半導体素子の特性に応じて切削量を調整すればよい。
Next, in order to expose the
その後、従来例同様、ダイシングライン(図4波線部)に沿って、ダイシングソーを走行させ、集合基板1および遮光性樹脂層6を切断することで個片化し、光半導体装置を完成することができる。
Thereafter, like the conventional example, the dicing saw is run along the dicing line (the wavy line portion in FIG. 4), and the
次に第2の実施例について説明する。上記第1の実施例では、ディスペンサーを用いた透光性樹脂の滴下によって透光性樹脂層5を形成したが、本実施例では、発光素子2および受光素子3を樹脂漕7に浸漬する方法を用いることも可能である。
Next, a second embodiment will be described. In the said 1st Example, although the
上述の第1の実施例同様、集合基板1上に発光素子2および受光素子3を複数組搭載し、必要な接続を形成する。次に、図5に示すように、発光素子2の発光面、受光素子3の受光面を透光性の液状樹脂9が入った樹脂漕8に浸漬する。集合基板1を樹脂漕8から引き上げると、発光素子2の発光面および受光素子3の受光面上に、球体状の液状樹脂が残る。その後、硬化させることで透光性樹脂部5を形成することができる。ここで硬化は、図5cに示すような状態で行えば、自重により透光性樹脂部5は、横方向への伸長が抑えられ、縦長の形状に形成することができる。またこの方法では、発光素子2と受光素子3間に透光性樹脂が流れ込みことがなく、発光素子2の発光面、受光素子3の受光面上に選択的に形成することができる。必要に応じて、複数回浸漬、硬化を繰り返すことができる。
Similar to the first embodiment described above, a plurality of sets of
このように形成した透光性樹脂層5は、高さ方向で、径の大きさのばらつきが小さく、特性の揃った光半導体装置を製造するのに好適である。
The
このように透光性樹脂層5を形成すると、前述の実施例1の場合と比較して、発光素子2と受光素子3の間隔をさらに狭くすることができ、光半導体装置の小型に適している。以下、第1の実施例同様、遮光性樹脂層6の形成、遮光性樹脂層6の切削、個片化を行うことで、光半導体装置を形成することができる。
When the
次に第3の実施例について説明する。上記第1および第2の実施例では、透光性樹脂層5を露出する際、表面から遮光性樹脂層6を切削する場合について説明したが、図6に示すように、発光素子2の発光面上部、受光素子3の受光面上部のみを選択的に切削することも可能である。切削は、エンドミルを用いて行うと、円筒状孔10を形成する。ここで、切削形状は、適時変更できるので、図6に示すように、開口部に半球状のレンズ構造を備える構造とすることもできる。また、開口寸法なども自由に設定することができ、所望の光半導体装置を得るためには自由度が大きくなるという利点がある。
Next, a third embodiment will be described. In the first and second embodiments, the case where the light-shielding
以上説明した本発明の製造方法により形成した光半導体装置は、発光素子2と受光素子3の間隔を、集合基板への組立限界の間隔、あるいは遮光壁の遮光性を保つための限界の厚さまで近づけて形成することができるため、従来のダイシングソーを用いて形成した溝に遮光性樹脂層を形成する方法に比べて、小型化することが可能となる。
In the optical semiconductor device formed by the manufacturing method of the present invention described above, the distance between the light-emitting
1:集合基板、2:発光素子、3:受光素子、4:ワイヤ、5:透光性樹脂層、6:遮光性樹脂層、7:フラットエンドミル、8:樹脂漕、9:液状樹脂、10:円筒状孔 1: Collective substrate, 2: Light emitting element, 3: Light receiving element, 4: Wire, 5: Translucent resin layer, 6: Light shielding resin layer, 7: Flat end mill, 8: Resin bowl, 9: Liquid resin, 10 : Cylindrical hole
Claims (1)
前記複数組の発光素子の発光面および受光素子の受光面を透光性樹脂層で被覆する工程は、前記発光素子と前記受光素子の間の前記基板表面に前記透光性樹脂層を形成せず、少なくとも前記受光面を被覆する透光性樹脂層と前記発光面を被覆する透光性樹脂層を互いに離間するように、前記受光面を被覆する透光性樹脂層と前記発光面を被覆する透光性樹脂層をマッシュルーム形状あるいは縦長の半球形状に形成する工程を含み、 The step of covering the light emitting surfaces of the plurality of sets of light emitting elements and the light receiving surfaces of the light receiving elements with a light transmitting resin layer includes forming the light transmitting resin layer on the substrate surface between the light emitting elements and the light receiving elements. First, the translucent resin layer covering the light receiving surface and the light emitting surface are coated so that at least the translucent resin layer covering the light receiving surface and the translucent resin layer covering the light emitting surface are separated from each other. Including a step of forming a translucent resin layer into a mushroom shape or a vertically long hemispherical shape,
前記遮光性樹脂層を形成する工程は、前記透光性樹脂層で被覆した前記発光素子および受光素子の間に遮光性樹脂を充填、硬化することによって、遮光壁となる遮光性樹脂層を形成する工程を含み、 The step of forming the light-shielding resin layer includes forming a light-shielding resin layer serving as a light-shielding wall by filling and curing the light-shielding resin between the light-emitting element and the light-receiving element covered with the light-transmitting resin layer. Including the steps of:
前記透光性樹脂層を露出する工程は、前記遮光性樹脂層の一部を除去し、前記受光面および発光面を被覆する前記透光性樹脂層を露出する工程を含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。 The step of exposing the translucent resin layer includes a step of removing a part of the light-shielding resin layer and exposing the translucent resin layer covering the light receiving surface and the light emitting surface. Manufacturing method of optical semiconductor device.
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