JPH03142886A - 半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の技術分野〉 本発明は、発光素子を光学的に透明な樹脂で外形が直方
体に成形されたパッケージの内部に設けた構成の半導体
発光装置に係り、特にパッケージへの発光素子の実装形
態を工夫してより一層の小型化を図るようにした技術に
関する。

〈従来の技術〉 従来のこの種の半導体発光装置として、本件出願人は既
に第９図及び第１Ｏ図に示すようなものを提案している
（特願平１−２１５２０８号公報の第２図及び第３図参
照）。

図に示すように、半導体発光装置は、光学的に透明な樹
脂で外形をほぼ直方体に成形したパッケージ１０を用い
、このパッケージ１０の幅狭な一端面１１からリード端
子２０．２１を突出する構造とし、平面視はぼＬ形のリ
ード端子２０の内端部に端面発光型発光素子３０を実装
し、さらに、パンケージ１０の幅広面１２にマメクロフ
レネルレンズ４０を透明接着剤５０により貼着した構造
である。なお、発光素子として端面発光型発光素子３０
を用いるために、この端面発光型発光素子３０をその幅
広面３１がパッケージ１０の幅広面１２に対して直交す
るように立てた姿勢で実装する形態をとっている。つま
り、マイクロフレネルレンズ４０が貼着されるパンケー
ジ１０の幅広面１２に対して端面発光型発光素子３０の
光出射面である端面３２が面するようになっている。ま
た、端面発光型発光素子３０の端面３２とマイクロフレ
ネルレンズ４０との対面間隔がそのまま光導波距離とな
るために、光学的には前記両者をある程度遠ざけて配置
する必要があって薄型化の障害になっている。

なお、発光素子として面発光型発光素子を採用すること
もあるが、それが面発光で発光径が大きく集光スポット
径が大きくなるので受光側での検出精度が低下する不都
合があることに着目し、上述したように端面発光型発光
素子を用い、受光側での検出精度の向上を図っている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、第９図及び第１０図に示す半導体発光装置で
は、いわゆるハーメチックシール型と称する一般的なタ
イプの半導体発光装置と比べれば格段に小型化できるも
のの、より一層の小型化を実現するためには改良の余地
がある。

本発明は、このような事情に鑑みて創案されたもので、
より一層の小型化を図ることを目的としている。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、このような目的を遠戚するために、光学的に
透明な樹脂で外形がほぼ直方体に底形されたパッケージ
と、このパンケージの内部に設けられる発光素子と、発
光素子の電極に電気的に接続されて前記パッケージの幅
狭な一端面から外部に突出するリード端子と、前記パッ
ケージの幅広面に前記発光素子からの出射光を外部に導
出するよう設けられたマイクロフレネルレンズとを具備
した半導体発光装置において、次のような構成をとる。

本発明の半導体発光装置は、前記発光素子を端面から発
光する端面発光型発光素子を用いるとともに、この端面
発光型発光素子をその幅広面が前記パッケージの幅広面
に対してほぼ平行となるような姿勢で該パンケージ内に
配置し、かつ、該パンケージ内に前記端面発光型発光素
子の端面から出射される光を前記マイクロフレネルレン
ズ側へ反射させる反射手段を設けていることに特徴を有
する。

く作用〉 上記構成によると、端面発光型発光素子の端面から出射
される光は、パンケージの端面へ進１テするが、光の進
行途中で反射手段により反射させられてマイクロフレネ
ルレンズが設けられるパンケージの幅広面側へ方向が変
えられるから、マイクロフレネルレンズを介して外部へ
放出できることになる。

即ち、端面発光型発光素子を構成するチップの幅広面を
直方体のパッケージの幅広面に対してほぼ平行となるよ
うに端面発光型発光素子を寝かせた姿勢でパッケージ内
に配置するから、従来のように立てた姿勢で配置する構
造に比べてパッケージの厚みを薄くできるようになる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図及び第２図に本発明の第１実施例を示している。

この第１実施例では従来例とした第９図及び第１Ｏ図に
示す構造の半導体発光装置に本発明を適用して実施した
例を挙げている。ゆえに、本実施例の図面において従来
例の第９図及び第１Ｏ図に示す部品１部分と同一のもの
に同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施例では、パッケージ１０内における端面発光型発
光素子３０の実装形態を従来例と変えるとともに、端面
発光型発光素子３０の端面３２から出射される光を所定
角度をもって反射する反射手段６０を設けたことが従来
例と異なる。

具体的には、端面発光型発光素子３０は、端面発光型発
光ダイオードや半導体レーザなどが利用できる。この端
面発光型発光素子３０の幅広な底面に設けられるマイナ
ス電極層が、Ｌ形のリード端子２０の内端部表面に接合
され、幅広な表面に設けられるプラス電極がボンディン
グワイヤを介して夏形のリード端子２１の内端部に接続
されている。これらのリード端子２０．２１は光学的に
透明な樹脂でモールド封止されることにより直方体に底
形されたパッケージｌＯの内部に埋設され、かつ端部が
外方へ突出させられている。このパンケージｌＯの一方
の幅広面１２には、平板状のマイクロフレネルレンズ４
０が透明接着剤５０を介して貼着されている。

したがって、光学的に透明な樹脂で直方体に底形された
パンケージ１０を例えば横に寝かせた姿勢としたときに
、前記パンケージｌＯと近似した外形の端面発光型発光
素子３０も同様に寝かせた姿勢となり、パッケージ１０
の幅広面１２に対して端面発光型発光素子３０の幅広面
３１がほぼ平行になる。

そして、端面発光型発光素子３０において光出射される
端面３２の前方で、Ｌ形のリード端子２０の内端部の先
端部にはシリコンなどからなる断面はぼ三角形状の反射
台６１が搭載されている。この反射台６１の斜面６２が
端面発光型発光素子３０の光出射側の端面３２と向き合
っており、この斜面６２の表面には、図示しないがＡｕ
膜やＡＮ膜などのＨＲ（旧ｇｈ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ
　）の反射膜が被覆形成されている。前述の反射手段６
０は上記反射台６１及び反射膜を含む。

この反射手段６０で反射される光の光軸が、マイクロフ
レネルレンズ４０の光軸に一敗するように、反射台６１
のマウント位置や斜面６２の傾斜角度が適宜に設定され
ている。

したがって、上記半導体発光装置では、端面発光型発光
素子３０を発光させると、その端面３２から出射される
光の進行方向はパッケージ１０の端面側へ向かうものの
、反射台６１の斜面６２でほぼ直角に反射されるために
進路が変えられてパッケージ１０の幅広面１２側へ導か
れることになり、この幅広面１２に設けられているマイ
クロフレネルレンズ４０を介して外部へ放出される。こ
のように、端面発光型発光素子３０を寝かせた姿勢でパ
ッケージ内にマウントすることに加えて、光導波経路を
屈曲させることによって光導波距離を長く確保でき、そ
の分、端面発光型発光素子３０とマイクロフレネルレン
ズ４０とを可及的に近づけることができるようになり、
薄型化に有利となる。

次に、本発明の第２実施例を第３図及び第４図に示して
説明する。ここでは、上述したような半導体発光装置に
受光素子を内蔵させて反射型光センサとして実施した場
合を例に挙げている。この実施例において第１実施例の
図で示した部品１部分と同一のものに同じ符号を付し、
その詳細な説明を省略する。

図に示すように、受光素子７０を端面発光型発光素子３
０とともに表面に導電膜が被着された絶縁基板７１上に
搭載して、画素子３０．７０の例えばマイナス電極を前
記絶縁基板７１表面の導電膜に接合し、さらに、導電膜
をコモン端子となるリード端子２０′に、端面発光型発
光素子３０のプラス電極を信号端子となるリード端子２
１’に、また、受光素子７０のプラス電極を信号端子と
なるリード端子２２にそれぞれボンディングワイヤで接
続している。

そして（マイクロフレネルレンズ４０としては、端面発
光型発光素子用のフレネルレンズ部４１と、受光素子用
のフレネルレンズ部４２との二つのレンズ部を有する構
成になっている。なお、反射手段６０は、前述の絶縁基
板７１に図示するように取り付けられている。

上記構成の反射型光センサの動作を説明する。

端面発光型発光素子３０からの出射光が反射手段６０で
反射されてマイクロフレネルレンズ４０の一方フレネル
レンズ部４１を介して外部へ第４図の実線矢印のように
集束されつつ投光される。この光は外部のターゲツト面
７２で反射されて第１図の破線矢印で示すようにマイク
ロフレネルレンズ４０の他方フレネルレンズ部４２を介
して受光素子７０の受光面へ集束されつつ入射させられ
ることになる。

この反射型光センサは、被検査物体の存在の有無を検出
したり、被検査物体の大きさまたは被検査物体までの離
間距離を測定したりすることに利用される。

また、本発明の第３実施例を第５図及び第６図に示して
説明する。

この実施例において上記第２実施例と異なる構成は、端
面発光型発光素子３０と受光素子７０との間に反射手段
６０を配置したことである。この反射手段６０は、絶縁
基板７１と一体に形成されており、絶縁基板７１上に導
電膜を形成してから反射手段６０をｔｉＴＩｉ、する反
射台６１の斜面６２にのみ上述した反射膜（図示省略）
が被着されている。この反射手段６０を端面発光型発光
素子３０と受光素子７０との間に存在させていると、両
者の光学的な分離が良好となって光の干渉に基づくセン
サの暗電流を減少できるという効果をもたらす、なお、
画素子３０．　ＴＯの離間間隔を狭くすれば、反射手段
６０の高さを高くしなくとも光干渉の防止効果が高まる
。

さらに、本発明の第４実施例として第７図に示すように
構成することもできる。この実施例は、上記第３実施例
のように絶縁基板７１を用いずに、端面発光型発光素子
３０と受光素子７０とをそれぞれリード端子２０’　、
　２２上に直接、搭載接合するとともに、端面発光型発
光素子３０を実装するリード端子２０′の内端部に反射
手段６０となる反射台６１を一体に形成した構造である
。この実施例においては特に絶縁基板７１が不要なので
、構成部品点数を少なくできるとともに、パッケージ厚
みを他の反射型光センサに比べて薄くできる。

加えて、本発明の第５実施例として第８図に示すように
構成することもできる。本実施例では、パッケージ１０
で各リード端子２０’　、　２１’　、　２２及び端面
発光型発光素子３０．受光素子７０をモールドせず、パ
ッケージ１０に二つの凹部１３．１４を形成しておいて
、この両凹部１３．１４にそれぞれ端面発光型発光素子
３０．受光素子７０を収納し、この凹部１３゜１４を塞
ぐようにパッケージ１０にマイクロフレネルレンズ４０
を透明接着剤５Ｇで接着した構造としている。一方の凹
部１３の内面は反射手段６０として機能するように斜め
に形成されており、この斜面１３Ａに反射膜（図示省略
）が被覆される。そして、凹部１３．１４の少なくとも
底面に導電膜（図示省略）が被着形成され、この導電膜
に対して画素子３０゜７０の裏面電極層（図示省略）が
接合される。この両凹部１３．１４の導電膜とリード端
子２０’とをボンディングワイヤで接続するとともに、
各素子３０゜７０の表面電極層（図示省略）と両端のリ
ード端子２１’　、　２２とをボンディングワイヤで接
続する。なお、凹部１３．１４にＮ８などのガスを封入
しておくと好ましい、また、この実施例の場合、フレネ
ルレンズ部４１．４２の突起を外部に露出しないように
パッケージｌＯの凹部１３．１４側にはませるようにし
て実施することも可能で、その場合には該フレネルレン
ズ部４１．４２を構成する突起間にゴξなどが詰まるこ
とがないとともに、損傷を回避できる。

さらに、凹部１３の斜面１３Ａに被覆する反射膜を導電
性を有する素材とすれば、凹部１３．１４の底面に被覆
する導電膜も前記反射膜と同じものとして同時に形成で
きる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明では、端面発光型発光素子
の実装姿勢を工夫するとともに、その姿勢からの光導出
方向を変えるよう反射手段を用いて工夫したから、可能
な限りの小型化を実現できる結果となり、特に本発明の
半導体発光装置を使用する各種の電子機器のコンパクト
化に貢献できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は半導体発光装置の一部分解斜視図、第２図は第１図の
ｎ−ｎ線断面図である。第３図及゛び第４図は本発明の
第２実施例に係り、第３図は反射型光センサの一部分解
斜視図、第４図は第３図のＴＶ−ＩＶ線断面図である。 第５図及び第６図は本発明の第３実施例に係り、第５図
は反射型光センサの一部分解斜視図、第６図は第５図の
ＶＴ−Ｖｌ線断面図である。第７図は本発明の第４実施
例に係る反射型光センサの一部分解斜視図である。さら
に、第８図は本発明の第５実施例に係り第６図に対応す
る断面図である。 また、第９図及び第１０図は従来例に係り、第９図は半
導体発光装置の一部分解斜視図、第１０図は第９図のＸ
−Ｘａ断面図である。 １０・・・パンケージ、　　　　１１・・・端面、１２
・・・幅広面、　　　　２０〜２２・・・リード端子、
３０・・・端面発光型発光素子、３１・・・幅広面、３
２・・・端面（光出射面）、 ４０・・・マイクロフレネルレンズ、 ６０・・・反射手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学的に透明な樹脂で外形がほぼ直方体に成形さ
   れたパッケージと、このパッケージの内部に設けられる
   発光素子と、発光素子の電極に電気的に接続されて前記
   パッケージの幅狭な一端面から外部に突出するリード端
   子と、前記パッケージの幅広面に前記発光素子からの出
   射光を外部に導出するよう設けられたマイクロフレネル
   レンズとを具備した半導体発光装置において、 前記発光素子を端面から発光する端面発光型発光素子を
   用いるとともに、この端面発光型発光素子をその幅広面
   が前記パッケージの幅広面に対してほぼ平行となるよう
   な姿勢で該パッケージ内に配置し、かつ、該パッケージ
   内に前記端面発光型発光素子の端面から出射される光を
   前記マイクロフレネルレンズ側へ反射させる反射手段を
   設けていることを特徴とする半導体発光装置。