JPS60198860A - 光半導体装置 - Google Patents
光半導体装置Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4295—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with semiconductor devices activated by light through the light guide, e.g. thyristors, phototransistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/111—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by at least three potential barriers, e.g. photothyristors
- H01L31/1113—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by at least three potential barriers, e.g. photothyristors the device being a photothyristor
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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。
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〕
この発明は光半導体装置に係υ、特にその光駆動用のラ
イトガイドと半導体素子との結合構造の改良に閏＋ふも
のｆもス＾ 以下、光トリガサイリスタを例に挙げて説明する０ 〔従来技術〕 第１図は従来の光トリガサイリスタの構造を示す模式断
面図で、（１）は半導体素子基体、（２）は表面保護樹
脂体、（３）は補強板を兼ねた陽極電極、（４）は半導
体素子基体（１）と表面保護樹脂体（２）と陽極電極（
３）とからなる光トリガサイリスタエレメント（以下単
に「エレメント」という。） 、（５）はその受光面、
（６）はパッケージ陽極板、（７）は陽極フランジ、（
８）はパッケージ陰極板、（９）は陰極フランジ、Ｑｌ
は絶縁筒体で、（６）〜（１０）はパッケージを構成す
る。（ロ）はパッケージの外から絶縁筒体四を貫通して
エレメント（４）の受光面（５）に光を伝送するための
内部ライトガイド、（６）は内部ライトガイドαυを絶
縁筒体顛に固定するターミナル、（至）はエレメント（
４ンを固定するために陽極電極（３）の外周と絶縁筒体
α〔の内周との間に充填された充填物である０半導体素
子基体（１）の構造は周知であるので説明を省略し、パ
ッケージの構成も広く用いられているものなので、以上
のような説明に止める。
イトガイドと半導体素子との結合構造の改良に閏＋ふも
のｆもス＾ 以下、光トリガサイリスタを例に挙げて説明する０ 〔従来技術〕 第１図は従来の光トリガサイリスタの構造を示す模式断
面図で、（１）は半導体素子基体、（２）は表面保護樹
脂体、（３）は補強板を兼ねた陽極電極、（４）は半導
体素子基体（１）と表面保護樹脂体（２）と陽極電極（
３）とからなる光トリガサイリスタエレメント（以下単
に「エレメント」という。） 、（５）はその受光面、
（６）はパッケージ陽極板、（７）は陽極フランジ、（
８）はパッケージ陰極板、（９）は陰極フランジ、Ｑｌ
は絶縁筒体で、（６）〜（１０）はパッケージを構成す
る。（ロ）はパッケージの外から絶縁筒体四を貫通して
エレメント（４）の受光面（５）に光を伝送するための
内部ライトガイド、（６）は内部ライトガイドαυを絶
縁筒体顛に固定するターミナル、（至）はエレメント（
４ンを固定するために陽極電極（３）の外周と絶縁筒体
α〔の内周との間に充填された充填物である０半導体素
子基体（１）の構造は周知であるので説明を省略し、パ
ッケージの構成も広く用いられているものなので、以上
のような説明に止める。
このような光トリガサイリスタは外部から内部ライトガ
イドを通してエレメント（４）の受光面（５）に供給さ
れる光によってトリガされる点を除けば、その動作は一
般のサイリスタと同一である。従って、光トリガサイリ
スタにおいては最小光トリガパワーなるものが定義され
、これは光トリガサイリスタがトリガされ得る最小の光
パワーを表わしたもので、この値が低い方が望ましい。
イドを通してエレメント（４）の受光面（５）に供給さ
れる光によってトリガされる点を除けば、その動作は一
般のサイリスタと同一である。従って、光トリガサイリ
スタにおいては最小光トリガパワーなるものが定義され
、これは光トリガサイリスタがトリガされ得る最小の光
パワーを表わしたもので、この値が低い方が望ましい。
また、光トリガサイリスタはそのエレメント（４）の主
表面上に光を受容する部分、っまシその領域内に照射さ
れた光のみ光トリガ作用に寄与する領域を持つ。
表面上に光を受容する部分、っまシその領域内に照射さ
れた光のみ光トリガ作用に寄与する領域を持つ。
この領域を、ここでは受光面（５）とよぶ。受光面（５
）は一般的には円形でありその直径を受光面（５）の径
とする。受光面（５）が円形でない場合は受光面（５）
を完全に包む最小の円の直径を受光面（５）の径とする
。
）は一般的には円形でありその直径を受光面（５）の径
とする。受光面（５）が円形でない場合は受光面（５）
を完全に包む最小の円の直径を受光面（５）の径とする
。
次にこの光トリガサイリスタの製造方法の概略を述べる
。
。
所定の半導体基体例えばシリコンウェーハによく知られ
た方法で所定の拡散処理を施し、必要ならば食刻処理を
施した後、電極形成を行う。この時、陽極電極（３）は
補強板を兼ねており、たとえばモリブデン円板が使用さ
れるが、このモリブデン円板に適当なろう材たとえばア
ルミニウムを介して加熱処理を含む工程により半導体基
体（１）を接着する。しかるのちに半導体基体（１）の
周縁部を切り落とし表面処理を施した後適当な表面保護
樹脂（２）たとえばシリコーンゴム等でコーティングす
る。
た方法で所定の拡散処理を施し、必要ならば食刻処理を
施した後、電極形成を行う。この時、陽極電極（３）は
補強板を兼ねており、たとえばモリブデン円板が使用さ
れるが、このモリブデン円板に適当なろう材たとえばア
ルミニウムを介して加熱処理を含む工程により半導体基
体（１）を接着する。しかるのちに半導体基体（１）の
周縁部を切り落とし表面処理を施した後適当な表面保護
樹脂（２）たとえばシリコーンゴム等でコーティングす
る。
以上によシエレメント（４）が完成する。この完成した
エレメント（４）をあらかじめ内部ライトガイド（１１
）を接着固定したパッケージに封入することにより組立
が完了し、光トリガサイリスタが完成する。
エレメント（４）をあらかじめ内部ライトガイド（１１
）を接着固定したパッケージに封入することにより組立
が完了し、光トリガサイリスタが完成する。
このとき光トリガサイリスタを光トリガによって駆動さ
せるには内部ライトガイド（１１）の一方の端面から出
た光がエレメントの受光面（５）にあたるように内部ラ
イトガイドＱｌ）及びエレメントを固定する必要がある
。ここで従来例における内部ライトガイド及びエレメン
ト受光面付近の要部模式側面図を第２図に示す。第２図
において各番号は第１図と対応しておＪ） ＩＬ 、
ｔ） 、 Ｏ及びｄはそれぞれ受光面（５）の直径、内
部ライトガイド（ロ）の直径、内部ライトガイド（１１
）の端面と半導体基体（１）の主表面との距離及び受光
面（５）の中心と内部ライトガイド（Ｈ）の中心との距
離である。一般的に内部ライトガイドＱｌ）から出た光
は内部ライトガイドａカの中心線に対して内部ライトガ
イド（ロ）の屈折率に依存するある角度（ただし９０°
以下）の拡がりを持つ。したがって出口直径すの内部ラ
イトガイド（ロ）から出た光は半導体基体（１）の主表
面に到達した時その照射面は必ずしも直径すではない。
せるには内部ライトガイド（１１）の一方の端面から出
た光がエレメントの受光面（５）にあたるように内部ラ
イトガイドＱｌ）及びエレメントを固定する必要がある
。ここで従来例における内部ライトガイド及びエレメン
ト受光面付近の要部模式側面図を第２図に示す。第２図
において各番号は第１図と対応しておＪ） ＩＬ 、
ｔ） 、 Ｏ及びｄはそれぞれ受光面（５）の直径、内
部ライトガイド（ロ）の直径、内部ライトガイド（１１
）の端面と半導体基体（１）の主表面との距離及び受光
面（５）の中心と内部ライトガイド（Ｈ）の中心との距
離である。一般的に内部ライトガイドＱｌ）から出た光
は内部ライトガイドａカの中心線に対して内部ライトガ
イド（ロ）の屈折率に依存するある角度（ただし９０°
以下）の拡がりを持つ。したがって出口直径すの内部ラ
イトガイド（ロ）から出た光は半導体基体（１）の主表
面に到達した時その照射面は必ずしも直径すではない。
しかしながら、距離Ｃを充分小さくとれば内部ライトガ
イド０１から出た光はほぼ同じ直径で半導体基体＋１１
に入射すると考えられる０距離０が充分小さくとれない
場合でも屈折率整合剤を内部ライトガイドＱηの端面と
半導体基体（１）の主表面との間に充填すれば光の拡が
松を抑えることが可能である。したがって、光は内部ラ
イトガイドαηの出口直径すとほぼ同じ径で半導体基体
（１）中に入射すると考えてよい。そこで、従来例では
内部ライトガイド（ロ）と半導体基体（１）と面（５）
の直径ａよシも内部ライトガイド（ロ）の出口直径すを
小さくし内部ライトガイドＱｌ）から出た光が受光面（
５）内にすべで入射するようにエレメント（４）のパッ
ケージに対する相対位置を決め適当な充填物（２）でエ
レメント（４）を固定して組立を行っている。
イド０１から出た光はほぼ同じ直径で半導体基体＋１１
に入射すると考えられる０距離０が充分小さくとれない
場合でも屈折率整合剤を内部ライトガイドＱηの端面と
半導体基体（１）の主表面との間に充填すれば光の拡が
松を抑えることが可能である。したがって、光は内部ラ
イトガイドαηの出口直径すとほぼ同じ径で半導体基体
（１）中に入射すると考えてよい。そこで、従来例では
内部ライトガイド（ロ）と半導体基体（１）と面（５）
の直径ａよシも内部ライトガイド（ロ）の出口直径すを
小さくし内部ライトガイドＱｌ）から出た光が受光面（
５）内にすべで入射するようにエレメント（４）のパッ
ケージに対する相対位置を決め適当な充填物（２）でエ
レメント（４）を固定して組立を行っている。
この時のエレメント（４）の受光面（５）及び内部ライ
トガイド（ロ）の出口付近の位置関係を示したのが第２
図で、距離ｄがＯ＜（１＜（ａ−ｂ）／２であれば前述
の要件を満していることがわかる。したがって、組立時
の許容誤差は（ａ −ｂ ）／２であるがエレメント（
４）の特性としてｄが増大すれば最小光トリガパワーが
増大する傾向にあるので、できるだけ内部ライトガイド
（ロ）を受光面（５）の中心に持ってくる０つまり（１
＝Ｑとする方が好ましい。しかしながら、許容誤差なし
で組立を行うのは困難であり、したがって実際にはある
許容誤差をもって組立てることになるが、組立後の最小
光トリガパワーの予測が困難であることから、最小光ト
リガパワーの定格値が増大するといったことは免れない
Ｏｒ 又翼間 ｎ）佃寥１巨 ） この発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、内
部ライトガイドの光射出端面の径を光半導体素子基体の
受光面の径より大きくすることによって組立てが簡単で
最小光トリガパワーの定格値のばらつきの少ない光半導
体装置を提供するものである。
トガイド（ロ）の出口付近の位置関係を示したのが第２
図で、距離ｄがＯ＜（１＜（ａ−ｂ）／２であれば前述
の要件を満していることがわかる。したがって、組立時
の許容誤差は（ａ −ｂ ）／２であるがエレメント（
４）の特性としてｄが増大すれば最小光トリガパワーが
増大する傾向にあるので、できるだけ内部ライトガイド
（ロ）を受光面（５）の中心に持ってくる０つまり（１
＝Ｑとする方が好ましい。しかしながら、許容誤差なし
で組立を行うのは困難であり、したがって実際にはある
許容誤差をもって組立てることになるが、組立後の最小
光トリガパワーの予測が困難であることから、最小光ト
リガパワーの定格値が増大するといったことは免れない
Ｏｒ 又翼間 ｎ）佃寥１巨 ） この発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、内
部ライトガイドの光射出端面の径を光半導体素子基体の
受光面の径より大きくすることによって組立てが簡単で
最小光トリガパワーの定格値のばらつきの少ない光半導
体装置を提供するものである。
第３図はこの発明の一実施例である光トリガサイリスタ
における内部ライトガイド及びエレメント受光面付近の
要部模式側面図である。図中の従来例と同一符号は同等
部分を示す。この図に示された以外の部分は第１図と同
じである。第３図からもわかるように本発明の要旨は内
部ライトガイドの出口直径ｂ１をエレメント受光面の直
径ａよりも大きくしだことにある。第３図によれば内部
ライトガイドαυの光射出端面から出た光のうちエレメ
ント受光面（５）の真上から出た光はエレメント受光面
（５）Ｋ入射しトリガに有効な光となるが、それ以外の
部分は受光面（５）の外を照射しトリガに無効となる。
における内部ライトガイド及びエレメント受光面付近の
要部模式側面図である。図中の従来例と同一符号は同等
部分を示す。この図に示された以外の部分は第１図と同
じである。第３図からもわかるように本発明の要旨は内
部ライトガイドの出口直径ｂ１をエレメント受光面の直
径ａよりも大きくしだことにある。第３図によれば内部
ライトガイドαυの光射出端面から出た光のうちエレメ
ント受光面（５）の真上から出た光はエレメント受光面
（５）Ｋ入射しトリガに有効な光となるが、それ以外の
部分は受光面（５）の外を照射しトリガに無効となる。
したがって、距離ｄが０ ＜ ｄ＜ （ｂ ｔ ａ ）
／２であれば内部ライトガイド（ロ）を出た光は受光面
（５）全体を一様に照射する。このことは光トリガサイ
リスタ組立時において（ｂｌａ）／２だけの誤差を許容
するものでしかもこの範囲内で最小光トリガパワーは常
に一定となることを意味する。組立完了後の最小光トリ
ガパワーが予測可能であることは実際の製造工程におい
ては大きな意味を持つ。
／２であれば内部ライトガイド（ロ）を出た光は受光面
（５）全体を一様に照射する。このことは光トリガサイ
リスタ組立時において（ｂｌａ）／２だけの誤差を許容
するものでしかもこの範囲内で最小光トリガパワーは常
に一定となることを意味する。組立完了後の最小光トリ
ガパワーが予測可能であることは実際の製造工程におい
ては大きな意味を持つ。
さらに本発明によればパッケージの寸法設計の適切化に
よシエレメント（４）を固定支持している充填物（至）
及びその充填工程を省くことが可能である。
よシエレメント（４）を固定支持している充填物（至）
及びその充填工程を省くことが可能である。
具体的には内部ライトガイド（ロ）の出口の中心が円筒
形の絶縁筒体（１１の中心線と一致するようなパッケー
ジにおいて円形のエレメント（４）の半径をＲとすると
絶縁筒体αＯ）の内半径をＲより大きく〔Ｒ＋（ｂ、
−、ａ ）／２）以下となるように設計すれば、組立後
エレメント（４）と内部ライトガイドαυの位置関係は
前述の条件の範囲内となり、内部ライトガイド（ロ）か
らの光は受光面（５）全体を一様に照射することになる
。このことは例えば組立後光トリガサイリスタの中のエ
レメント（４）が遊びの分だけ横ずれを起こしても最小
光トリガパワーは変動しない。従って、エレメント（４
）を絶縁筒体ａ〔に対して固定支持している充填物（ハ
）及びその充填工程を省略でき、組立工程を簡素化でき
る。このことは光半導体装置の組立工程の簡略化、信頼
性の上で大きな意味をもつ。
形の絶縁筒体（１１の中心線と一致するようなパッケー
ジにおいて円形のエレメント（４）の半径をＲとすると
絶縁筒体αＯ）の内半径をＲより大きく〔Ｒ＋（ｂ、
−、ａ ）／２）以下となるように設計すれば、組立後
エレメント（４）と内部ライトガイドαυの位置関係は
前述の条件の範囲内となり、内部ライトガイド（ロ）か
らの光は受光面（５）全体を一様に照射することになる
。このことは例えば組立後光トリガサイリスタの中のエ
レメント（４）が遊びの分だけ横ずれを起こしても最小
光トリガパワーは変動しない。従って、エレメント（４
）を絶縁筒体ａ〔に対して固定支持している充填物（ハ
）及びその充填工程を省略でき、組立工程を簡素化でき
る。このことは光半導体装置の組立工程の簡略化、信頼
性の上で大きな意味をもつ。
もつとも、これによシ内部ライトガイド（ロ）の直径が
犬きくなシエレメント受光面（５）以外に入射する光が
増大しそれが最小光トリガパワーの増大をきたすことに
なる。しかしながら、内部ライトガイド（ロ）の径が大
きくなるということは、見方を変えれば、外部から相当
分の光を余計にと９こめるということであシ、例えば今
まで光源として１個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用
していたのに対して、この発明の実施例においては２個
またはそれ以上のＬＥＤを並列に用いることが可能とな
る。
犬きくなシエレメント受光面（５）以外に入射する光が
増大しそれが最小光トリガパワーの増大をきたすことに
なる。しかしながら、内部ライトガイド（ロ）の径が大
きくなるということは、見方を変えれば、外部から相当
分の光を余計にと９こめるということであシ、例えば今
まで光源として１個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用
していたのに対して、この発明の実施例においては２個
またはそれ以上のＬＥＤを並列に用いることが可能とな
る。
一般に光パワーを大きくすることは光源の並列接続等に
より容易であり、困難なのは光パワー密度 、を上げる
ととすなわち集光することである。
より容易であり、困難なのは光パワー密度 、を上げる
ととすなわち集光することである。
て光を多くとシこめる構造のものについては前述のよう
に光源のパワー増大で容易に対処可能であり、最小光ト
リガパワーの増大は容易に解決できる０ 以上、光トリガサイリスタを例に挙げてこの発明を説明
してきたが光トリガサイリスタに限られることはなく、
他の光半導体装置にも一般に適用できる。まだパッケー
ジの構造その他についても上記実施例に示したものに拘
束されないことは言うまでもない。
に光源のパワー増大で容易に対処可能であり、最小光ト
リガパワーの増大は容易に解決できる０ 以上、光トリガサイリスタを例に挙げてこの発明を説明
してきたが光トリガサイリスタに限られることはなく、
他の光半導体装置にも一般に適用できる。まだパッケー
ジの構造その他についても上記実施例に示したものに拘
束されないことは言うまでもない。
この発明になる光半導体装置では以上説明したように、
内部ライトガイドの光射出端の径を半導体素子基体の受
光面の径よシ大きくしたので、装置の組立てが容易とな
り、最小光トリガパワーのばらつきを小さくすることが
できる０
内部ライトガイドの光射出端の径を半導体素子基体の受
光面の径よシ大きくしたので、装置の組立てが容易とな
り、最小光トリガパワーのばらつきを小さくすることが
できる０
第１図は従来の光トリガサイリスタの構造を示す模式断
面図、第２図はこの従来例における内部→メ）、−ｔＩ
イＬ０乃γＣエレーント梯を面針；丘の尋郁熾式側面図
、第３図はこの発明の一実施例における内部ライトガイ
ド及びエレメント受光面付近の要部模式側面図である。 図において、（１）は半導体素子基体、（５）は受光面
、Ｑｌ）は内部ライトガイド、ａは受光面の直径、ｂｌ
は内部ライトガイドの光射出端の直径である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す０ 代理人 大岩増雄 第１図
面図、第２図はこの従来例における内部→メ）、−ｔＩ
イＬ０乃γＣエレーント梯を面針；丘の尋郁熾式側面図
、第３図はこの発明の一実施例における内部ライトガイ
ド及びエレメント受光面付近の要部模式側面図である。 図において、（１）は半導体素子基体、（５）は受光面
、Ｑｌ）は内部ライトガイド、ａは受光面の直径、ｂｌ
は内部ライトガイドの光射出端の直径である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す０ 代理人 大岩増雄 第１図
Claims (2)
- （１） 一方の主面の少なくとも一部に受光面を有しこ
の受光面に照射される光釦応動する半導体素子基体と、
この半導体素子基体の上記受光面に所定間隔をおいて対
向する光射出端を有し上記受光面に光を導く内部ライト
ガイドとを備えたものにおいて、上記内部ライトガイド
の光射出端の径を上記受光面の径より大きくしたことを
特徴とする光半導体装置。 - （２） 半導体素子が光トリガサイリスタ素子であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光半導体装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59056727A JPS60198860A (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | 光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59056727A JPS60198860A (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | 光半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60198860A true JPS60198860A (ja) | 1985-10-08 |
Family
ID=13035529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59056727A Pending JPS60198860A (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | 光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60198860A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55117285A (en) * | 1979-02-28 | 1980-09-09 | Toshiba Corp | Light drive semiconductor device |
| JPS55157273A (en) * | 1979-05-25 | 1980-12-06 | Toshiba Corp | Photo-driven semiconductor device |
| JPS59123263A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-17 | Toshiba Corp | 光駆動型半導体装置 |
-
1984
- 1984-03-23 JP JP59056727A patent/JPS60198860A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55117285A (en) * | 1979-02-28 | 1980-09-09 | Toshiba Corp | Light drive semiconductor device |
| JPS55157273A (en) * | 1979-05-25 | 1980-12-06 | Toshiba Corp | Photo-driven semiconductor device |
| JPS59123263A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-17 | Toshiba Corp | 光駆動型半導体装置 |
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