JPS6125260Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、受光素子チツプ周辺の入射光を有効
に利用して光電流を増大せしめた半導体受光素子
に関する。

一般に、Si，GaAsP等の半導体からなる受光
素子チツプ（以下素子チツプと略称する。）を使
用する半導体受光素子は、基板背後の光、基板内
の散乱光等の不要な光の影響を除去するため、黒
色又はこれに近い色の不透光性基板に素子チツプ
を載置固着して構成される。又、この種の半導体
受光素子は、素子チツプが高価であるため、使用
する素子チツプの面積をできる限り小さくする傾
向にある。しかしながら、素子チツプの面積を小
さくすると、それだけ光電流が減少し、ひいては
低照度領域における測光が困難となる問題があ
る。

そこで、素子チツプの前面に集光レンズを装着
することが考えられている。この手段によれば、
素子チツプへの入射光の入射角の範囲を広角度と
することができ、それだけ入射光量が増大し、光
電流を増加させることができる。しかし、半導体
受光素子の前面から略垂直に素子チツプ周辺に入
射する光は、集光レンズによつても素子チツプに
入射させることが困難であり、本来測光対象であ
りながら測光に利用できないという欠点がある。

本考案は、上記問題点を解決すべくなされたも
ので、不透光性基板の素子チツプの周辺に光反射
層を設け、且つ、上記素子チツプ及び光反射層上
を透明樹脂で一体且つ肉厚に被覆することによ
り、素子チツプ周辺に入射する光を測光対象とし
て有効に利用して光電流を増大せしめた半導体受
光素子を提供することを目的とする。

以下、図面に示す実施例に基づいて本考案を説
明する。

第１図Ａは、素子チツプを載置する前の不透光
性基板を示す上面図、同図Ｂは、上記不透光性基
板に素子チツプを載置した本考案の半導体受光素
子を示す断面図である。同図において、本考案の
半導体受光素子は、不透光性基板１、電極２、光
反射層４、素子チツプ５及び透明樹脂６から構成
される。

上記不透光性基板１は、セラミツク、ガラス・
エポキシ樹脂等の絶縁材料からなる基板であつ
て、黒色又はこれに近い色に着色され、基板に入
射した光を吸収し、透過、散乱等を防止してい
る。この不透光性基板１は、素子チツプ５のみで
なく、他の電子部品を載置してもよく、したがつ
て、ハイブリツドICの基板又はプリント基板の
一部を構成するものであつてもよい。

上記電極２は、上記不透光性基板１上に、金等
の導電性材料を印刷、蒸着等により所定パターン
で形成したもので、素子チツプ５のアノード及び
カソードと接続される。この電極２は、その一
方、例えば２ａの先端に素子チツプ載置部３ａを
設け、他方の２ｂの先端を接続部３ｂとしてその
周辺に設けている。

上記光反射層４は、上記素子チツプ載置部３ａ
の周辺に、酸化バリウム、酸化マグネシウム等の
光をよく反射する物質を塗布して設けられる。な
お、素子チツプ載置部３ａ及び接続部３ｂ上に
は、素子チツプ５との接続のため光反射層４を塗
布しない。この光反射層４は、高反射率のもので
あればよく、必ずしも白色である必要はない。適
当な着色を施こすことにより、分光特性を若干補
正することも可能である。

上記素子チツプ５は、Si，GaAsP等の半導体
ウエハにPN接合を形成して切断し、チツプとし
たもので、入射光量に比例して光電流を出力す
る。この素子チツプ５は、上記電極２ａの素子チ
ツプ載置部３ａに、ダイボンデイング等により載
置固着されると共に、電気的に接続される。又、
他の電極２ｂの接続部３ｂとは、ワイヤボンデイ
ング等の手段により接続される。

上記透明樹脂６は、エポキシ樹脂、シリコン樹
脂等の透明な樹脂からなり、上記素子チツプ５及
び光反射層４を一体且つ肉厚に被覆する。これに
より、素子チツプ５及び光反射層４で反射された
光を表面で反射して、素子チツプ５に入射させる
ことができる。又、この実施例では、透明樹脂６
の表面を略球面状として、上記作用の効率を向上
すると共に、集光機能を持たせている。したがつ
て、同様の機能を有するならば、他の凸状曲面と
することもできる。又、集光機能を要しないなら
ば、凸状曲面とせず、第４図に示すように平坦の
ままであつてもよい。

なお、透明樹脂６の表面張力がそれ程大きくな
いときは、素子チツプ５等を被覆する際、該樹脂
６が基板面に拡がることがある。この場合、第２
図に示すような枠環７を使用することにより、透
明樹脂の拡がりを防止し得る。

上記実施例は、素子チツプ５を載置する前に光
反射層４を設けるものであるが、素子チツプ５を
載置固着してボンデイングした後に光反射層４を
設けることもできる。例えば、第２図に示すよう
に、素子チツプ５の周囲に枠環７を設け、該枠環
７内に、素子チツプ５の上面を除いて酸化バリウ
ム等を塗布することにより、光反射層４を設ける
こともできる。

このような構成によれば、透明樹脂６が凸状曲
面であるため、第３図に示すように、中心部の垂
直入射光Ａから囲辺部の略水平な入射光Ｂまでの
広範囲の入射角の光を集光できると共に、同図に
示すように、素子チツプ５の表面で反射した光Ｃ
を再反射して素子チツプ５に入射せしめることが
できる。又、素子チツプ５の周辺に設けた光反射
層４により、同図に示すように、素子チツプ５の
周辺にその前面から入射した光Ｄが反射され、そ
の反射光が透明樹脂６の表面で再反射されて素子
チツプ５に入射せしめられる。

本考案者の実験によれば、有効受光部1.4mm×
１mmのGaAsP素子チツプについて、照度1000lxに
おける光電流は、次のようであつた。

光反射層及び透明樹脂の両者が無い場合…
80nA 球面状の透明樹脂を有する場合…90nA 光反射層及び球面状の透明樹脂の両者を有する
場合…120nA この結果によれば、光反射層と透明樹脂とによ
る素子チツプ周辺の入射光の利用が、透明樹脂の
集光効果より大きな比率で光電流の増大に寄与し
ていることが了解される。特に、光線束を測光対
象とする場合、その効果が顕著である。

なお、上記実施例は、透明樹脂６の表面を球面
状としているが、第４図に示すように平坦として
も、透明樹脂６を肉厚に被覆することにより、光
反射層４での反射光を透明樹脂６の表面で反射さ
せて素子チツプ５に入射させることができるか
ら、本考案の目的を十分達し得るものである。た
だ、この場合、集光効果が期待できないので、凸
状曲面とした場合より光電流が少なくなる不利益
がある。

次に、本考案の他の実施例について説明する。

第５図に示す実施例は、不透光性基板１に凹陥
部１ａを設け、該凹陥部１ａ内に光反射層４を設
けると共に、該光反射層４上に素子チツプ載置部
３ａ及び接続部３ｂを設けたものである。これ
は、例えば黒色のアルミナからなる不透光性基板
１の一部に、白色のアルミナからなる光反射層を
設けて形成することができる。

第６図に示す実施例は、電極２の一部を光反射
層４としたもので、金等の反射率の高い材料によ
り電極２を形成すると共に、素子チツプ載置部３
ａを拡張して設け、拡張部分を光反射層４とした
ものである。この実施例によれば、電極形成と同
時に光反射層４も形成できるため、光反射層４を
設けるための特別の材料及び工程を省略すること
ができる。なお、接続部３ｂを素子チツプ５の周
辺に拡張して光反射層４とすることができるのは
勿論である。

上記二つの実施例についても、透明樹脂６を被
覆するに際し、枠環７を設けて行なうことがで
き、又、表面を平坦とすることもできる。

第７図に示す実施例は、単体の半導体受光素子
として構成したもので、リード線８を有する不透
光性基板１上に電極２ａ，２ｂ、素子チツプ載置
部３ａ及び光反射層４を設け、素子チツプ５を載
置固着し、且つ、透明樹脂６を被覆してなるもの
である。

以上説明したように、本考案は、素子チツプの
周辺に光反射層を設け、且つ、該光反射層を素子
チツプと共に透明樹脂で一体且つ肉厚に被覆する
ことにより、素子チツプ周辺の入射光を光反射層
及び透明樹脂により反射して素子チツプに入射せ
しめることができ、光電流を増大させ、微少面積
の素子チツプを使用して低照度領域の測光を可能
とする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本考案に使用する不透光性基板を示
す上面図、第１図Ｂは上記基板を使用した本考案
の一実施例を示す断面図、第２図は本考案の他の
実施例を示す断面図、第３図は本考案の作用効果
を示す拡大断面図、第４図は透明樹脂を平坦とし
た実施例を示す断面図、第５図Ａ、第６図Ａ及び
第７図Ａは本考案の他の実施例に使用する不透光
性基板を示す上面図、第５図Ｂ、第６図Ｂ及び第
７図Ｂは、各々上記基板を使用した本考案の他の
実施例を示す断面図である。 １……不透光性基板、２，２ａ，２ｂ……電
極、３ａ……素子チツプ載置部、４……光反射
層、５……素子チツプ、６……透明樹脂、７……
枠環。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 不透光性基板上に受光素子チツプを載置固着
   してなる半導体受光素子において、上記不透光
   性基板の上記受光素子チツプ周辺に光反射層を
   設け、且つ、上記受光素子チツプ及び光反射層
   上を透明樹脂で一体且つ肉厚に被覆することを
   特徴とする半導体受光素子。 (2) 受光素子チツプ及び光反射層上を被覆する透
   明樹脂表面を凸状曲面とする上記第１項記載の
   半導体受光素子。 (3) 受光素子チツプと接続される電極を高反射率
   の材料で形成すると共に、該電極を受光素子チ
   ツプの周辺に拡張して設け、該拡張部分を光反
   射層とする上記第１項又は第２項記載の半導体
   受光素子。