JPS6321878A - 光半導体装置 - 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】 （発明の属する技術分野） 本発明は入射光を電気信号に変換する光電変換素子を光
透過性樹脂を用いて封止した光半導体装置に関する。

（従来技術の説明） 従来、入射光を電気信号に変換する充電変換装置は第２
図に示すように構成されている。

すなわち、光電変換素子１を光電変換素子支持部材２上
に固定保持し、光電変換素子１とリード端子２′の所定
の箇所に、極細金属線３を用いてワイヤボンディングし
、次に、光透過性樹脂４を用いて成形し、外形を形成す
る。その後、リード端子２′の外部導出部２”を必要長
さに切断し、所望状態に曲げるなどして光半導体装置を
構成していた。

ところが、上記構成の従来の光半導体装置には、下達の
ごとき諸問題が存在する。

すなわち、（１）光電変換素子１の光受容部が複数個（
ｎ個）の光受容部から構成されている場合、光電変換素
子１のｎ個の光受容部に均一な光束を有する光６が入射
すると、該ｎ個の光受容部から得られる電気信号は、す
べて同一なレベルにならなければならないところ、実際
上は同一なレベルにならないという問題がある。また、
ｎ個の光受容部のうちのある１つの光受容部に光を入射
させ、その他の光受容部には光を入射させない場合にお
いては、光を入射させない光受容部にも暗電流よりも犬
なる電気信号出力が得られてしまうという問題もある。

更にまた、（ｉｆ）光透過性樹脂４の表面９にキズ等の
欠陥がある場合、該欠陥より入射した光の光電変換素子
１上の光到達部ｌＯ近傍の光受容部からの電気信号出力
が低下してしまうという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は、前述した従来の光半導体装置における上述の
諸問題を克服して、優れた特性を有する光半導体装置を
提供することを目的とする。

即ち、本発明の生たる目的は、光透過性樹脂を用いて封
止した光半導体装置において、光；変換素子を構成する
複数個の光受容部から得られる電気信号が均一である光
半導体装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、光透過性樹脂を用いて封止した光
半導体装置において、光透過性樹脂の表面にキズ等の欠
陥があっても光受容部からの電気信号が低下することの
ない光半導体装置を提供することにある。

（発明の構成〕 本発明は、前述の従来装置における諸問題を解決して上
記本発明の目的を達成すべく鋭意研究を重ねたところ、
前述の従来装置の諸問題は以下のごとき原因によるもの
であることが判明した。

前述の問題の発生原因について、第２図を用いて説明す
る。

即ち、空気層１１から光透過性樹脂４および光電変換素
子４に直角に光線６が入射した時光電変換素子１の表面
１２で、光が反射散乱される。反射散乱された光強度は
表面１２の材料、面積度にも依るが角度依存性を持つ。

反射された散乱光は樹脂４がら空気層１１へ抜けるもの
もあれば空気層１１と樹脂４の界面で反射されるものも
ある。

スネルの法則によればある角度θ１で全反射する。θ１
は光透過性樹脂４と空気層１１の屈折率により決定され
る。例えば光透過性樹脂４、空気層１１の屈折率をそれ
ぞれ１．５．１とした時、θ１は略４０度となり略４０
度以上になった場合全反射する。従って光電変換素子１
の受光部５の入射光量Ａは、次式■で表わされる。

Ａ＝（光線６の光量）＋（θｒ　（ｏｒ≧０１）をなす
光線の全反射光量の積分値）＋ （θｒ　（θｒくθｌ）をなす光線の反射光量の積分値
）・・・・・Ｉ 式■の第３項においてθｒの値が０１より小さい時反射
光量は非常に小さく無視できる値であるが、θｒが０１
にほぼ近い値になった時に反射光量は犬になる。

つまり受光部５の入射光量は光線６の光量と光電変換素
子１面上で受光部５を中心に１１．を半径にして描いた
円の円周近傍および円外から反射した光の入射光量の和
となり、後者の不要反射光が入射するために光学特性異
常が生じ、前述のととぎ問題が生じることとなる。

本発明は、上述の知見に基づいて更に研究を続けた結果
完成するに至ったものである。

即ち、本発明の光半導体装置は、光電変換素子な光電変
換素子支持部材上に固定保持し、該素子とリード端子を
極細金属線を介して電気的に接続したのち、光透過性樹
脂を用いて封止した光半導体装置であって、ガラスまた
は光透過性樹脂等の部材が封止体外形の少なくとも光透
過面に、前記光透過性樹脂で接着されているかもしくは
、前記光透過性樹脂とは異なる種類の光透過性樹脂によ
り貼り付けられていることを特徴とするものである。

以下、図示の実施例により本発明の詳細な説明するが、
本発明はこれにより何ら制限されるものではない。

第１図は、本発明の光半導体装置の１実施例を模式的に
示す断面略図である。なお、第１図において、前述の第
２図と同一符号を付したものは、第２図と同一のものを
示している。すなわち光電変換素子１を光電変換素子支
持部材２に固定保持し、光電変換素子１とリード端子２
′の所定箇所に極細金属線３を用いてワイヤボンディン
グし、次に光透過性樹脂４を、用いて、トランスファー
モールド法等の成形手段により成形し、外形を形成する
。その後、成形体の少なくとも光透過面にガラス７を光
透過性樹脂８を用いて貼り付は光透過性樹脂８を硬化さ
せて接着させる。

第１図の本発明の光半導体装置において、ガラス７、光
透過性樹脂８．４の屈折率が略同−であり、ｄｌを光透
過性樹脂４の表面から光電変換素子１のセンサー面まで
の距離、そしてｄ２をガラス７の厚味と光透過性樹脂８
の厚味の和とし、光線６がガラス７および光電変換素子
１に直角に入射した時、θ、をスネルの法則に従う全反
射角度とすると、光電変換素子１の受光部５に入射する
光量Ａは、従来の光半導体装Ｗ　Ｃｄ２＝　Ｏ）の場合
、次式Ｉｔで表わされるものとなる。

Ａ＝（光線６の光量）＋（充電変換素子１面正で１．を
半径にして描いた円の円湖近傍と門外から反射した光の
入射光量の和）・・・・・ＩＩこれに対し、本発明の光
半導体装置（ｄ２≠０）の場合、次式Ｉｎで表わされる
ものとなる。

、Ａ＝（光線６の光ヱ）＋（光１変換素子１面上で１２
を半径にして描いた円の円周近情と円外から反射した光
の入射光量の和）・・・・・ＩＩＩ弐川に用いて、ｌ１
ｌ＝２ｄ１ｔａｎθ１Ｊｌ　２　　＝　　２　　（ｄｌ
　＋　　ｄ２）　　ｔａｎ　　θ　１１２−ｆＬ、　＝
　２ｄ２　ｔａｎθ１（θ１、λ、は一定） となる。従ってｄ２（＝ガラス７の厚さと光透過性樹脂
８の厚さの和）を大きくすればする程λ２−ＩＬ１の値
が大になることにより反射光の入射する領域が狭くなり
反射による影響が少なくなる。また光の強度は光路長の
二乗に反比例することから、本発明の光半導体装置の場
合、光路長が長くなるゆえに、反射光の入射する強度の
絶対値も減少し影響が少なくなる。つまり反射光の影響
を少なくするためには、光電変換素子１の受光部以外か
らの反射光の影響を少なくするーため受光部以外は光到
達できないようにマスキングすることと、光電変換素子
１の任意の受光部が略Ｊ１２を半径にして描いた円内に
入るようにガラス７の厚さおよび形状を設計すれば良い
。またマスキングしても光電変換素子１面の受光部部以
外にも光到達する場合、また任意の受光部が略λ２を半
径にして描いた門外に存在せざるを得ない場合は予め影
響の程度を把握しガラス７の厚さおよび形状を設計すれ
ば良い。

また光透過性樹脂４の表面９にキズ等の異形が存在した
場合、光透過性樹脂４とほぼ同等の屈折率を持つ光透過
性樹脂８でキズ等が埋められ光学特性上影響が少なくな
る。

なお、本例においてはガラス７を用いた例をあげたが、
ガラス７のかわりに光透過ト樹脂を用いることもできる
。また、ガラス７を光透過性樹脂８で貼り付ける例を記
載したが、光透過性樹脂４をトランスファーモールド法
等により成形する際にガラス７を同時形成し、光透過性
樹脂４そのものでガラス７を接着保持することもできる
。

次に本発明の効果について第１図を用いて説明する。本
発明の光半導体装置において、ｄ２が大になればなる程
反射の影響が少なくなるとともに、光路長が長くなるこ
とによる反射光量の絶対値が小さくなりさらに影響が少
なくなる。また、本発明の光半導体装置においては、光
透過性樹脂４の表面９にキズ等の異形が存在しても光透
過性樹脂４．８が略同−屈折率のため光学特性上影響さ
れない。本発明の光半導体装置は、光電変換素子がＣＣ
Ｄ等受光面が多分割化されているラインセンサー、エリ
アセンサー等反射の影響がシビアに問われるセンサーに
有効である。

第３〜４図を用いて、本発明の光半導体装置をカメラの
オートフォーカスセンサーとして用いた時の光学特性向
上効果について説明する。

第３図は本発明の光半導体装置をカメラのＡＦセンサー
として用いた場合の光学系展開図を示す。図中、１３〜
１ａは焦点検出値ｆｆ１（ＡＦｕ）を構成する部品を夫
々示している。即ち、１３はピント面近傍に置かれた視
野マスク、１４はフィールドレンズ、１５は開口１５ａ
　、　１５ｂを持つ測距光束分割用マスク、１６は二次
結像レンズで、１６ａ　、　１６ｂがレンズ部である。

１７は測距用センサー（本発明の光半導体装置）で、多
数の画素が一直線上に並んだ一対のラインセンサー１７
ａ　、　１７ｂを有している。

＋８ａ　、　１８ｂは各々二次結像レンズ１６のレンズ
部１８ａ　、　１８ｂによって投影された１３ａの像で
、該１８ａ　、　１８ｂは境界部がぴったり隣接する様
に１５ａの大きさが決められている。１４は通過した光
束を有効に測距光束分割用マスク１５および二次結像レ
ンズ１６に導くためのレンズである。

従って当光学系において撮影レンズを通った光束は１３
の上で結像し、更に開口１ｓａ　、　１５ｂを通過して
、レンズ部１６ａ％１６ｂによりラインセンサー１７ａ
　、　１７ｂ上の１８ａ　、　１８ｂ内に再結像される
。そしてラインセンサー１７ａ　、　１７ｂ上の２像の
相対位置を検出して合焦状態を判別する様になっている
。

第４図にその原理を示す。ラインセンサー１７ａ１７ｂ
上に投影された像の各々の出力をＥａ、　Ｅｂとすると
、合焦状態では２像の距離Ｓがある値ＳＯとなるように
設定されているものとする。そして撮影レンズが非合焦
の状態では５ｆ−５ｏとなるが、これを検出するために
１ｉＥａとＥｂを相対的にｂａｔシフトさせて２像の相
関をとるという手法が用いられる。

ここでもし１８ａ上の像が前述した反射により１８ａ上
自体の像に反射の影響を及ぼすとか、ＩＢｂ上の像が前
述した反射によりｔａｂ上自体の像に反射の影響を及ぼ
すとか、また１８ａ上の像が前述した反射によりｌ’ａ
ｂ上の像に反射の影響を及ぼすとか、１８ｂ上の像が前
述した反射により１８ａ上の像に反射の影響を及ぼすと
ＥａとＥｂは本来の被写体輝度分布とは異なった形状と
なるので真の被写体情報とは異なった情報で相関演算を
していることになり、その結果として検出されたピント
情報に誤差を生ずることとなる。

本発明の光半導体装置を用いると反射の影響が減少し正
確なピント情報を与えることになり、特にＡＦとして有
利なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光半導体装置の一実施例を模式的に示
す断面略図であり、第２図は従来の光半導体装置を模式
的に示す断面略図である。第３図は、本発明の光半導体
装置をカメラのＡＦセンサーとして用いた場合の光学系
展開図であり、第４図は、その原理を説明するための図
である。 １・・・・・光電変換素子、２・・・・・光電変換素子
支持部材、２　′・・・・・リード端子、２−・・・・
リード端子の外部導出部、３・・・・・極細金属線、４
・・・・・光透過性樹脂、５・・・・・光電変換素子の
光受容部、６・・・・・光線、７・・・・・ガラス、８
・・・・・光透過性樹脂、９・・・・・光透過性樹脂の
表面、ｌＯ・・・・・　光到達部、１１・・・・・　空
気層、１２・・・・・光変換素子の表面、１３・・・・
・　視野マスク、１４・・・・・　フィールドレンズ、
１５・・・・・　測距光束゛分割用マスク、１５ａ　、
　１５ｂ・・・・・開口、１６・・・・・　二次結像レ
ンズ、１６ａ　、　１６ｂ・・・・・レンズ部１７・・
・・・　測距用センサー、１７ａ　、　１７ｂ・・・・
・ラインセンサー、１８ａ　、　ＩＢｂ・・・・・投影
された１３ａの像 図面の０書（内容に変更なし） 第１図 第２図 第３図 第４図 手　　続　　補　　正　　書　（方式）％式％ １、事件の表示 昭和６１年特許願１６６８９５号 住所　　東京都大田区下丸子３丁目３０番２号名称　　
（ｉｏｏ）キャノン株式会社 ４、代理人 住所　　東京都千代田区り町３丁目１２番地６訪町グリ
ーンビル 自　　　発 ６、補正の対象　　　明細書及び図面 ７、補正の内容 願書に最初に添付した明細書及び図面の浄書・別紙のと
おり（内容に変更なし） 以　　上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光電変換素子を、光電変換素子支持部材上に固定
   保持し、該素子とリード端子を極細金属線を介して電気
   的に接続したのち、光透過性樹脂を用いて封止してなる
   光半導体装置であって、ガラスまたは光透過性樹脂等の
   部材が封止体外形の少なくとも光透過面に、前記光透過
   性樹脂で接着されているかもしくは、前記光透過性樹脂
   とは異なる種類の光透過性樹脂により貼り付けられてい
   ることを特徴とする光半導体装置。
2. （２）ガラスまたは光透過性樹脂等の部材の厚さおよび
   形状が、光電変換素子の受光部からの反射光がさらに前
   記部材露出面で反射され別の受光部に入射するか、ある
   いは、光電変換素子の受光部周辺からの反射光がさらに
   前記部材露出面で反射され前記受光部に入射する入射光
   の影響を減少させる厚さおよび形状である特許請求の範
   囲第１項に記載された光半導体装置。