KR102459822B1 - 반도체 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 반도체 장치는 소정의 영역에 구멍이 형성된 수광 소자와, 수광 소자의 구멍 내에 설치된 발광 소자와, 수광 소자의 둘레 가장자리부를 덮는 제1 수지를 갖고, 수광 소자의 표면과 발광 소자의 표면이 실질적으로 동일 평면 위에 위치하는 것이다.

Description

반도체 장치

본 발명은 반도체 장치에 관한 것이다.

종래, 광학식 인코더 등에 사용되는 수발광 유닛은 수광 소자가 설치된 칩 위에 발광 소자가 탑재된 구조가 채용되어 있다. 수발광 유닛은 발광 소자로부터의 광을 수발광 유닛의 외부에 배치된 피측정체에서 반사하고, 이 반사광을 수광 소자에서 수광함으로써 신호를 전달한다. 이 구조는 수광 소자 위에 발광 소자가 적층되는 구조이기 때문에, 수발광 소자의 두께가 두꺼워진다. 수발광 소자의 내부에 반사면을 갖는 타입의 포토 커플러에서는 수광 소자의 거의 중앙부에 발광 소자 수용 구멍을 설치하고, 상기 발광 소자 수용 구멍 내에 발광 소자를 배치하는 구조로 하는 것이 알려져 있다. 이 구조에서는 발광 소자 수용 구멍의 둘레측면에 반사층을 설치하고, 발광 소자로부터의 광을 반사층에서 반사시킨다. 이 구조에 의하면, 발광 소자가 수광 소자에 설치된 발광 소자 수용 구멍 내에 배치되므로, 수발광 유닛의 두께를 얇게 할 수 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

일본 공개실용신안공보 소58-148954호

상기 특허문헌 1에 기재된 수발광 유닛에서는 발광 소자의 광을 발광 소자 수용 구멍의 둘레측면에 설치한 반사층에서 반사시키기 때문에, 수광 소자의 두께를 발광 소자의 두께보다 두껍게 하여, 바꾸어 말하면, 발광 소자의 발광면을 수광 소자의 수광면보다 높은 위치에 배치하여, 반사율을 향상시킬 필요가 있다. 즉, 수광 소자의 수광면과 발광 소자의 발광면의 높이 방향의 위치가 상이하다. 이 때문에, 수광 소자의 수광면에서 피측정체까지의 거리와 발광 소자의 발광면에서 피측정체까지의 거리가 상이하여, 높은 검출 감도를 얻을 수 없다는 문제가 있다.

제1 양태에 의하면, 반도체 장치는 소정의 영역에 구멍이 형성된 수광 소자와, 상기 수광 소자의 상기 구멍 내에 설치된 발광 소자와, 상기 수광 소자의 둘레 가장자리부를 덮는 제1 수지를 갖고, 상기 수광 소자의 표면과 상기 발광 소자의 표면이 실질적으로 동일 평면 위에 위치한다.

제2 양태에 의하면, 제1 양태의 반도체 장치에 있어서, 추가로 상기 발광 소자를 유지하는 기판과, 상기 기판에서 분리되어 형성된 리드 단자와, 상기 리드 단자와 상기 수광 소자를 접속하는 제1 와이어를 구비하고, 상기 제1 수지는 상기 기판의 둘레 가장자리부, 상기 리드 단자의 일부 및 상기 제1 와이어를 밀봉하는 것이 바람직하다.

제3 양태에 의하면, 제2 양태의 반도체 장치에 있어서, 상기 기판은 상기 발광 소자가 설치되는 발광 소자 수용부를 갖고, 상기 수광 소자의 상기 구멍 내에 상기 발광 소자 수용부가 배치되는 것이 바람직하다.

제4 양태에 의하면, 제3 양태의 반도체 장치에 있어서, 상기 수광 소자는 제1 수광부와 제2 수광부와, 상기 제1 수광부와 상기 제2 수광부를 접속하고, 상기 제1 수광부 및 상기 제2 수광부보다 얇은 접속부를 갖고, 상기 수광 소자의 상기 구멍은 상기 접속부에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

제5 양태에 의하면, 제4 양태의 반도체 장치에 있어서, 상기 기판은 상기 수광 소자의 상기 접속부를 수용하는 오목부를 갖고, 상기 수광 소자가 수용된 상기 오목부 내에 제2 수지가 충전되어 있는 것이 바람직하다.

제6 양태에 의하면, 제5 양태의 반도체 장치에 있어서, 상기 제2 수지는 상기 기판과 상기 수광 소자 사이의 갭 내에도 충전되어 있는 것이 바람직하다.

제7 양태에 의하면, 제1 양태의 반도체 장치에 있어서, 상기 수광 소자의 주위에 설치된 리드 단자와, 상기 리드 단자와 상기 발광 소자를 접속하는 제1 와이어와, 상기 발광 소자와 상기 수광 소자를 접속하는 제2 와이어와, 상기 수광 소자, 상기 발광 소자, 상기 리드 단자의 일부 및 상기 제1 와이어를 밀봉하는 제2 수지를 갖는 것이 바람직하다.

제8 양태에 의하면, 제1 양태의 반도체 장치에 있어서, 추가로 상기 수광 소자 및 상기 발광 소자를 유지하는 기판과, 상기 기판에서 분리되어 형성된 리드 단자와, 상기 리드 단자와 상기 수광 소자를 접속하는 제1 와이어와, 상기 발광 소자와 상기 수광 소자를 접속하는 제2 와이어를 구비하고, 상기 제1 수지는 상기 리드 단자의 일부 및 상기 제1 와이어를 밀봉하는 것이 바람직하다.

제9 양태에 의하면, 제 1 내지 제 8 중 어느 하나의 양태의 반도체 장치에 있어서, 상기 수광 소자의 표면과 상기 발광 소자의 표면의 높이의 차는 10㎛ 이내인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 수광 소자의 표면과 수광 소자에 형성된 구멍에 설치되는 발광 소자의 표면을 실질적으로 동일 평면 위에 위치시킴으로써, 물체 및 수광 소자의 거리와 물체 및 발광 소자의 거리를 정렬하여, 높은 검출 감도를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 반도체 장치의 형상을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 제1 실시형태에 의한 반도체 장치의 형상을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 제1 실시형태에 의한 수광칩의 형상을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 제1 실시형태의 반도체 장치의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 제1 실시형태의 반도체 장치의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 반도체 장치의 형상을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 제2 실시형태의 반도체 장치의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 8은 제2 실시형태의 반도체 장치의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시형태에 의한 반도체 장치의 형상을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 제3 실시형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 11은 제3 실시형태에 의한 반도체 장치의 제조 방법을 설명하는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 설명한다.

-제1 실시형태-

도 1∼도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 반도체 장치인 포토 커플러(1)의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 1(a)는 상면 사시도, 도 1(b)는 도 1(a)에서 수지를 제외한 경우의 상면 사시도, 도 2(a)는 도 1(a)에서의 A-A' 및 B-B' 단면도, 도 2(b)는 상면 평면도, 도 2(c)는 뒷면 평면도이다. 단, 도 2(a)에서는 A'-B 단면의 영역은 도시가 생략되어 있다. 도 3은 후술하는 수광칩의 사시도이다. 또한, 설명의 관계상, 도면에 나타내는 바와 같이 설정한 X축, Y축, Z축으로 이루어지는 좌표계를 사용하는 것으로 한다.

또한, 반도체 장치로서 포토 커플러(1)를 예로 들어 이하의 설명을 행하지만, 반도체 장치로는 포토 커플러(1)에 한정되는 것이 아니고, 포토 마이크로 센서나 마크 센서 등이어도 된다.

포토 커플러(1)는 발광 소자를 갖는 발광칩(30) 및 수광 소자를 갖는 수광칩(20)이 일체 구성된 평면형 포토 커플러이다. 도 1에서 발광 소자의 발광면 및 수광 소자의 수광면은 전부 상면(Z축 방향 ＋측)이다. 본 실시형태의 포토 커플러(1)는 광학식 인코더용에 적합하고, 발광 소자에서 발광된 광은 반사면의 수직 방향, 즉 Z축 방향과 거의 평행으로 방사된다. 피측정체(도시하지 않음)는 Z축 방향에서의 포토 커플러(1)의 외부에 배치되어 있고, 포토 커플러(1)는 피측정체에서 반사된 광을 수광 소자에서 수광하도록 구성되어 있다.

포토 커플러(1)는 기판(10)과, 발광칩(30)과, 수광칩(20)과, 리드 단자(101)와, 수지(51)를 구비하고 있다.

수광칩(20)은 내부에 다수의 수광 소자(포토 다이오드: PD)를 갖고, 상면에서 보았을 때 직사각형 형상을 갖는다. 또한, 수광칩(20)은 PD 및 트랜지스터를 조합한 포토 트랜지스터로서 구성해도 되고, PD 및 상기 PD 구동용 회로를 구성하는 집적 회로를 포함한 PDIC로서 구성해도 된다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 수광칩(20)의 상면의 중앙을 포함하는 소정의 영역에는 구멍(201)이 형성되어 있다. 이 구멍(201) 내에는 후술하는 기판(10)의 중앙 오목부(103)가 수용된다(도 2 참조). 또한, 수광칩(20)은 구멍(201)을 포함하고, 도면의 X축 방향을 따른 영역에 얇은 접속부(202)(도 3 참조)가 형성되어 있다. 수광칩(20)은 접속부(202)를 사이에 끼우고, 제1 수광부(203)(도면의 Y축 방향 ＋측)와, 제2 수광부(204)(도면의 Y축 방향 －측면)를 구비한다. 접속부(202)의 상면(Z축 방향 ＋측의 면)은 제1 수광부(203)의 상면 및 제2 수광부(204)의 상면에서 오목하게 형성되어 있다. 즉, 접속부(202)의 상면은 제1 수광부(203)의 상면 및 제2 수광부(204)의 상면보다 Z축 방향 ＋측에 있어서 낮은 위치에 배치되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 기판(10)은 예를 들면, 리드 프레임 등으로 구성되고, 상술한 수광칩(20)의 접속부(202)의 상부에 설치되는 중앙부(102)를 갖는다. 기판(10)의 중앙부(102)에는 수광칩(20)의 구멍(201)이 형성되는 영역에 대응하여 중앙 오목부(발광 소자 수용부)(103)가 형성되어 있다. 상술한 바와 같이, 중앙 오목부(103)는 수광칩(20)의 구멍(201) 내에 수용된다. 리드 단자(101)는 수광칩(20)의 제1 수광부(203) 및 제2 수광부(204)의 외주를 따라 배열되어 있다. 후술하지만, 리드 단자(101)는 당초, 기판(10)과 함께 리드 프레임으로서 일체화되어 형성되어 있고, 리드 프레임과의 연결부인 리드부를 재단함으로써, 기판(10)에서 분리되어 형성된다. 중앙부(102)의 상면(Z축 방향 ＋측의 면)은 제1 수광부(203)의 상면 및 제2 수광부(204)의 상면과 거의 동일면으로 되어 있다. 수광칩(20)의 제1 수광부(203)와 제2 수광부(204)는 본딩 와이어(21)에 의해 리드 단자(101)와 접속된다. 기판(10)의 중앙 오목부(103)의 오목부의 바닥면(103a)은 중앙부(102)의 상면보다 낮은 위치(도면의 Z축 방향 －측)가 되도록 중앙 오목부(103)가 형성된다.중앙 오목부(103)의 바닥면(103a)에는 발광칩(30)이 설치된다.

발광칩(30)은 발광 소자를 갖고, 상술한 기판(10)의 중앙부(102)에 형성된 중앙 오목부(103)의 바닥면(103a) 위에 설치된다. 발광칩(30)은 예를 들면, 은 페이스트나 땜납 등의 도전성 접합제에 의해 기판(10)에 전기적으로 접합된다. 이에 의해, 발광칩(30)의 일방의 전극, 예를 들면, 캐소드 전극은 기판(10)에 접속된다. 발광칩(30)의 상면, 즉 발광면과, 수광칩(20)의 상면, 즉 수광면과 실질적으로 동일한 높이, 즉 Z축 방향에서 실질적으로 동일한 위치에 정렬된다. 구체적으로는 발광칩(30)의 발광면과 수광칩(20)의 수광면의 높이의 차는 바람직하게는 30㎛ 이하의 범위, 보다 바람직하게는 10㎛ 이하의 범위로 한다. 본 명세서에서는, 발광칩(30)의 상면과 수광칩(20)의 상면의 Z축 방향의 위치의 차가 30㎛ 이하에서의 범위를, 실질적으로 동일한 것으로 한다. 바꾸어 말하면, 기판(10)의 중앙 오목부(103)의 바닥면(103a)이 중앙부(102)의 상면보다도 발광칩(30)의 Z축 방향의 크기만큼 낮은 위치가 되도록 중앙 오목부(103)가 형성된다.

발광칩(30)의 다른 전극, 예를 들면, 애노드 전극은 본딩 와이어(31)에 의해 수광칩(20)(도면에 나타내는 예에서는 제1 수광부(203))과 접속된다.

도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 기판(10)의 중앙부(102)는 하면측, 즉 Z축 방향 －측에 오목부(102a)를 갖는다. 기판(10)의 중앙부(102)의 오목부(102a) 내에 수광칩(20)의 접속부(202)가 수용된다. 수광칩(20)의 접속부(202)는 기판(10)의 중앙부(102)의 오목부(120a) 내에 수용된 상태에서 수지(41)에 의해 밀봉되어 있다. 포토 커플러(1)의 상부(Z축 방향 ＋측)에서는 수광칩(20)의 둘레 가장자리부와, 기판(10)의 둘레 가장자리부의 리드 단자(101)의 일부(즉, 뒷면(Z축 －측의 면)을 제외한 부분)와, 본딩 와이어(21)가 수지(51)에 의해 밀봉되어 있다. 또한, 수지(41) 및 수지(51)는 예를 들면, 에폭시와 같이 차광성이 있는 불투명한 수지이다.

상술한 포토 커플러(1)의 제조 방법에 대해, 도 4, 도 5를 참조하여 설명한다. 도 4, 도 5는 도 2(a)와 동일하게, 도 1(a)에서의 A-A' 및 B-B' 단면도이고, 이 경우도 A'-B 단면의 영역은 도시를 생략하고 있다.

도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 금속이나 백 테이프 등의 얇은 지지 기재(60) 위에 복수의 리드 단자(101), 중앙부(102), 중앙 오목부(103)가 형성된 기판(10)과, 수광칩(20)을 장착한다. 또한, 기판(10)을 형성하는 모재는 복수개의 포토 커플러(1)가 얻어지는 크기를 갖는 것이지만, 도면에서는 하나의 포토 커플러(1)가 되는 영역 및 그 주위만을 나타내고 있다. 수광칩(20)은 접속부(202)가 기판(10)의 중앙부(102)의 오목부(102a) 내에 배치되도록 장착한다. 이 때, 기판(10)의 중앙부(102)의 오목부(102a)의 Z축 방향 －측의 면의 높이는 수광칩(20)의 접속부의 Z축 방향 ＋측의 면과의 사이에 갭(g)이 형성되도록 미리 설정되어 있다. 또한, 기판(10)은 미리 중앙 오목부(103)를 형성 가능한 두께가 두꺼운 판형상의 모재를 준비하고, 에칭 등에 의해 모재의 일부를 제거하고, 오목부(102a) 및 중앙 오목부(103)를 형성해 둔다. 또한, 이 상태에서는 기판(10)의 중앙부(102) 및 복수의 리드 단자(101)는 기판(10)의 외주에 프레임부를 갖는 리드 프레임(도시하지 않음)으로서 일체로 형성되어 있고, 중앙부(102) 및 각 리드 단자(101)는 리드 프레임에 형성된 리드부(102b)에 의해 상기 리드 프레임에 연결되어 있다.

수광칩(20)과 기판(10)을 덮도록 수지(41)로 밀봉한다. 이 때, 수광칩(20)의 접속부(202)는 기판(10)의 중앙부(102)에 설치된 오목부(102a) 내에 충전되는 수지에 의해, 기판(10)의 중앙부(102)와의 사이의 갭 부분을 포함하고, 전체 둘레측면이 밀봉된다. 수지(41)를 경화시킨 후, 지지 기재(60)을 박리해 제거하여 중간 제품(1A)으로 한다(도 4(b)). 또한, 지지 기재(60)에 사용하는 금속에 따라서는, 용해 제거해도 된다. 중간 제품(1A)의 상하 방향을 반전하고, 수광칩(20)과 리드 단자(101)를 본딩 와이어(21)로 본딩 접속한다(도 4(c)). 수광칩(20)의 둘레 가장자리부와, 기판(10)의 둘레 가장자리부의 리드 단자(101)의 일부(즉, 뒷면(Z축 －측의 면)을 제외한 부분)와, 본딩 와이어(21)를 덮도록 수지(51)로 밀봉한다(도 4(d)).

기판(10)의 중앙부(102)에 형성된 중앙 오목부(103)의 바닥면(103a) 위에 발광칩(30)을, 예를 들면, 은 페이스트 등의 접착제를 사용한 다이 본딩에 의해 접속한다(도 5(a)). 발광칩(30)의 전극과, 수광칩(20)의 전극을 본딩 와이어(31)로 본딩 접속한다(도 5(b)). 그 후, 도 5(c)의 일점 쇄선으로 나타내는 위치에서, 기판(10)의 중앙부(102) 및 각 리드 단자(101)를 접속하는 리드부(102b)를 수지(51)와 함께 재단하여 개편화(個片化)한다. 이에 의해, 도 1에 나타내는 포토 커플러(1)를 얻는다.

상술한 제1 실시형태에 의하면, 다음의 작용 효과가 얻어진다.

(1) 포토 커플러(1)는 소정의 영역에 구멍(201)이 형성된 수광칩(20)과, 리드 프레임의 중앙 오목부(103)에 설치되는 발광칩(30)과, 수광칩(20)의 둘레 가장자리부를 덮는 수지(51)를 갖고, 수광칩(20)의 표면과 발광칩(30)의 표면이 실질적으로 동일 평면 위에 위치한다. 이에 의해, 발광칩(30)에서 출사된 광이 물체에서 반사될 때까지의 이동 거리와, 물체에서 반사된 광이 수광칩(20)에 입사할 때까지의 이동 거리를 실질적으로 동일하게 할 수 있다. 이에 의해, 검출 정밀도를 향상시키고, 센서의 고감도화가 가능해진다.

또한, 수광칩 위에 발광칩을 배치하여 본딩 와이어로 접속하는 경우와 비교하여, Z축 방향의 크기를 작게 할 수 있으므로, 포토 커플러(1)의 소형화, 박형화를 달성할 수 있다.

또한, 일본 공개실용신안공보 소58-148954호에 개시된 종래 기술에서는 트랜지스터의 주면에 형성되는 구멍부의 측면과 바닥면이 이루는 각도를 소정의 값으로 결정하고, 측면에서 반사된 광도 수광 소자에서 수광시키고 있다. 그러나, 수광 소자를 실리콘에 의해 형성하고, 수광 소자의 발광 소자 수용 구멍을 실리콘의 이방성 에칭에 의해 형성한다. 이 때문에, 반사면이 되는 둘레측면이 바닥면에 대해 이루는 경사각이 53.7°로 소정의 각도로 결정되기 때문에, 특정 용도 이외에는 사용하는 것이 곤란하여 범용성이 낮다. 이에 비해, 본 실시형태는 구조체 측면에서 반사된 광을 수광칩(20)에서 수광하는 것은 아니기 때문에, 특정 용도 이외에도 사용하는 것이 가능해져, 범용성이 높은 반도체 장치를 제공하는 것이 가능해진다.

(2) 기판(10)은 발광칩(30)이 설치되는 발광 소자 수용부인 중앙 오목부(103)를 갖고, 수광칩(20)의 구멍(201)에 중앙 오목부(103)가 배치된다. 이에 의해, 발광칩(30)을 기판(10)의 중앙 오목부(103) 위에 설치할 수 있기 때문에, 방열성을 향상시킬 수 있다.

(3) 수광칩(20)은 제1 수광부(203)와 제2 수광부(204)와, 제1 수광부(203)와 제2 수광부(204)를 접속하고, 제1 수광부(203) 및 제2 수광부(204)보다 얇은 접속부(202)를 갖고, 구멍(201)은 접속부(202)에 설치된다. 이에 의해, 수광칩(20)의 표면과 발광칩(30)의 표면을 실질적으로 동일 평면 위에 위치시킨 상태에서, 발광칩(30)을 기판(10) 위에 설치할 수 있기 때문에, 검출 정밀도의 향상과 방열성의 향상을 실현할 수 있다.

(4) 기판(10)은 수광칩(20)의 접속부(202)를 수용하는 오목부(102a)를 갖고, 접속부(202)가 수용된 오목부(102a) 내에 수지(41)가 충전된다. 수지(41)는 기판(10)과 수광칩(20) 사이의 갭(g)에도 충전된다. 이에 의해, 높은 충격성을 얻을 수 있다.

-제2 실시형태-

본 발명의 제2 실시형태에 의한 포토 커플러에 대해 설명한다. 이하의 설명에서는 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 상이점을 주로 설명한다. 특별히 설명하지 않는 점에 대해서는 제1 실시형태와 동일하다.

도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 포토 커플러(1)를 예시하는 도면이고, 도 6(a)는 단면도, 도 6(b)는 상면 평면도, 도 6(c)는 뒷면 평면도이다. 또한, 도 6(a)는 도 6(b)에서의 C-C' 단면도이다.

수광칩(20)은 상면에서 보았을 때 직사각형 형상을 갖고, 중앙을 포함하는 소정의 영역에는 구멍(201)이 형성된다. 수광칩(20)은 포토 커플러(1)의 둘레 가장자리부에 리드 프레임 등으로 구성되는 복수의 리드 단자(101)와 본딩 와이어(21)에 의해 접속된다. 구멍(201)에 발광칩(30)이 설치된다. 이에 의해, 발광칩(30)의 상면, 즉 발광면과 수광칩(20)의 상면, 즉 수광면을 실질적으로 동일한 높이, 즉 Z축 방향에서 실질적으로 동일한 위치에 정렬한다. 제2 실시형태에 있어서도 제1 실시형태의 경우와 동일하게, 발광칩(30)의 발광면과 수광칩(20)의 수광면의 높이의 차는 바람직하게는 30㎛ 이하의 범위, 보다 바람직하게는 10㎛ 이하의 범위로 한다. 또한, 본 실시형태에서는 특히 발광칩(30)의 발광면과 수광칩(20)의 수광면의 높이의 차를 수㎛ 이하의 범위로 하는 것도 가능하다.

발광칩(30)은 본딩 와이어(31)에 의해 수광칩(20)과 접속되고, 본딩 와이어(32)에 의해 리드 단자(101)와 접속된다. 이에 의해, 발광칩(30)의 일방의 전극, 예를 들면, 캐소드 전극은 리드 단자(101)와 전기적으로 접속되고, 타방의 전극, 예를 들면, 애노드 전극은 수광칩(20)에 전기적으로 접속된다.

수광칩(20)의 구멍(201)에 발광칩(30)이 설치된 상태에서, 수광칩(20)과 리드 단자(101)의 일부(즉, 뒷면(Z축 －측의 면)을 제외한 부분)와 발광칩(30)과 본딩 와이어(32)는 포토 커플러(1)의 하부(Z축 방향 －측)에서 수지(41)에 의해 밀봉된다. 포토 커플러(1)의 상부(Z축 방향 ＋측)에서는 수광칩(20)의 둘레 가장자리부와 리드 단자(101)와 본딩 와이어(21)가 수지(51)에 의해 밀봉된다. 또한, 수지(41) 및 수지(51)는 예를 들면, 에폭시와 같이 차광성이 있는 불투명한 수지이다.

상술한 제2 실시형태의 포토 커플러(1)의 제조 방법에 대해, 도 7, 도 8을 참조하여 설명한다. 도 7, 도 8은 도 6(a)와 동일하게, 도 6(b)에서의 C-C' 단면도이다.

도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 지지 기재(60) 위에 복수의 리드 단자(101)와, 수광칩(20)과, 발광칩(30)을 장착한다. 또한, 리드 단자(101)를 형성하는 모재는 복수개의 포토 커플러(1)가 얻어지는 크기를 갖는 것이지만, 도면에서는 하나의 포토 커플러(1)가 되는 영역 및 그 주변만을 나타내고 있다. 발광칩(30)은 수광칩(20)에 형성된 구멍(201)을 통해 지지 기재(60) 위에 장착한다. 또한, 이 상태에서는 복수의 리드 단자(101)는 외주에 프레임부를 갖는 리드 프레임(도시하지 않음)으로서 일체로 형성되어 있고, 각 리드 단자(101)는 리드 프레임에 형성된 리드부(102b)에 의해, 상기 리드 프레임에 연결되어 있다.

발광칩(30)과 리드 단자(101)를 본딩 와이어(32)로 본딩 접속한다(도 7(b)). 수광칩(20)과 리드 단자(101)의 일부(즉, 뒷면(Z축 방향 －측의 면)을 제외한 부분)와 발광칩(30)과 본딩 와이어(32)를 덮도록 수지(41)로 밀봉하고, 수지(41)가 경화된 후, 지지 기재(60)를 박리해 제거하여, 중간 제품(1A)으로 한다(도 7(c)). 중간 제품(1A)의 상하 방향을 반전하고, 수광칩(20)과 리드 단자(101)를 본딩 와이어(21)로 본딩 접속한다(도 8(a)). 수광칩(20)의 둘레 가장자리부와 리드 단자(101)와 본딩 와이어(21)를 덮도록 수지(51)로 봉지한다(도 8(b)). 발광칩(30)의 전극과 수광칩(20)의 전극을 본딩 와이어(31)로 본딩 접속한다(도 8(b)).

그 후, 도 8(c)의 일점 쇄선으로 나타내는 위치에서, 각 리드 단자(101)를 접속하는 리드부(102b)를 수지(51)와 함께 재단하여 개편화한다. 이에 의해, 도 6에 나타내는 포토 커플러(1)를 얻는다.

상술한 제2 실시형태에 의하면, 제1 실시형태에 의해 얻어지는 (1)의 작용 효과에 추가하여, 다음의 작용 효과가 얻어진다.

(1) 수광칩(20)과 발광칩(30)과 리드 단자(101)의 일부와 본딩 와이어(32)는 뒷면에서 수지(41)에 의해 밀봉된다. 이에 의해, 수광칩(20)과 발광칩(30)의 상면 이외는 수지(41, 51)에 의해 덮이기 때문에, 높은 내충격성이 얻어진다. 또한, 리드 단자(101)가 L자 형상으로 수지(41, 51)에 의해 밀봉되므로, 수지 누출에 강한 형상으로 할 수 있다.

(2) 도 7, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제조시에 지지 기재(60) 위에 수광칩(20)의 상면과 발광칩(30)의 상면을 장착하기 때문에, 포토 커플러(1)의 수광칩(20)의 상면과 발광칩(30)의 상면을 높은 정밀도로 동일 평면 위에 위치시킬 수 있다.

-제3 실시형태-

본 발명의 제3 실시형태에 의한 포토 커플러에 대해 설명한다. 이하의 설명에서는 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 상이점을 주로 설명한다. 특별히 설명하지 않는 점에 대해서는 제1 실시형태와 동일하다.

도 9는 본 발명의 제3 실시형태에 의한 포토 커플러(1)를 예시하는 도면이고, 도 9(a)는 단면도, 도 9(b)는 상면 평면도, 도 9(c)는 뒷면 평면도이다. 또한, 도 9(a)는 도 9(b)에서의 D-D' 단면도이다.

수광칩(20)은 상면에서 보았을 때 직사각형 형상을 갖고, 중앙을 포함하는 소정의 영역에는 구멍(201)이 형성된다. 수광칩(20)과 발광칩(30)은 기판(10)에 장착된다. 발광칩(30)은 수광칩(20)에 형성된 구멍(201)을 통해 기판(10)에 장착된다. 이에 의해, 발광칩(30)은 예를 들면, 은 페이스트나 땜납 등의 도전성 접합제에 의해 기판(10)에 접합됨으로써, 일방의 전극(예를 들면, 캐소드 전극)은 전기적으로 기판(10)에 접속된다. 발광칩(30)의 상면, 즉 발광면과 수광칩(20)의 상면, 즉 수광면을 실질적으로 동일한 높이, 즉 Z축 방향에서 실질적으로 동일한 위치에 정렬한다. 제3 실시형태에서도 제1 실시형태의 경우와 동일하게, 발광칩(30)의 발광면과 수광칩(20)의 수광면의 높이의 차는 바람직하게는 30㎛ 이하의 범위, 보다 바람직하게는 10㎛ 이하의 범위로 한다.

발광칩(30)의 타방의 전극, 예를 들면, 애노드 전극은 본딩 와이어(31)에 의해 수광칩(20)과 접속된다.

기판(10)은 예를 들면, 리드 프레임 등으로 구성되고, 상술한 바와 같이 수광칩(20)과 발광칩(30)이 장착되는 장착부(105)와, 둘레 가장자리부에 설치되는 복수의 리드 단자(101)를 갖는다. 리드 단자(101)와 수광칩(20)은 본딩 와이어(21)에 의해 접속된다.

수광칩(20)과 기판(10)의 둘레 가장자리부(즉, 장착부(105)의 일부와 리드 단자(101)의 일부(즉, 뒷면(Z축 －측의 면)을 제외한 부분))와 본딩 와이어(21)는 포토 커플러(1)의 상부(Z축 방향 ＋측)에서 수지(51)에 의해 밀봉된다. 또한, 수지(51)는 예를 들면, 에폭시와 같이 차광성이 있는 불투명한 수지이다.

상술한 제3 실시형태의 포토 커플러(1)의 제조 방법에 대해, 도 10, 도 11을 참조하여 설명한다. 도 10, 도 11은 도 9(a)와 동일하게, 도 9(b)에서의 D-D' 단면도이다.

도 10(a)에 나타내는 바와 같이, 지지 기재(60) 위에 복수의 리드 단자(101)와, 장착부(105)가 형성된 기판(10)을 장착한다. 또한, 기판(10)을 형성하는 모재는 복수개의 포토 커플러(1)가 얻어지는 크기를 갖는 것이지만, 도면에서는 하나의 포토 커플러(1)가 되는 영역 및 그 주위만을 나타내고 있다. 기판(10)의 장착부(105) 위에 수광칩(20)을, 예를 들면, 은 페이스트 등의 접착제를 사용한 다이 본딩에 의해 접속한다.

수광칩(20)과 리드 단자(101)를 본딩 와이어(21)로 본딩 접속한다(도 10(b)). 수광칩(20)과 기판(10)의 둘레 가장자리부와 본딩 와이어(21)를 덮도록 수지(51)로 밀봉하고, 수지(51)가 경화된 후, 지지 기재(60)를 박리하여 제거한다(도 10(c)). 발광칩(30)을, 수광칩(20)에 형성된 구멍(201)을 통해, 예를 들면, 은 페이스트 등의 접착제를 사용한 다이 본딩에 의해 기판(10)의 장착부(105)에 접속한다(도 11(a)). 발광칩(30)의 전극과 수광칩(20)의 전극을 본딩 와이어(31)로 본딩 접속한다(도 11(a)). 그 후, 도 11(b)의 일점 쇄선으로 나타내는 위치에서 수지(51)를 재단하여 개편화한다. 이에 의해, 도 9에 나타내는 포토 커플러(1)를 얻는다.

상술한 제3 실시형태에 의하면, 제1 실시형태에 의해 얻어지는 (1)의 작용 효과에 추가하여 다음의 작용 효과가 얻어진다.

기판(10)은 수광칩(20)과 발광칩(30)을 유지하는 장착부(105)를 갖고 있다. 이에 의해, 발광칩(30)을 기판(10) 위에 설치할 수 있기 때문에, 방열성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 특징을 해치지 않는 한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 생각할 수 있는 그 밖의 형태에 대해서도 본 발명의 범위 내에 포함된다.

다음의 우선권 기초 출원의 개시 내용은 인용문으로서 여기에 포함된다.

일본 특허출원 2018년 제012842호(2018년 1월 29일 출원)

1…포토 커플러
10…기판
20…수광칩
21, 31, 32…본딩 와이어
30…발광칩
41, 51…수지
101…리드 단자
102…중앙부
103…중앙 오목부
105…장착부
201…구멍
202…오목부
203…제1 수광부
204…제2 수광부

Claims (9)

1. 소정의 영역에 구멍이 형성된 수광 소자와,
   오목부가 형성된 발광 소자 수용부를 갖고, 상기 발광 소자 수용부는 상기 수광 소자의 상기 구멍 내에 수용되는 기판과,
   상기 기판의 상기 발광 소자 수용부의 바닥면에 설치된 발광 소자와,
   상기 수광 소자의 둘레 가장자리부를 덮는 제1 수지를 갖고,
   상기 발광 소자는 도전성 접합재에 의해 상기 기판의 상기 발광 소자 수용부의 상기 바닥면에 접합되고,
   상기 수광 소자의 표면과 상기 발광 소자의 표면이 실질적으로 동일 평면 위에 위치하는, 반도체 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   추가로, 상기 기판에서 분리되어 형성된 리드 단자와,
   상기 리드 단자와 상기 수광 소자를 접속하는 제1 와이어를 구비하고,
   상기 제1 수지는 상기 기판의 둘레 가장자리부, 상기 리드 단자의 일부 및 상기 제1 와이어를 밀봉하는, 반도체 장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 수광 소자는 제1 수광부와 제2 수광부와, 상기 제1 수광부와 상기 제2 수광부를 접속하고, 상기 제1 수광부 및 제2 수광부보다 얇은 접속부를 갖고, 상기 수광 소자의 상기 구멍은 상기 접속부에 형성되어 있는, 반도체 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 기판은 상기 수광 소자의 상기 접속부를 수용하는 오목부를 갖고, 상기 수광 소자가 수용된 상기 오목부 내에 제2 수지가 충전되어 있는, 반도체 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제2 수지는 상기 기판과 상기 수광 소자 사이의 갭 내에도 충전되어 있는, 반도체 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 수광 소자의 주위에 설치된 리드 단자와,
   상기 리드 단자와 상기 발광 소자를 접속하는 제1 와이어와
   상기 발광 소자와 상기 수광 소자를 접속하는 제2 와이어와,
   상기 수광 소자, 상기 발광 소자, 상기 리드 단자의 일부 및 상기 제1 와이어를 밀봉하는 제2 수지를 갖는, 반도체 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   추가로, 상기 기판에서 분리되어 형성된 리드 단자와,
   상기 리드 단자와 상기 수광 소자를 접속하는 제1 와이어와,
   상기 발광 소자와 상기 수광 소자를 접속하는 제2 와이어를 구비하고,
   상기 제1 수지는 상기 리드 단자의 일부 및 상기 제1 와이어를 밀봉하고 있는, 반도체 장치.
9. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수광 소자의 표면과 상기 발광 소자의 표면의 높이의 차는 10㎛ 이내인, 반도체 장치.

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