WO2005106964A1

WO2005106964A1 - 受光素子、受光素子の製造方法、光ヘッド装置、及び光情報処理装置

Info

Publication number: WO2005106964A1
Application number: PCT/JP2005/007621
Authority: WO
Inventors: Tomotada Kamei
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2005-11-10
Also published as: JP2007242642A

Abstract

　中空の受光素子をリフローにより半田付けしようとすると、温度上昇により内部の圧力が上がり、封止しているガラスが外れてしまい、他の部品と同時に部品実装ができない。　入射する光を電気信号に変換する半導体チップ１と、半導体チップ１を保持するとともに半導体チップ１と電気的に接続するための端子となるリードフレーム４と、半導体チップ１を収納するように設けられ、リードフレーム４と一体になった、開口を有するパッケージ２と、パッケージ２の開口を封止するとともに、半導体チップ１へ入射する光が通過する側に設けられたガラス平板３とを備え、ガラス平板３とパッケージ２が接着剤８で固定されることで、半導体チップ１を含む内部空間７が密閉されており、内部空間７内の気圧は、常温で１気圧よりも減圧されている、受光素子。

Description

明細書

受光素子、受光素子の製造方法、光ヘッド装置、及び光情報処理装置技術分野

[0001] 本発明は、例えば、光ディスクあるいは光カードなど、光媒体もしくは光磁気媒体上に情報の記録 ·再生あるいは消去を行う光情報処理装置に応用可能である光媒体もしくは光磁気媒体力の反射光を受光し電気信号に変換する光ヘッド装置に例えば用いられる、受光素子及びその製造方法に関する。

背景技術

[0002] 高密度'大容量の記憶媒体として、ピット状パターンを有する光ディスクを用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、さらにはデータファイルなどその応用が拡大しつつある。この光メモリ技術では、情報は微小に集光された光ビームを介して光ディスクへ高い精度と信頼性をもって記録再生される。この記録再生動作は、ひとえにその光学系に依存している。

[0003] その光学系の主要部である光ヘッドの基本的な機能は、光源からの光で回折限界の微小スポットを形成する収束、前記光学系の焦点制御とトラッキング制御及びピット信号の検出、に大別される。これらの機能は、その目的と用途に応じて各種の光学系と光電変換検出方式の組み合わせによって実現されている。

[0004] 光学系の基本をなす要素の 1つとして受光素子があげられるが、これは、記録媒体で反射レ f青報信号および焦点制御とトラッキング制御に必要な信号成分を含んでいる光を、受光し光電変換をおこない、記録再生に必要な信号を取り出すためのものである。

[0005] また、光源から出射される光の一部を受光して光源の出力を制御する場合にも受光素子が用いられる。

[0006] 光ヘッド用の受光素子は一般に半導体によって光電変換しており、半導体チップ上に受光領域と必要に応じて付属する回路とが作り込まれた構造となっている。さらに外部力の接触や空気中の水分による劣化力保護するために半導体チップは封止され外部と遮断されて!ヽる。 [0007] また、半導体チップの電気信号の入出力のために光ヘッド上の他の電気部品と同様に基板としてのフレキシブルプリンティングサーキット（以下 FPCと省略）に半田付けされている。

[0008] 高信頼性をもって情報の記録再生を行うために、当然ながら受光素子についても信頼性の高いものが要求される。

[0009] 一方で市場の拡大に伴い価格の低廉化も要求され、光ヘッド装置に搭載する際にも低コスト〖こ行えることが要求される。そのため、受光素子を FPCに半田付けする際にも、抵抗、コンデンサー、 ICなどの他の一般の電気部品と同時にリフロー半田付けできることが必要となる。

[0010] この受光素子の従来の一実施の形態について図 12を用いて説明する。

[0011] 図 12は従来の一実施の形態による受光素子を示す断面図である。

[0012] 半導体チップ 51はリードフレーム 54上に固定されている。リードフレーム 54は金属で構成され、受光素子全体を図示しない FPC等へ半田付けにより位置の固定を行うとともに、電気信号および電力の入出力用の端子となっている。 55はボンディングヮィヤーで半導体チップ 51上の電極とリードフレーム 54との間に配線され半導体チップ 51とリードフレーム 54の間を電気的に接続する。

[0013] 半導体チップ 51は空気中の水分や^ a立時の外部からの接触によって破壊や変質をする可能性があるため、外部と遮断するために封止する必要がある。

[0014] そこで透光性榭脂 52を溶けた状態で半導体チップ 51、リードフレーム 54およびボンデイングワイヤー 55があら力じめセットされた金型に射出し、成形され封止する。

[0015] そのため、透光性榭脂 52は光束 56に使用される光の波長に対して必要な透過率を備えていると共に、成形製の良い榭脂を使用する必要がある。

[0016] この透光性榭脂 52は透光性及び成形性を優先する必要があり、熱に対して強い物を優先して選択できない。

[0017] そのため、リフロー半田をしょうとすると、その時の熱で溶けたり変質したりする。

[0018] それを防ぐために、アルミ膜 57を蒸着し、熱線を反射するようにすることでリフロー時に受光素子が吸収する熱を減らし、リフロー半田を可能としている（例えば実開平

1 140836号公報参照)。 [0019] 但し、この場合リード部や雰囲気力もの熱は防ぐことができない。

[0020] また、図示しない光ディスクから反射してきた信号成分を含む光束 56は透光性榭脂 52を通って半導体チップ 51上の光電変換領域に到達し光電変換され、ボンディングワイヤー 55を通しリードフレーム 54力も所要の信号として取り出される。

[0021] 半導体チップ 51上の光電変換領域は必要に応じて様々な形状で構成されており、図示しな!、光学系によって作り出される光束 56のプロファイルとの組み合わせで、所望の信号を作り出すことができる。

[0022] そのため、透光性榭脂 52のうち光束 56の通過する領域 61は光束 56のプロフアイルに悪影響を与えな、ように平面となって、る。

[0023] 但し、上記の構成では、透過性榭脂 52の表面のうち光があたる領域 61が空気に触れているため、高いエネルギーの光、特に波長 420nm以下の青色光などが当たつた場合、透光性榭脂 52とその付近の空気中の酸素が反応して、光が当たる部分の透光性榭脂 52が分解、昇華し、透光性榭脂の表面の形状が変形するので、その部分を通過する光束 56の光路に影響が出て、正しいプロファイルのまま光電変換領域に到達することができなくなってしまう。

[0024] そうすると所望の信号が得られなくなり、記録再生時のサーボ特性を悪化させる。また、再生信号の品質を悪化させてしまう。

[0025] そこで、半導体チップ 51は光が当たっても変質しない材料で封止する必要がある。

そのような対策がなされた構成を図 13に示す。受光素子は、リードフレーム 54と一体化したパッケージ 132を用い、パッケージ 132の開口部分に半導体チップ 51への光束 136が入射するように半導体チップ 51を配置した構成を有する。さらにパッケージ 132の開口部分を封止するようにガラス平板 133が配置され、ノッケージ 132の縁部とガラス平板 138とは接着剤 131で固定される。

[0026] 本構成において、半導体チップ 51は、ガラス平板 133とパッケージ 132とが形成する内部空間 137に密閉され、外部からの空気、水分は遮断される。ガラス平板 138は光によって変質、変形しないので、光束 136の光路は影響を受けない。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題 [0027] し力しながら、上記の構成では以下のような問題があった。すなわち、受光素子は密閉された内部空間 137ができている力内部空間内は空気等の気体が封入されている。このとき、受光素子をリフロー半田付けによって図示しない基板に実装しようとすると、リフロー時の熱によって内部空間の気体が膨張しその圧力によってガラス平板 133の内部力も押されて外れる、もしくは接着剤 131の近傍にクラックが生じてしまい、受光素子の信頼性を損ねてしまう。

[0028] そのため、受光素子を基板に実装にする場合は、受光素子全体の温度上昇を抑えるため、基板に実装すべき受光素子以外の他の部品のリフロー半田付けが終わった後で、受光素子のみを、はんだごてを用いてリード部のみを加熱しながら半田付けする必要がある。したがって、光ヘッドの製造においては、受光素子とその他の部品とで実装工程を分けねばならず、このような工程の複雑ィ匕は光ヘッドの低コストィ匕の妨げとなる。

[0029] 本発明は、上記の問題点を解決するもので、リフローによる半田付けのみで基板に実装することが可能であって、低コストで信頼性の高い、実装可能な受光素子、及び低コストな光ヘッド装置及び光情報処理装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0030] 上記の目的を達成するために、第 1の本発明は、入射する光を電気信号に変換する半導体チップと、

前記半導体チップを保持するとともに前記半導体チップと電気的に接続するための端子となる金属フレームと、

前記半導体チップを収納するように設けられ、前記金属フレームと一体になつた、開口を有するパッケージと、

前記パッケージの前記開口を封止するとともに、前記半導体チップへ入射する光が通過する側に設けられた透光性平板とを備え、

前記透光性平板と前記パッケージが接着剤で固定されることで、前記半導体チップを含む空間が密閉されており、

前記空間内の気圧は、常温で 1気圧よりも減圧されている、受光素子である。

[0031] また、第 2の本発明は、前記空間の気圧は、常温で実質上 0. 5気圧以下である、請求項 1記載の受光素子である。

[0032] また、第 3の本発明は、入射する光を電気信号に変換する半導体チップと、

前記パッケージの壁の一部は柔構造を有する、受光素子である。

[0033] また、第 4の本発明は、前記柔構造は、前記パッケージの壁の前記一部が前記パッケージの材質とは異なる材質の部材により置き換えられていることにより形成されている、請求項 3に記載の受光素子である。

[0034] また、第 5の本発明は、前記柔構造は、前記パッケージの壁の前記一部が前記パッケージの他の部分よりも厚みが薄くなることにより形成されている、請求項 3に記載の受光素子である。

[0035] また、第 6の本発明は、前記柔構造は可塑性を有する、請求項 3または 4に記載の受光素子である。

[0036] また、第 7の本発明は、入射する光を電気信号に変換する半導体チップと、

前記透光性平板と前記パッケージが接着剤で固定されることで、前記半導体チップを含む空間が形成されており、前記パッケージは、所定の温度に応じて開閉し、開状態で前記空間と外部とを連通させ、閉状態で前記空間と外部とを隔絶する弁を有し、

前記弁は、前記所定の温度以上の温度で前記開状態となり、前記所定の温度より低い温度で前記閉状態となる、受光素子である。

[0037] また、第 8の本発明は、前記所定の温度は実質上 150〜200°Cである、請求項 7に記載の受光素子である。

[0038] また、第 9の本発明は、入射する光を電気信号に変換する半導体チップと、

前記半導体チップを収納するように設けられ、前記金属フレームと一体になつた、第 1の開口及び第 2の開口を有するノッケージと、

前記パッケージの前記第 1の開口を封止するとともに、前記半導体チップへ入射する光が通過する側に設けられた透光性平板とを備え、

前記透光性平板と前記パッケージが接着剤で固定されることで、前記半導体チップを含む空間が、前記第 2の開口を介してのみ前記外部と連通するように形成される、受光素子である。

[0039] また、第 10の本発明は、前記第 2の開口は、前記受光素子が基板上に実装されるとき、その基板によって封止される位置に設けられており、

前記基板の封止により、前記パッケージおよび前記透光性平板により形成される前記空間を外部から隔絶する、請求項 9に記載の受光素子である。

[0040] また、第 11の本発明は、入射する光を電気信号に変換する半導体チップと、前記半導体チップを保持するとともに前記半導体チップと電気的に接続するための端子となる金属フレームと、前記半導体チップを収納するように設けられ、前記金属フレームと一体になつた、開口を有するパッケージと、前記パッケージの前記開口を封止するとともに、前記半導体チップへ入射する光が通過する側に設けられた透光性平板とを備えた受光素子の製造方法であって、

前記透光性平板と前記パッケージを接着剤で固定することにより、前記半導体チップを含む空間を密閉する工程を有し、前記密閉の工程を、常温で 1気圧よりも減圧された気圧下で行う、受光素子の製造方法である。

[0041] また、第 12の本発明は、請求項 9に記載の受光素子を、基板上に固定する受光素子の固定方法であって、

前記受光素子の前記第 2の開口を、前記基板に密着させることにより、前記パッケージおよび前記透光性平板により形成される空間を外部から隔絶する工程を備え、前記密着の工程を、常温で 1気圧よりも減圧された気圧下で行う、受光素子の固定方法である。

[0042] また、第 13の本発明は、請求項 1、 3, 7又は 9のいずれかに記載の受光素子を備えた、光ヘッド装置である。

[0043] また、第 14の本発明は、請求項 13に記載の光ヘッド装置を備えた、光情報処理装置である。

[0044] 以上のように本発明によれば、リフロー半田付けのみで基板に実装することが可能な信頼性の高い受光素子及びその製造方法を提供することができる。

[0045] また、本発明の受光素子を用いることにより、低コストな光ヘッド装置を提供することができる。

[0046] また、本発明の光ヘッド装置を用いることにより、低コストな光情報処理装置を提供することができる。

発明を実施するための最良の形態

[0047] (実施の形態 1)

以下、本発明の実施の形態について、図 1を用いて説明する。

[0048] 図 1は実施の形態 1における受光素子の断面図である。

[0049] 図 1において、基本的な構成は図 13に示す従来例と同様である。すなわち、 1は半導体チップである。 2はパッケージ、 3はガラス平板、 4はリードフレーム、 5はボンディングワイヤーである。 6は光束である。 7はパッケージ 2とガラス平板 3に囲まれた空間である。 8はガラス平板 3とパッケージ 2を接着して、る接着剤である。

[0050] 半導体チップ 1は、光を受けて電流を発生する光電変換領域と、必要に応じてその電流を所望の電気信号に変換する回路が作りこまれている。 [0051] リードフレーム 4は受光素子を図示しない FPC等に半田付けにより固定されるとともに、半導体チップ 1への電気信号の入出力を行うための端子になっている。

[0052] 半導体チップ 1とリードフレーム 4の間はボンディングワイヤー 5によって電気的に接続されており、半導体チップ 1で光電変換によって得られた電気信号や、半導体チップ 1に供給される電力が流れる。

[0053] ノッケージ 2はリードフレーム 4を含んで一体的に成形されている。パッケージ 2は光を通す必要はな、ため、その材料は成形性や耐熱性を優先して選んで用いることができる。

[0054] 半導体チップ 1はパッケージ 2の内部に、光電変換領域が開口部に対向するように配置される。ノッケージ 2の開口は半導体チップ 1に入射する光を妨げないようガラス平板 3で封止される。ガラス平板 3の縁部とパッケージ 2の端面とが接着剤 8によって固定されて、外部カゝら遮断された内部空間 7が形成される。

[0055] 光束 6には図示しない光学系によって所望のプロファイルが与えられており、半導体チップ 1上の光電変換領域の形状との関係で所望の電気信号が得られる。

[0056] なお、上記の構成において、半導体チップ 1は本発明の半導体チップに相当し、リードフレーム 4は本発明の金属フレームに相当し、パッケージ 2は本発明のパッケ一ジに相当し、ガラス平板 3は本発明の透光性平板に相当し、接着剤 8は本発明の接着剤に相当し、内部空間 7は、本発明の、半導体チップを含む空間に相当する。

[0057] 本実施の形態による受光素子は、内部空間 7の気圧を室温で 1気圧より低くなるように保持したことを特徴とする。内部空間 7内をあら力じめ減圧しておくことで、リフロー半田による FPCへの半田付け時にリフローの熱により空間 7の空気が膨張しようとして内圧が上昇しても、ガラス平板 3への負荷は小さくて済み、ガラス平板 3が外れたり破損したり、接着剤 8にクラック等が生ずることを防ぐことができるので、受光素子を F PCに実装する他の電気部品と同時にリフローにより実装することが可能となるので、製造工程を削減して、低コストに半田付けが可能となる。

[0058] このような受光素子を作成するには、基本的には従来例と同様のプロセスにより行つてよいが、ノッケージ 2とガラス平板 3とを接着剤 8により固定させる工程を、減圧部屋等を用いて常温時の減圧環境下で行うようにする。すなわち、完成後の受光素子の内部空間 7の気圧は、製造時の減圧環境の気圧と実質上同一ということになる。

[0059] 内部空間 7の減圧の程度を、以下のように設定することが望ま、。すなわち、リフロー半田付け時の温度は一般に最高 600K位であるから、室温を概ね 300Kと想定すれば、内部空間 7の体積は一定であるので、製造時の減圧環境を 0. 5気圧以下にしておけば、ボイル'シャルルの法則から、リフロー時の最高温度になった時でも 1 気圧を超えることはなぐガラス平板 3を内側力押すような力は発生せず、接着剤 8 の強度が弱くてもガラス平板 3が外れたりせず、リフローによる半田付けが可能となる

[0060] ところで、減圧の程度を必要以上に大きくすると、完成後の受光素子にぉ、て、内部空間 7が外部からの圧力の影響を受けて、ガラス平板 3が内部空間 7に向けて湾曲して光路に影響を与えたり、ひいては破損する恐れがある。

[0061] このような不具合に対しては、減圧の程度を上記 0. 5気圧より弱めるようにしてもよいが、発明の効果を得るためには、圧力に対してガラス平板 3、ノッケージ 2等の機械的強度を高めることが望ましい。例えば、図 2に示すように、ノッケージ 2のガラス平板 3と当接する当接部分 103aを、開口の内側向かって延ばした構成とする。このとき、ガラス平板 3が内圧によって引かれる力 102の作用する中心を 101とし、また接着剤 8により固定されている力 104の作用する中心を 105とすると、作用中心 101に作用する力 102により作用中心 103を支点として回転するような力 104は、接着剤 8による固定を引きはがそうとする様に作用するが、

(数 1)

(作用中心 101—作用中心 103間の距離） X力 102く（作用中心 103—作用中心 1 05間の距離） X力 104

の関係となるように作用中心 103の位置を選んでおけば、内圧によって接着剤 8が外れることはない。図 2に示すように、作用中心 103は、開口の内側に延びた当接部分 103aの端部となる。なお、図においては、接着剤 8の塗布位置は図 1の場合と同様とした力当接部分 103aに向力つてより大きな塗布面積をとるようにしてもよい。

[0062] また、図 3に示すように、ガラス平板 3とパッケージ 2を外部から固定するような構成としてもよい。図 3の構成例の場合、保持枠 320を設け、これによりパッケージ 2の側壁およびガラス平板 3の周囲を固定する。保持枠 320はパッケージ 2の側壁に塗布された接着剤 310によってパッケージ 2に固定されている。

[0063] このような構成とすることにより、内圧によるガラス平板 3の内側への湾曲等を抑制することができる。また、内部空間 7内の減圧が、所期の目的よりも不十分であった場合、リフロー時に内部空間 7内の気体の膨張が生ずるが、ガラス平板 3の周囲を保持枠 320により押さえ込んでいることで、ガラス平板 3の、ノッケージ 2からの剥離を防止することができる。

[0064] (実施の形態 2)

以下、本発明の実施の形態 2について、図 4を用いて説明する。

[0065] 図 4は実施の形態 2における受光素子を示す断面図である。図 2において図 1と同じ機能を有する構成部材については同じ記号を付与して説明を省略する。

[0066] 図 2において 9は柔構造部であり、実施の形態 1のパッケージ 2の底面の壁の一部を、ノッケージ 2の材料とは異なる、弾力を持った板状素材により置き換えたものである。なお、柔構造部 9の周辺はノ¾ /ケージ 2に固定されている。

また、従来例と同様、内部空間 7の気圧は、常温で実質上 1気圧、すなわち外気圧と同一である。

[0067] このような構成を有する本発明の実施の形態 2によれば、完成後の受光素子をリフロー半田により FPCへ実装すると、リフローの熱により外部雰囲気の温度が上昇し、これに応じて内部空間 7の空気が膨張して内圧が上昇するが、図 5に示すように、柔構造部 9は、内圧に応じて外向きに変形する。これにより、内部空間 7の体積が増大し、内圧の上昇を抑制することができるので、ガラス平板 3が外れたり破損したりすることを防ぐことができ、他の電気部品と同時にリフローが可能となって、低コストに半田付けが可能となる。

[0068] なお、柔構造部 9は受光素子の実装におけるリフロー時の温度に耐えうる素材を用いる必要があり、ノッケージ 2の材料とは異なる材料として、パーフロロフッ素ゴムが一例としてあげられる。これは耐熱温度約 300°C (約 573K)で、他の一般的な耐熱ゴム (フッ素ゴム、シリコーンゴム)などに比べて耐熱温度が高ぐリフローにも耐えうる。また、数時間内なら不可逆な変形もほとんど無いため（リフロー半田付けの時間は数分以下)、実装後の柔構造部 9の形状は、再び図 4に示すような平板状に復元させることがでさる。

[0069] 次に、柔構造部の他の例を図 6 (a)に示す。柔構造部 69は、パッケージ 2の底面の壁の一部を、他の壁よりも薄く作成することにより形成したものである。このような構成にすると、受光素子のリフロー時に、柔構造部 69が湾曲し、図 5の例と同様の効果が得られる。

[0070] 柔構造部 69の厚みは、柔構造部 69の面積にもよる力ノッケージ 2の寸法を 10m m角程度とした場合、側面、底面等の壁の平均的な厚みは lmm程度であるので、柔構造部 69の厚みは 5 μ m程度となるのが望ましい。変形量が 5 μ m以上となると、ッケージ 2の光学的な精度に影響があると考えられる力である。したがって、柔構造部 69の厚みとしては、一般にパッケージ 2の他の部分の厚みよりも 1Z400程度以下となるのが望ましい。

[0071] なお、柔構造部 69の平面形状としては、図 6 (b)の底面図に示すように、実質上円形とすることが、柔構造部 69の収縮が均等にパッケージ 2の底面にカ卩えられるので、望ましい。この形状は、図 5に示す柔構造部 9においても同様である。ただし、製造時の条件から、楕円、矩形状となるようにしてもよい。

[0072] また、柔構造部 9としてパーフロロフッ素ゴムを用いた場合、実装完了後、常温時には柔構造部 9の形状は平板状に復元するが、柔構造部 9の材質としては、可塑性を有するもの、すなわちいったん実装時に内部空間 7の膨張により外側へ膨らんだ場合、常温になってもその膨らんだ形状を保持するようなものを用いてもよい。これは柔構造部 69となるパッケージ 2の材質においても同様である。

[0073] なお、柔構造部 9および柔構造部 69は、本発明の柔構造に相当する。また、柔構造部 9及び 69は、ずれもパッケージ 2の底面に配置されるとして説明したが、本発明の柔構造は、半導体チップ 1への光束 6に影響を与えない場所であれば、パッケージ 2の側壁など、任意の箇所に設けてもよい。

[0074] (実施の形態 3)

以下、本発明の実施の形態 3について、図 7を用いて説明する。

[0075] 図 7は実施の形態 3における受光素子を示す断面図である。 [0076] 図 7において図 1と同じ機能を有する構成部材については同じ記号を付与して説明を省略する。図 3において 10は弁である。本実施の形態は、実施の形態 1のパッケ一ジ 2の底面の壁の一部に開口部 710を有し、この開口部 710を封止するように、弁 10 がパッケージ 2の底部に設けられている。開口部 710の周囲にはパッキン 201が設けられている。

[0077] 弁 10はバイメタルのような金属で構成され、受光素子の外部雰囲気の温度に応じて開閉する。

[0078] また、従来例と同様、内部空間 7の気圧は、常温で実質上 1気圧、すなわち外気圧と同一である。なお、弁 10は本発明の弁に相当する。

[0079] このような本発明の実施の形態 3によれば、常温下では弁 10は平板状の形状であり、ノッキン 201と密着することで開口部 710を封止して、内部空間 7と外部とを隔絶する閉状態となる一方、受光素子にリフローを行う場合は、外部の雰囲気温度が所定の温度以上となると、図中点線部に示すように湾曲した開状態となり、内部空間 7と外部とを連通させる。したがって、リフロー時には内部空間 7は外部と同一気圧に保たれるため、外部の温度が 600K程度となっても、内部空間 7内には何の影響もない

[0080] 一方、リフローが完了すると、受光素子の外部雰囲気の温度は下がり出すが、所定の温度より低くなると、弁 10は再び平板状の形状に復帰し、開口部 710を封止する。さらに、温度が下がると内部空間 7の圧力はさらに低下するため、圧力によって弁 10 はパッキン 201に押しつけられ、開口部 710は弁 10により隙間無く被覆され、密閉性を保持できる。したがって、受光素子が FPC等に実装された状態では、内部空間 7は外部と隔絶されており、半導体チップ 1に空気や水分、埃が進入することはない。

[0081] なお、ここで弁 10の開閉する所定の温度は受光素子を使用する温度もしくは保存する時の温度の上限より高くかつリフロー半田付けの温度より低い温度になるように設定する。

[0082] 例えば受光素子の使用される装置について一般的な民生機器の場合、使用及び保存される温度は約 100°Cが上限であり、またリフロー半田付け時の最高温度は 24 0°C以上くらいであるから、弁 10の開閉する温度を 150〜200°Cになるようにしておく。ただし、リフロー及び使用時の温度によっては、開閉が生ずる温度はこれより大きくとっても、 /J、さくとつてもよい。

[0083] なお、上記の説明においては、弁 10としてはバイメタルのように温度によって変形する金属を用いるとして説明を行ったが、榭脂等の部材を用いて実現してもよい。

[0084] また、図示は省略したが、開口部 710及び弁 10の平面形状によって本実施の形態は限定されない。閉状態における弁 10とパッケージ 2との密着状態が確保されるようであれば、矩形であっても、円、楕円状であってもよい。

[0085] (実施の形態 4)

以下、本発明の実施の形態 4について、図 8 (a) (b)を用いて説明する。

[0086] 図 8 (a)は実施の形態 4における受光素子を示す断面図である。

[0087] 図 8において図 1と同じ機能を有する構成部材については同じ記号を付与して説明を省略する。本実施の形態は、実施の形態 1のパッケージ 2の底面の壁の一部に開口部 810を有する点が異なる。

[0088] このような本発明の実施の形態 4の受光素子は、完成した段階で、内部空間 7は、開口部 810のみによって外部と連通しているため、その内部気圧は、すなわち外気圧と同一である。

[0089] このような本実施の形態の受光素子は、 FPCのような基板に実装するときに、開口部 810を基板に向けて密着させた段階で、内部空間 7が外部から隔絶されるようにした、という特徴を有する。

[0090] すなわち、図 8 (b)に示すように、完成した受光素子は、図示しない他の部品とともに FPC820にリフロー半田付けにより実装される力リフローの前に、 FPC820と受光素子のパッケージ 2の底面とを接着剤 830によって固定し、開口部 810を封止する。さらに、この封止の作業を実施の形態 1と同様、減圧部屋等を用いて常温時の減圧環境下で行うようにする。すなわち、受光素子と FPC820とが接着された状態における受光素子の内部空間 7の気圧は、製造時の減圧環境の気圧と実質上同一ということになる。

[0091] このようにすることで、 FPC820上に固定された受光素子の内部空間 7の気圧は、室温で 1気圧より低くなるように保持されているので、リフロー半田による FPCへ金属フレーム 4への半田付け時にリフローの熱により空間 7の空気が膨張しょうとして内圧が上昇しても、ガラス平板 3への負荷は小さくて済み、ガラス平板 3が外れたり破損したり、接着剤 8にクラック等が生ずることを防ぐことができるので、受光素子を FPCに実装する他の電気部品と同時にリフローにより実装することが可能となるので、半田ごてによる製造工程を削減して、低コストな部品実装が可能となる。なお、減圧の条件は、実施の形態 1に記載した条件と同一としてよ、。

[0092] なお、上記の説明においては、減圧環境下における受光素子と FPC820との固定は、リフロー半田付けの前に行うものとして説明を行った力リフロー半田付けと同時に行ってもよい。この場合、高温かつ減圧された環境下で、受光素子及び他の部品と、 FPC820との実装が行われることになる。

[0093] ところで、本実施の形態の受光素子は、 FPC等に固定されるまでは、開口部 810を介して半導体チップ 1を含む内部構造が外部に露出しているため、水分や埃が内部に進入してしまう恐れがあるため、図 9 (a)に示すような仰向け状態で保存することは望ましくなぐ図 9 (b)に示すように開口部 810を含む底面で載置されるようにする。また、図 9 (c)に示すように、粘着材が塗布された粘着面 910を有する粘着シート 900 を用意して、受光素子の底面を粘着面 901と密着させるようにして保管しておくことが望ましい。この場合、粘着面 901に複数の受光素子を配置して、出荷に必要な個数だけを粘着シート 900ごと切り出すようにすれば、基板への固定直前まで、受光素子の内部に水分等が進入するような事態を防ぐことが可能となる。また、基板としては F PCに限らず、他の榭脂製の基板でもよい。

[0094] なお、開口部 810の平面形状は図 9 (a)には円形として示した力形状によって限定されない。楕円、矩形等のいずれであってもよい。

[0095] なお、開口部 810は本発明の第 2の開口に相当し、ガラス平板 3が配置されたパッケージ 2の開口は、本発明の第 1の開口に相当する。

[0096] (実施の形態 5)

以下、本発明の実施の形態 5について、図 10を用いて説明する。

[0097] 図 10は実施の形態 5における光ヘッド装置を示す構成図である。

[0098] 図 10において 21は半導体レーザー、 22は半導体レーザー 21から出射されたレーザ一光である。 23は集光レンズ、 24は立ち上げミラー、 25は対物レンズ、 26は光デイスクである。 27はビームスプリツターであり、復路光を分離する作用を有する。 28は受光素子であり、本発明の実施の形態 1から 4のいずれかで説明した受光素子が使用されている。

[0099] 再生時には半導体レーザー 1から出射した波長 405nmのレーザー光 22が集光レンズ 23により平行光となり、立ち上げミラー 24により光路を折り曲げられ、対物レンズ 25に入射する。対物レンズ 25により光ディスク 26に集光される。光ディスク 26により反射された光は対物レンズ 25、立ち上げミラー 24、集光レンズ 23を逆に戻り、ビームスプリツター 27で反射されて受光素子 28によって光電変換されて電気信号として検出される。受光素子 28により光電変換され検出された電気信号は光ディスク上のピット列の RF信号や、ピット列のトレースを行うためのサーボ信号として用いられる。

[0100] 記録時においても動作は基本的に同じである力半導体レーザー 21から出射する光量が大きぐ光ディスク 26に記録が行われる。

[0101] 本光ヘッド装置は本発明の受光素子を用いているので、受光素子 28他の部品の半田付け時にリフローを用いることができ、部品の実装に要する工程を削減できるので、低コストな光ヘッド装置を提供できる。

[0102] なお、本実施の形態では本発明の受光素子を RF信号やサーボ信号の検出用に用いているが、光源の出力制御のためのモニター信号検出用として用いても構わない。

[0103] (実施の形態 6)

以下、本発明の実施の形態 6について、図 11を用いて説明する。

[0104] 図 11は実施の形態 6における光情報処理装置の構成図である。

[0105] 図 11において、 31は本発明の実施の形態 5で説明した光ヘッド装置であり、 26は光ディスク、 32はモーターであり、光ディスク 26を支持し、回転させる。 33は回路基板であり、 34は電源装置である。

[0106] 光ディスク 26はモーター 32によって回転される。光ヘッド装置 31は、光ディスク 26 との位置関係に対応する信号を回路基板 33へ送る。回路基板 33はこの信号を演算して、光ヘッド装置 31もしくは光ヘッド装置 31内の対物レンズを微動させるための信号を出力する。光ヘッド装置 31もしくは光ヘッド装置 31内の対物レンズは、図示しない駆動機構によって、光ディスク 26に対してフォーカスサーボとトラッキングサーボを行い、光ディスク 26から情報の再生、または光ディスク 26に対して情報の記録もしくは消去を行う。 34は電源または外部電源との接続部であり、ここから回路基板 33,光ヘッド装置 31、モーター 32及び対物レンズ駆動装置へ電気を供給する。なお、電源もしくは外部電源との接続端子は各駆動回路にそれぞれ設けられていても何ら問題ない。

[0107] 本実施の形態の光情報処理装置は本発明の光ヘッド装置を用いており、この光へッド装置においては、受光素子が他の部品と同時にリフローによる半田付けによって実装されるようにしたことにより、製造工程が簡略ィ匕されたため、低コストな光情報処理装置を提供できる。

[0108] なお、上記の各実施の形態において、本発明の透光性平板はガラス平板 3によつて実施するものとした力光束 6の光によって変質しない材料であれば、他のものを用いてもよい。

産業上の利用可能性

[0109] 本発明は、中空パッケージでのリフローによる半田付けを可能とする受光素子に適用が可能であり、更には、この受光素子を用いて光ディスクあるいは光カードなど、光媒体もしくは光磁気媒体上に情報の記録 ·再生あるいは消去を行う光情報処理装置に適用が可能である。

図面の簡単な説明

[0110] [図 1]本発明の実施の形態 1における受光素子を示す断面図

[図 2]本発明の実施の形態 1における受光素子の他の構成例を示す断面図

[図 3]本発明の実施の形態 1における受光素子の他の構成例を示す断面図

[図 4]本発明の実施の形態 2における受光素子を示す断面図

[図 5]本発明の実施の形態 2における受光素子の作用を説明するための断面図

[図 6] (a)本発明の実施の形態 2における受光素子の他の構成例を示す断面図（b) 本発明の実施の形態 2における受光素子の他の構成例を模式的に示す底面図

[図 7]本発明の実施の形態 3における受光素子を示す断面図圆 8] (a)本発明の実施の形態 4における受光素子を示す断面図 (b)本発明の実施の形態 4における受光素子の作用を説明するための断面図

圆 9] (a)本発明の実施の形態 4における受光素子を示す斜視図 (b)本発明の実施の形態 4における受光素子を示す斜視図（c)本発明の実施の形態 4における受光素子の保存状態を説明するための斜視図

圆 10]本発明の実施の形態 5における光ヘッド装置を示す構成図

[図 11]本発明の実施の形態 6における光情報処理装置を示す構成図

[図 12]従来の受光素子の断面図

[図 13]従来の受光素子の断面図

符号の説明

1 半導体チップ

2 ノッケージ

3 ガラス平板

4 リードフレーム

5 ボンディングヮ

6 光束

7 内部空間

8 接着剤

Claims

請求の範囲

[1] 入射する光を電気信号に変換する半導体チップと、

前記空間内の気圧は、常温で 1気圧よりも減圧されている、受光素子。

[2] 前記空間の気圧は、常温で実質上 0. 5気圧以下である、請求の範囲第 1項に記載の受光素子。

[3] 入射する光を電気信号に変換する半導体チップと、前記半導体チップを保持するとともに前記半導体チップと電気的に接続するための端子となる金属フレームと、前記半導体チップを収納するように設けられ、前記金属フレームと一体になつた、開口を有するノッケージと、前記パッケージの前記開口を封止するとともに、前記半導体チップへ入射する光が通過する側に設けられた透光性平板とを備えた受光素子の製造方法であって、

前記透光性平板と前記パッケージを接着剤で固定することにより、前記半導体チップを含む空間を密閉する工程を有し、

前記密閉の工程を、常温で 1気圧よりも減圧された気圧下で行う、受光素子の製造方法。

[4] 請求の範囲第 1項又は第 2項のいずれかに記載の受光素子を備えた、光ヘッド装置 [5] 請求の範囲第 4項に記載の光ヘッド装置を備えた、光情報処理装置。