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JP2000068531A - 光半導体装置 - Google Patents

光半導体装置

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Publication number
JP2000068531A
JP2000068531A JP10240698A JP24069898A JP2000068531A JP 2000068531 A JP2000068531 A JP 2000068531A JP 10240698 A JP10240698 A JP 10240698A JP 24069898 A JP24069898 A JP 24069898A JP 2000068531 A JP2000068531 A JP 2000068531A
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JP
Japan
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light
semiconductor device
sealing body
optical signal
light receiving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10240698A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Kobori
浩 小堀
Yuzo Yasuda
裕造 安田
Tsutomu Ishikawa
勉 石川
Satoshi Sekiguchi
智 関口
Hideo Kunii
秀雄 国井
Kiyoshi Takada
清 高田
Hiroshi Inoguchi
浩 井野口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP10240698A priority Critical patent/JP2000068531A/ja
Publication of JP2000068531A publication Critical patent/JP2000068531A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
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    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
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    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation
    • H01L2924/1815Shape

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パッケージ側壁から光信号を伝達する事によ
り薄形化し、且つ反射面とレンズとの組み合わせにより
集光効率を増大した、光半導体装置を得る。 【解決手段】 少なくとも受光素子2をアイランド21
上に固定し、周囲を透明な樹脂でモールドして封止体2
5とする。受光素子2の上部に反射面27を形成し、封
止体の側面25bにレンズ28を形成する。信号光6が
レンズ28から入射し、反射面27で反射して受光素子
2のホトダイオード部PDに到達する。更に、反射面2
7、レンズ28共に円筒形状の曲面に形成して、光信号
6を集光する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、受光素子を、また
は発光素子と受光素子とを樹脂封止した光半導体装置に
関するものであり、特に装置の薄形化に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】最近、サブノートパソコン、携帯情報端
末、電子スチルカメラ等のマルチメディア機器がめざま
しい発展を遂げている。これらの機器は、携帯性を求め
られることから外部とのデータ送受信にも簡便なものが
要求され、赤外線等の光信号を用いることによりコード
レスで外部機器と本体とを接続する装置を備えたものが
多い。その中でも光信号として波長が870nmの赤外
線を用いるIrDA(Infrared Data Association)規格
が最も普及している。
【0003】IrDA通信を利用するためには、接続す
べき両方の機器に、赤外線信号を発する発光素子と、赤
外線信号を受ける受光素子とを備える必要がある。発光
素子と受光素子とは、それぞれ別個のパッケージとして
電子機器に組み込まれる場合もあるし、両者が1つのパ
ッケージに収納されたモジュールとして供給される場合
もある。
【0004】図5に、発光素子と受光素子とを1つのパ
ッケージに収納した赤外線データ通信用の半導体装置の
例を示す(例えば、特開平10−70304号)。この
装置は、装置本体1内に、半導体チップの形態で提供さ
れた受光素子2と発光素子3とを収納したもので、少な
くとも赤外線に対して透明な樹脂で樹脂モールドしたも
のである。特に受光素子2においては、受光用のホトダ
イオードPDと、アンプ回路等の周辺回路とを同一チッ
プ内に集積化する場合もある。
【0005】半導体チップで提供された受光素子2のホ
トダイオードPDは、半導体チップの表面に対して垂直
方向に光を受ける構造になっている。そのため、受光素
子2、発光素子3共に、半導体チップに対して垂直に光
信号6を発光/受光する構造になっており、該光信号6
の集光のために各素子の上方に、半球体レンズ4、5を
樹脂で形成している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】電子機器における軽薄
短小化の要求に対応するためには、プリント基板上に固
着する電子部品自体の高さを制限することが不可欠であ
る。しかしながら、光信号6がプリント基板に対して垂
直方向に導入するように図5の装置本体1を実装する
と、レンズ4、5の存在等により装置本体1の高さが高
く、全体の薄形化が困難である欠点があった。
【0007】一方、図6に示すようにリードを折り曲げ
てレンズ4、5を横にすることで、プリント基板7に対
して水平方向に光信号6を導入する様にする事も可能で
ある。しかし、受光素子2と発光素子3の半導体チップ
を垂直に立てるようにして実装することから、実装時の
高さを半導体チップの大きさ以下にすることが原理的に
不可能であり、やはり薄形化が困難である欠点があっ
た。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題に鑑
みて成され、光信号が透過可能なる封止体の内部に、前
記光信号を電気信号に変換する受光素子を封止した光半
導体装置において、前記受光ダイオードの上部の前記封
止体に、前記封止体の側面から入射した光信号を反射し
て前記受光ダイオードに到達させる反射面を形成し、前
記光信号が入射する封止体の側面に凸状のレンズを形成
し、前記反射面と前記凸状のレンズとを組み合わせるこ
とで、前記受光素子の表面に対して垂直方向の集光と水
平方向の集光とを行うことを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
を図面を参照しながら、詳細に説明する。本実施の形態
は受光素子2と発光素子3とを1つのパッケージに収納
したもので、図1(A)は本発明の構造を示す平面図、
図1(B)はAA線断面図、図2は主要部分を示す斜視
図である。
【0010】これらの図中、21は受光素子2を搭載す
るアイランド、22は発光素子3を搭載するアイラン
ド、23は外部接続用のリード端子を各々示している。
これらは鉄または銅系の素材からなるリードフレームに
よって提供されており、各アイランド21、22の表面
に受光素子2と発光素子3が半田などの接着剤で固着さ
れている。
【0011】受光素子2は、半導体チップとして提供さ
れたPINホトダイオード等であり、周辺の駆動回路等
を同一チップ上に集積化したものでもよい。図中の符号
PDは受光素子2のホトダイオード部分(受光面)を示
している。半導体チップの表面には電極パッドが形成さ
れ、ボンディングワイヤ24によって電極パッドとリー
ド23とが接続されている。
【0012】発光素子3は、例えば波長870nmの赤
外光を発光するLEDダイオードチップである。LED
はチップの全体で発光し、全方位に光が発散する素子で
ある。そのため、チップを固着するアイランド22を円
錐形の「お椀」のような形状に加工し、アイランド22
の中心部に固着した発光素子3からの光信号6をアイラ
ンド22の傾斜した側壁で上方向に反射させ、光を集め
るような構造としている。前記アイランド22はアノー
ドまたはカソードの一方の端子となり、チップ表面に形
成した電極パッドが他方の端子となる。他方の端子とな
る電極パッドは、ボンディングワイヤ24により所定の
箇所に接続されている。
【0013】各アイランド21、22に固着された発光
素子2と受光素子3は、リード23の先端部を含めて赤
外光あるいは紫外光に対して透明な樹脂でトランスファ
ーモールドされる。樹脂は封止体25を構成し、封止体
25の一表面にはアイランド21、22の裏面が封止体
25表面と同一平面を成して露出する。リード23は封
止体25の一側面25aの中間から外部に導出され、表
面実装用途に適するように、Z字型に折り曲げられてい
る。
【0014】而して、受光素子2のホトダイオード部分
PDの上部には、樹脂を凹ませた溝26を形成し、溝2
6の側壁によって反射面27を構成している。また、封
止体25の他の側面25bには、凸状のレンズ28を形
成している。反射面27と凸状のレンズ28の近傍を図
2に示した。
【0015】図2を参照して、反射面27は、受光素子
2のホトダイオード部分PDの表面か或いはそれよりも
やや深い位置に焦点を持つような略円筒形の凹曲面(封
止体25の内部から観測して)としており、受光素子2
の表面に対して水平方向(図示x方向)に延在する中心
線29と半径r1を持つ様な形状で加工されている。こ
の凹曲面は、封止体25をトランスファーモールドする
際に、金型に溝26に対応する雄型部分を形成しておく
ことによって形成するか、あるいは完成後に封止体25
の表面を削ることで形成される。
【0016】そして、反射面27は、封止体25の他の
側面25bから導入させた光信号6を、反射させて受光
素子2のホトダイオード部分PDに到達させる役割を果
たす。この時、反射面27をパラボラ状にすることによ
って、より多くの光信号6をホトダイオード部分PDの
表面に集光する。反射面27は受光素子2の表面に対し
て垂直方向(z方向)に光信号6を集光する役割を果た
す。これは図1(B)に矢印で記載した光信号6の経路
からも明瞭に理解される。
【0017】一方、封止体25の他の側面25bに形成
したレンズ28は、反射面27での反射を考慮した上
で、受光素子2のホトダイオード部分PDの表面か或い
はそれよりもやや深い位置に焦点を持つような略円筒形
の凸曲面(装置の外部から観測して)とほぼ垂直な側壁
を有しており、受光素子2の表面に対して垂直方向(図
示z方向)に延在する中心線30と半径r2を持つ様な
形状で加工されている。この凸曲面は、封止体25を樹
脂封止する際に、封止体25と一体化するように形成す
るのが簡便である。
【0018】そして、レンズ28は、封止体25の他の
側面25bから導入させた光信号6を、受光素子2の表
面に沿って水平方向(図示x方向)に光信号6を集光す
る役割を果たす。即ち、受光素子2の表面と水平な面に
沿って光を集めるのである。これは図1(A)に矢印で
記載した光信号6の経路からも明瞭に理解される。
【0019】これらの反射面27と凸曲面28とによ
り、より多くの光信号5を集光してホトダイオードPD
に入射することができる。この事は、光信号6の受信感
度を増大し、伝搬距離を増大することを意味する。加え
て、垂直方向の集光機能を反射面27に持たせること
で、レンズ28には水平方向の集光機能だけを分担させ
る事が可能となる。従って、レンズ28を円筒形状に加
工することで、同一投影面積に球体レンズを設けた場合
と比較しても光信号6を入射できる表面積を増大できる
利点を有する。
【0020】尚、反射面27は、その境界における材料
の屈折率の違いにより反射面となる。そのために、封止
体25の全体が梨地加工されているのに対して、反射面
27とレンズ28表面はそれより表面荒さが小さい鏡面
加工としている。反射面27に関しては、反射率を向上
するために、その表面を遮光性の金属被膜などで覆って
も良い。
【0021】更に、凸状のレンズ28は、上下金型から
の樹脂の剥離性を考慮して、その側壁に1〜5度のテー
パ角度を持たせても良い。このテーパ角度θは、リード
23の位置を中心として上方向にも下方向にも設けるも
ので、図1(A)、図1(B)の記載からも明瞭に理解
される。
【0022】上記の受光素子2に対して、発光素子3側
にも同様に反射面40と凸状のレンズ41を配置する。
受光素子2側とはその曲率などの設計を異ならせるため
に各々別個に設けてある。発光素子3から発光された信
号光6を反射面40で反射し、レンズ41を介して封止
体25の側壁25bから外部に出射する機能を有し、且
つ、反射面40で垂直方向の集光を、レンズ41で水平
方向の集光を行ってある程度の方向性を持たせという、
受光素子2側と同様の機能を持っている。反射面40と
レンズ41とで信号光6を集光することにより、信号光
6の伝搬距離を増大できる。
【0023】この様に、光信号6の伝達経路を折り曲げ
ることによって、係る装置をプリント基板上に表面実装
した時に、封止体25の側面25bから光信号6を伝搬
することができ、これによってプリント基板全体の高さ
を低く抑えることができ、電子機器の薄形化を推進する
ことができる。
【0024】尚、光半導体装置としては、受光素子2と
発光素子3の両方を封止した構造の他、どちらか一方を
封止した装置であっても良い。
【0025】図3に、本発明の第2の実施の形態を示し
た。反射面27を得るための構成として溝26を設けた
ものではなく、反射面27を形成した部分を凸状に突起
させたものである。また、反射面27と反射面40とを
分離せずに連続した1つの湾曲面で構成しても良い。先
の実施の形態と同じ箇所に同じ符号を伏して説明を省略
する。
【0026】図4に、本発明の第3の実施の形態を示し
た。反射面27とレンズ28の機能を逆にしたもので、
反射面27が水平方向(x方向)の集光を行い、レンズ
28が垂直方向(z方向)の集光を行うように構成した
ものである。先の実施の形態と同じ箇所に同じ符号を伏
して説明を省略する。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
反射面27を設けることにより光信号6を反射させて受
光素子2に到達させる構成としたので、樹脂の側面25
bから光信号6の出入斜を行える光半導体装置を実現で
きる利点を有する。この装置は、封止体25の全体の高
さを小さくできるので、プリント基板に実装したときに
大幅な薄形化を実現できるものである。
【0028】また、反射面27で垂直方向の集光を、レ
ンズ28で水平方向の集光を行うというように、各々の
機能を分離することで、レンズ28の表面積を増大し、
集光できる光信号6の量を増大して装置の感度を増大で
きる利点をも有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態を説明する(A)平面図、
(B)断面図である。
【図2】第1の実施の形態を説明する斜視図である。
【図3】第2の実施の形態を説明する(A)平面図、
(B)断面図である。
【図4】第3の実施の形態を説明する斜視図である。
【図5】従来例を説明する斜視図である。
【図6】従来例を説明する斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 勉 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 関口 智 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 国井 秀雄 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 高田 清 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 井野口 浩 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5F041 AA01 AA06 CB32 DA26 DA55 DA57 EE21 5F088 AA03 BA20 EA09 JA02 JA06 JA11 JA12

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光信号が透過可能なる封止体の内部に、
    前記光信号を電気信号に変換する受光素子を封止した光
    半導体装置において、 前記受光素子の上部に、前記封止体の側面から入射した
    光信号を反射して前記受光ダイオードに到達させる反射
    面を形成し、 前記光信号が入射する封止体の側面に凸状のレンズを形
    成し、 前記反射面と前記凸状のレンズとを組み合わせること
    で、前記受光素子の表面に対して垂直方向の集光と水平
    方向の集光とを行うことを特徴とする光半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記反射面が円筒形の凹曲面であり、前
    記レンズが円筒形の凸曲面であることを特徴とする請求
    項1記載の光半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記反射面が前記垂直方向の集光を行
    い、前記凸状のレンズが前記水平方向の集光を行うこと
    を特徴とする請求項1記載の光半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記反射面が前記水平方向の集光を行
    い、前記凸状のレンズが前記垂直方向の集光を行うこと
    を特徴とする請求項1記載の光半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記反射面が前記封止体の樹脂表面で形
    成されていることを特徴とする請求項1記載の光半導体
    装置。
  6. 【請求項6】 前記反射面が前記封止体の表面に形成し
    た溝の内壁で形成されていることを特徴とする請求項5
    記載の光半導体装置。
  7. 【請求項7】 前記凸状のレンズが前記封止体と一体化
    した樹脂により形成されていることを特徴とする請求項
    1記載の光半導体装置。
  8. 【請求項8】 光信号が透過可能なる封止体の内部に、
    電気信号から光信号を発する発光素子を封止した光半導
    体装置において、 前記発光素子の上部に、前記発光素子から発光された光
    信号を前記発光素子に対して水平方向に反射させる反射
    面を形成し、 前記光信号が出射する封止体の側面に凸状のレンズを形
    成し、 前記反射面と前記凸状のレンズとを組み合わせること
    で、前記発光素子の表面に対して垂直方向の集光と水平
    方向の集光とを行うことを特徴とする光半導体装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015057866A (ja) * 2009-09-11 2015-03-26 ローム株式会社 発光装置
US9458982B2 (en) 2009-09-11 2016-10-04 Rohm Co., Ltd. Light emitting device

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