JP2006179718A - 青色光学素子パッケージ及び光学素子パッケージの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で高精度かつコスト低減を図った青色光学素子パッケージを得る。
【解決手段】 硬化状態でも柔軟性を保持する特性の青色光透過性樹脂材により青色光透過性樹脂層４を形成し、入出力面４ａを除いて全体を遮光性樹脂層５により封止する。青色光透過性樹脂層４の入出力面４ａを成形金型２４の内面に突き当てた状態で遮光樹脂材をキャビティ２５内に充填して光遮光性樹脂層５を形成する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、青色光学素子パッケージ、すなわち青色光信号を受光して電気信号に変換する青色受光素子パッケージ或いは電気信号を青色光信号に変換して出射する青色発光素子パッケージ及び、光学素子パッケージ、すなわち光信号を受光して電気信号に変換する受光素子パッケージ或いは電気信号を光信号に変換して出射する発光素子パッケージの製造方法に関する。

各種の電子機器等においては、光学信号と電気信号とを変換する光学素子パッケージが搭載されている。従来の光学素子パッケージ１００は、図１２に示すように、光学素子チップ１０１をチップ基板（配線基板）１０２の主面１０２ａ上に搭載して構成され、このチップ基板１０２を介して実装ボード上にフリップチップ実装法等によって実装される。光学素子チップ１０１は、半導体基板１０３の主面１０３ａ上に、薄膜技術によって光信号を電気信号に変換したり電気信号を光信号に変換して出射する機能を有する所定の層構造を有する素子機能層１０４や、この素子機能層１０４と図示しない適宜の回路パターンを介して接続された入出力電極１０５とが形成されて構成される。

光学素子パッケージ１００は、光学素子チップ１０１がチップ基板１０２に対して、その主面１０２ａ上に半導体基板１０３を接合した状態でワイヤボンデイング工程により入出力電極１０５とチップ基板１０２に形成した接続用ランド１０６とをワイヤ１０７で接続して搭載される。光学素子パッケージ１００は、素子機能層１０４の表面が光信号を受光する光学入力部或いは光信号を出射する光学出力部となる機能面１０４ａを構成することから、この機能面１０４ａを例えばガラス板１０８等によって被覆して保護する。光学素子パッケージ１００は、外周部への露光を抑制して光効率を高めるとともにガラス板１０８を保持する遮光樹脂層１０９が、光学素子チップ１０１を囲むようにしてチップ基板１０２の主面１０２ａ上に設けられる。

従来の光学素子パッケージ１００においては、遮光樹脂層１０９が、チップ基板１０２の主面１０２ａ上において接続用ランド１０６の外周部に位置して形成されることから、光学素子チップ１０１の外形に対して大きな外形となり小型化の実現が困難であった。また、従来の光学素子パッケージ１００においては、ガラス板１０８を有するとともに微小なガラス板１０８を遮光樹脂層１０９の開口縁に接合する工程が必要となることでコスト低減の実現が困難であった。

例えば、特許文献１には、絶縁基板にセンサ層とセンサ電極端子とを形成したセンサを支持材上に固着し、センサ電極端子と支持材上の電極とをワイヤボンディングした後にエポキシ樹脂を滴下してワイヤを固定したセンサが開示されている。センサは、センサ層の表面を絶縁層で被覆した後にホトエッチングによって必要箇所を残し、さらにトランスファーモールド工程によって絶縁層を開口させて樹脂封止する。

特開昭６１−３２５３５号公報

電子機器等においては、小型軽量化や多機能化或いは高機能化が図られるとともに低コストが求められており、実装ボード上に実装する光学素子パッケージもその実現が求められている。上述した特許文献１の技術は、モールド樹脂層がワイヤ及びその接合箇所を保持することから小型化に有効である。しかしながら、かかる先願技術においては、センサの微小化に伴って、センサ層上への絶縁層の形成工程或いはセンサ層の必要箇所のみを開口させるモールド樹脂層の形成工程がより高精度化を要求され、面倒でかつ歩留りも悪くなってコスト低減が図られないといった問題がある。

ところで、光学素子パッケージにおいては、ガラス板に代えて光学入力部や光学出力部上に特定波長の光を透過させる光透過型樹脂を直接滴下した後に硬化させる、いわゆるポッティング技術によって光透過型樹脂層を形成し、半導体パッケージ等と同様に全体を遮光樹脂で封装したものも提供されている。一般的な赤色・赤外光系光学素子パッケージにおいては、例えば日東電工製の赤色・赤外光透過用樹脂ＮＴ−８０００シリーズが用いられている。かかる光学素子パッケージは、赤色・赤外光に対する光損失も小さいことで良好な特性を有し、簡易な工程により量産化されて比較的低コストで提供されている。

しかしながら、かかる光学素子パッケージにおいては、当該光透過型樹脂の光学素子チップへの密着特性がさほど良くないことから、剥離やコンタミネーション等が生じて歩留りが低いといった問題があった。また、かかる光学素子パッケージにおいては、当該光透過型樹脂の耐熱性が低いことから、実装ボードへの実装工程等に際してより低温条件での半田付けが必要であった。

一方、光学素子パッケージにおいては、波長が４００ｎ程度の青色発光ダイオードの実用化に伴い、例えばブルー−レイ・ディスク（Blu-rayDisc）用の光学系に採用されて小型化、高性能化を実現している。かかる青色系光学素子パッケージにおいてにおいても、上述した赤色・赤外光系光学素子パッケージと同様に青色光学素子チップ上にポッティング技術によって光透過型樹脂層を形成することが好ましい。しかしながら、現状において提供されている青色光透過型樹脂は、硬化状態であっても柔軟性が保持される特性を有しており、パッケージ樹脂として用いることは適当で無いために実用化が図られていない。なお、青色光透過型樹脂としては、例えば東レ・ダウコーニング・シリコーン製の青色光透過型樹脂ＥＧ６３０１が提供されている。

したがって、本発明は、小型で高精度かつ低廉な青色光学素子パッケージを提供することを目的とする。また、本発明は、コスト低減と生産性の向上を図った小型で高精度の光学素子パッケージの製造方法を提供することを目的とする。

上述した目的を達成する本発明にかかる青色光学素子パッケージは、青色光学素子チップと青色光透過性樹脂層と遮光性樹脂層とから構成される。光学素子パッケージは、青色光学素子チップが、半導体基板の主面上に、光学入力部又は光学出力部と入出力電極とを有し光学入力部で受光した青色光を電気信号に変換し又は光学出力部から電気信号に基づく青色光を出射させる所定の素子機能層を形成して構成される。光学素子パッケージは、青色光透過性樹脂層が、硬化状態でも柔軟性が保持される青色光透過性樹脂によって、光学入力部又は光学出力部を被覆して青色光学素子チップの素子機能層上に形成される。光学素子パッケージは、遮光性樹脂層が、青色光透過性樹脂層を外方に臨ませるとともに入出力電極と接続されたワイヤを保持して光学素子チップを封装する。光学素子パッケージは、光遮光性樹脂層が、青色光透過性樹脂層を内面に押圧させて光学素子チップがキャビティ内に装填される成形金型のキャビティ内に射出される光遮光性樹脂によって成形される。

以上のように構成された青色光学素子パッケージにおいては、硬化状態でも柔軟性が保持される特性からパッケージ用樹脂としては好適ではない青色光透過性樹脂を用いるが、その特性を巧に利用して光学入力部又は光学出力部に対して簡易な工程により高精度の青色光透過性樹脂層を形成する。青色光学素子パッケージにおいては、光学入力部又は光学出力部を青色光透過性樹脂層によって被覆することから、青色光の透過率の向上が図られるとともに、ゴミや埃等の付着が防止される。青色光学素子パッケージにおいては、青色光透過性樹脂層を除く全体を光学素子チップよりもやや大きな外形の遮光樹脂層によって封止して光学素子チップやワイヤを機械的かつ電気的に保護することで、信頼性が向上されるとともに光学素子チップとほぼ同等の小型化が図られる。青色光学素子パッケージにおいては、青色光透過性樹脂層が光学入力部又は光学出力部に対して密着性を保持されることで、後工程において低温プロセスを条件付けすることが無く実装ボード等への実装を可能とする。

また、上述した目的を達成する本発明にかかる光学素子パッケージの製造方法は、光学素子チップ形成工程と、光透過性樹脂層形成工程と、遮光性樹脂層成形工程とを有し、光透過性樹脂層を外方に臨ませるとともに入出力電極と接続されたワイヤを保持する遮光性樹脂層によって光学素子チップを封止した光学素子パッケージを製造する。光学素子パッケージの製造方法は、光学素子チップ形成工程において、半導体基板の主面上に、光信号を受光する光学入力部又は光信号を出射する光学出力部と入出力電極とを上面に形成し、光学入力部で受光した光信号を電気信号に変換し又は電気信号に基づく光信号を光学出力部から出射させる所定の素子機能層を形成してなる光学素子チップを形成する。光学素子パッケージの製造方法は、光透過性樹脂層形成工程において、光学素子チップの素子機能層上に形成した樹脂層に対して光学入力部又は光学出力部を開口させるパターニング処理を施すとともに開口部に液状の光透過性樹脂を充填して硬化させることにより、光学入力部又は光学出力部を被覆する光透過性樹脂層を形成する。光学素子パッケージの製造方法は、遮光性樹脂層成形工程において、光学素子チップを封装する遮光性樹脂層を成形する成形金型が用いられ、この成形金型のキャビティ内に光透過性樹脂層を内面に押圧させて光学素子チップを装填した状態で遮光性樹脂をキャビティ内に射出して遮光性樹脂層を成形する。

上述した工程を有する本発明にかかる光学素子パッケージの製造方法においては、光透過性樹脂層をキャビティ内面に押圧した状態で遮光性樹脂層を形成する簡易な工程によって、光学入力部又は光学出力部に対する密着性が保持されて後工程において低温プロセスを条件付けすることが無い高精度の光透過性樹脂層を有する光学素子パッケージを効率よく製造する。光学素子パッケージの製造方法においては、光透過性樹脂層を除く全体を光学素子チップよりもやや大きな外形の遮光性樹脂層によって封止して光学素子チップやワイヤを機械的かつ電気的に保護することで、信頼性が向上されるとともに光学素子チップとほぼ同等の外形を有する小型化が図られた光学素子パッケージを効率よく製造する。

本発明にかかる青色光学素子パッケージによれば、パッケージ樹脂材として好適では無い青色光透過性樹脂を用いて光学入力部又は光学出力部に対して密着性を保持されて被覆する高精度の青色光透過性樹脂層を形成するとともに、この青色光透過性樹脂層を除いて全体を光学素子チップよりもやや大きな外形で封止する遮光樹脂層とを有することから、優れた青色光の透過特性を有するとともに信頼性の向上が図られ、光学素子チップとほぼ同等の外形を有する小型化と、生産性の向上によるコスト低減とが図られる。

また、本発明にかかる光学素子パッケージの製造方法によれば、光透過性樹脂層をキャビティ内面に押圧した状態で遮光性樹脂層を形成することで、光学入力部又は光学出力部に対する密着性が保持されて信頼性の向上を図った高精度の光透過性樹脂層を有する光学素子パッケージを効率よく製造することが可能となる。光学素子パッケージの製造方法においては、光透過性樹脂層を除く全体を光学素子チップよりもやや大きな外形の遮光性樹脂層によって封止して光学素子チップやワイヤを機械的かつ電気的に保護することで、信頼性が向上されるとともに光学素子チップとほぼ同等の外形を有する小型化を図った光学素子パッケージを効率よく製造することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態として示す光学素子パッケージ１及びその製造方法について図面を参照して詳細に説明する。光学素子パッケージ１は、例えばＢｌｕ−ｒａｙ・ｄｉｓｃレコーダの光学ヘッドに搭載されて青色発光ダイオードから出射されてＢｌｕ−ｒａｙ・ｄｉｓｃの記録面で反射された戻り光を受光する青色受光素子パッケージである。なお、光学素子パッケージ１は、光信号導波路に設けられて光ファイバー等を伝送される光信号を受信する光学素子パッケージや、光信号を出射する発光素子パッケージであってもよい。

光学素子パッケージ１は、図１に示すように、従来一般に提供されている青色光学素子チップ（以下、チップと略称する。）２と、このチップ２を搭載したチップ基板３と、青色光透過樹脂層（以下、光透過樹脂層と略称する。）４と、遮光樹脂層５等とから構成される。チップ２は、適宜の光信号伝送路を伝送される青色光信号を受光して電気信号に変換して、チップ基板３側へと出力する機能を有している。チップ２は、詳細を省略するが半導体基板６の主面６ａ上に半導体技術によって上述した光信号−電気信号変換機能を奏する多層構成の素子機能層７が形成されるとともに、この素子機能層７の外周領域に位置して図示しない配線パターンを介して多数個の外部入出力電極８が形成されている。

光学素子パッケージ１は、チップ基板３が、有機配線基板やセラミック配線基板等により上述したチップ２の半導体基板６よりも大きな外形に形成される。チップ基板３には、第１主面３ａにチップ２を搭載し、このチップ２の搭載領域を囲んで図示しない適宜の配線パターンが形成されるとともに多数個の接続用ランド９が形成されている。チップ基板３には、第２主面３ｂ側に図示しない適宜の配線パターンが形成されるとともに多数個の実装用電極１０が形成されている。チップ基板３は、第１主面３ａ側の配線パターン或いは接続用ランド９と第２主面３ｂ側の配線パターン或いは実装用電極１０が図示しないビアによって適宜層間接続されている。なお、チップ基板３は、多層配線基板であってもよいことは勿論である。

光学素子パッケージ１は、チップ基板３に対してチップ２が、第１主面３ａの接続用ランド９に囲まれた領域内に位置して、半導体基板６の第２主面６ｂを接合面としてダイボンドされ、加熱硬化処理を施して接合される。チップ基板３には、接合したチップ２とにワイヤボンディング工程が施されて、接続用ランド９に対して相対する外部入出力電極８をワイヤ１１によって接続することによって、チップ２を第１主面３ａ上に実装する。チップ基板３は、光学素子パッケージ１を図示しない実装ボード等に実装する場合に、第２主面３ｂ側の実装用電極１０によってフリップチップ実装される。

光学素子パッケージ１は、光透過層４が、青色光の透過特性を有するとともに硬化状態であっても柔軟性が保持される特性を有する上述した東レ・ダウコーニング・シリコーン製の青色光透過型樹脂ＥＧ６３０１が用いられ、詳細を後述する光透過層形成工程によって半導体基板６の主面６ａ上に所定の厚みを有して形成される。光透過層４は、機能素子層７を被覆するとともに上述した各外部入出力電極８を外方に露出させるように半導体基板６の主面６ａ上にパターニングされて形成される。なお、光透過層４については、青色光の透過特性を有する適宜のシリコン系透明樹脂或いはエポキシ系透明樹脂が用いられるが、これらはいずれも上述した特性を有している。

光学素子パッケージ１は、遮光樹脂層５が、一般的な半導体パッケージの封止樹脂として用いられる光を遮光するとともに素子を封止するために用いられる黒色エポキシ樹脂等によって後述するインジェクションモールド工程によって成形される。遮光樹脂層５は、図１に示すようにチップ基板３の主面３ａ上に、光透過層４の受光面４ａを外方に臨ませてその外周部に一体化されるようにして成形される。遮光樹脂層５は、素子機能層７に対して周囲からの乱光の受光を防止させるとともに各外部入出力電極８と相対する接続用ランド９とを接続するワイヤ１１を固定して保持することによって、チップ２をチップ基板３上に封止する。

以上のように構成された光学素子パッケージ１においては、Ｂｌｕ−ｒａｙ・ｄｉｓｃの記録面で反射された青色光からなる戻り光を光透過層４の受光面４ａから受光してチップ２の素子機能層７に導光する。光学素子パッケージ１においては、チップ２が、素子機能層７において受光した戻り光に対して所定の光−電気変換処理を施して電気信号を生成する。光学素子パッケージ１においては、電気信号が光透過層４から外部入出力電極８とワイヤ１１とを介してチップ基板３の接続用電極９へと伝送されて、ビアを経由して実装用電極１０から実装基板側へと伝送する。

光学素子パッケージ１においては、素子機能層７を従来パッケージ用樹脂として用いられていない青色光透過型樹脂で成形した光透過樹脂層４によって被覆することから、小型化が図られるとともに材料費や製造工程の簡易化と生産性の向上とによるコスト低減が図られる。光学素子パッケージ１においては、素子機能層７を光透過樹脂層４によって被覆した状態で遮光樹脂層５によってチップ２を封止することで、信頼性の向上と青色光の受光特性の向上が図られるようになる。

光学素子パッケージ１においては、受光面４ａを構成する光透過樹脂層４を除く全体を遮光樹脂層５によって封止することで、素子機能層７や内部回路部等に対する塵埃や湿気等の侵入を確実に防止して信頼性の向上が図られる。光学素子パッケージ１においては、遮光樹脂層５がチップ基板３の反りを規制するとともにワイヤ１１を保持することにより信頼性の向上が図られる。光学素子パッケージ１においては、遮光樹脂層５によって光透過樹脂層４における乱光の影響を抑制して受光効率の向上が図られるようになる。

なお、本発明は、上述した実施の形態として示した青色受光素子パッケージに限定されないことは勿論であり、例えばを示したが、光透過樹脂層４を例えば日東電工製の赤色・赤外光透過用樹脂ＮＴ−８０００シリーズで成形した赤色受光素子パッケージにも適用される。かかる赤色受光素子パッケージにおいても、光透過樹脂層４と素子機能層７との密着性の向上が図られることから、信頼性の向上や実装基板等への実装工程等における低温プロセス化を可能とする。

上述した光学素子パッケージ１の製造工程は、大判のウエーハ１５上で多数子のチップ２を一括して制作するチップ形成工程と、各チップ２に対してそれぞれに光透過樹脂層４を形成する光透過樹脂層形成工程と、各チップ２を個々に切り分けるウエーハ切断工程とを有する。光学素子パッケージ１の製造工程は、各チップ２を大判の配線基板材１６上にダイボンドするチップ実装工程と、ワイヤボンディング工程と、チップ封止工程と、光学素子パッケージ１を１個ずつに切り分ける切り分け工程を有する。チップ形成工程は、ウエーハ１５の主面１５ａ上に、所定の間隔を以って薄膜技術により光信号−電気信号変換機能を奏する多層構成の素子機能層７を形成するとともに各素子機能層７に対応してそれぞれ外部入出力電極８を形成する。

光透過樹脂層形成工程は、図２に示すように素子機能層７を形成したウエーハ１５の主面１５ａ上に感光性樹脂層１７を形成する感光性樹脂層形成工程を有する。感光性樹脂層１７は、各チップ２に形成する光透過樹脂層４に対応して開口部１８を形成するために形成する樹脂層であり、やや厚みを有して形成される。感光性樹脂層１７は、層厚をコントロールすることを考慮して例えばシート状樹脂膜を接合して形成するが、樹脂層を形成する際に一般的に適用されるスピンコート法等により形成するようにしてもよい。

光透過樹脂層形成工程は、図３に示すように感光性樹脂層１７上に、各素子機能層７に対向する部位にそれぞれ開口部１９を設けたマスク２０を重ね合わせるマスキング工程を有する。マスク２０は、各素子機能層７に対して開口部１９の対向部位のみを露光可能とさせるように他の部位を遮光する。

光透過樹脂層形成工程は、感光性樹脂層１７に対してフォトリソグラフ処理を施して開口部１８をパターニングする工程を有する。フォトリソグラフ処理は、周知のようにマスク２０の開口部１９に対向する感光性樹脂層１７を露光させた後に現像処理を施すことによって露光部位の感光性樹脂を除去し、図４に示すように各素子機能層７を外方に露出させる開口部１８を形成する。

光透過樹脂層形成工程は、図５に示すように各開口部１８に例えばディスペンサ等によって上述した液状の東レ・ダウコーニング・シリコーン製の青色光透過型樹脂ＥＧ６３０１等の青色光透過型樹脂液２１を充填する青色光透過型樹脂液充填工程を有する。青色光透過型樹脂液充填工程においては、感光性樹脂層１７の層厚がさほど精密ではなく各開口部１８の深さに多少のバラツキがある場合でも、青色光透過型樹脂液２１の充填量を制御することによって所定の厚みの光透過樹脂層４を形成することが可能である。なお、青色光透過型樹脂液充填工程においては、精密な層形成工程により感光性樹脂層１７を形成した場合に、例えば印刷法等によって各開口部１８内に青色光透過型樹脂液２１を充填することも可能である。

光透過樹脂層形成工程においては、加熱処理を施すことにより感光性樹脂層１７の各開口部１８内において青色光透過型樹脂２１を硬化させて光透過樹脂層４を形成する。光透過樹脂層４は、青色光透過型樹脂の特性から、硬化状態においても固く硬化することなく柔軟性が保持されている。光透過樹脂層形成工程においては、エッチング除理を施してウエーハ１５の主面１５ａ上から感光性樹脂層１７を除去することによって、図６に示すように各素子機能層７を光透過樹脂層４によって封止するとともに各外部入出力電極８を露出させる多数個のチップ２をウエーハ１５の主面１５ａ上に形成する。なお、光透過樹脂層形成工程においては、精密な素子機能層７を光透過樹脂層４によって封止した状態でエッチング処理が施こされることから、エッチング液による素子機能層７への影響が防止される。

ウエーハ切断工程は、詳細を省略するダイサ２２により隣り合う各外部入出力電極８間においてウエーハ１５を半導体基板６の大きさに切断して、図７に示すように各チップ２を１個ずつに切り分ける。各チップ２は、上述したように素子機能層７が光透過樹脂層４によって封止されることで、ウエーハ１５を切断する際に供給される冷却水の影響やチップ基板３への実装工程におけるハンドリング性の向上が図られる。各チップ２は、同図に示すように半導体基板６の主面６ａ上において素子機能層７が光透過樹脂層４によって封止されるとともに、この光透過樹脂層４の周辺部に多数個の外部入出力電極８が形成されてなる。

以上の工程を経て製作された各チップ２は、チップ実装工程により大判の配線基板１６にそれぞれダイボンドされる。配線基板１６には、詳細を省略するが各チップ２の接合領域を囲んでそれぞれ多数個の接続用ランド９が形成されるとともに、これら接続用ランド９が内層に形成したビアを介して底面側にそれぞれ多数個の実装用電極１０が形成されている。チップ実装工程は、半導体基板６の第２主面６ａに例えば熱硬化型の接着剤を塗布して配線基板１６の実装領域上にダイボンドし、接着剤を加熱して硬化させることにより各チップ２を固定する。

ワイヤダイボンド工程は、各チップ２と配線基板１６との電気的接続を行う。ワイヤダイボンド工程は、半導体基板６の主面６ａに形成されたの外部入出力電極８と相対する接続用ランド９とをそれぞれワイヤ１１で接続することにより、図８に示したパッケージ中間体２３を製作する。

チップ封止工程は、パッケージ中間体２３を成形金型２４のキャビティ２５内に装填して、各チップ２を封止する遮光樹脂層５をインジェクションモールドする。成形金型２４は、詳細を省略するが例えば固定金型２４Ａのキャビティ２５内にパッケージ中間体２３を位置決めした状態で可動金型２４Ｂの型締め動作が行われる。成形金型２４は、キャビティ２５がその高さをパッケージ中間体２３の厚みと等しく製作されており、型締め状態において図９に示すように可動金型２４Ｂの内面２４ｂに光透過樹脂層４の受光面４ｂが押し当てられるようにする。

チップ封止工程においては、成形金型２４のキャビティ２５内にノズル２５ａから例えば黒色エポキシ樹脂等の遮光樹脂材の射出動作が行われ、所定の硬化時間を経て固定金型２４Ａに対する可動金型２４Ｂの型開き動作が行われる。チップ封止工程においては、配線基板１６の主面上に、各チップ２の透過樹脂層４をその受光面４ｂのみを外方に臨ませて外周部を封止する遮光樹脂層５を成形する。遮光樹脂層５は、外部入出力電極８と相対する接続用ランド９とをそれぞれ接続したワイヤ１１を封止して硬化することで、接続部位での剥離等の発生を防止する。

チップ封止工程においては、青色光透過型樹脂材の特性を巧に利用して簡易な成形金型によって精度の高い遮光樹脂層５を成形する。チップ封止工程においては、上述したように硬化状態でも柔軟性が保持される青色光透過型樹脂材によって成形された光透過樹脂層４が可動金型２４Ｂの内面２４ｂに受光面４ｂを押し当てて弾性変形した状態で、キャビティ２５内に射出した遮光樹脂材により遮光樹脂層５を成形される。したがって、チップ封止工程においては、各チップ２が、光透過樹脂層４の受光面４ｂに遮光樹脂材のバリ発生を確実に防止されて遮光樹脂層５が成形される。チップ封止工程においては、各光透過樹脂層４を高精度に形成したり配線基板１６に対して高さ位置を厳しく管理してダイボンドする必要も無く工程の簡易化と生産性の向上が図られるようにする。

切り分け工程は、成形金型２４から取り出したパッケージ中間体２３に対して、図１０に示すように詳細を省略するダイサ２２によって隣り合う各チップ２間において配線基板１６をそれぞれチップ基板３の大きさに切断して１個ずつに切り分けることにより、光学素子パッケージ１を製造する。

なお、上述した光学素子パッケージ１の製造工程は、青色光透過型樹脂を用いた青色受光素子パッケージの製造工程について説明したが、赤色・赤外光系光学素子パッケージの製造工程にも適用されることは勿論である。光学素子パッケージ１の製造工程は、光透過樹脂層４の受光面４ｂを成形金型２４の内面２４ｂに押し当てた状態で遮光樹脂層５を成形することで、半導体基板６に対する光透過樹脂層４の密着性を向上させるとともに受光面４ｂに遮光樹脂材のバリ発生が防止された光学素子パッケージ１を製造する。

光学素子パッケージ１の製造工程においては、簡易な工程と簡易な成形金型２４を用いて遮光樹脂層５と一体化された光透過樹脂層４を有する光学素子パッケージ１を製造することから、部材費や製造コストを低減して廉価な光学素子パッケージ１を得る。光学素子パッケージ１の製造工程においては、ウエーハ１５上において素子機能層７を封止する光透過樹脂層４を形成することから、後工程における取り扱いを簡便化して生産性の向上が図られるようになる。

上述した実施の形態においては、チップ２をチップ基板３の第１主面３ａ上に設けた光学素子パッケージ１について説明したが、チップ基板３に代えて例えば多数個の端子片を有する金属フレームとチップ２とを一体化した光学素子パッケージにも適用可能である。図１１に示した光学素子パッケージ３０は、いわゆるガルウイング型光学素子パッケージであり、上述した工程を経て製作されたチップ２と、リードフレーム３１と、封止樹脂層３２とから構成される。

光学素子パッケージ３０は、リードフレーム３１が、詳細を省略するがそれぞれチップ２をダイボンドするダイボンド部３３を有するとともに、これらダイボンド部３３をそれぞれ囲みかつそれぞれの先端部を図示しない連結部により一体化された多数個の端子片３４とを有している。光学素子パッケージ３０は、チップ２がダイボンド部３３上に配置されて外部入出力電極８と相対する端子片３４との間をワイヤ１１によって接続して組み付ける。光学素子パッケージ３０は、チップ２を組み付けたリードフレーム３１を図示しない成形金型のキャビティ内に装着して、封止樹脂層３２が成形される。光学素子パッケージ３０は、所定の硬化時間を経て成形金型から取り出した後に、リードフレーム３１に対して封止樹脂層３２から突出された各端子片３４をそれぞれ分離する連結部の切断工程を施して製造される。

光学素子パッケージ３０においても、各チップ２がウエーハ１５上において素子機能層７を封止する光透過樹脂層４が形成されており、それぞれの光透過樹脂層４の受光面４ａをキャビティの内面に押し当てるようにしてリードフレーム３１が成形金型に装填されて封止樹脂層３２の成形が行われる。したがって、光学素子パッケージ３０は、図に示すように光透過樹脂層４の受光面４ａのみを外方に臨ませて全体が封止樹脂層３２によって封止される。なお、光学素子パッケージ３０は、封止樹脂層３２が上述した遮光樹脂層５と同様に遮光樹脂材によって成形される。

以上のように構成された光学素子パッケージ３０においても、素子機能層７を従来パッケージ用樹脂として用いられていない青色光透過型樹脂で成形した光透過樹脂層４によって被覆することから、小型化が図られるとともに材料費や製造工程の簡易化と生産性の向上とによるコスト低減が図られる。光学素子パッケージ３０においても、素子機能層７を光透過樹脂層４によって被覆した状態で封止樹脂層３２によってチップ２を封止することで、信頼性の向上と青色光の受光特性の向上が図られるようになる。

光学素子パッケージ３０においては、受光面４ａを構成する光透過樹脂層４と各端子片３４を除く全体を遮光樹脂層５によって封止することで、素子機能層７や内部回路部等に対する塵埃や湿気等の侵入を確実に防止して信頼性の向上が図られる。光学素子パッケージ３０においては、封止樹脂層３２がワイヤ１１を保持することにより信頼性の向上が図られる。光学素子パッケージ３０においては、封止樹脂層３２によって光透過樹脂層４における乱光の影響を抑制して受光効率の向上が図られるようになる。光学素子パッケージ３０においても、青色受光素子パッケージに限定されないことは勿論であり、赤色受光素子パッケージにも適用される。

光学素子パッケージの断面図である。 光学素子パッケージの製造工程図であり、素子機能層や外部出力電極を形成したウエーハの主面上に感光性樹脂層を形成する感光性樹脂層形成工程の説明図である。 感光性樹脂層上にマスクを重ね合わせたマスキング工程の説明図である。 感光性樹脂層に開口部をパターニングするパターニング工程の説明図である。 感光性樹脂層の各開口部に光透過型樹脂液を充填する光透過型樹脂液充填工程の説明図である。 感光性樹脂層の除去工程の説明図である。 ウエーハの切断工程の説明図である。 配線基板へのチップ素子のダイボンド工程の説明図である。 ダイボンド工程とワイヤボンディング工程を経たパッケージ中間体を成形金型に装填して遮光樹脂層を成形する工程の説明図である。 配線基板の切断工程の説明図である。 他の実施の形態として示すガルウイング型光学素子パッケージの断面図である。 従来の光学素子パッケージの断面図である。

符号の説明

１ 光学素子パッケージ、２ チップ（青色光学素子チップ）、３ チップ基板（配線基板）、４ 光透過樹脂層、５ 遮光樹脂層、６ 半導体基板（ウエーハ）、７ 素子機能層、８ 外部入出力電極、９ 接続用ランド、１０ 実装用電極、１１ ワイヤ、１５ ウエーハ、１６ 配線基板、１７ 感光性樹脂層、１８ 開口部、１９ 開口部、２０ マスク、２１ 青色光透過型樹脂液、２２ ダイサ、２３ パッケージ中間体、２４ 成形金型、２５ キャビティ、３０ 光学素子パッケージ、３１ リードフレーム、３２ 封止樹脂層、３３ ダイボンド部、３４ 端子片

Claims (8)

1. 半導体基板の主面上に、光学入力部又は光学出力部と入出力電極とを有し上記光学入力部で受光した青色光信号を電気信号に変換し又は上記光学出力部から電気信号に基づく青色光信号を出射させる所定の素子機能層を形成してなる青色光学素子チップと、
   硬化状態でも柔軟性が保持される液状の青色光透過性樹脂を硬化させることにより成形され、上記光学入力部又は光学出力部を被覆して上記青色光学素子チップの上記素子機能層上に形成された青色光透過性樹脂層と、
   上記青色光透過性樹脂層を外方に臨ませるとともに上記入出力電極と接続されたワイヤを保持して上記青色光学素子チップを封装する遮光性樹脂層とから構成され、
   上記光遮光性樹脂層が、上記青色光透過性樹脂層を内面に押圧させて上記青色光学素子チップがキャビティ内に装填される成形金型の上記キャビティ内に射出される光遮光性樹脂によって成形されることを特徴とする青色光学素子パッケージ。
2. 上記青色光学素子チップが、上記半導体基板を配線基板の主面上に接合されるとともに上記入出力電極を上記配線基板に形成した接続用ランドとワイヤボンディングされた状態で、上記配線基板の主面上に上記成形金型によって成形される上記遮光性樹脂層によって封止されることを特徴とする請求項１に記載の青色光学素子パッケージ。
3. 上記青色光学素子チップが、上記入出力電極をリードフレームに形成した各端子片とワイヤボンディングされた状態で、全体が上記成形金型の上記キャビティ内に装填されて上記遮光性樹脂層が成形されることによって封止されることを特徴とする請求項１に記載の青色光学素子パッケージ。
4. 半導体基板の主面上に、光学入力部又は光学出力部と入出力電極とを有し上記光学入力部で受光した光信号を電気信号に変換し又は上記光学出力部から電気信号に基づく光信号を出射させる所定の素子機能層を形成してなる光学素子チップを形成する光学素子チップ形成工程と、
   上記光学素子チップの上記素子機能層上に形成した樹脂層に対して上記光学入力部又は光学出力部を開口させるパターニング処理を施すとともに上記開口部に液状の光透過性樹脂を充填して硬化させることにより、上記光学入力部又は光学出力部を被覆する光透過性樹脂層を形成する光透過性樹脂層形成工程と、
   上記光学素子チップを封装する遮光性樹脂層を成形する成形金型が用いられ、この成形金型のキャビティ内に上記光透過性樹脂層を内面に押圧させて上記光学素子チップを装填した後に遮光性樹脂をキャビティ内に射出して遮光性樹脂層を成形する遮光性樹脂層成形工程とを有し、
   上記光透過性樹脂層を外方に臨ませるとともに上記入出力電極と接続されたワイヤを保持する上記遮光性樹脂層によって上記光学素子チップを封止した光学素子パッケージを製造することを特徴とする光学素子パッケージの製造方法。
5. 上記光学素子チップ形成工程と上記光透過性樹脂層形成工程とが、ウェーハの主面上で多数個の上記光学素子チップを一括して形成するとともに、各光学素子チップに対してそれぞれ上記光透過性樹脂層を形成する工程であり、
   上記光透過性樹脂層形成工程の後工程として、上記ウェーハを切断して上記光学素子チップを１個ずつに切り分けるウェーハ切断工程と、切り分けた上記各光学素子チップを配線基板の主面上にそれぞれ実装してこの配線基板に形成した接続用ランドと上記入出力電極とを接続するワイヤボンディング工程とを施した後に、
   上記配線基板上において多数個の上記光学素子チップを一括して遮光性樹脂層により封止する遮光性樹脂層成形工程と、
   上記配線基板と上記遮光性樹脂層とを切断して光学素子パッケージを１個ずつずつに切り分ける配線基板切断工程とを経て
   上記光透過性樹脂層を外方に臨ませるとともに上記入出力電極と上記接続用ランドとを接続したワイヤを保持する上記遮光性樹脂層によって上記光学素子チップを封止した光学素子パッケージを製造することを特徴とする請求項４に記載の光学素子パッケージの製造方法。
6. 上記光学素子チップが上記光学入力部で受光した青色光信号を上記素子機能層において電気信号に変換する機能又は上記素子機能層において電気信号に基づく青色光信号を生成して上記光学出力部から出射させる機能を有する青色光学素子チップであり、
   上記光透過性樹脂層が硬化状態でも柔軟性が保持される青色光透過性樹脂によって成形され、
   上記遮光性樹脂層成形工程において、上記各光学素子チップが上記成形金型のキャビティ内に、それぞれに形成した上記光透過性樹脂層を内面に押圧させて装填した状態で遮光性樹脂をキャビティ内に射出して上記遮光性樹脂層を成形することを特徴とする請求項４に記載の光学素子パッケージの製造方法。
7. 上記光透過性樹脂層形成工程が、
   上記半導体基板の主面上に、上記素子機能層を被覆して感光性樹脂層を全面に亘って形成する感光性樹脂層形成工程と、
   上記感光性樹脂層に対してフォトリソグラフ法により上記光学入力部又は光学出力部の対向部位に開口部を形成するパターニング工程と、
   上記各開口部に対して液状の光透過性樹脂を充填する光透過性樹脂充填工程と、
   上記各光透過性樹脂を硬化させる光透過性樹脂硬化工程と、
   上記半導体基板の主面上から上記感光性樹脂層絶縁層を除去する感光性樹脂層除去工程とを有することを特徴とする請求項４に記載の光学素子パッケージの製造方法。
8. 上記光透過性樹脂層形成工程の後工程として、
   上記ウェーハを切断して上記光学素子チップを１個ずつに切り分けるウェーハ切断工程と、切り分けた上記各光学素子チップをそれぞれの上記入出力電極をリードフレームの端子片に接続するワイヤボンディング工程とを施した後に、
   上記リードフレームを上記成形金型のキャビティ内に装填して多数個の上記光学素子チップを一括して光遮光性樹脂層により封止する光遮光性樹脂層成形工程と、
   上記光遮光性樹脂層と上記リードフレームのリード部とを切断して光学素子パッケージを１個ずつずつに切り分ける切断工程とを経て
   上記光透過性樹脂層を外方に臨ませるとともに、上記入出力電極と上記端子片とを接続したワイヤを保持しかつ上記端子片を突出させる上記光遮光性樹脂層によって上記光学素子チップを封止した光学素子パッケージを製造することを特徴とする請求項４に記載の光学素子パッケージの製造方法。
   

Images