JPH11163391A - 光半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光素子及び受光素子を対向させて組み立
て、モールドすることを容易にし、多量に安価に生産で
きる光半導体装置を提供する。 【解決手段】 少なくとも一部が光学的に透明な絶縁材
１と、その両面にそれぞれ被着され引き出し電極となる
導電材２ａ、２ｂと、絶縁材１の一方の面に被着された
導電材２ａに電気的に接続された発光素子３と、絶縁材
１の他方の面に被着された導電材２ｂに電気的に接続さ
れた受光素子４と、発光素子３及び受光素子４を保護す
るパッケージ６とを具備し、発光素子３及び受光素子４
が絶縁材１の光学的に透明な部分を介して対向配置され
るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光信号を電気信号
に変化させる、ホトカプラ等の非接触接点を有する光半
導体装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来のこの種の光半導体装置をホトカプラ
を例にとり図５に示す。本図において、２ｇ及び２ｈは
リードフレームを示し、それぞれのダイアイランドに発
光素子３及び受光素子４がダイボンディングされ、それ
ぞれのインナーリードと発光素子３及び受光素子４の電
極３ａ、４ａが金線等のワイヤー５ｃ、５ｄによって電
気的に接続されている。

【０００３】発光素子３としては、ＬＥＤが、受光素子
４としては、ホトダイオードやホトトランジスタ等が一
般に使用されている。パッケージ６は外乱光や腐食性雰
囲気から発光素子３や受光素子４を保護するために設け
られた樹脂やセラミック製のものであり、量産性を考慮
してトランスファモールドによって形成した樹脂パッケ
ージが一般に使用されている。

【０００４】例示したホトカプラは発光素子３及び受光
素子４の発光面及び受光面を対向配置することによって
光軸を合わせ、これらをパッケージ６内に封入して組み
立ててている。このような構成なので、例えば受光素子
４をホトダイオードとした場合、ワイヤー５ｃに電流を
流し発光素子３を発光させることにより、ワイヤー５ｄ
を通じてバイアスを加えている受光素子４側に発光素子
３の発光量に応じた電気信号を発生させ、ワイヤー５ｂ
を通じてリードフレーム２ｈの外部リードからその信号
を取り出すことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では発光素子及び受光素子の発光面及び受光
面を正確に対向させて組み立て、モールドすることは困
難であり、多くの工数を必要とし、多量に安価に生産す
るには問題があった。

【０００６】例えば、２枚のリードフレームをそれぞれ
に搭載した発光素子と受光素子が対向するよう配置し、
モールディングの間、その状態を維持させる必要がある
が、その際ワイヤーと素子またはワイヤー同士の接触を
避けねばならず所定の間隙が必要となる。さらに、光軸
を合わせるために発光素子と受光素子の位置も所定精度
で合わせねばならない。即ち、そのためのハンドリング
やローディングが複雑になり、自動化の弊害となってい
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明の光半導体装置は、少なくとも一部が光学的
に透明な絶縁材と、該絶縁材の両面にそれぞれ被着され
引き出し電極となる導電材と、前記絶縁材の一方の面に
被着された前記導電材に電気的に接続された発光素子
と、前記絶縁材の他方の面に被着された前記導電材に電
気的に接続された受光素子と、前記発光素子及び前記受
光素子を保護するパッケージとを具備し、前記発光素子
及び前記受光素子が前記絶縁材の光学的に透明な部分を
介して対向配置されていることを特徴とする。

【０００８】なお、前記絶縁材の光学的に透明な部分は
透孔としてもよい。

【０００９】また、前記導電材はパターニングされた薄
膜とすることができる。

【００１０】また、前記導電材はリードフレームとして
もよい。

【００１１】なお、これら光半導体装置において、前記
発光素子及び前記受光素子をそれぞれ前記導電材にフェ
イスダウンボンディングした構成としてもよい。この
際、前記発光素子及び前記受光素子はフリップチップと
して好適である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に沿って説明する。但し、複数の図面において、同一
または相当するものには同一の符号を付し、説明の重複
を避けた。

【００１３】図１は本発明の光半導体装置の実施の形態
を示す図であり、本図において１は透明樹脂やガラス板
等の透明基板、２ａ、２ｂは透明基板１上に銅箔を被
着、パターニングして得た薄膜、３ａ、４ａはそれぞれ
発光素子３及び受光素子４の主面（受発光面）に形成し
たバンプ電極、３ｂ、４ｂはそれぞれ発光素子３及び受
光素子４の裏面電極、５ａ、５ｂはそれぞれ裏面電極３
ｂ、４ｂと薄膜２ａ、２ｂを結線する金線等のワイヤー
を示す。

【００１４】本実施の形態を構成するには、例えば発光
素子３及び受光素子４の主面の電極にはんだバンプを形
成し、透明基板１上の銅箔パターン２ａ、２ｂのコンタ
クト部分にはんだ印刷を施しておき、発光素子３または
受光素子４を搭載後、リフロー炉やレーザーによりバン
プを溶融し、フェイスダウンボンディングを行う。

【００１５】その結果、図示のとおり光学的に透明な透
明基板１を介して発光素子３と受光素子４が対向配置さ
れ、発光素子３と受光素子４の位置は、薄膜２ａ、２ｂ
のパターン精度のみでほぼ決まり、位置合わせに対する
困難性はなくなる。なお、ワイヤー５ａ、５ｂは接地の
ためにボンディングされている。

【００１６】図２は本発明の光半導体装置の他の実施の
形態を示す図であり、図１のものと異なるところは、光
学的に透明な絶縁材として、一部に透孔１１ａを設けた
ポリウレタン*1基材の接着剤板１１を使用し、そこに被
着する導電材をリードフレーム２ｃ、２ｄとしていると
ころである。但し、このリードフレーム２ｃ、２ｄに
は、ダイアイランドは必要なく、その部分が透孔１１ａ
となっている。

【００１７】本実施の形態を構成するには、発光素子３
と受光素子４をフェイスダウンボンディングにてそれぞ
れリードフレーム２ｃ、２ｄに別工程で搭載し、接着剤
板１１を介して貼り合わせ、一体化する。この際、透孔
１１ａが光路となるように発光素子３及び受光素子４を
対向配置する。

【００１８】本実施の形態においても、モールド工程前
に半製品を一体化でき、１枚のリードフレームと同様な
形態で扱うことができるので、後の位置合わせに伴う煩
雑さがなくなる。また、発光素子３と受光素子４の位置
合わせは、リードフレーム２ｃ、２ｄに同一のものを使
用すれば容易に行うことができる。

【００１９】図３は本発明の光半導体装置のさらに他の
実施の形態を示す図であり、図２に示したものの変形例
を示す。本実施の形態の特徴は、導電材の一方に従来の
リードフレーム２ｇを使用し、そこに発光素子３を従来
工程で搭載しているところである。

【００２０】図４は本発明の光半導体装置のさらに他の
実施の形態を示す図であり、発光素子３及び受光素子４
を共にフリップチップで構成した場合を示す。このよう
にプレーナー構造で接地電極も主面に形成可能であれ
ば、全ての電極がはんだバンプでリードフレーム２ｅ、
２ｆに接続可能なので、図示のような簡易な構造も可能
となる。なお、この場合の裏面電極３ｂ、４ｂは、光の
漏洩による効率低下を防ぐための反射鏡として形成して
おり、リードフレーム２ｅ、２ｆは図２のリードフレー
ム２ｃ、２ｄと同様にダイアイランド部が抜けている。

【００２１】以上、実施の形態について述べたが、本発
明はこれに限らず、種々の変更が可能である。例えば、
絶縁材として上記実施の形態で述べたほか、ポリイミド
等のフレキシブルな絶縁フィルムとしてもよく、これを
接着剤にて数枚接合したものとしてもよい。また、絶縁
材はペースト状になったフェノール樹脂等の接着剤を硬
化させたものでもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上、説明したように、簡単な構成で発
光素子と受光素子が共に搭載され、一体化した半製品が
形成できることから組立が飛躍的に簡単になり、容易に
自動化できるので、光半導体装置を安価かつ大量に生産
できる利点を持つ。

【００２３】また、絶縁材の光学的に透明な部分を透孔
にすることで不透明素材でも利用することができ、素材
の使用範囲が広がる。

【００２４】また、導電材をパターニングされた薄膜と
することで、組立上の位置合わせ精度確保の困難性が解
消される。

【００２５】また、導電材をリードフレームとすること
で、従来の量産技術の範囲で容易に実現可能となる。

【００２６】さらに、発光素子及び受光素子をそれぞれ
導電材にフェイスダウンボンディングする構成とするこ
とで、発光素子及び受光素子の距離をワイヤーの高さに
関係なく近づけることができ、特に樹脂モールドパッケ
ージの場合に発光素子と受光素子の間に介在する樹脂に
よる減衰特性の影響を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光半導体装置の実施の形態を示す
図である。

【図２】本発明に係る光半導体装置の他の実施の形態を
示す図である。

【図３】本発明に係る光半導体装置のさらに他の実施の
形態を示す図である。

【図４】本発明に係る光半導体装置のさらに他の実施の
形態を示す図である。

【図５】従来の光半導体装置を示す図である。

【符号の説明】

１：透明基板 ２ａ、２ｂ：薄膜 ２ｃ〜２ｈ：リードフレーム ３：発光素子 ４：受光素子 ５ａ〜５ｄ：ワイヤー ６：パッケージ １１：接着剤板 １１ａ：透孔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一部が光学的に透明な絶縁材
   と、該絶縁材の両面にそれぞれ被着され引き出し電極と
   なる導電材と、前記絶縁材の一方の面に被着された前記
   導電材に電気的に接続された発光素子と、前記絶縁材の
   他方の面に被着された前記導電材に電気的に接続された
   受光素子と、前記発光素子及び前記受光素子を保護する
   パッケージとを具備し、前記発光素子の発光面及び前記
   受光素子の受光面が前記絶縁材の光学的に透明な部分を
   介して対向配置されていることを特徴とする光半導体装
   置。
2. 【請求項２】 前記絶縁材の光学的に透明な部分は透孔
   であることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装
   置。
3. 【請求項３】 前記導電材はパターニングされた薄膜で
   あることを特徴とする請求項１または２に記載の光半導
   体装置。
4. 【請求項４】 前記導電材はリードフレームであること
   を特徴とする請求項１または２に記載の光半導体装置。
5. 【請求項５】 前記発光素子及び前記受光素子はそれぞ
   れ前記導電材にフェイスダウンボンディングされている
   ことを特徴とする請求項１乃至４に記載の光半導体装
   置。