(57)【要約】【課題】  高分解能で高性能な光半導体装置を、金型を用いることなく、簡単に製造することができる光半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  集合基板１上に発光素子２および受光素子３を搭載すると共に、その電極を集合基板１上の電極端子と接続し、表面全体を透光性樹脂層５で封止し、発光面および受光面が凸型部５ａの上面になるように透光性樹脂層５の一部を切削して凸型部５ａを形成し、発光素子２と受光素子３との間、および発光素子および受光素子の周囲の透光性樹脂層５に基板に達する溝を形成し、その溝、遮光溝５ｂ、分離溝５ｃ内を含め透光性樹脂層５の周囲を被覆するように遮光性樹脂層６で被覆する。そして、透光性樹脂層の凸型部５ａの突出面が露出するように遮光性樹脂層６の上面を研削してから、個片化する。【選択図】        図１
2010045107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集合基板上に発光素子および受光素子の組を複数組搭載すると共に、該発光素子および受光素子の電極を前記集合基板上の電極端子と接続し、前記複数組の発光素子および受光素子を一体に被覆するように透光性樹脂層で封止し、前記発光素子および受光素子の組の発光面および受光面が凸型の突出形状となるように前記透光性樹脂層の一部を切削すると共に、前記発光素子および受光素子の組のそれぞれの前記発光素子と前記受光素子との間、および前記発光素子および受光素子の各組の境界部における前記透光性樹脂層に前記基板に達する溝を形成した後、該溝内を含め前記透光性樹脂の周囲を被覆するように遮光性樹脂層で被覆し、前記透光性樹脂層の前記凸型の突出形状の表面が露出するように前記遮光樹脂層の上面を研削し、その後前記発光素子および受光素子の各組の境界部の前記遮光性樹脂層を、前記発光素子および受光素子の各組の側壁に前記遮光性樹脂層が残存するように切断することにより個片化することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子と受光素子とが、その発光面および受光面を同じ方向に向けて並べて配置され、発光素子から放射された光が対象物で反射して受光素子により検出することにより、対象物を検出する光半導体装置の製造方法に関する。さらに詳しくは、たとえばバーコードなどの微細なパターンを正確に読み取ることができる高分解能の光半導体装置を、金型を用いることなく、簡単に製造することができる光半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光素子と受光素子とを同じ方向に向けて配置し、発光素子から放射された光が対象物で反射して受光素子で検出する、いわゆるフォトリフレクタと呼ばれる光半導体装置は、ある程度の量産をする場合、２重モールド方式で製造されている。すなわち、基板上に発光素子と受光素子とをダイボンディングし、ワイヤボンディングなどにより、発光素子および受光素子の各電極を基板上の電極端子（配線）と接続して透光性樹脂により封止するため、１次モールドを行う。そして、発光素子および受光素子の発光面および受光面とする部分を除いて、発光素子および受光素子を被覆する透光性樹脂層の周囲を、再度遮光性樹脂によりモールド成形して（２次モールド）、外部からの光や、対象物で反射する以外の発光素子からの光が直接受光素子に入射しないように形成される。この際、高分解能を必要とされるフォトリフレクタは、発光素子の光が直接受光素子に到達しないように、その間に遮光壁を形成する構造が採用されている（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−３８５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述のように、２重モールド方式で成形すると、１種類の製品に対して２種類の金型が必要となり、少品種で大量生産をする場合には、金型作製費を回収することができるが、多品種少量生産の場合には、金型費が嵩み、光半導体装置（フォトリフレクタ）のコストアップになるという問題がある。
【０００４】
たとえば、ただ単に対象物の有無を検出するフォトリフレクタのような光半導体装置なら、光半導体装置を製造する場合に、発光素子と受光素子との位置関係などに関して、それほど精密さを必要としないが、精細なバーコードの検出など高分解能を必要とする光半導体装置では、ノイズの影響などを極力排除し、かつ、発光素子からの光で対象物により反射した光を確実に受光素子で受光することが非常に重要となり、ノイズなどが入らないように、相当精密に製造する必要がある。このような精密さを必要とする高分解能の光半導体装置は、金型成形による２重モールド方式で製造することが望ましいが、使用用途により外形の大きさが若干異なったり、発光面および受光面のレンズ形成の有無により異なったりするような場合、一々金型を変更しなければならず、前述のように２重モールド方式では１つの製品に対して２つの金型を必要とするため、しかも金型費用は非常に高価であるため、多品種少量生産の場合には、非常にコストアップになるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、高分解能で高性能な光半導体装置を、金型を用いることなく、簡単に製造することができる光半導体装置の製造方法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】
【０００６】
本発明による光半導体装置の製造方法は、集合基板上に発光素子および受光素子の組を複数組搭載すると共に、該発光素子および受光素子の電極を前記集合基板上の電極端子と接続し、前記複数組の発光素子および受光素子を一体に被覆するように透光性樹脂層で封止し、前記発光素子および受光素子の組の発光面および受光面が凸型の突出形状となるように前記透光性樹脂層の一部を切削すると共に、前記発光素子および受光素子の組のそれぞれの前記発光素子と前記受光素子との間、および前記発光素子および受光素子の各組の境界部における前記透光性樹脂層に前記基板に達する溝を形成した後、該溝内を含め前記透光性樹脂の周囲を被覆するように遮光性樹脂層で被覆し、前記透光性樹脂層の前記凸型の突出形状の表面が露出するように前記遮光樹脂層の上面を研削し、その後前記発光素子および受光素子の各組の境界部の前記遮光性樹脂層を、前記発光素子および受光素子の各組の側壁に前記遮光性樹脂層が残存するように切断することにより個片化することを特徴としている。
【０００７】
ここに集合基板とは、複数組の発光素子および受光素子の組を同時に形成し得る大きな基板を意味する。また、発光素子および受光素子とは、半導体ウェハからチップ化したベアチップのものが一般的に用いられるが、チップ型素子などの素子の形にパッケージしたものでもよい。要は、光を発光し、または受光する状態に形成されたものであればよく、その外観の形状には制約されない。また、受光素子とは、フォトダイオード、フォトトランジスタなどの他、光を検出し得る素子であれば何でもよい意味である。さらに、電極端子とは、発光素子および受光素子の電極（素子にされている場合にはリードを含む）を中継する部分を意味し、配線などを含む意味である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発光素子および受光素子を集合基板上に搭載（ダイボンディング）して、その電極を集合基板に形成された電極端子（配線）などと接続した後に、透光性樹脂で全体を被覆してから、発光素子からの光の放射面および受光素子による光の受光面を幅の狭い凸型部の上面にして、その凸型部の側壁を遮光性樹脂により被覆しているため、発光素子から放射された光は凸型部を通ってその上面からのみ放射され、対象物からの反射光のみが受光素子により受光され、発光素子の光が受光素子に直接入り込んだり、外乱光が直接受光素子に入り込んだりすることが抑制され、ノイズが入り込むことなく対象物のパターンを正確に認識することができる。しかも、集合基板上で発光素子および受光素子の組を連続的に並べて、一般的には、ダイボンディングおよびワイヤボンディングをした後に、集合基板上の全面に透光性樹脂を流し込んで封止し、その後研削により透光性樹脂の一部を削って凸型部を形成し、再度全体に遮光性樹脂を流し込んで凸型部の上面が露出するように遮光性樹脂の上面を研削するだけで製造することができるため、２回の樹脂の流し込みと研削のみで非常に精密な光半導体装置（フォトリフレクタ）を製造することができる。
【０００９】
その結果、たとえばバーコードなどの微細なパターンを正確に読み取ることができる高分解能の光半導体装置を、金型を用いた２重モールドで製造することなく、非常に安価に製造することができる。そのため、ユーザによる仕様変更にも直ちに対応することができると共に、多品種少量の生産でも、非常に安価に、かつ、短期間で製造することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
つぎに、図面を参照しながら本発明の光半導体装置（フォトリフレクタ）の製造方法について説明する。図１は、本発明の一実施形態である、１個分のフォトリフレクタの製造工程を示す斜視説明図で、図２に実際に製造する集合基板上に複数個のフォトリフレクタを製造する場合の説明図が示されている。
【００１１】
まず、図１（ａ）に示すように、集合基板１上に、発光素子２および受光素子３の組を複数組搭載すると共に、その発光素子２および受光素子３の電極（図示せず）を集合基板１上の図示しない電極端子（配線）と接続する。集合基板１は、たとえば有機基板からなり、発光素子２や受光素子３の電極（素子にされている場合には、素子の電極端子やリード）と接続する電極端子または配線や、外部回路と接続する電極端子や配線が形成されており、複数個のフォトリフレクタを纏めて製造するための大きな基板である。実際には、図２に概略図が示されるように、集合基板１上に、マトリクス状に発光素子２および受光素子３のベアチップの組をダイボンディングして、それぞれの一方の電極を集合基板１の配線などと接続すると共に、それぞれの他方の電極を図示しない電極端子（配線）とワイヤ４をボンディングして接続する。
【００１２】
つぎに、図１（ｂ）に示すように、発光素子２、受光素子３およびワイヤ４の部分を透光性樹脂層５により被覆する。透光性樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂などを用いることができる。この透光性樹脂層５は図２に示すように、集合基板１の周囲に、たとえば０.５ｍｍ程度の高さのダム７を形成し、透光性樹脂を流し込むことにより、ほぼダム７の高さで平らになり、透光性樹脂層５が形成される。
【００１３】
つぎに、図１（ｃ）に示すように、発光素子２および受光素子３の発光面および受光面が凸型部５ａの上面となるように、透光性樹脂層５の発光素子２および受光素子３の上部に、発光素子２と受光素子３とを結ぶ方向に沿って、たとえば０.２〜０.３ｍｍ程度の高さで残るように、その両側をたとえばフラットエンドミル８により研削して、凸型部５ａを形成する。
【００１４】
その後、図１（ｄ）に示すように、発光素子２および受光素子３の間、および図１（ｄ）には図示されていないが、発光素子２および受光素子３の組の周囲（図２に示す発光素子２および受光素子３の各組の境界部、すなわち個片化のため切断するラインＳの部分）の透光性樹脂層５に基板１に達する溝を形成する。発光素子２と受光素子３との間の溝、すなわち遮光溝５ｂは、発光素子２と受光素子３との間に遮光壁を形成するための溝で、０.２〜０.３ｍｍ程度の幅に形成し、素子周囲の溝、すなわち分離溝５ｃは、個片化のための切断により削り取られる厚さと、切断後に各フォトリフレクタの周囲に、溝内に埋め込んだ遮光性樹脂層６が残存するような幅、すなわち０.３〜０.６ｍｍ程度の幅に形成する。この遮光溝５ｂおよび分離溝５ｃの深さは、集合基板１の厚さの半分ぐらいまで達するように深く形成する。
【００１５】
つぎに、図１（ｅ）に示すように、遮光溝５ｂおよび分離溝５ｃの溝内を含め透光性樹脂５の周囲を被覆するように遮光性樹脂層６で被覆する。この遮光性樹脂層６の形成も、図２に示す大きな集合基板１の状態で、ダム７の外周にさらに別の図示しないダムを形成し、前述の透光性樹脂層５と同様に、液状の遮光性樹脂を塗り込むことにより、遮光溝５ｂ、分離溝５ｃ内には流れ込み、凹んだ部分にも充填されると共に、表面は平坦になる。この遮光性樹脂として、たとえばエポキシ樹脂に、カーボンブラックのような光を遮断する粉末などを混入したものを用いることができる。また、図示しないダムは、透光性樹脂を塗り込む際に用いたダム７が、遮光溝５ｂや分離溝５ｃを形成する際に、切断されていること、透光性樹脂層５よりも若干高く遮光性樹脂層６を形成した方が、表面を平らにしやすいことのため、ダム７の外周に、そのダム７よりも若干（０.１〜０.２ｍｍ程度）高くなるように形成するのが好ましい。
【００１６】
その後、図１（ｆ）に示すように、たとえばフラットエンドミルなどにより、遮光性樹脂層６の上面を研削して平坦化させると共に、透光性樹脂層５の前述の凸型部５ａの上面を露出させる。その後発光素子２および受光素子３の各組の境界部（図２に示すラインＳ）で、発光素子２および受光素子３の各組（フォトリフレクタ）の側壁に遮光性樹脂層６が残存するように切断することにより個片化する。その結果、発光素子２および受光素子３の発光面および受光面が、その発光素子２および受光素子３の上部に透光性樹脂層５で形成された凸型部５ａの上面とされ、それ以外の外周および発光素子２と受光素子３との間は、遮光性樹脂層６で被覆されたフォトリフレクタが得られる。
【００１７】
以上のように、本発明によれば、透光性樹脂層５と遮光性樹脂層６の２回の樹脂の塗布と、透光性樹脂層５の凸型部５ａの形成のための研削、および遮光性樹脂層６の上面の平坦化および凸型部５ａの上面の露出のための研削の２回の研削を行うだけで、２重モールドのための金型を全く必要とすることなく、精密な寸法構成のフォトリフレクタを得ることができる。一方、このフォトリフレクタによれば、発光素子２から放射する光は、凸型部５ａを通って、その上面から放射し、対象物で反射して戻ってくる光を受光する場合には、受光素子３上の凸型部５ａの上面から入射した光のみを受光できるように形成されているため、発光素子２からの光が直接受光素子３に到達してノイズになったり、外光が直接受光素子３に入ってノイズになったりすることが抑制され、非常に高分解能の光半導体装置（フォトリフレクタ）となる。
【００１８】
このような光半導体装置を用いてバーコードを読み込む場合には、凸型部５ａの延出方向と直交する方向にバーコードが横切るようにスキャンさせることで、凸型部５ａの幅が狭いほど微細なバーコードを読み込むことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の光半導体装置の製造方法の一実施形態を示す製造工程図である。
【図２】図１の光半導体装置を製造する際の、大きな集合基板を用いて複数個同時に製造する例の説明図である
【符号の説明】
【００２０】
１    集合基板
２    発光素子
３    受光素子
４    ワイヤ
５    透光性樹脂層
５ａ  凸型部
５ｂ  遮光溝
５ｃ  分離溝
６    遮光性樹脂層
７    ダム
８    エンドミル
Ｓ    切断ライン
【図１】
2010045107.tif 000003
【図２】
2010045107.tif 000004