(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側主面に凹部が形成された基体と、前記凹部の底面に載置され、上面の中央部に受光部が設けられた光半導体素子と、前記凹部を覆うように前記基体の前記上側主面の前記凹部の周囲に樹脂層を介して接合されて前記光半導体素子を封止する透光性蓋体とを具備した光半導体装置において、前記透光性蓋体はその下面の前記受光部と対向する部位の周囲に発熱体が設けられていることを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記発熱体は、その入出力端が前記樹脂層の内部に設けられた導電性部材に電気的に接続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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトダイオード、ラインセンサ、イメージセンサ等の受光素子である半導体素子またはこれらの受光部を有する半導体素子を具備した光半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフォトダイオード（ＰＤ）、ラインセンサ、イメージセンサ等の受光素子である半導体素子またはこれらの受光部を有する半導体素子を具備した光半導体装置を図３に示す。図３において、１０１は、基体１０２、光半導体素子１０３および透光性蓋体１０８から主として構成される光半導体装置である。１０２ａは基体１０２の上側主面に形成された凹部、１０２ｂは凹部１０２ａの底面、１０２ｃは基体１０２の側壁部、１０３は基体１０２に実装される光半導体素子、１０３ａは光半導体素子１０３の上面の中央部に設けられた受光部、１０４は光半導体素子１０３の上面の外周部に設けられた電極である。また、１０５は基体１０２の凹部１０２ａの底面１０２ｂの外周部に設けられた電極パッド、１０６はボンディングワイヤ、１０７は基体１０２の上側主面の凹部１０２ａの周囲の略全周に設けられた樹脂層、１０８はガラス等からなる透光性蓋体である。
【０００３】
この光半導体装置１０１を構成する基体１０２はセラミックス等からなり、基体１０２の底板部の上面の外周部に、別体の枠状の側壁部１０２ｃが設けられている。基体１０２の底板部と側壁部１０２ｃとは一体的に形成されていてもよい。また、基体１０２の凹部１０２ａの底面１０２ｂの外周部には電極パッド１０５が設けられている。
【０００４】
光半導体素子１０３は基体１０２の底面１０２ｂに載置され接着固定されており、光半導体素子１０３の上面の外周部には電極１０４が設けられている。電極１０４と電極パッド１０５とは、Ａｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤ１０６により電気的に接続される。また、ガラス、石英、サファイヤ、透明樹脂等から成る透光性蓋体１０８が樹脂層１０７を介して基体１０２の側壁部１０２ｃの上面に接着固定される。
【０００５】
基体１０２は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックス，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス，炭化珪素（ＳｉＣ）セラミックス，窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）セラミックス，ガラスセラミックス等のセラミックス材料、またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金，Ａｌ，Ｃｕ等の金属材料から成る。また、側壁部１０２ｃも基体１０２と同様の材料から成る。
【０００６】
光半導体素子１０３は、凹部１０２ａの底面１０２ｂに載置され、上面の中央部に受光部１０３ａが設けられているとともに上面の外周部に４つ以上の電極１０４が形成されている。光半導体素子１０３は、ＰＤ、ラインセンサ、イメージセンサ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＥＰＲＯＭ（Erasable and Programmable ＲＯＭ）等の受光素子である光半導体素子またはこれらの受光部を有する光半導体素子である。
【０００７】
また、光半導体素子１０３と基体１０２とを電気的に接続するための電極パッド１０５は、基体１０２の側壁部１０２ｃの外面および基体１０２の下側主面等に形成されたメタライズ層等から成る配線パターンやリード端子等（図示せず）を介して外部電気回路等に接続される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光半導体装置１０１は、環境の温度条件が異なるように変化した場合、例えば使用している環境の温度より温度が低い環境へ移動するような場合、またはある環境で外気が急激に温度低下するような場合、光半導体装置１０１の透光性蓋体１０８に結露が発生する。このような事態が生じると、光半導体装置１０１に内蔵された光半導体素子１０３の受光部１０３ａが全く受光できず、例えば小型ビデオカメラ等に光半導体装置１０１が組み込まれた場合、光半導体装置１０１の透光性蓋体１０８下面に結露が発生している間は、映像撮影が全くできなくなるという問題点があった。
【０００９】
従って、本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、光半導体装置に温度変化が生じても透光性蓋体の下面（内面）に結露が発生せず、あるいは透光性蓋体の下面に結露が発生しても短時間で結露を解消することができる光半導体装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、上側主面に凹部が形成された基体と、前記凹部の底面に載置され、上面の中央部に受光部が設けられた光半導体素子と、前記凹部を覆うように前記基体の前記上側主面の前記凹部の周囲に樹脂層を介して接合されて前記光半導体素子を封止する透光性蓋体とを具備した光半導体装置において、前記透光性蓋体はその下面の前記受光部と対向する部位の周囲に発熱体が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、上記の構成としたことから、光半導体装置の環境が低温になり結露が発生しそうな場合や結露が発生した場合、発熱体を発熱させて光半導体装置内の雰囲気の温度を上昇させることにより露点より高い温度とすることで透光性蓋体の下面に結露が生じるのを防ぐことができる。例えば、本発明の光半導体装置を小型ビデオカメラ等に組み込んだ場合、光半導体装置の透光性蓋体の下面に結露が発生しないように制御することができ、また透光性蓋体の下面に結露が発生しても短時間で結露を解消することができる。その結果、小型ビデオカメラ等の映像撮影が長時間全くできなくなるという問題点を解消することができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、前記発熱体は、その入出力端が前記樹脂層の内部に設けられた導電性部材に電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、上記の構成により、例えば樹脂に導電性粒子を混入させて作製した導電性部材とした場合、樹脂層を塗布する際に一緒に導電性部材を塗布して設けることができ、また導電性部材自体が発熱体に接着されるため、確実に接続することができる。また、導電性部材は樹脂層の内部に設けられていることから、その酸化腐蝕を防止できる。特に導電性部材が導電性粒子を混合していることで多孔質となっている場合、導電性部材に水分が侵入したり多量の空気に接触して酸化されるのを有効に防ぐことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の光半導体装置について以下に詳細に説明する。図１，図２は本発明の光半導体装置について実施の形態の一例を示し、図１は光半導体装置の断面図、図２は光半導体装置の平面図である。これらの図において、１は、基体２、光半導体素子３および透光性蓋体７から主として構成される光半導体装置である。２ａは基体２の上側主面に形成された凹部、２ｂは凹部２ａの底面、２ｃは基体２の側壁部、３は基体２に実装される光半導体素子、３ａは光半導体素子３の上面の中央部に設けられた受光部、４は光半導体素子３の上面の外周部に設けられた電極である。また、５は基体２の凹部２ａの底面２ｂの外周部に設けられた電極パッド、６はボンディングワイヤ、７はガラス等からなる透光性蓋体、８は基体２の上側主面の凹部２ａの周囲の略全周に設けられた樹脂層である。
【００１５】
本発明の光半導体装置１は、上側主面に凹部２ａが形成された基体２と、凹部２ａの底面２ｂに載置され、上面の中央部に受光部３ａが設けられた光半導体素子３と、凹部２ａを覆うように基体２の上側主面の凹部２ａの周囲に樹脂層８を介して接合されて光半導体素子３を封止する透光性蓋体７とを具備し、透光性蓋体７はその下面の受光部３ａと対向する部位の周囲に発熱体９が設けられている。
【００１６】
この光半導体装置１を構成する基体２はセラミックス等からなり、基体２の底板部の上面の外周部に、別体の枠状の側壁部２ｃが設けられている。基体２の底板部と側壁部２ｃとは一体的に形成されていてもよい。また、基体２の凹部２ａの底面２ｂの外周部には電極パッド５が設けられている。
【００１７】
本発明の基体２は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックス，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス，炭化珪素（ＳｉＣ）セラミックス，窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）セラミックス，ガラスセラミックス等のセラミックス材料、またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金，Ａｌ，Ｃｕ等の金属材料から成る。また、側壁部２ｃも基体２と同様の材料から成る。
【００１８】
光半導体素子３は、凹部２ａの底面２ｂに載置され、上面の中央部に受光部３ａが設けられているとともに上面の外周部に４つ以上の電極４が形成されている。光半導体素子３は、ＰＤ、ラインセンサ、イメージセンサ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＥＰＲＯＭ（Erasable and Programmable ＲＯＭ）等の受光素子である光半導体素子またはこれらの受光部を有する光半導体素子である。
【００１９】
光半導体素子３は基体２の底面２ｂに載置され接着固定されており、光半導体素子３の上面の外周部には電極４が設けられている。電極４と電極パッド５とは、Ａｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤ６により電気的に接続される。また、ガラス、石英、サファイヤ、透明樹脂等から成る透光性蓋体７が樹脂層８を介して基体２の側壁部２ｃの上面に接着固定される。
【００２０】
また、光半導体素子３と基体２とを電気的に接続するための電極パッド５は、基体２の側壁部２ｃの外面および基体２の下側主面等に形成されたメタライズ層等から成る配線パターンやリード端子等（図示せず）を介して外部電気回路等に接続される。
【００２１】
透光性蓋体７は、エポキシ樹脂等の紫外線硬化性樹脂材料や熱硬化性樹脂等から成る樹脂層８によって、基体２の側壁部２ｃ上面に接着される。この樹脂層８は、余計な外光の入射を遮断するために、黒色、茶色、暗緑色、濃青色等の暗色系の染料や顔料を混入させてもよい。
【００２２】
透光性蓋体７の下面に形成される発熱体９は、スパッタリング法や蒸着法等の薄膜形成法によって導電材料を成膜する方法、またはエポキシ樹脂等の紫外線硬化性樹脂材料や熱硬化性樹脂等に導電性粒子を混入して成る導電性樹脂を塗布する方法等によって形成される。また発熱体９は、図２のように透光性蓋体７の下面の受光部３ａと対向する部位の周囲に直線状に一本設けることができ、また受光部３ａと対向する部位の周囲全周に設けることもできる。
【００２３】
さらに、光半導体装置１の環境の温度が低下した場合、光半導体装置１の内部よりも外面側がより冷却されるため、内部よりも外面側の温度が低くなっている。従って、発熱体９は透光性蓋体７の下面の樹脂層８近傍、即ち光半導体装置１の外面に最も近い部位に設けられるのが好ましい。
【００２４】
また、発熱体９を透明なＩＴＯ（インジウム錫酸化物）薄膜で形成することもでき、光の吸収がなく鮮明な画像を得るうえで好ましい。このＩＴＯ薄膜から成る発熱体９を透光性蓋体７の下面の受光部３ａと対向する部位に設け、不透明の発熱体９を透光性蓋体７の下面の受光部３ａと対向する部位の周囲に設けることもできる。
【００２５】
基体２上に透光性蓋体７を気密封止する場合、基体２と透光性蓋体７に形成された発熱体９とを電気的に導通させるために、導電性樹脂、導電性ペーストまたは異方性導電ゴムなどからなる導電性部材１０を基体２の側壁部２ｃの上面に形成し、側壁部２ｃの上面の略全周に導電性部材１０を覆って樹脂層８を塗布し、側壁部２ｃと透光性蓋体７とを接合させる。
【００２６】
導電性部材１０は、樹脂に導電性粒子を混入させた導電性樹脂から成るのが好ましく、その場合樹脂層８を塗布する際に一緒に導電性部材１０を塗布して設けることができる。また、導電性部材１０自体が発熱体に接着されるため、確実に接続することができる。
【００２７】
本発明の発熱体９の導電性材料の材質は、ニクロム（Ｎｉ−Ｃｒ合金），カーボン（Ｃ），炭化けい素（ＳｉＣ），パラジウム（Ｐｄ），白金（Ｐｔ），タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）等からなる。この発熱体９は、温度の均一性の点から受光部３ａを囲むように形成されることが好ましい。
【００２８】
ここで、光半導体装置１を使用する環境の温度範囲は一般的に０〜５０℃の範囲が適切であり、また光半導体装置１を製造する環境の温度および湿度はそれぞれ２０〜３０℃、３０〜６０％が適切である。このとき、上記の温度および湿度の範囲で製造された光半導体装置１の露点は約１０℃であり、一般的には気密封止された光半導体装置１を使用する最低の温度が０℃であることから、光半導体装置１の露点より環境温度が低くなることが十分にあり得る。従って、環境温度が露点付近になった場合に、発熱体９に所定の電力を印加して光半導体装置１の透光性蓋体７の下面に結露を発生させないようにすることができる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行なうことは何等差し支えない。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、上側主面に凹部が形成された基体と、凹部の底面に載置され、上面の中央部に受光部が設けられた光半導体素子と、凹部を覆うように基体の上側主面の凹部の周囲に樹脂層を介して接合されて光半導体素子を封止する透光性蓋体とを具備した光半導体装置において、透光性蓋体はその下面の受光部と対向する部位の周囲に発熱体が設けられていることにより、光半導体装置の環境が低温になり結露が発生しそうな場合や結露が発生した場合、発熱体を発熱させて光半導体装置内の雰囲気の温度を上昇させることにより露点より高い温度とすることで透光性蓋体の下面に結露が生じるのを防ぐことができる。例えば、本発明の光半導体装置を小型ビデオカメラ等に組み込んだ場合、光半導体装置の透光性蓋体の下面に結露が発生しないように制御することができ、また透光性蓋体の下面に結露が発生しても短時間で結露を消失させることができる。その結果、小型ビデオカメラ等の映像撮影が長時間全くできなくなるという問題点を解消することができる。
【００３１】
本発明において、好ましくは発熱体はその入出力端が樹脂層の内部に設けられた導電性部材に電気的に接続されていることにより、例えば樹脂に導電性粒子を混入させて作製した導電性部材とした場合、樹脂層を塗布する際に一緒に導電性部材を塗布して設けることができ、また導電性部材自体が発熱体に接着されるため、確実に接続することができる。また、導電性部材は樹脂層の内部に設けられていることから、その酸化腐蝕を防止できる。特に導電性部材が導電性粒子を混合していることで多孔質となっている場合、導電性部材に水分が侵入したり多量の空気に接触して酸化されるのを有効に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光半導体装置について実施の形態の例を示す断面図である。
【図２】図１の光半導体装置の平面図である。
【図３】従来の光半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１：光半導体装置
２：基体
２ａ：凹部
２ｂ：底面
２ｃ：側壁部
３：光半導体素子
３ａ：受光部
４：電極
５：電極パッド
７：透光性蓋体
８：樹脂層
９：発熱体
１０：導電性部材
【図１】
0003690663.tif 000002
【図２】
0003690663.tif 000003
【図３】
0003690663.tif 000004