(57)【要約】【課題】受光特性に優れるとともに、小型化、低背化が容易で、光半導体装置としての生産性にも優れた光半導体素子収納用パッケージ、および光半導体装置を提供すること。【解決手段】  上面に受光部３aが形成された光半導体素子３を収容し搭載するための凹部１aを上面に有する絶縁基体１と、絶縁基体１の凹部１aの内側から外側に導出された配線導体２と、絶縁基体１の上面に凹部１aを塞ぐようにして取着される透光性蓋体５とを具備し、透光性蓋体５の下面の外周部には、紫外線で変色する樹脂層９が被着されている。【選択図】  図１
2006041270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に受光部が形成された光半導体素子を収容し搭載するための凹部を上面に有する絶縁基体と、該絶縁基体の前記凹部の内側から外側に導出された配線導体と、前記絶縁基体の上面に前記凹部を塞ぐようにして取着される透光性蓋体と、該透光性蓋体の下面の外周部に被着された紫外線で変色する樹脂層とを具備することを特徴とする光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項２】
前記透光性蓋体は、紫外線硬化性樹脂から成る接合材を介して前記絶縁基体に接合されることを特徴とする請求項１記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項３】
前記樹脂層は、前記透光性蓋体の下面の外周部に平面視で前記受光部と重ならないように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光半導体素子収納用パッケージ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光半導体素子収納用パッケージと、前記絶縁基体の前記凹部の底面に接合されて搭載されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された光半導体素子と、前記絶縁基体の上面に前記凹部を塞ぐようにして取着された前記透光性蓋体とを具備しており、前記樹脂層は紫外線により暗色に変色していることを特徴とする光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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を具備した光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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を気密に収納するための光半導体素子収納用パッケージは、光半導体素子を収容するための凹部が上面に形成された絶縁基体と、絶縁基体の凹部の内側から外側に導出された配線導体とを具備した構造である。
【０００３】
光半導体素子は上面の中央部に受光部を有し、外周部には電極が設けられている。この光半導体素子は、絶縁基体の凹部内に収容されるとともに、凹部の底面に樹脂接着剤等により接合され、光半導体素子の電極と上記配線導体のうち凹部の内面に露出した部位とが、Ａｕ，Ａｌ等から成るボンディングワイヤにより電気的に接続される。
【０００４】
また、透光性蓋体が絶縁基体の上面に、凹部を塞ぐようにして接合材を介して取着され、絶縁基体の凹部と透光性蓋体とで構成される密閉空間内に光半動体素子が気密に収納される。
【０００５】
このように従来の光半導体装置は、透光性蓋体を有することにより、光半導体装置の内部空間にゴミなどの異物が進入することを防止するとともに、光半導体装置の内部空間を密閉空間とすることで、外部雰囲気の湿気が光半導体装置内に進入するのを極力防ぐようにして、光半導体素子の耐久性を向上させるようにしている。
【０００６】
また、光半導体素子が収納されている凹部内には、通常、光半導体素子の受光部を取り囲むようにして遮光板が取着されている。
【０００７】
遮光板を取着しておくと、外部から凹部内に入射する光のうち、受光部の直上の領域よりも外側から斜めに入射する光を遮光板で遮ることができるため、光半導体装置の受光部に余分な光が受光されることが防止される。また凹部内で光の乱反射が発生することも効果的に防止することができる。そのため、受光の精度を良好に確保することができる。
【０００８】
なお、一般的な光半導体装置では、外部機器との電気的接続を行うために絶縁基体の外周部に外部接続端子が配設されており、その外部接続端子は、絶縁基体の凹部内から絶縁基体の側面および下面の少なくとも一方にかけて形成された配線導体等を介して電極パッドに接続されている。
【０００９】
そして、光半導体素子により透光性蓋体を介して受光されるとともに変換されて生じた電気信号は、配線導体および外部接続端子を経由して光半導体装置の外部に配置された各種の機器や素子などに送られる。
【００１０】
なお、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を具備した光半導体装置において、透光性蓋体と絶縁基体との接着における接合材としては、シリカフィラーを混入させたエポキシ樹脂やフェノール樹脂，クレゾール樹脂，粉体カーボンとシリコン樹脂粒子の混合体等の熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を用いたものが使用されている。
【００１１】
特に、近年、透光性蓋体を絶縁基体に取着する接合材としては、硬化のためにあまり高温にする必要が無く、光半導体素子に対する熱の影響の小さい、紫外線硬化性樹脂から成るものが多用されるようになってきている。
【００１２】
また、接合材として紫外線硬化性樹脂から成るものを用いると、熱硬化性樹脂に比べ樹脂の硬化のための処理時間が短縮できるので、光半導体装置を製造する工程の短縮化に有効である。
【特許文献１】特開１９９５−１９８９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の光半導体装置においては、凹部内に遮光板を取り付けるスペースを確保するために凹部の大きさを大きくする必要があり、これにともない絶縁基体の小型化，低背化が妨げられるという問題があった。
【００１４】
また、遮光板を取り付けるために光半導体素子を収納した光半導体装置の生産性を向上させることが難しいという問題があった。
【００１５】
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、受光特性に優れるとともに、小型化、低背化が容易で、光半導体装置としての生産性にも優れた光半導体素子収納用パッケージ、および光半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の光半導体素子収納用パッケージは、上面に受光部が形成された光半導体素子を収容し搭載するための凹部を上面に有する絶縁基体と、該絶縁基体の前記凹部の内側から外側に導出された配線導体と、前記絶縁基体の上面に前記凹部を塞ぐようにして取着される透光性蓋体と、該透光性蓋体の下面の外周部に被着された紫外線で変色する樹脂層とを具備することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の光半導体素子収納用パッケージは好ましくは、前記透光性蓋体は、紫外線硬化性樹脂から成る接合材を介して前記絶縁基体に接合されることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の光半導体素子収納用パッケージは好ましくは、前記樹脂層は、前記透光性蓋体の下面の外周部に平面視で前記受光部と重ならないように形成されていることを特徴とする。
【００１９】
また本発明の光半導体装置は、上記いずれかの構成の光半導体素子収納用パッケージと、前記絶縁基体の前記凹部の底面に接合されて搭載されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された光半導体素子と、前記絶縁基体の上面に前記凹部を塞ぐようにして取着された前記透光性蓋体とを具備しており、前記樹脂層は紫外線により暗色に変色していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の光半導体素子収納用パッケージによれば、透光性蓋体の下面の外周部に被着された紫外線で変色する樹脂層を具備しているため、透光性蓋体にあらかじめ紫外線を照射、または、透光性蓋体を絶縁基体の上面に取着させたのちに紫外線を照射することにより、透光性蓋体に被着された樹脂層が変色し、この変色した樹脂層を遮光板として機能させることができる。そのため、凹部内に別体の遮光板を取り付けることなく、光半導体素子の受光部に余分な外光が入射したり、凹部内で光の乱反射が発生したりすることを効果的に防ぐことができ、受光特性に優れた光半導体装置を形成することができるとともに、小型化、低背化が容易で、光半導体装置としての生産性にも優れた光半導体素子収納用パッケージを提供することができる。
【００２１】
また、従来の遮光板を使用していた光半導体装置では、光半導体素子の接着およびワイヤーボンディング後に、暗色の遮光板を載せるため、遮光板搭載後のワイヤーの異常（ワイヤー接触、ワイヤー曲がり等）および光半導体素子表面の異常（光半導体素子の受光エリア外での異常、金属性異物の付着等）の確認を、遮光板搭載後もしくは透光性蓋体を取着した後の工程で確認することができないのに対し、本発明の光半導体素子収納用パッケージは、例えば、樹脂層を透光性蓋体の下面の外周部に被着させた直後は透光性を有するものとしておくことにより、透光性蓋体を取着後でも外観検査を行ってワイヤー異常や光半導体素子表面の異常について検出可能であり、この外観検査後に紫外線により樹脂層を変色させて遮光機能を持たせることができる。
【００２２】
また、本発明の光半導体装置において好ましくは、透光性蓋体は、紫外線硬化性樹脂から成る接合材を介して絶縁基体に接合されることから、接合材を硬化させて透光性蓋体を絶縁基体に接合するための紫外線照射と、樹脂層を変色させるための紫外線の照射とを一つの工程で済ませることができ、より一層光半導体装置の生産性に優れた光半導体素子収納用パッケージを提供することができる。
【００２３】
また、接合材を硬化させるための紫外線の照射が確実に行なわれたか否かの検知を、樹脂層が変色しているか否かを見ることにより容易に行なうことができ、接合材を介して透光性蓋体が絶縁基体に確実に接合された気密封止の信頼性の良好な光半導体装置を製造することが可能な光半導体素子収納用パッケージとすることができる。
【００２４】
また、本発明の光半導体素子収納用パッケージにおいて、好ましくは、樹脂層は、透光性蓋体の下面の外周部に平面視で受光部と重ならないように形成されていることから、樹脂層が変色したときに、外光が受光部に入射することが樹脂層で妨げられることはなく、より一層受光特性に優れた光半導体素子収納用パッケージとすることができる。
【００２５】
本発明の光半導体装置は、上記いずれかの構成の光半導体素子収納用パッケージと、絶縁基体の凹部の底面に接合されて搭載されるとともに電極が配線導体に電気的に接続された光半導体素子と、絶縁基体の上面に凹部を塞ぐようにして取着された透光性蓋体とを具備しており、樹脂層は紫外線により暗色に変色していることから、暗色に変色した樹脂層が遮光板として機能することにより、受光特性に優れるとともに、小型化、低背化が容易で、生産性にも優れた光半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置について以下に詳細に説明する。図１は本発明の光半導体素子収納用パッケージおよび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１において、１は絶縁基体、２は配線導体、３は光半導体素子、４は光半導体素子の電極、５は透光性蓋体、６は光半導体素子３を絶縁基体１に接着するための接着剤、７は透光性蓋体５を絶縁基体１に取着するための接合材、８はボンディングワイヤ、９は透光性蓋体に被着された樹脂層である。これらの絶縁基体１、配線導体２、透光性蓋体５により光半導体素子収納用パッケージが主に構成されている。また、絶縁基体１の上面には凹部１ａが形成され、この凹部１ａに光半導体素子３を収容し、透光性蓋体５で凹部１ａを封止することにより光半導体装置１０が基本的に構成される。
【００２７】
絶縁基体１は、アルミナセラミックス（アルミナ質焼結体），窒化アルミニウムセラミックス，炭化珪素セラミックス，窒化珪素セラミックス，ガラスセラミックス等のセラミックスや、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂等の樹脂、樹脂とセラミックスとの複合材料等からなり、絶縁基体１の底板部の上面の外周部に、別体の枠状の側壁部が設けられているか、または絶縁基体１の底板部と側壁部とは一体的に形成されていてもよい。
【００２８】
絶縁基体１は、例えば、アルミナ質焼結体から成り、底板部と側壁部とが一体焼成して形成されている場合、アルミナ，シリカ等の原料粉末を有機溶剤，樹脂バインダーとともにシート状に成形して複数のセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）を作製するとともに、一部のものを枠状に打ち抜いて枠状のグリーンシートを作製し、その後、枠状のグリーンシートが上層に位置するようにしてグリーンシートを複数積層し、原料粉末の組成に応じて約１３００〜１６００℃の温度で焼成することにより形成される。底板部および側壁部は、１層のグリーンシートで形成されても、複数のグリーンシートが積層されて形成されてもよい。
【００２９】
この場合、絶縁基体１は、光半導体装置１０を外部電気回路基板（図示せず）等に実装した際に、光半導体素子３の作動、停止にともなう発熱で膨張、収縮するため、光半導体素子３に加わる熱応力を極力小さくして信頼性を高める上で、熱膨張係数が５×１０−６／℃程度と小さく、光半導体素子３との熱膨張係数の差の小さいアルミナを主成分としたセラミックスから成ることが好ましい。
【００３０】
また、絶縁基体１の上面には、光半導体素子３を収容し底面に載置するための凹部１ａが形成されており、凹部１ａの内側から外側に導出するようにして配線導体２が形成されている。配線導体２のうち凹部１ａの内側に露出した部位に光半導体素子３の電極４がボンディングワイヤ８を介して接続されるとともに、凹部１ａの外側に導出された露出部分が外部電気回路（図示せず）に半田等の接続材（図示せず）を介して接続されることにより、絶縁基体１に搭載された光半導体素子３は、電極４、ボンディングワイヤ８および配線導体２を介して外部電気回路に電気的に接続される。
【００３１】
配線導体２は、タングステン，モリブデン，銅，銀等のメタライズ導体により形成されている。配線導体２は、例えば絶縁基体１となるグリーンシートに予め所定のスルーホールを形成し、タングステン，モリブデン，銅，銀等の金属ペーストをグリーンシートの表面やスルーホールの内面に印刷塗布したり充填しておくことにより形成される。
【００３２】
また、光半導体素子３は、その上面の中央部に受光部が設けられており、その上面の受光部の周囲である外周部には、電源用や信号用の電極４が設けられている。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 Deice）、ＥＰＲＯＭ（Erasable and Programmable ＲＯＭ）等の受光素子、またはこれらの受光部を有する光半導体素子などからなる半導体素子である。
【００３３】
光半導体素子３は凹部１ａの底面に載置され、接着剤６によって接合されており、上面の外周部の電極４と、配線導体２の凹部１ａの内側に露出している部分とは、Ａｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤ８により電気的に接続される。
【００３４】
接着剤６としては、アクリル樹脂やエポキシ樹脂等の樹脂接着剤やガラス等から成るものを用いることができる。
【００３５】
なお、ボンディングワイヤ８は、その長さが０．３〜３ｍｍであることが好ましい。０．３ｍｍ未満では、ボンディングワイヤ８が短すぎて十分なループを形成することが難しくなるため、光半導体素子３の電極４と配線導体２とを確実に接続することが難しくなり、接続不良が生じやすくなる。３ｍｍを超えると、ボンディングワイヤ８が長くなりすぎてループが不要に高くなる傾向があり、ボンディングワイヤ８に不要なインダクタンスが発生して高周波信号の伝送性が劣化しやすくなるとともにコスト高となる。
【００３６】
また、光半導体素子３の電極４と配線導体２との接続は、ボンディングワイヤ８により行うものに限らず、いわゆるリボン等の帯状の接続線等を用いてもよい。
【００３７】
凹部１ａに光半導体素子３が収容された絶縁基体１について、その上面に透光性蓋体５を取着して凹部を塞ぐことにより、絶縁基体１の凹部１ａと透光性蓋体５とで構成される密閉空間内に光半導体素子３が気密封止され、光半導体装置１０が形成される。
【００３８】
なお、透光性蓋体５の絶縁基体１の上面に対する取着は、例えば、接合材７を介して、透光性蓋体５の下面の外周部と絶縁基体の上面の外周部とを接合することにより行なわれる。この接合材７は、例えば、エポキシ樹脂，シリコーン樹脂，フェノール樹脂，クレゾール樹脂，ポリエーテルアミド樹脂等の樹脂材料から成る。なお、樹脂材料の中にシリカ粉末やカーボン粉末等の無機フィラー粉末を添加したものでもよい。
【００３９】
また、透光性蓋体５は、下面の外周部に紫外線で変色する樹脂層９が被着されている。
【００４０】
このような樹脂層９が透光性蓋体５に被着されていることから、透光性蓋体５にあらかじめ紫外線を照射、または、透光性蓋体５を絶縁基体１の上面に取着させたのちに紫外線を照射することにより、透光性蓋体５に被着された樹脂層９を変色させ、この変色した樹脂層９を遮光板として機能させることができる。そのため、凹部１ａ内に別体の遮光板を取り付けることなく、光半導体素子３の受光部３ａに余分な外光が入射したり、凹部１ａ内で光の乱反射が発生したりすることを効果的に防ぐことができ、受光特性に優れるとともに、小型化、低背化が容易で、生産性にも優れた光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置を提供することができる。
【００４１】
紫外線による樹脂層９の変色は、例えば、２０００ｍＪ／ｃｍ２以上の紫外線を照射することにより行われる。
【００４２】
なお、この光半導体装置において、樹脂層９は、外光を有効に遮り、凹部１ａ内に入射するのを防ぐために、紫外線により、黒色，黒灰色，暗褐色，暗赤褐色，暗緑色，暗青色等の暗色に変色している必要がある。
【００４３】
紫外線で変色する樹脂層９は、例えば、紫外線硬化性や熱硬化性の樹脂材料に紫外線で変色する色素を添加することにより形成されている。
【００４４】
紫外線で変色する色素は、メラニン色素などからなり、例えば長径１〜２μm、短径０．４μm程度の米粒形状のものなどが用いられる。このような色素は、色素の粉末を未硬化の樹脂に添加し混練することにより、樹脂中に均一に含有される。また、色素は樹脂全体に均一な割合で含有されていることが好ましい。色素の含有の割合にバラツキがあると、紫外線を照射して変色させたときに変色の度合いにむらが生じ、遮光機能にバラツキが生じる傾向がある。
【００４５】
また、色素の含有量は樹脂層９の樹脂に対して１５質量％以上であることが好ましい。これにより、樹脂層９の変色を確実に鮮明なものとすることができ、より確実に、外光の入射を遮る遮光板として機能させることができる。また、経済性や作業性を考慮すると、１５乃至４０質量％の範囲がより一層好ましい。
【００４６】
樹脂層９の樹脂は、色素の変色を明瞭に把握するために、それ自体は無色透明または白色系のものであることがよい。このような樹脂層９の樹脂として、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂から成るものが特に好適である。
【００４７】
また、透光性蓋体５は、紫外線硬化性樹脂から成る接合材７を介して絶縁基体１に接合されることが好ましい。
【００４８】
これにより、接合材７を硬化させて透光性蓋体５を絶縁基体１に接合するための紫外線照射と、樹脂層９を変色させるための紫外線の照射とを一つの工程で済ませることができ、より一層生産性に優れた光半導体装置１０、およびそのための光半導体素子収納用パッケージを提供することができる。
【００４９】
また、接合材７を硬化させるための紫外線の照射が確実に行なわれたか否かの検知を、樹脂層が変色しているか否かを見ることにより容易に行なうことができ、接合材７を介して透光性蓋体５が絶縁基体に確実に接合された気密封止の信頼性の良好な光半導体装置１０、およびそのための光半導体素子収納用パッケージを提供することができる。
【００５０】
また、樹脂層９は、透光性蓋体５の下面の外周部に平面視で受光部３ａと重ならないように形成されていることが好ましく、受光部３ａよりも外側までの大きさとするのがより一層好ましい。
【００５１】
これにより、樹脂層９が変色したときに、外光が受光部３ａに入射することが樹脂層９で妨げられることはなく、より一層受光特性に優れた光半導体素子収納用パッケージおよび光半導体装置１０とすることができる。
【００５２】
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あれば種々の変更は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の光半導体装置について実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１：絶縁基体
１ａ：凹部
２：配線導体
３：光半導体素子
４：電極
５：透光性蓋体
６：接着剤
７：接合材
８：ボンディングワイヤ
９：樹脂層
１０：光半導体装置
【図１】
2006041270.tif 000003