(57)【要約】【課題】  本発明は、簡単な構成により、広い指向角を備えると共に、実装スペースが少なくて済むようにした、受光素子を提供することを目的とする。【解決手段】  一対のリードフレーム１１，１２と、一方のリードフレーム１１のチップ実装部１１ａの少なくとも片面上に実装されると共に、他方のリードフレーム１２の接続部１２ａに対してワイヤボンディングされる受光素子チップ１３と、上記受光素子チップ及び上記リードフレームのチップ実装部及び接続部を包囲するように樹脂モールドにより成形された樹脂部１４と、を含んでいる受光素子１０であって、上記樹脂部の上記受光素子の少なくとも一側縁に対応する領域がレンズ１５を備えるように、受光素子１０を構成する。【選択図】        図１
2006114522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のリードフレームと、一方のリードフレームのチップ実装部の少なくとも片面上に実装されると共に、他方のリードフレームの接続部に対してワイヤボンディングされる受光素子チップと、上記受光素子チップ及び上記リードフレームのチップ実装部及び接続部を包囲するように樹脂モールドにより成形された樹脂部と、を含んでいる受光素子であって、
上記樹脂部の上記受光素子の少なくとも一側縁に対応する領域がレンズを備えていることを特徴とする、受光素子。
【請求項２】
上記レンズが、上記樹脂部の側縁に沿って半円筒状に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の受光素子。
【請求項３】
上記一方のリードフレームのレンズに対向する側縁が、当該側縁の先端から受光素子チップの側縁に向かって斜めに形成された反射面を備えていることを特徴とする、請求項１または２に記載の受光素子。
【請求項４】
上記受光素子チップが一方のリードフレームのチップ実装部の両面に実装されており、
上記反射面が、上記一方のリードフレームの両面にて、そのレンズに対向する側縁の先端からそれぞれ受光素子チップの側縁に向かって斜めに形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の受光素子。
【請求項５】
上記各リードフレームが、上記反射面を備えた側縁以外の方向に延びて、樹脂部の外側に突出していることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の受光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば赤外線通信装置の受光部等の受光部として使用されるような受光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような受光素子は、例えば図６に示すように構成されている。
図６において、受光素子１は、一対のリードフレーム２，３と、一方のリードフレーム２のチップ実装部２ａ上に実装された受光素子チップ４と、上記リードフレーム２，３及び受光素子チップ４を包囲するようにモールド樹脂により形成された樹脂部５と、から構成されている。
【０００３】
上記リードフレーム２，３は、それぞれチップ実装部２ａ及び接続部３ａを備えていると共に、樹脂部５の下面から下方に延びる端子部２ｂ，３ｂを有している。
ここで、上記端子部２ｂ，３ｂは、樹脂部５の下面からほぼ垂直に下方に向かって延びており、上記受光素子１の実装基板への実装の際に、実装基板に設けられたスルーホールを貫通して、ディップハンダ等により電気的に接続され得るようになっている。
尚、図示の場合、カソードを構成する端子部２ｂは４本、アノードを構成する端子部３ｂは２本、それぞれ備えられている。
【０００４】
上記受光素子チップ４は、公知の構成の例えばフォトダイオード等の受光素子チップであって、上記リードフレーム２のチップ実装部２ａ上に接合されると共に、その上面に設けられた電極部（図示せず）が他方のリードフレーム３の接続部３ａに対してボンディングワイヤ（図示せず）により電気的に接続されるようになっている。
【０００５】
上記樹脂部５は、例えば透明エポキシ樹脂等から構成されており、リードフレーム２，３のチップ実装部２ａ及び接続部３ａと受光素子チップ４を包囲するように形成されている。
【０００６】
このような構成の受光素子１によれば、上記受光素子チップ４に光が入射したとき、受光素子チップ４のアノード・カソード間に電位が発生し、リードフレーム２，３を介して外部に電流が流れるようになっている。この電流を検出することによって、受光素子１により光を検出することができる。
ここで、上記受光素子１は、図７に示すように、約１３０度の半値指向角の受光特性を有している。
【０００７】
これに対して、特許文献１に示すような受光素子も知られている。
特許文献１の請求項４によれば、リードフレームの両面に受光素子チップを備えた受光素子が開示されている。
このような構成によれば、リードフレームの両面に備えられた各受光素子チップがそれぞれ別個に光を受光することにより、両面に関してそれぞれ光を検出することができる。
【特許文献１】特開平０６−２９６０４５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した受光素子１においては、特に指向角を広くするようには構成されていないので、ただ一つの受光素子１によって、例えば正面から９０度側方までの光を検出することは困難である。
このため、複数個の受光素子１を使用して、特に３６０度の指向角を備えるためには、例えば１２０度おきに三個の受光素子１を使用して、光の検出を行なうことになるが、実装基板上での受光素子の占有面積が増大することから、当該受光素子１を利用する電気機器等の各種機器の製造コストが増大すると共に、デザイン上の自由度が小さくなってしまう。
さらに、正面からの角度が大きい場合には、受光感度が大きく低下することから、取り込み効率が比較的低くなってしまう。
【０００９】
また、特許文献１による受光素子においては、リードフレームの両面に関してそれぞれ受光素子チップを備えることによって、リードフレームの両面に指向角を設定することができるので、実質的に指向角を広くすることができる。
しかしながら、双方の受光素子チップの指向角の範囲が互いに重なるようなことはない。これにより、前述したような正面から９０度側方までの光を検出することは困難であるので、３６０度の指向角を備えることは不可能である。
【００１０】
本発明は、以上の点から、簡単な構成により、広い指向角を備えると共に、実装スペースが少なくて済むようにした、受光素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、本発明によれば、一対のリードフレームと、一方のリードフレームのチップ実装部の少なくとも片面上に実装されると共に、他方のリードフレームの接続部に対してワイヤボンディングされる受光素子チップと、上記受光素子チップ及び上記リードフレームのチップ実装部及び接続部を包囲するように樹脂モールドにより成形された樹脂部と、を含んでいる受光素子であって、上記樹脂部の上記受光素子の少なくとも一側縁に対応する領域がレンズを備えていることを特徴とする、受光素子により、達成される。
【００１２】
本発明による受光素子は、好ましくは、上記レンズが、上記樹脂部の側縁に沿って半円筒状に形成されている。
【００１３】
本発明による受光素子は、好ましくは、上記一方のリードフレームのレンズに対向する側縁が、当該側縁の先端から受光素子チップの側縁に向かって斜めに形成された反射面を備えている。
【００１４】
本発明による受光素子は、好ましくは、上記受光素子チップが一方のリードフレームのチップ実装部の両面に実装されており、上記反射面が、上記一方のリードフレームの両面にて、そのレンズに対向する側縁の先端からそれぞれ受光素子チップの側縁に向かって斜めに形成されている。
【００１５】
本発明による受光素子は、好ましくは、上記各リードフレームが、上記反射面を備えた側縁以外の方向に延びて、樹脂部の外側に突出している。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成によれば、受光素子チップに対して比較的小さな入射角で入射する光は、従来の受光素子と同様にして、樹脂部を介して受光素子チップの受光面に入射することになる。
また、受光素子チップに対して側方から、即ち９０度に近い大きな入射角で入射する光は、樹脂部の側縁に沿って備えられたレンズを介して、当該レンズの屈折作用によって屈折されることにより、より小さな入射角で受光素子チップの受光面に入射することになる。
さらに、受光素子チップに対してほぼ９０度またはそれ以上の大きな入射角で入射する光は、樹脂部の側縁に沿って備えられたレンズを介して、当該レンズの屈折作用によって屈折された後、レンズまたは樹脂部の内面で全反射されることにより、より小さな入射角で受光素子チップの受光面に入射することになる。
【００１７】
これにより、受光素子チップ自体の指向特性が同じであっても、レンズの作用によって、大きな入射角の光がより小さな入射角となって受光素子チップの受光面に入射することになるので、受光素子チップの指向特性が実質的に広くなる。即ち、広い指向角の受光素子が実現され得ることになる。
また、レンズの作用によって、従来の受光素子では受光面に取り込まれなかった光が受光素子チップの受光面に導かれることにより、光の取り込み効率が向上することになる。
【００１８】
上記レンズが、上記樹脂部の側縁に沿って半円筒状に形成されている場合には、レンズが凸レンズとして作用することになる。
【００１９】
上記一方のリードフレームのレンズに対向する側縁が、当該側縁の先端から受光素子チップの側縁に向かって斜めに形成された反射面を備えている場合には、受光素子チップに対してほぼ９０度またはそれ以上の大きな入射角で入射する光は、樹脂部の側縁に沿って備えられたレンズを介して、当該レンズの屈折作用によって屈折された後、上記反射面で反射されて、レンズまたは樹脂部の内面で全反射されることにより、より小さな入射角で受光素子チップの受光面に入射することになる。
【００２０】
上記発光素子チップが一方のリードフレームのチップ実装部の両面に実装されており、上記反射面が、上記一方のリードフレームの両面にて、そのレンズに対向する側縁の先端からそれぞれ受光素子チップの側縁に向かって斜めに形成されている場合には、両面に配置された各受光素子チップがそれぞれ９０度以上の指向特性を備えることにより、受光素子全体として３６０度の指向特性を備えることができる。
【００２１】
上記各リードフレームが、上記反射面を備えた側縁以外の方向に延びて、樹脂部の外側に突出している場合には、受光素子チップの受光方向にリードフレームの端子部が存在しないので、当該端子部によって受光素子チップの受光面に達する光が遮断されてしまうようなことがなく、正確な光検出を行なうことができる。
【００２２】
このようにして、本発明によれば、樹脂部の少なくとも一側縁に沿ってレンズを設けると共に、受光素子チップが実装されるリードフレームの側縁に斜めの反射面を設ける簡単な構成によって、受光素子チップの指向特性をほぼ９０度またはそれ以上の指向特性を備えるようにすることができる。
従って、両側縁にレンズを設けることによって、一個の受光素子で１８０度の指向特性を備えることができるので、実装基板上での受光素子の占有面積を低減することができると共に、受光素子が実装基板上に平坦に実装され得ることから、当該受光素子を利用する各種機器が低コストで且つ薄型に構成され得ることになる。
さらに、光の取り込み効率が向上することから、光検出が高精度で行なわれ得ることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図５を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明による受光素子の第一の実施形態の構成を示している。
図１において、受光素子１０は、一対のリードフレーム１１，１２と、一方のリードフレーム１１のチップ実装部１１ａ上に実装された受光素子チップ１３と、上記リードフレーム１１，１２及び受光素子チップ１３を包囲するようにモールド樹脂により形成された樹脂部１４と、から構成されている。
【００２５】
上記リードフレーム１１，１２は、それぞれチップ実装部１１ａ及びボンディング部１２ａを備えていると共に、樹脂部１４の端面から側方に延びる端子部１１ｂ，１２ｂを有している。
ここで、上記端子部１１ｂ，１２ｂは、樹脂部１４の端面からほぼ水平に、そして互いにほぼ平行に延びている。
【００２６】
上記受光素子チップ１３は、公知の構成の例えばフォトダイオード等の受光素子チップであって、上記リードフレーム１１のチップ実装部１１ａ上に接合されると共に、その上面に設けられた電極部（図示せず）が他方のリードフレーム１２のボンディング部１２ａに対してボンディングワイヤ（図示せず）により電気的に接続されるようになっている。
【００２７】
上記樹脂部１４は、例えば透明エポキシ樹脂等から構成されており、リードフレーム１１，１２のチップ実装部１１ａ及び接続部１２ａと受光素子チップ１３を包囲するように形成されている。
【００２８】
以上の構成は、図６に示した従来の受光素子１とほぼ同様の構成であるが、本発明実施形態による受光素子１０においては、以下の点で異なる構成になっている。
即ち、受光素子１０において、上記樹脂部１４は、その受光素子チップ１３の両側縁１３ａに対応する領域に、レンズ１５を備えている。
このレンズ１５は、好ましくは樹脂部１４と一体に構成されていると共に、半円筒状の表面形状を有するように形成されている。
【００２９】
さらに、上記一方のリードフレーム１１のチップ実装部１１ａは、その上記レンズ１５に対向する一側縁に、受光素子チップ１３の実装面とは反対側の裏面から内側に向かって斜めに立ち上がる斜面により画成された反射面１６を備えている。
【００３０】
本発明実施形態による受光素子１０は、以上のように構成されており、外部から樹脂部１４を介して受光素子チップ１３に光が入射したとき、受光素子チップ１３のアノード・カソード間に電位が発生し、リードフレーム１１，１２を介して外部に電流が流れるようになっている。この電流を検出することによって、受光素子１に光が入射していることを検出することができる。
【００３１】
ここで、図２にて、比較的小さな入射角の上方からの光Ｌは、図６に示した従来の受光素子１の場合と同様にして、樹脂部１４の上面から樹脂部１４内に入射し、受光素子チップ１３の受光面に入射する。
【００３２】
また、図２にて、比較的大きな入射角の側方からの光Ｌ１，Ｌ２は、それぞれ樹脂部１４の一側縁に設けられたレンズ１５の作用によって、下向きに屈折されて、受光素子チップ１３の受光面に入射する。
これにより、各光Ｌ１，Ｌ２は、それぞれ受光素子チップ１３の受光面に対する入射角が上述した屈折によってより小さくなる。
【００３３】
さらに、図２にて、ほぼ９０度またはそれ以上の入射角の側方からの光Ｌ３は、樹脂部１４の一側縁に設けられたレンズ１５の作用によって、下向きに屈折されて、リードフレーム１１の一側縁に形成された反射面１６に入射し、この反射面１６で上方に向かって反射される。そして、反射面１６で反射された光Ｌ３は、樹脂部１４またはレンズ１５の内面にて全反射された後、受光素子チップ１３の受光面に入射することになる。
これにより、光Ｌ３は、受光素子チップ１３の受光面に対する入射角が上述した屈折及び二回の反射によってより小さくなる。
【００３４】
このようにして、各光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が、それぞれレンズ１５の作用そして反射面１６による反射によって、入射角が小さくなるので、受光素子チップ１３の半値指向角の範囲外の光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が、入射角が小さくなることによって、半値指向角の範囲内となって、受光素子チップ１３の受光面に入射することになる。
これにより、受光素子チップ１３の半値指向角が実質的に広がることになり、広い指向角の受光素子１０が得られることになる。
【００３５】
また、図６に示した従来の受光素子１では、受光素子チップ４の受光面に入射しなかった光あるいは受光素子チップ４の半値指向角の範囲外の光が、レンズ１５の作用によって入射角がより小さくなることにより、受光素子チップ１３の受光面に対して確実にそしてより小さな入射角で入射するので、受光素子チップ１３による光の取り込み効率が向上することになる。
尚、レンズ１５の曲率半径及び反射面１６の傾斜角度を適宜に選定して最適化することにより、受光素子チップ１３による光の取り込み効率をより高くすることが可能である。
これにより、シミュレーションによれば、受光素子１０における光の取り込み効率は、例えば図６に示した受光素子１の場合と比較して、２０乃至３０％程度向上させることが可能である。
【００３６】
このようにして、本発明実施形態による受光素子１０によれば、受光素子１０の両側縁にて、レンズ１５の屈折作用及び反射面１６による光の反射によって、受光素子チップ１３の半値指向角を実質的に広くすることが可能となり、より広い指向角の受光素子１０が構成され得ることになる。
従って、例えば１８０度の指向角を得るために、一個の受光素子１０を使用すればよいので、実装基板に対する受光素子１０の占有面積が小さくて済むと共に、受光素子が実装基板上にて平坦に実装され得ることから、当該受光素子１０を利用する各種機器が低コストで且つ小型・薄型に構成され得ることになる。
【実施例２】
【００３７】
図３は、本発明による受光素子の第二の実施形態の構成を示している。
図３において、受光素子２０は、図１に示した受光素子１０とほぼ同様の構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
上記受光素子２０は、図１に示した受光素子１０と比較して、以下の点で異なる構成になっている。
【００３８】
即ち、受光素子２０においては、図４に示すように、一方のリードフレーム１１のチップ実装部１１ａの下面にも、受光素子チップ２１が実装されていると共に、リードフレーム１１の両側縁にて、図４及び図５に示すように、厚さ方向の中央から上下に、それぞれ受光素子チップ１３，２１の側縁に向かって内側に斜めに立ち上がる斜面により画成された反射面２２ａ，２２ｂを備えている。
【００３９】
このような構成の受光素子２０によれば、リードフレーム１１の上方及び下方に関して、それぞれ図１に示した受光素子１０におけると同様に、光が受光素子チップ１３，２１の受光面に入射され、光を検出するようになっている。
その際、図５にて、比較的小さな入射角の上方及び下方からの光Ｌａ，Ｌｂは、樹脂部１４の上面及び下面から樹脂部１４内に入射し、受光素子チップ１３，２１の受光面に入射する。
【００４０】
また、図５にて、比較的大きな入射角の側方からの光Ｌ１ａ，Ｌ２ａ及びＬ１ｂ，Ｌ２ｂは、それぞれ樹脂部１４の一側縁に設けられたレンズ１５の作用によって、下向き及び上向きに屈折されて、受光素子チップ１３，２１の受光面に入射する。
これにより、各光Ｌ１ａ，，Ｌ２ａ及びＬ１ｂ，Ｌ２ｂは、それぞれ受光素子チップ１３，２１の受光面に対する入射角が上述した屈折によってより小さくなる。
【００４１】
さらに、図５にて、ほぼ９０度またはそれ以上の入射角の側方からの光Ｌ３ａ，ｌ３ｂは、樹脂部１４の一側縁に設けられたレンズ１５の作用によって、下向き及び上向きに屈折されて、リードフレーム１１の一側縁に形成された反射面２２ａ，２２ｂに入射し、この反射面２２ａ，２２ｂでそれぞれ上方及び下方に向かって反射される。
【００４２】
そして、反射面２２ａ，２２ｂで反射された光Ｌ３ａ，ｌ３ｂは、樹脂部１４またはレンズ１５の内面にて全反射された後、それぞれ受光素子チップ１３，２１の受光面に入射することになる。
これにより、光Ｌ３ａ，Ｌ３ｂは、それぞれ受光素子チップ１３，２１の受光面に対する入射角が上述した屈折及び二回の反射によってより小さくなる。
【００４３】
このようにして、各光Ｌａ，Ｌ１ａ，Ｌ２ａ，Ｌ３ａ及びＬｂ，Ｌ１ｂ，Ｌ２ｂ，Ｌ３ｂが、それぞれレンズ１５の作用そして反射面２２ａ，２２ｂによる反射によって、入射角が小さくなるので、受光素子チップ１３，２１の半値指向角の範囲外の光Ｌ１ａ，Ｌ２ａ，Ｌ３ａ及びＬ１ｂ，Ｌ２ｂ，Ｌ３ｂが、入射角が小さくなることによって、半値指向角の範囲内となって、受光素子チップ１３，２１の受光面に入射することになる。
これにより、受光素子チップ１３，２１の半値指向角が実質的に広がることになり、例えば３６０度の広い指向角の受光素子２０が得られることになる。
【００４４】
また、従来の両面タイプの受光素子では、受光素子チップの受光面に入射しなかった光あるいは受光素子チップの半値指向角の範囲外の光が、レンズ１５の作用によって入射角がより小さくなることにより、受光素子チップ１３，２１の受光面に対して確実にそしてより小さな入射角で入射するので、受光素子チップ１３，２１による光の取り込み効率が向上することになる。
尚、図１に示した受光素子１０の場合と同様に、レンズ１５の曲率半径及び反射面２２ａ，２２ｂの傾斜角度を適宜に選定して最適化することにより、受光素子チップ１３，２１による光の取り込み効率をより高くすることが可能である。      
【００４５】
このようにして、上述した受光素子２０によれば、レンズ１５の屈折作用及び反射面２２ａ，２２ｂによる光の反射によって、受光素子チップ１３，２１の半値指向角を実質的に広くすることが可能となり、より広い指向角の受光素子１０が構成され得ることになる。
従って、例えば３６０度の指向角を得るために、一個の受光素子２０を使用すればよいので、実装基板に対する受光素子２０の占有面積が小さくて済むと共に、受光素子が実装基板上にて平坦に実装され得ることから、当該受光素子２０を利用する各種機器が低コストで且つ小型・薄型に構成され得ることになる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
上述した実施形態においては、リードフレーム１１，１２の端子部１１ｂ，１２ｂは、図１においては同じ方向に、また図３においては互いに反対方向に延びて外部に突出しているが、検出すべき光の進路を妨げない限り、任意の方向に延びて外部に突出してしてもよいことは明らかである。
また、上述した実施形態においては、レンズ部１５は、受光素子チップ１３または２１の両側縁に対応して設けられているが、これに限らず、一側縁のみに設けられていても、またリードフレーム１１，１２の端子部１１ｂ，１２ｂが引き出されていない他の側縁または端縁にも設けられていてもよく、あるいは一側縁のみに設けられていてもよいことは明らかである。
さらに、上述した実施形態においては、リードフレーム１１の側縁に反射面１６が形成されているが、この反射面１６は省略されてもよい。
【００４７】
このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、広い指向角を備えると共に、実装スペースが少なくて済むようにした、極めて優れた受光素子が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による受光素子の第一の実施形態の構成を示す概略斜視図である。
【図２】図１の受光素子の要部の構成を示す部分拡大断面図である。
【図３】本発明による受光素子の第二の実施形態の構成を示す概略斜視図である。
【図４】図１の受光素子の構成を示す縦断面図である。
【図５】図１の受光素子の要部の構成を示す部分拡大断面図である。
【図６】従来の受光素子の一例の構成を示す概略斜視図である。
【図７】図６の受光素子の指向特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１０    受光素子
１１，１２    リードフレーム
１１ａ  チップ実装部
１１ｂ，１２ｂ  端子部
１２ａ  接続部
１３，２１    受光素子チップ
１４    樹脂部
１５    レンズ
１６，２２ａ，２２ｂ    反射面
【図１】
2006114522.tif 000003
【図２】
2006114522.tif 000004
【図３】
2006114522.tif 000005
【図４】
2006114522.tif 000006
【図５】
2006114522.tif 000007
【図６】
2006114522.tif 000008
【図７】
2006114522.tif 000009