(57)【要約】【課題】光インターフェイスの外形サイズおよび形成位置を高精度に制御でき、かつ、取り扱い性に優れた光半導体装置を提供する。【解決手段】本発明に係る光半導体装置２０は、回路基板１と、回路基板１上に搭載された光半導体素子３と、光半導体素子３の受光面または発光面を覆う透光性樹脂６と、光半導体素子３および透光性樹脂６の少なくとも一部を封止する封止樹脂８と、透光性樹脂６よりも剛性が高く、少なくとも一部に透光性部分を有する透光性部材７を備える。透光性部材７の外面は、光インターフェイス７ａとして機能し、封止樹脂８の外面と面一となっている。【選択図】図１
2011091332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、
前記回路基板上に搭載された光半導体素子と、
少なくとも前記光半導体素子の受光面または発光面を覆う透光性樹脂と、
前記光半導体素子および前記透光性樹脂の少なくとも一部を封止する封止樹脂とを備える光半導体装置であって、
前記透光性樹脂よりも剛性が高く、少なくとも一部に透光性部分を有する透光性部材を備え、
前記透光性部分と前記光半導体素子の受光面または発光面とが対向しており、
前記透光性樹脂は、前記透光性部分と前記光半導体素子の受光面または発光面との間に位置し、
前記透光性部材の外面は、前記封止樹脂の外面と面一であることを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
上記透光性樹脂と上記透光性部材とは、上記光半導体素子の受光面または発光面に対して垂直な方向から見た形状が同一であること特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
上記光半導体素子の受光面または発光面に対して垂直な方向から見た上記透光性部材の形状は、矩形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。
【請求項４】
前記回路基板上に搭載された少なくとも一つの多層配線構造物をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光半導体装置。
【請求項５】
上記多層配線構造物は、上記光半導体素子と上記回路基板との間に配設されていることを特徴とする請求項４に記載の光半導体装置。
【請求項６】
上記多層配線構造物のうち少なくとも１つは、半導体チップであることを特徴とする請求項４または５に記載の光半導体装置。
【請求項７】
上記多層配線構造物のうち少なくとも１つは、片面または両面に配線層を有する中継回路基板であることを特徴とする請求項５に記載の光半導体装置。
【請求項８】
上記光半導体素子は複数であり、
上記透光性部材は、上記光半導体素子と同数であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光半導体装置。
【請求項９】
上記光半導体素子は複数であり、
上記透光性部材は１つであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光半導体装置。
【請求項１０】
上記透光性部材は、透光性部分のみを有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光半導体装置。
【請求項１１】
上記透光性部材の一部は、非透光性部分であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光半導体装置。
【請求項１２】
上記透光性部分と非透光性部分とは、それぞれ異なる部材で構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の光半導体装置。
【請求項１３】
上記非透光性部分を構成する部材は、金型によって成型された耐熱性の樹脂であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の光半導体装置。
【請求項１４】
前記光半導体装置に接続される光伝送部材の光コネクタに嵌合するための凹部又は凸部が、上記非透光性部分に形成されていることを特徴とする請求項１１から１３のいずれか１項に記載の光半導体装置。
【請求項１５】
光伝送部材の端部に形成され、該光伝送部材を請求項１４に記載の光半導体装置に接続するための光コネクタであって、
上記凹部又は凸部に嵌合可能な嵌合部が形成されていることを特徴とする光コネクタ。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光半導体装置の製造方法であって、
透光性樹脂からなる層を、当該透光性樹脂よりも剛性が高い板状の透光性部材の上面または裏面に形成する透光性樹脂層形成工程と、
上記板状の透光性部材を、透光性樹脂からなる層とともに切断して個片化する切断工程と、
個片化された上記透光性部材を、上記光半導体素子に接着する接着工程と、
前記光半導体素子および前記透光性樹脂の少なくとも一部を封止樹脂によって封止する樹脂封止工程とを有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
上記透光性樹脂層形成工程において、シート状の透光性樹脂を、上記板状の透光性部材の上面または裏面に貼り付けることによって、上記透光性樹脂からなる層を上記板状の透光性部材の上面または裏面に形成することを特徴とする請求項１６に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
透光性部材の上面または裏面と垂直な方向から見た、個片化された上記透光性部材の形状が、矩形であることを特徴とする請求項１６または１７に記載の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、半導体装置に関し、特に、光ファイバに接続される光半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置の技術分野において、各種半導体素子の性能向上および高速データ転送技術の発達により、大規模集積回路（ＬＳＩ）の動作速度は、飛躍的に向上している。しかしながら、ＬＳＩの内部動作の高速化に伴い、ＬＳＩを実装するプリント基板側に、動作周波数の上昇に伴う電気配線における伝送損失、雑音、および電磁障害が増大するといった問題があった。このため、複雑な配線が必要となるプリント基板上で、１ＧＨｚを超える動作周波数を問題なく伝送することは非常に困難であった。それゆえ、信号品質を確保するためには、動作周波数に対する配線設計の制限や、動作周波数を低く抑えるなどの措置を講じる必要があり、ＬＳＩの性能を充分に引き出すことができなかった。
【０００３】
このような従来の半導体装置が有する問題に対して、近年では、ＬＳＩを光ファイバで接続する光配線技術の適用が検討され実用化されている。一般的に、光配線技術では、電気信号を光信号に変換して、光信号を光ファイバで送信するとともに、受信した光信号を電気信号に変換する。この電気信号と光信号との変換は光半導体素子によって行われる。
【０００４】
そして、光配線技術を実現するための各種光半導体装置／モジュールとして、封止樹脂に透明樹脂を用いた光半導体装置が用いられていた。しかし、封止樹脂に透明樹脂を用いた光半導体装置では、透明樹脂の線膨張係数が一般的に大きいため、熱ストレスによりワイヤーの断線やパッケージクラックなどの不具合が発生し易く、また、光半導体素子に外乱光が回り込むため、Ｓ／Ｎ比が低減し、光伝送品質が低下してしまうことが知られている。
【０００５】
これに対して、例えば、特許文献１には、透光性の緩衝樹脂と遮光性モールド樹脂とを併用した光半導体装置が提案されている。図１４は、特許文献１に記載の光半導体装置２２０を示す断面図である。光半導体装置２２０は、回路基板２０１上に実装された光半導体素子２０３を、透光性の緩衝樹脂２０６によって覆い、さらに、緩衝樹脂２０６を遮光性モールド２０８によって封止している。これにより、緩衝樹脂２０６の熱ストレスによる膨張を、遮光性モールド樹脂２０８で押さえ込むため、上述のような熱ストレスによる断線などの不具合を防止することができる。また、遮光性モールド樹脂２０８によって光半導体素子２０３への外乱光の回り込みを低減することにより、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。このように、特許文献１によれば、信頼性が高く光伝送品質が良好な光半導体装置２２０を低コスト、且つ、簡便に実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３６０１９号公報（２００７年２月８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の光半導体装置２２０では、信頼性および光伝送品質は向上するものの、透光性の緩衝樹脂２０６は、液体の樹脂を滴下するプロセスで成型されるため、緩衝樹脂２０６の露出部分の外形サイズ、位置精度を制御することが困難である。
【０００８】
また、光半導体装置２２０では、緩衝樹脂２０６の露出部分は、遮光性モールド樹脂２０８の上面に対して凸形状となる。このため、光半導体装置２２０のハンドリング中に、緩衝樹脂２０６の露出部分にキズや汚れが付きやすくなる。さらに、このような外形は、出荷・梱包、或いはユーザによる実装において、取り扱いにくいという問題を有している。
【０００９】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光インターフェイスの外形サイズおよび形成位置を高精度に制御でき、かつ、取り扱い性に優れた光半導体装置およびその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明に係る光半導体装置は、回路基板と、前記回路基板上に搭載された光半導体素子と、少なくとも前記光半導体素子の受光面または発光面を覆う透光性樹脂と、前記光半導体素子および前記透光性樹脂の少なくとも一部を封止する封止樹脂とを備える光半導体装置であって、前記透光性樹脂よりも剛性が高く、少なくとも一部に透光性部分を有する透光性部材を備え、前記透光性部分と前記光半導体素子の受光面または発光面とが対向しており、前記透光性樹脂は、前記透光性部分と前記光半導体素子の受光面または発光面との間に位置し、前記透光性部材の外面は、前記封止樹脂の外面と面一であることを特徴としている。
【００１１】
上記発明によれば、透光性樹脂よりも高い剛性を有する透光性部材が、光半導体素子の受発面または発光面に透光性樹脂を介して備えられており、透光性部材の外面は、前記封止樹脂の外面と面一となっている。露出した透光性部材の外面は、光半導体装置の光インターフェイスとして機能する。ここで、透光性部材は、従来のように液体の樹脂を滴下するプロセスではなく、例えば、個片化した透光性部材および透光性樹脂を光半導体素子に接着することにより設けることができる。これにより、光インターフェイスのサイズおよび位置の精度を向上させることができる。また、透光性部材の露出部分は、封止樹脂の外面と面一であり、封止樹脂の表面に対して凸形状とならない。このため、光半導体装置の取り扱い性を向上させることができる。したがって、光インターフェイスの外形サイズおよび形成位置を高精度に制御でき、かつ、取り扱い性に優れた光半導体装置を提供することができる。
【００１２】
また、上記の課題を解決するために、本発明に係る光半導体装置の製造方法は、透光性樹脂からなる層を、当該透光性樹脂よりも剛性が高い板状の透光性部材の上面または裏面に形成する透光性樹脂層形成工程と、前記板状の透光性部材を、透光性樹脂からなる層とともに切断して個片化する切断工程と、個片化された前記透光性部材を、前記光半導体素子に接着する接着工程と、前記光半導体素子および前記透光性樹脂の少なくとも一部を封止樹脂によって封止する樹脂封止工程とを有することを特徴としている。
【００１３】
透光性部材は、切断工程において透光性樹脂からなる層とともに個片化され、その外形が成型される。このため、透光性部材および透光性樹脂の外形サイズを確実に制御することができる。また、個片化された透光性部材は、接着工程において、光半導体素子の受光面または発光面に透光性樹脂を介して接着される。このため、光半導体素子の受光面または発光面に対する透光性部材の位置を高精度に制御することができる。
【００１４】
このように、上記発明によれば、従来のように、透光性樹脂を滴下するプロセスを経ることなく、透光性樹脂よりも高い剛性を有する透光性部材により光インターフェイスが形成される。これにより、光インターフェイスの外形サイズおよび光半導体素子の受光面または発光面に対する位置精度を確実に制御することができる。また、光インターフェイスは、透光性樹脂ではなく、透光性樹脂よりも剛性が高い透光性部材によって形成され、透光性部材の露出部分は、封止樹脂の外面と面一であることにより、従来のように、封止樹脂の表面に対して凸形状とならず、封止樹脂の表面と同一面上において露出させることができる。このため、光半導体装置を、取り扱い性に優れた形成に形成することができる。
【００１５】
以上のように、上記発明によれば、光インターフェイスの外形サイズおよび形成位置を高精度に制御でき、かつ、取り扱い性に優れた光半導体装置およびその製造方法を実現することができる。
【００１６】
また、本発明に係る光半導体装置では、上記透光性樹脂と上記透光性部材とは、上記光半導体素子の受光面または発光面に対して垂直な方向から見た形状が同一であることが好ましい。
【００１７】
上記発明によれば、透光性樹脂からなる層が形成された透光性部材を個片化する工程を簡略化することができる。
【００１８】
また、本発明に係る光半導体装置では、前記光半導体素子の受光面または発光面に対して垂直な方向から見た前記透光性部材の形状は、矩形であることが好ましい。
【００１９】
また、本発明に係る光半導体装置は、前記回路基板上に搭載された少なくとも一つの多層配線構造物をさらに備えてもよい。
【００２０】
また、本発明に係る光半導体装置の製造方法では、透光性部材の上面または裏面と垂直な方向から見た、個片化された前記透光性部材の形状が、矩形であることが好ましい。
【００２１】
上記発明によれば、透光性部材を容易に個片化することができ、また、一般的な光半導体素子の外形に合わせた、光インターフェイスを形成することができる。
【００２２】
また、本発明に係る光半導体装置では、上記多層配線構造物は、上記光半導体素子と上記回路基板との間に配設されていることが好ましい。
【００２３】
また、本発明に係る光半導体装置では、前記多層配線構造物のうち少なくとも１つは、半導体チップであることが好ましい。
【００２４】
また、本発明に係る光半導体装置では、前記多層配線構造物のうち少なくとも１つは、片面または両面に配線層を有する中継回路基板であることが好ましい。
【００２５】
上記発明によれば、１パッケージ内で複数の機能をもつの光インターフェイスを内蔵したＳＩＰ（System  In  Package）を実現することができる。
【００２６】
また、本発明に係る光半導体装置では、前記光半導体素子は複数であり、前記透光性部材は、前記光半導体素子と同数でことが好ましい。
【００２７】
上記発明によれば、複数の光半導体素子を備えた半導体装置の光伝送品質を安定させることができる。
【００２８】
また、本発明に係る光半導体装置では、前記光半導体素子は複数であり、前記透光性部材は１つであることが好ましい。
【００２９】
上記発明によれば、複数の光半導体素子を備えた半導体装置の光インターフェイスの形成工程を簡略化することができる。
【００３０】
また、本発明に係る光半導体装置では、前記透光性部材は、透光性部分のみを有してもいてもよい。
【００３１】
上記発明によれば、透光性部材を容易に作成することができる。
【００３２】
また、本発明に係る光半導体装置では、前記透光性部材の一部は、非透光性部分であってもよい。
【００３３】
上記発明によれば、光伝送品質をより安定させることができる。
【００３４】
また、本発明に係る光半導体装置では、前記透光性部分と非透光性部分とは、それぞれ異なる部材で構成されていてもよい。
【００３５】
また、本発明に係る光半導体装置では、前記非透光性部分を構成する部材は、金型によって成型された耐熱性の樹脂であってもよい。
【００３６】
上記発明によれば、非透光性部分を容易に加工することができる。
【００３７】
また、本発明に係る光半導体装置では、前記光半導体装置に接続される光伝送部材の光コネクタに嵌合するための凹部又は凸部が、前記非透光性部分に形成されていることが好ましい。
【００３８】
上記発明によれば、光半導体装置と光伝送部材とを確実に接続することができる。
【００３９】
また、上記の課題を解決するために、本発明に係る光コネクタは、光伝送部材の端部に形成され、該光伝送部材を上記半導体装置に接続するための光コネクタであって、前記凹部又は凸部に嵌合可能な嵌合部が形成されていることを特徴としている。
【００４０】
上記発明によれば、光半導体装置と光伝送部材とをより小さなスペースで確実に接続することができる光コネクタを実現することができる。
【００４１】
また、本発明に係る光半導体装置の製造方法では、前記透光性樹脂層形成工程において、シート状の透光性樹脂を、前記板状の透光性部材の上面または裏面に貼り付けることによって、前記透光性樹脂からなる層を前記板状の透光性部材の上面または裏面に形成することが好ましい。
【００４２】
上記発明によれば、透光性樹脂層形成工程において、透光性樹脂からなる層を容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００４３】
以上のように、本発明に係る光半導体装置は、回路基板と、前記回路基板上に搭載された光半導体素子と、少なくとも前記光半導体素子の受光面または発光面を覆う透光性樹脂と、前記光半導体素子および前記透光性樹脂の少なくとも一部を封止する封止樹脂とを備える光半導体装置であって、前記透光性樹脂よりも剛性が高く、少なくとも一部に透光性部分を有する透光性部材を備え、前記透光性部分と前記光半導体素子の受光面または発光面とが対向しており、前記透光性樹脂は、前記透光性部分と前記光半導体素子の受光面または発光面との間に位置し、前記透光性部材の外面は、前記封止樹脂の外面と面一である。
【００４４】
また、本発明に係る光半導体装置の製造方法は、透光性樹脂からなる層を、当該透光性樹脂よりも剛性が高い板状の透光性部材の上面または裏面に形成する透光性樹脂層形成工程と、前記板状の透光性部材を、透光性樹脂からなる層とともに切断して個片化する切断工程と、個片化された前記透光性部材を、前記光半導体素子に接着する接着工程と、前記光半導体素子および前記透光性樹脂の少なくとも一部を封止樹脂によって封止する樹脂封止工程とを有している。
【００４５】
それゆえ、光インターフェイスの外形サイズおよび形成位置を高精度に制御でき、かつ、取り扱い性に優れた光半導体装置およびその製造方法を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ）は、実施形態１に係る光半導体装置を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示される光半導体装置の内部の構成を示す斜視図である。
【図２】実施形態１に係る光半導体装置を示す上面である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、実施形態１に係る光半導体装置の製造工程の一部を示しており、（ａ）は貼り付け工程を示す斜視図であり、（ｂ）は切断工程を示す斜視図であり、（ｃ）は接着工程を示す側面図であり、（ｄ）は樹脂封止工程を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、実施形態１の変形例に係る光半導体装置を示す上面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）に示される光半導体装置を示す斜視図である。
【図５】（ａ）は、実施形態１の変形例に係る光半導体装置を示す上面図であり、（ｂ）は、図５（ａ）に示される光半導体装置を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は、実施形態１の変形例に係る光半導体装置を示す上面図であり、（ｂ）は、図６（ａ）に示される光半導体装置を示す斜視図である。
【図７】（ａ）は、実施形態１の変形例に係る光半導体装置を示す上面図であり、（ｂ）は、図７（ａ）に示される光半導体装置を示す斜視図である。
【図８】回路基板上に光半導体素子が配設された光半導体装置を示す断面図である。
【図９】（ａ）は、実施形態１の他の変形例に係る光半導体装置を示す断面図であり、（ｂ）は、実施形態１のさらに他の変形例に係る光半導体装置を示す断面図である。
【図１０】（ａ）は、実施形態２に係る光半導体装置を示す上面図であり、（ｂ）は、図１０（ａ）に示される光半導体装置を示す斜視図である。
【図１１】（ａ）は、実施形態２の変形例に係る光半導体装置を示す上面図であり、（ｂ）は、図１１（ａ）に示される光半導体装置を示す斜視図である。
【図１２】（ａ）は、実施形態２の変形例に係る光半導体装置を示す上面図であり、（ｂ）は、図１２（ａ）に示される光半導体装置と光ファイバとの接続を説明するための斜視図である。
【図１３】（ａ）は、実施形態２の他の変形例に係る光半導体装置を示す上面図であり、（ｂ）は、図１３（ａ）に示される光半導体装置と光ファイバとの接続を説明するための斜視図である。
【図１４】従来の光半導体装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
〔実施形態１〕
以下、本発明の第１の実施形態について、図１〜図９に基づいて説明すれば以下のとおりである。本実施形態では、回路基板上に光半導体素子を有する光半導体装置の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の一実施形態を例示したものであり、これにより本発明を限定するものではない。
【００４８】
（本実施形態に係る光半導体装置２０の構成）
図１（ａ）は、本実施形態に係る光半導体装置２０を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示される光半導体装置２０の内部の構成を示す斜視図である。図１（ａ）に示されるように、光半導体装置２０は、回路基板１の表面に封止樹脂８が直方体状に形成されており、回路基板１の裏面には、外部電極端子１１が設けられている。また、図１（ｂ）に示されるように、半導体素子２と、光半導体素子３とが回路基板１上に配設されている。
【００４９】
回路基板１には、例えば、ガラスエポキシ材、ＢＴレジン、ポリイミドなどの有機絶縁基材などを用いることができる。また、回路基板１には、片面または両面に配線層（図示省略）が形成されている。両面に形成された配線層は、貫通孔（図示省略）などを用いて各面の配線層間が結線されている。配線層は、例えば、銅配線のパターンニング、または金属製のリードフレームなどを用いて回路基板１に形成することができる。
【００５０】
なお、回路基板１に形成された配線層上に被覆される絶縁層（図示省略）は、ソルダーレジストを用いて被覆される場合が一般的であるが、上記絶縁層の材料種は特に限定されない。
【００５１】
半導体素子２は、特に限定されず、必要に応じて、半導体素子の種類を適宜選択し、使用することができる。
【００５２】
光半導体素子３は、発光チップまたは受光チップのどちらであってもよい。発光半導体素子には、例えば、ＬＥＤなどを用いることができる。また、受光半導体素子には、例えば、ＶＣＳＥＬチップ、フォトダイオードなどを用いることができる。
【００５３】
半導体素子２と光半導体素子３とは、それぞれ接着層４によって回路基板１に固定されている。接着層４の種類または供給形態は、特に限定されず、例えば、ペースト状接着剤、シート状接着剤など、異方導電性フィルムなどを用いることができ、また、固体や液体などいずれの形態の接着材であっても用いることができる。
【００５４】
また、図１（ｂ）に示されるように、半導体素子２および光半導体素子３と、回路基板１の配線層とは、ボンディングワイヤ５によって電気的に接続されている。ボンディングワイヤ５には、金属などの導電材料を用いることができる。なお、本実施形態に係る光半導体装置２０では、ワイヤボンディング方法を用いているが、半導体素子２および光半導体素子３と、回路基板１との電気的接続方法について特に限定されない。例えば、半導体素子２をフェイスダウン実装して、金属バンプなどを介して回路基板１に直接接続するフリップチップボンディング方法なども用いることができる。
【００５５】
さらに、光半導体装置２０では、半導体素子２などが配設された回路基板１の面と反対側の面には、外部電極端子１１が形成されている。外部電極端子１１には、例えば、半田または金などを用いることができる。また、外部電極端子１１の形状は、特に限定されず、例えば、球形、またはランド形状などであってもよい。なお、外部電極端子１１は、回路基板１の裏面に形成されることが一般的であるが、本発明はこれに限定されない。
【００５６】
また、光半導体装置２０では、回路基板１は、図１（ｂ）に示されるように、光半導体素子３を封止する透光性樹脂６と、光半導体素子３を除く部分を封止する封止樹脂８との２種類の樹脂によって封止されている。さらに、光半導体素子３の直上には、透光性樹脂６を挟んで透光性部材７が配設されている。
【００５７】
透光性樹脂６は、透光性を有する樹脂であるため、その内部を光が伝播することができる。従って、透光性樹脂６は、光信号の伝送路として機能する。透光性樹脂６の材料は、特に限定されず、一定の低い粘度特性を有し、且つ、十分な光の透過性および耐熱性を有する樹脂を用いることができる。また透光性樹脂６は、シート状または液体状であってもよい。例えば、透光性樹脂６には、シリコーンなどを用いることができる。なお、透光性樹脂６の形状は、本実施形態では四角柱形状であるが、本発明はこれに限定されず、例えば、円柱形状または六角柱形状などであってもよい。なお、透光性樹脂６に必要な耐熱性の程度は、後工程で発生する熱履歴、すなわち、光半導体装置２０の製造プロセス中に付与される熱に対する耐熱性を有していればよい。
【００５８】
透光性部材７は、特に限定されず、少なくとも透光性樹脂６よりも高い剛性を有し、且つ、十分な光の透過性および後工程で発生する熱に対する耐性を有する部材を用いることができる。例えば、透光性部材７には、高い耐熱性を有するガラスなどを好適に用いることができる。また、高い耐熱性が不要であれば、透光性部材７としてアクリルやポリカーボネイトといった有機樹脂材を使用することができる。
【００５９】
封止樹脂８には、遮光性の熱硬化性樹脂であれば特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂を主成分に、シリカ充填材料を加えた熱硬化性材料などを用いることができる。
【００６０】
図２は、本実施形態に係る光半導体装置２０を示す上面図である。回路基板１上には、上述のように、四角柱形状の透光性樹脂６および透光性部材７の側面を囲むように封止樹脂８が形成されている。このため、図２に示されるように、光半導体装置２０の外面は正方形形状に露出しており、封止樹脂８の外面と面一となっている。光半導体装置２０の上面における透光性部材７の露出部分は、光半導体素子３に光ファイバ（光伝送部材）を接続する光インターフェイス７ａとして機能する。このように、光半導体装置２０は、半導体パッケージ上面に平坦な光インターフェイス７ａを有する構成である。
【００６１】
ここで、透光性部材７は、液体の樹脂を滴下するプロセスではなく、例えば、後述するように、個片化した透光性部材７および透光性樹脂６を光半導体素子３に接着することにより設けることができる。これにより、光インターフェイス７ａのサイズおよび位置の精度を向上させることができる。また、透光性部材７の露出部分は、封止樹脂８の外面と面一であり、封止樹脂８の表面に対して凸形状とならない。このため、光半導体装置２０の取り扱い性を向上させることができる。
【００６２】
（光半導体装置２０の製造方法の説明）
次に光半導体装置２０の製造方法について説明する。本実施形態に係る光半導体装置２０は、上述のように、透光性樹脂６上に配設された透光性部材７の露出部分が、光半導体装置２０の光インターフェイス７ａとして機能することを特徴としている。そこで、光インターフェイス７ａを形成する方法について詳細に説明する。なお、光インターフェイス７ａを形成する方法以外、すなわち、光半導体装置２０のパッケージ前までの製造工程は、従来の一般的な光半導体装置と同一であるため、ここではその説明を省略する。
【００６３】
図３（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る光半導体装置２０の製造工程の一部を示しており、（ａ）は貼り付け工程を示す斜視図であり、（ｂ）は切断工程を示す斜視図であり、（ｃ）は接着工程を示す側面図であり、（ｄ）は樹脂封止工程を示す断面図である。
【００６４】
まず、貼り付け工程（透光性樹脂層形成工程）について説明する。図３（ａ）に示されるように、貼り付け工程では、シート状の透光性樹脂６を、板状の透光性部材７の裏面に貼り付ける。ここで、透光性樹脂６は、一定の粘度を有しているため、透光性樹脂６からなるシートそのものに接着の機能が備えられている。このため、板状の透光性部材７とシート状の透光性樹脂６との貼り付けには、特に接着剤などを塗布することなく貼り付けることができる。ただし、板状の透光性部材７と透光性樹脂６からなるシートとの貼り付けに、透光性の接着剤などを使用してもよい。これにより、板状の透光性部材７とシート状の透光性樹脂６とを確実に貼り付けることができる。
【００６５】
なお、貼り付け工程において、図３（ａ）では、シート状の透光性樹脂６を、板状の透光性部材７の裏面に貼り付ける場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、液体状の透光性樹脂を、板状の透光性部材７の上面または裏面に均一に塗布し、塗布された液体状の透光性樹脂を乾燥、硬化させることにより、透光性樹脂からなる層を、透光性部材７の上面または裏面に形成してもよい。
【００６６】
次に、切断工程について説明する。図３（ｂ）に示されるように、切断工程では、貼り付け工程においてシート状の透光性樹脂６が貼り付けられた板状の透光性部材７を切断して個片化する。このように、ある一定の厚みを有するシート状の透光性樹脂６を板状の透光性部材７の裏面に貼り付けた後、シート状の透光性樹脂６と板状の透光性部材７とを同時に切断し個片化することにより、断面が同じ寸法の透光性樹脂６と透光性部材７とを容易、且つ、安定して供給することができる。
【００６７】
次に、接着工程について説明する。図３（ｃ）に示されるように、接着工程では、個片化した透光性樹脂６および透光性部材７を、回路基板１上に配設されている光半導体素子３の受光面上に接着する。ここで、個片化した透光性樹脂６および透光性部材７を、光半導体素子３の受光面上に正確に接着するための方法として、以下の方法を用いることができる。まず、回路基板１に配設された光半導体素子３の位置をカメラで認識し、その位置を回路基板１上の座標（Ｘ，Ｙ）として特定する。そして、個片化した透光性樹脂６および透光性部材７を設備アームを用いて、特定した座標（Ｘ，Ｙ）に搭載する。これにより、個片化した透光性樹脂６および透光性部材７を、光半導体素子３の受光面上に正確に接着することができるため、光半導体装置２０の光伝送品質を向上させることができる。
【００６８】
なお、上述のとおり、透光性樹脂６は、一定の粘度を有しているため、光半導体素子３と透光性樹脂６との接着には、特に接着剤などを塗布することなく貼り付けることができる。ただし、光半導体素子３と透光性樹脂６との接着に、透光性の接着剤などを使用してもよい。これにより、光半導体素子３と透光性樹脂６とを確実に接着することができる。
【００６９】
最後に、樹脂封止工程について説明する。図３（ｄ）に示されるように、樹脂封止工程では、透光性部材７の外面が封止樹脂８の外面と面一となるように封止樹脂８を形成する。回路基板１上の半導体素子２とその電機接続部などを封止する封止樹脂８の形成方法としては、特に限定されず、プレスおよび金型を用い圧力を印加して樹脂成型するトランスファーモールド方法、コンプレッションモールド方法、または液状樹脂を滴下することで被覆するポッティング方法などの一般的な方法を用いることができる。このように、透光性樹脂６および透光性部材７の側面を囲むように封止樹脂８を封止することにより、光半導体装置２０の上面に、光インターフェイス７ａを形成することができる。
【００７０】
上述した各工程によって、光インターフェイス７ａを形成することにより、半導体パッケージ上面に平坦な光インターフェイス７ａを有する構成の光半導体装置２０を製造することができる。
【００７１】
（まとめ）
以上のように、本実施形態に係る光半導体装置２０によれば、透光性樹脂６よりも高い剛性を有する透光性部材７が、光半導体素子３の受発面または発光面に透光性樹脂６を介して備えられており、透光性部材７の外面と封止樹脂８の外面とが面一となっている。露出した透光性部材７の外面は、半導体装置において、光インターフェイス７ａとして機能する。ここで、透光性部材７は、切断工程において個片化し、その外形が成型される。このため、光インターフェイス７ａの外形サイズを確実に制御することができる。また、個片化された透光性部材７は、接着工程において、光半導体素子３の受発面または発光面に透光性樹脂６を介して接着される。このため、光半導体素子３の受光面または発光面に対する透光性部材７の位置を高精度に制御することができる。
【００７２】
このように、本実施形態に係る光半導体装置２０によれば、従来のように、透光性樹脂６を滴下するプロセスを経ることなく、透光性樹脂６よりも高い剛性を有する透光性部材７により光インターフェイス７ａが形成される。これにより、光インターフェイス７ａの外形サイズおよび光半導体素子３の受光面または発光面に対する位置を確実に制御することができる。また、光インターフェイス７ａは、透光性樹脂６ではなく、透光性樹脂６よりも剛性が高い透光性部材７によって形成されることにより、従来のように、封止樹脂８の表面に対して凸形状とならない。このため、光半導体装置２０を、取り扱い性に優れた形状に形成することができる。
【００７３】
以上のように、本実施形態によれば、光インターフェイス７ａのサイズおよび形成位置の高精度に制御でき、かつ、取り扱い性に優れた光半導体装置を実現することができる。
【００７４】
（変形例１）
上述の説明では、回路基板１上に１つの光半導体素子３が配設された構成の光半導体装置２０について説明した。しかしながら、実際に光で信号伝送を行う場合、光による入出力は常に１種類とは限らない。光による入出力が複数の場合、光信号の種類に応じた複数の光半導体素子３を配設する必要がある。このため、本発明において、回路基板１上に配設される光半導体素子３の数は１つに限定されず、２つの光半導体素子３が配設された構成としてもよい。
【００７５】
図４（ａ）は、本実施形態の変形例に係る光半導体装置２０ａを示す上面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示される光半導体装置２０ａを示す斜視図である。図４（ａ）および（ｂ）に示されるように、光半導体装置２０ａでは、半導体パッケージ上面に正方形の光インターフェイス７ａが２つ形成されている。また、２つの光インターフェイス７ａの直下には、それぞれ光半導体素子３（図示省略）が配設されている。このように、回路基板１に配設される２つの光半導体素子３ごとに、光インターフェイス７ａが形成された構成としてもよい。これにより、２つの光半導体素子３を備えた光半導体装置２０ａの光伝送品質を安定させることができる。
【００７６】
図５（ａ）は、本実施形態の変形例に係る光半導体装置２０ｂを示す上面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示される光半導体装置２０ｂを示す斜視図である。図５（ａ）および（ｂ）に示されるように、光半導体装置２０ｂでは、半導体パッケージ上面に長方形の光インターフェイス７ｂが１つ形成されている。また、光インターフェイス７ｂの直下には、２つの光半導体素子３（図示省略）が配設されている。このように、回路基板１に配設される２つの光半導体素子３に対して、１つの光インターフェイス７ｂが形成された構成としてもよい。これにより、２つの光半導体素子３を備えた光半導体装置２０ｂの光インターフェイス７ｂの形成工程を簡略化することができる。
【００７７】
また、上述の変形例では、回路基板１上に２つの光半導体素子３が配設された構成について説明したが、本発明はこれに限定されず、３つ以上の光半導体素子３が配設された構成としてもよい。
【００７８】
図６（ａ）は、本実施形態の変形例に係る光半導体装置２０ｃを示す上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示される光半導体装置２０ｃを示す斜視図である。図６（ａ）および（ｂ）に示されるように、光半導体装置２０ｃでは、半導体パッケージ上面に正方形の光インターフェイス７ａが４つ形成されている。また、４つの光インターフェイス７ａの直下には、それぞれ光半導体素子３（図示省略）が配設されている。このように、回路基板１に配設される４つの光半導体素子３ごとに、光インターフェイス７ａが形成された構成としてもよい。これにより、複数の光半導体素子３を備えた光半導体装置２０ｃの光伝送品質を安定させることができる。
【００７９】
図７（ａ）は、本実施形態の変形例に係る光半導体装置２０ｄを示す上面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示される光半導体装置２０ｄを示す斜視図である。図７（ａ）および（ｂ）に示されるように、光半導体装置２０ｄでは、半導体パッケージ上面に大型サイズの光インターフェイス７ｄが１つ形成されている。また、光インターフェイス７ｄの直下には、４つの光半導体素子３（図示省略）が配設されている。このように、回路基板１に配設される４つの光半導体素子３に対して、１つの大型の光インターフェイス７ｄが形成された構成としてもよい。これにより、複数の光半導体素子３を備えた光半導体装置２０ｂの光インターフェイス７ｃの形成工程を簡略化することができる。
【００８０】
（変形例２）
上述の説明では、回路基板１上に接着層４を介して光半導体素子３が直接配設された構成について説明した。例えば、図８に示される光半導体装置２０ｅでは、回路基板１上に接着層４を介して半導体素子２と光半導体素子３とが並べて配設されている。しかしながら、本発明において、光半導体素子３の配設位置は、例えば、半導体素子２上であってもよい。
【００８１】
図９（ａ）は、本実施形態の他の変形例に係る光半導体装置２０ｆを示す断面図である。図９（ａ）に示されるように、光半導体装置２０ｆは、回路基板１と光半導体素子３との間に、多層配線構造物である半導体素子２が配設された構成である。より具体的には、光半導体素子３は、接着層４を介して半導体素子２上に配設されている。また、光半導体素子３の直上には、透光性樹脂６を介して透光性部材７が配置され、光インターフェイス７ａが形成されている。
【００８２】
また、図９（ｂ）は、本実施形態のさらに他の変形例に係る光半導体装置２０ｇを示す断面図である。図９（ｂ）に示されるように、光半導体装置２０ｇは、回路基板１と光半導体素子３との間に、多層配線構造物である半導体素子２および中継回路基板１２が配設された構成である。より具体的には、光半導体素子３は、半導体素子２上に積層された中継回路基板１２上に接着層４を介して配設されている。また、光半導体素子３の直上には、透光性樹脂６を介して透光性部材７が配置され、光インターフェイス７ａが形成されている。
【００８３】
光半導体装置２０ｆおよび２０ｇのように、ＢＧＡ・ＣＳＰといった片面封止パッケージに、素子の積層構造を適用することにより、１パッケージ内で複数の機能をもつの光インターフェイスを内蔵したＳＩＰ（System  In  Package）を実現することができる。
【００８４】
〔実施形態２〕
本発明の光半導体装置に関する第２の実施形態について、図１０〜図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した図面と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００８５】
本実施形態に係る光半導体装置は、回路基板上に２つの半導体素子が配設された光半導体装置において、光伝送品質を向上させるために、透光性部材が透光性部分と非透光性部分との２つの部分から構成されている点で、実施形態１の光半導体装置とは異なっている。
【００８６】
（本実施形態に係る光半導体装置１２０の構成）
図１０（ａ）は、本実施形態に係る光半導体装置１２０を示す上面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示される光半導体装置１２０を示す斜視図である。図１０（ａ）および（ｂ）に示されるように、光半導体装置１２０は、回路基板１の表面に封止樹脂８が直方体状に形成されており、回路基板１の裏面には、外部電極端子１１が設けられている構成である。また、光半導体装置１２０の上面には、長方形の透光性部材１７が露出しており、透光性部材１７の外面と封止樹脂８の外面とが面一となっている。
【００８７】
ここで、光半導体装置１２０では、透光性部材１７は、透光性部分１７ａと非透光性部分１０７ｂとから構成されている。
【００８８】
透光性部分１７ａの一部は、光半導体装置１２０の上面において露出しており、当該露出部分は光インターフェイスとして機能する。光半導体装置１２０では、半導体パッケージ上面に２つの円形の光インターフェイスが形成され、２つの光インターフェイスの直下には、それぞれ光半導体素子３（図示省略）が配設されている。
【００８９】
一方、非透光性部分１７ｂは、光半導体装置１２０の上面に露出した透光性部分１７ａ、すなわち２つの光インターフェイスを囲むように形成されている。これにより、光半導体装置１２０の光伝送品質を向上させることができる。
【００９０】
このように、透光性部材１７を、透光性部分１７ａと非透光性部分１７ｂとの２つの部分に構成する方法として、例えば、以下の２つの方法を挙げることができる。
【００９１】
まず、第１の方法として、光半導体装置１２０の上面から露出させる面に対して、マスクなどを用いて透光性部分１７ａを被覆した後、黒色樹脂または黒色塗料などを塗布する非透光性の処理を施し、その後、当該被覆を除去する方法がある。第１の方法によれば、透光性部分１７ａと非透光性部分１７ｂとの２つの部分に構成された透光性部材１７を、１種類の部材で容易に作成することができる。
【００９２】
また、第２の方法として、透光性部分１７ａと非透光性部分１７ｂとを異なる部材を用いて構成する方法がある。例えば、非透光性の部材からなる非透光性部分１７ｂを金型などによって成型し、その後、透光性の部材からなる透光性部分１７ａを組み合わせる方法が考えられる。第２の方法によれば、透光性部材１７は、透光性および非透光性の２種類の部材を用いて構成されているため、第１の方法と比較して非透光性部分１７ｂを厚く形成することができる。これにより、光半導体装置１２０の光伝送品質をより安定させることができる。
【００９３】
なお、第２の方法の場合、非透光性部分１７ｂを構成する非透光性の部材については、特に限定されず、一定の剛性および耐熱性を有するものを用いることができる。例えば、非透光性部分１７ｂを構成する非透光性の部材には、エポキシ樹脂のような成型加工が可能な有機樹脂を用いることができる。これにより、非透光性部分１７ｂを容易に加工することができる。
【００９４】
（まとめ）
以上のように、本実施形態に係る光半導体装置１２０によれば、透光性部材１７が透光性部分１７ａと非透光性部分１７ｂとの２つの部分から構成されている。これにより、２つの光半導体素子３を備えた光半導体装置１２０において、光伝送品質を向上させることができる。
【００９５】
（変形例１）
上述の説明では、回路基板１上に２つの光半導体素子３が配設された構成について説明したが、本発明はこれに限定されず、３つ以上の光半導体素子３が配設された構成としてもよい。
【００９６】
図１１（ａ）は、本実施形態の変形例に係る光半導体装置１２０ａを示す上面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示される光半導体装置１２０ａを示す斜視図である。図１１（ａ）および（ｂ）に示されるように、光半導体装置１２０ａは、透光性部材２７が透光性部分１７ａと非透光性部分２７ｂとの２つの部分から構成されており、半導体パッケージ上面に円形の光インターフェイスが４つ形成されている。また、４つの光インターフェイスの直下には、それぞれ光半導体素子３（図示省略）が配設されている。このように、回路基板１に配設される４つの光半導体素子３ごとに、光インターフェイスが形成された構成としてもよい。これにより、複数の光半導体素子３を備えた光半導体装置１２０ａの光インターフェイスを形成する作業を簡略化することができ、また、光伝送品質を安定させることができる。
【００９７】
（変形例２）
また、本実施形態に係る光半導体装置では、非透光性部分に光コネクタと嵌合するための凹部を予め形成してもよい。これにより、光半導体装置と光ファイバとを確実に接続することができる。
【００９８】
図１２（ａ）は、本実施形態の変形例に係る光半導体装置１２０ｂを示す上面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示される光半導体装置１２０ｂと光ファイバ５０との接続を説明するための斜視図である。図１２（ａ）に示されるように、光半導体装置１２０ｂでは、光インターフェイスとして機能する２つの透光性部分１７ａが形成されている。さらに、非透光性部分３７ｂには、２つの光インターフェイスを挟む位置に、光コネクタ５１と嵌合するための凹部３７ｃが形成されている。
【００９９】
図１２（ｂ）に示されるように、光半導体装置１２０ｂに光ファイバ５０を接続する場合、光ファイバ５０の端部に形成された光コネクタ５１を凹部３７ｃに嵌合させる。このとき、光コネクタ５１の光半導体装置１２０ｂとの当接面には、嵌合部として凹部３７ｃに相補的な凸部（図示省略）が形成されているため、凹部３７ｃと凸部とが嵌合可能となっている。このように、非透光性部分３７ｂに、光コネクタ５１と嵌合するための凹部３７ｃを形成することにより、光半導体装置１２０ｂと光ファイバ５０とを、正確な位置において確実に接続することができる。
【０１００】
図１３（ａ）は、本実施形態の他の変形例に係る光半導体装置１２０ｃを示す上面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示される光半導体装置１２０ｃと光ファイバ６０との接続を説明するための斜視図である。図１３（ａ）および（ｂ）に示されるように、光半導体装置１２０ｃに４つの光インターフェイスが形成された場合であっても、非透光性部分４７ｂに、光ファイバ６０の端部に設けられた光コネクタ６１と嵌合するための凹部４７ｃを形成することにより、光半導体装置１２０ｃと光ファイバ６０とを、正確な位置において確実に接続することができる。
【０１０１】
このように、光半導体装置１２０ｂおよび１２０ｃによれば、非透光性部分に光コネクタと嵌合するための凹部が形成されている。このため、より小さなスペースで光コネクタ５１および６１と嵌合可能であるため、確実に光ファイバ５０を接続させることができる。
【０１０２】
なお、上述の説明では、凹部を非透光性部分に形成する場合について説明したが、凹部を形成する位置は、非透光性部分に限定されず、適宜変更することができる。
【０１０３】
また、上述の説明では、凹部形成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、凹部に代えて凸部を形成してもよい。なお、この場合、光コネクタの光半導体装置との当接面には、当該凸部に相補的な凹部が形成されることはいうまでもない。
【０１０４】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、光半導体素子を備える光半導体装置に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１    回路基板
２    半導体素子
３    光半導体素子
４    接着層
５    ボンディングワイヤ
６    透光性樹脂
７    透光性部材
７ａ  光インターフェイス
７ｂ  光インターフェイス
７ｃ  光インターフェイス
７ｄ  光インターフェイス
８    封止樹脂
１１    外部電極端子
１２    中継回路基板
１７    透光性部材
１７ａ  透光性部分
１７ｂ  非透光性部分
２０    光半導体装置
２０ａ  光半導体装置
２０ｂ  光半導体装置
２０ｃ  光半導体装置
２０ｄ  光半導体装置
２０ｅ  光半導体装置
２０ｆ  光半導体装置
２０ｇ  光半導体装置
２７    透光性部材
２７ｂ  非透光性部分
３７ｂ  非透光性部分
３７ｃ  凹部
４７ｂ  非透光性部分
４７ｃ  凹部
５０    光ファイバ（光伝送部材）
５１    光コネクタ
６０    光ファイバ（光伝送部材）
６１    光コネクタ
１２０    光半導体装置
１２０ａ  光半導体装置
１２０ｂ  光半導体装置
１２０ｃ  光半導体装置
【図１】
2011091332.tif 000003
【図２】
2011091332.tif 000004
【図３】
2011091332.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011091332.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2011091332.tif 000012
【図１１】
2011091332.tif 000013
【図１２】
2011091332.tif 000014
【図１３】
2011091332.tif 000015
【図１４】
2011091332.tif 000016