(57)【要約】【課題】低コストに作製できる小型化および低背化された高信頼性の光半導体装置を提供すること。【解決手段】光半導体装置は、上面に電極パッド５が形成された絶縁体から成る略四角形の枠体２と、上面の中央部に受光部３ａが設けられ側面が枠体２の内周面に接着されているとともに受光部３ａの周囲に形成されている電極４が電極パッド５に導電性接続線を介して電気的に接続された光半導体素子３と、枠体２の上面に導電性接続線および電極パッド５の接続部を覆う樹脂層７を介して接着された透光性蓋体８とを具備している。【選択図】　図１
2004119588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に電極パッドが形成された絶縁体から成る略四角形の枠体と、上面の中央部に受光部が設けられ側面が前記枠体の内周面に接着されているとともに前記受光部の周囲に形成されている電極が前記電極パッドに導電性接続線を介して電気的に接続された光半導体素子と、前記枠体の上面に前記導電性接続線および前記電極パッドの接続部を覆う樹脂層を介して接着された透光性蓋体とを具備したことを特徴とする光半導体装置。
【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。
【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の断面図を図２に示す。従来の光半導体装置は、図２に示すように、半導体収納用パッケージ（以下、半導体パッケージともいう）１０１を構成するとともにセラミックス等からなる基体１０２を具備している。基体１０２の底板部の上面の中央部に光半導体素子１０３を載置し、光半導体素子１０３の電極１０４を基体１０２内部に形成した電極パッド１０５にボンディングワイヤ１０６を介して電気的に接続される。そして、基体１０２の側壁部の上面の略全周に設けられた封止用の樹脂層１０７を介して透光性蓋体１０８を接着して構成されている。基体１０２の上側主面には凹部が形成され、基体１０２の側壁部の内周面には段差部が略全周にわたって形成されている。
【０００３】
図２において、１０３は基体１０２の底板部の上面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の側壁部の内周面に形成された段差部の上面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の側壁部の上面に設けられた樹脂層、１０８はガラス等からなる透光性蓋体、１０９は光半導体素子１０３を基体１０２の底板部に接合するための樹脂接着剤である。
【０００４】
この基体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が設けられている。基体１０２の底板部と側壁部とは一体的に形成されていてもよい。
【０００５】
光半導体素子１０３は基体１０２の底板部の上面に載置され、樹脂接着剤１０９を介して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、透光性蓋体１０８が樹脂層１０７を介して基体１０２の側壁部の上面に接着固定される（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−８１７１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、光半導体装置のさらなる高密度実装化、小型化、低背化が益々要求されてきているが、上記従来の光半導体装置１０１では小型化、低背化には限界があるという問題点があった。例えば、光半導体装置１０１の厚みは基体１０２の厚みによって概ね決定され、基体１０２の厚みは側壁部と底板部の合計の厚みにより決定されるが、基体１０２の凹部に光半導体素子１０３ａが収容されるとともに、側壁部の上面に樹脂層１０７を介して透光性蓋体１０８が接着されて光半導体素子１０３ａが封止されるため、側壁部の高さは光半導体素子１０３の厚みよりも必然的に高くなる。また、基体１０２の底板部の厚みを０．４ｍｍ未満にすると、底板部に反りやうねりが発生し易くなり、基体１０２の底板部の平坦性が劣化する。その結果、光半導体素子１０３を樹脂接着剤１０９を介して基体１０２の底板部の上面に接合できない、または接合できても接合強度が弱くなるという問題点があった。
【０００８】
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、高密度実装を可能とするとともに小型化、低背化された高信頼性の光半導体装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光半導体装置は、上面に電極パッドが形成された絶縁体から成る略四角形の枠体と、上面の中央部に受光部が設けられ側面が前記枠体の内周面に接着されているとともに前記受光部の周囲に形成されている電極が前記電極パッドに導電性接続線を介して電気的に接続された光半導体素子と、前記枠体の上面に前記導電性接続線および前記電極パッドの接続部を覆う樹脂層を介して接着された透光性蓋体とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の光半導体装置は、側面が枠体の内周面に接着されているとともに受光部の周囲に形成されている電極が電極パッドに導電性接続線を介して電気的に接続された光半導体素子と、枠体の上面に導電性接続線および電極パッドの接続部を覆う樹脂層を介して接着された透光性蓋体とを具備したことから、光半導体素子を載置するための基体や底板が不要となるとともに光半導体素子の側面が枠体の内周面に直接接着されているため、従来の光半導体装置に比べて枠体の高さを低くすることができ、また光半導体装置の平面視における外形寸法を小さくすることができる。また、従来の光半導体装置の基体に比べて基体を構成する部品点数を少なくすることができ、製造コストも低減させることができる。その結果、小型化および低背化された高信頼性で安価な光半導体装置を提供することができる。
【００１１】
また、枠体の上面において導電性接続線および電極パッドの接続部が樹脂層で覆われていることから、接続部における導電性接続線の接続強度が向上するとともに接続部における導電性接続線および電極パッドの酸化腐蝕が抑えられる。
【００１２】
【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は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１は光半導体素子３の電極４を枠体２の上面に形成した電極パッド５に、導電性接続線としてのボンディングワイヤ６を介して電気的に接続し、さらに枠体２の上面の略全周に設けられた樹脂層７を介して透光性蓋体８を接着して構成されている。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の入出力用の電極である。また、５は枠体２の上面の電極パッド、６はＡｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤ、７は枠体２の上面に設けられた樹脂層、８はガラス，石英，サファイア，透明樹脂等からなる透光性蓋体、９は光半導体素子３を枠体２に接合するための樹脂接着剤である。
【００１３】
本発明の光半導体装置は、上面に電極パッド５が形成された絶縁体から成る略四角形の枠体２と、上面の中央部に受光部３ａが設けられ側面が枠体２の内周面に接着されているとともに受光部３ａの周囲に形成されている電極４が電極パッド５に導電性接続線を介して電気的に接続された光半導体素子３と、枠体２の上面に導電性接続線および電極パッド５の接続部を覆う樹脂層７を介して接着された透光性蓋体８とを具備した構成である。
【００１４】
本発明の光半導体装置は、光半導体素子３を載置するための基体や底板が不要となるとともに光半導体素子３の側面が枠体２の内周面に直接接着されているため、従来の光半導体装置に比べて枠体２の高さを低くすることができ、また光半導体装置の平面視における外形寸法を小さくすることができる。
【００１５】
本発明の枠体２は、焼結体（セラミックス）からなる場合、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体，窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）質焼結体，ガラスセラミックス等からなる。この枠体２は、光半導体装置が外部電気回路基板等に実装される際の熱で膨張し、光半導体素子３にストレスを与える場合があることから、熱膨張係数が５×１０−６／℃程度と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。
【００１６】
また、透光性蓋体８は、光半導体素子３がＣＣＤ等の外光を受光する光半導体素子である場合、ガラス，石英，サファイヤ（単結晶アルミナ），透明樹脂等からなる透光性のものである。また、透光性蓋体８の上下面の少なくとも一方には紫外線を遮断するための光学膜が形成されてもよい。この透光性蓋体８は、その外形寸法が枠体２上面の外形寸法より小さいものが好ましい。この場合、光半導体装置が小型化されるとともに、透光性蓋体８の外周端が枠体２の外面の延長面から側方にはみ出ないため透光性蓋体８の外周端が傷ついたり透光性蓋体８の外周端が他の部品に当たって透光性蓋体８が枠体２から剥離するのが抑えられる。また、樹脂層７が透光性蓋体８の側面に這い上がり易くなり、透光性蓋体８の接合面積が増大して接合強度が向上する。
【００１７】
光半導体素子３は、上面の中央部に受光部３ａが設けられており、上面の受光部３ａの周囲である外周部には入出力用の電極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　Ｄｅｖｉｃｅ）、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である。
【００１８】
枠体２の上面には電極パッド５が設けられており、この電極パッド５は、枠体２の上面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。この電極パッド５に光半導体素子３の電極４を接続することにより光半導体素子３が外部電気回路等に電気的に接続される。
【００１９】
また、導電性接続線としてボンディングワイヤ６を用いて光半導体素子３の電極４と電極パッド５とを電気的に接続する場合、ボンディングワイヤ６の長さは０．３〜０．８ｍｍが好ましい。０．３ｍｍ未満では、ボンディングワイヤ６が短すぎて十分なループを形成することができずに、光半導体素子３の電極４と電極パッド５を確実に接続できず、接続不良が生じやすくなる。０．８ｍｍを超えると、ループを形成するボンディングワイヤ６が長くなるため、ボンディングワイヤ６に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易くなるとともにコスト高となる。
【００２０】
本発明においては、電極パッド５にボンディングワイヤ６を接続した後、この接続部分を覆う樹脂層７によって枠体２と透光性蓋体８とを接合することにより光半導体素子３が封止される。このように電極パッド５とボンディングワイヤ６との接続部が樹脂層７で覆われることにより、ボンディングワイヤ６と電極パッド５との接続の信頼性が向上する。即ち、接続部におけるボンディングワイヤ６の接続強度が向上するとともに接続部におけるボンディングワイヤ６および電極パッド５の酸化腐蝕が抑えられる。
【００２１】
なお、導電性接続線としては、ボンディングワイヤ６以外にリボン状（帯状）のものやリード端子等の棒状のものを用いてもよい。
【００２２】
樹脂層７および樹脂接着剤９は、アクリル系樹脂，エポキシ系樹脂，シリコーン系樹脂，ポリエーテルアミド系樹脂等から成る。また、樹脂層７は、余計な外光の入射を遮断するために、上記したような黒色，茶褐色，暗緑色，濃青色等の暗色系の顔料や染料を混入させてもよい。
【００２３】
また本発明において、ボンディングワイヤ６はループの最高部が透光性蓋体８の下面に接していてもよい。この場合、光半導体装置がさらに低背化されるとともに透光性蓋体８を安定的に設置することができる。また、ボンディングワイヤ６および電極４の接続部も樹脂接着剤９で覆われていてもよい。この場合、ボンディングワイヤ６および電極４の接続部の接続の信頼性が向上する。
【００２４】
さらに、光半導体素子３の下面と枠体２の下面とは略面一になっていることが好ましい。この場合、光半導体装置を外部電気回路基板等の上に載置して実装した際に、光半導体素子３の熱が外部電気回路基板等に効率的に放熱されることとなる。また、光半導体素子３の下面は枠体２の下面よりも下方に突出していることが好ましい。この場合、上記と同様に光半導体素子３の熱が外部電気回路基板等に効率的に放熱されるとともに、枠体２の高さがより低くなるためより低背化された光半導体装置となる。
【００２５】
かくして、本発明の光半導体装置は、光半導体装置の小型化および低背化が可能になる。
【００２６】
【実施例】
本発明の光半導体装置の実施例を以下に説明する。
【００２７】
（実施例）
まず、光半導体素子３としてイメージセンサ素子、アルミナセラミックスから成る枠体２、ガラスから成る透光性蓋体８、Ａｕから成るボンディングワイヤ６を用い、枠体２と光半導体素子３とをエポキシ樹脂から成る樹脂接着剤９で接着固定した。また、光半導体素子３の電極４と枠体２の電極パッド５とをボンディングワイヤ６によって電気的に接続した。その後、枠体２と透光性蓋体８とをエポキシ樹脂からなる樹脂層７で接着封止することにより、本発明の光半導体装置のサンプルＡを作製した。
【００２８】
また、比較例として、上記実施例と同じ光半導体素子３、透光性蓋体８、ボンディングワイヤ６と、図２の従来構成の基体１０２を用い、従来構成の光半導体装置のサンプルＢを作製した。
【００２９】
そして、これらのサンプルＡ，Ｂの各１０個について、ボンディングワイヤ６のオープン不良発生数、リーク不良の発生数を評価したところ、サンプルＡ，Ｂともボンディングワイヤのオープン不良発生、リーク不良の発生はなかったが、光半導体装置の厚みはサンプルＢが２．０９ｍｍであるのに対し、サンプルＡは１．６７ｍｍであり、約２０％の低背化ができた。さらに、サンプルＢよりもサンプルＡの方が、平面視における外形寸法が小さくなった。従って、サンプルＡはサンプルＢに対して２０％を超える小型化が達成された。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の光半導体装置は、上面に電極パッドが形成された絶縁体から成る略四角形の枠体と、上面の中央部に受光部が設けられ側面が枠体の内周面に接着されているとともに受光部の周囲に形成されている電極が電極パッドに導電性接続線を介して電気的に接続された光半導体素子と、枠体の上面に導電性接続線および電極パッドの接続部を覆う樹脂層を介して接着された透光性蓋体とを具備したことにより、光半導体素子を載置するための基体や底板が不要となるとともに光半導体素子の側面が枠体の内周面に直接接着されているため、従来の光半導体装置に比べて枠体の高さを低くすることができ、また光半導体装置の平面視における外形寸法を小さくすることができる。また、従来の光半導体装置の基体に比べて基体を構成する部品点数を少なくすることができ、製造コストも低減させることができる。その結果、小型化および低背化された高信頼性で安価な光半導体装置を提供することができる。
【００３１】
また、枠体の上面において導電性接続線および電極パッドの接続部が樹脂層で覆われていることから、接続部における導電性接続線の接続強度が向上するとともに接続部における導電性接続線および電極パッドの酸化腐蝕が抑えられる。
【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一例を示す断面図である。
【図２】従来の光半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：半導体素子収納用パッケージ
２：枠体
３：光半導体素子
３ａ：受光部
４：電極
５：電極パッド
６：ボンディングワイヤ
７：樹脂層
８：透光性蓋体
９：樹脂接着剤
【図１】
2004119588.tif 000003
【図２】
2004119588.tif 000004