(57)【要約】【課題】  上面および各側面の向いた全方向に対して確実に受光し撮像することが可能で、監視用センサー等の用途に優れた機能を有する光半導体装置を提供すること。【解決手段】  光半導体装置９は、内部に配線導体が形成された直方体状の絶縁基体１と、絶縁基体１の上面および各側面に形成された凹部と、凹部の底面または内側面に形成された電極パッド３と、絶縁基体１の下面に形成されて配線導体を介して電極パッド３に電気的に接続されるとともに外部回路基板の回路導体に電気的に接続される接続パッドと、凹部に収容されるとともに電極が電極パッド３に電気的に接続された光半導体素子４と、絶縁基体１の表面に凹部を塞ぐようにして取着された透光性蓋体５とを具備している。【選択図】  図１
2005191044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に配線導体が形成された直方体状の絶縁基体と、絶縁基体の上面および各側面に形成された凹部と、該凹部の底面または内側面に形成された電極パッドと、前記絶縁基体の下面に形成されて前記配線導体を介して前記電極パッドに電気的に接続されるとともに外部回路基板の回路導体に電気的に接続される接続パッドと、前記凹部に収容されるとともに電極が前記電極パッドに電気的に接続された光半導体素子と、前記絶縁基体の表面に前記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いることを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記絶縁基体は、前記上面および前記側面にそれぞれ取着される前記透光性蓋体よりも外側の辺部に、前記透光性蓋体よりも高い突出部が形成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。
【請求項３】
前記絶縁基体は、前記凹部の周囲に前記凹部に沿って溝が形成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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体素子を気密封止してなる光半導体装置に関し、詳細には、複数の光半導体素子が異なる方向に受光面を向けて封止された、受光範囲の広い光半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フォトダイオードやイメージセンサ等の光半導体素子を光半導体素子収納用パッケージ（以下、パッケージともいう）に気密封止して成る光半導体装置は、電子機器や食品等の工業製品の製造ラインや、防犯用、室内の監視用などの各種の監視用のセンサーとして広く用いられている。
【０００３】
従来の光半導体装置として一般的なものは、上面に光半導体素子を収容するための凹部を有する絶縁基体と、凹部内に収納された光半導体素子と、光半導体素子の電極と電気的に接続され、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、絶縁基体の上面に取着され凹部を塞ぐ透光性蓋体とから構成されるものである。絶縁基体に対する透光性蓋体の取着は、樹脂接着剤や低融点ガラス等から成る接合材を介して接合すること等により行われる。
【０００４】
光半導体装置は、外部回路基板に実装されるとともに搭載用の装置、治具を用いてセンサーなどの機器に搭載され、使用される。
【０００５】
透光性蓋体を通過して凹部内に進入した外部の光は、光半導体素子の上面に形成されている受光面で受光されるとともに電気信号に変換され、配線導体を介して外部回路基板の回路導体にその電気信号が画像データとして伝送される。
【０００６】
近年、このような光半導体装置においては、室内監視等の必要性により、上方向および各側面方向（前後左右方向）、つまり半球状のエリア（空間）を撮像し、監視することが可能なものが求められるようになってきている。
【特許文献１】特開平１０−１１６９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の光半導体装置は、絶縁基体の上面に凹部が形成されたパッケージの凹部に光半導体素子が気密封止されて収納設置されており、各光半導体装置の有効な受光範囲が、受光面に対して約１００度の広がり角を有する円錐状のエリアであることから、上面および各側面（前後左右）の５方向を撮像できるようにするためには、少なくとも５個のこのような光半導体装置を作製するとともに、これらを電気的に接続し、さらに受光面が前後左右および上方向において互いに受光し撮像するエリアが大きく重なったり受光撮像されないエリアが生じたりすることのないように配置し固定する必要があるため、その製作が困難であるという問題があった。
【０００８】
また、受光面の向いた方向が異なる複数の光半導体装置を外部の回路導体に接続するため、それぞれの接続の角度等を最適なものに調節することが難しく、外部回路基板の回路導体に対する光半導体装置の電気的接続の信頼性が低いという問題もあった。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑み完成されたものであり、その目的は、上面および各側面の全方向に対して確実に受光し撮像することが可能で、監視用センサー等の用途に優れた機能を有する光半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光半導体装置は、内部に配線導体が形成された直方体状の絶縁基体と、該絶縁基体の上面および各側面に形成された凹部と、該凹部の底面または内側面に形成された電極パッドと、前記絶縁基体の下面に形成されて前記配線導体を介して前記電極パッドに電気的に接続されるとともに外部回路基板の回路導体に電気的に接続される接続パッドと、前記凹部に収容されるとともに電極が前記電極パッドに電気的に接続された光半導体素子と、前記絶縁基体の表面に前記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いることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の光半導体装置は、好ましくは、前記絶縁基体は、前記上面および前記側面にそれぞれ取着される前記透光性蓋体よりも外側の辺部に、前記透光性蓋体よりも高い突出部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明の光半導体装置は、好ましくは、前記絶縁基体は、前記凹部の周囲に前記凹部に沿って溝が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光半導体装置によれば、内部に配線導体が形成された直方体状の絶縁基体と、絶縁基体の上面および各側面に形成された凹部と、凹部の底面または内側面に形成された電極パッドと、絶縁基体の下面に形成されて配線導体を介して電極パッドに電気的に接続されるとともに外部回路基板の回路導体に電気的に接続される接続パッドと、凹部に収容されるとともに電極が電極パッドに電気的に接続された光半導体素子と、絶縁基体の表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いることから、光半導体素子が搭載される５個の凹部の底面が直方体状の絶縁基体の上面および各側面に形成され、それぞれ前後左右方向および上方向の異なる方向に向けて確実に位置決めされるようになるため、各凹部にそれぞれ光半導体素子を、各側面の向いた方向および上面の向いた方向の半球状のエリア内で受光撮像されないエリアが生じないようにして搭載することができ、上面および各側面の向いた方向に対して確実に受光し撮像することが可能な光半導体装置を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の光半導体装置によれば、各光半導体素子に接続された電極パッド間が、絶縁基体の内部に形成された配線導体を介して電気的に接続されており、配線導体が接続パッドと電気的に接続していることから、光半導体素子間の電気的接続および光半導体素子の外部回路基板の回路導体への接続が、光半導体素子の電極を、それぞれの凹部内の配線導体に電気的に接続するとともに、接続パッドを外部の回路導体に半田等を介して電気的に接続するだけでできるようになり、各光半導体素子からの電気信号を確実に外部の回路導体に伝送することができる。
【００１５】
本発明の光半導体装置は、好ましくは、絶縁基体は、上面および側面にそれぞれ取着される透光性蓋体よりも外側の辺部に、透光性蓋体よりも高い突出部が形成されていることから、光半導体装置をセンサー等の機器に搭載するとき等に、透光性蓋体の表面に装置や治具の表面が接触して傷が付くことは高い突出部により効果的に防止され、受光精度をより確実に確保することが可能な光半導体装置を得ることができる。
【００１６】
また本発明の光半導体装置は、好ましくは、絶縁基体は、凹部の周囲に凹部に沿って溝が形成されていることから、例えば、絶縁基体と透光性蓋体とを樹脂接着剤等から成る接合材を介して接合するときに、絶縁基体と透光性蓋体との間から流れ出た接合材は溝に入り込んで遮られ、透光性蓋体の光が通過する中央部に接合材が付着することは有効に防止される。その結果、より一層受光精度に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】
【００１７】
本発明の光半導体装置を添付の図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の光半導体装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。図１において、１は絶縁基体、３は電極パッド、４は光半導体素子、５は透光性蓋体である。これらの絶縁基体１、電極パッド３、光半導体素子４、透光性蓋体５および図示していない配線導体、接続パッドにより主に本発明の光半導体装置９が構成されている。
【００１８】
絶縁基体１は、立方体等の直方体状であり、その上面および各側面に光半導体素子収納用の凹部が形成されている。このような絶縁基体１は、ガラスセラミックス焼結体，酸化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体等から成る。絶縁基体１が例えばガラスセラミックス焼結体から成る場合、ガラス粉末とセラミック粉末とを有機溶剤，バインダとともにシート状に成形して得た複数のグリーンシートを直方体状に積層するとともに、この積層体を約１０００℃で焼成することにより形成される。この際、グリーンシートの積層体のうち、上面および各側面となる部位に、開口部や切り欠き部等を形成しておくことにより、絶縁基体１の上面および各側面に凹部が形成される。
【００１９】
この絶縁基体１は、内部に多数の配線導体（図示せず）を有している。また、絶縁基体１の各凹部の底面または内側面には、光半導体素子４の電極を接続するための電極パッド３が形成されている。また、絶縁基体１の下面には、外部回路基板の回路導体に電気的に接続される接続パッド（図示せず）が設けられている。
【００２０】
そして、電極パッド３と接続パッドとは、配線導体を介して電気的に接続されている。この電極パッド３に光半導体素子４の電極をボンディグワイヤや半田等を介して接続するとともに、接続パッドを外部回路基板の回路導体に半田等を介して接続することにより、絶縁基体１の凹部内に収納された光半導体素子４が電極パッド３，配線導体および接続パッドを介して外部回路基板の回路導体と電気的に接続される。これらの配線導体，電極パッド３および接続パッドは、銅，銀，パラジウム，タングステン，モリブデン等の金属材料から成り、例えば銅から成る場合、銅粉末および有機溶剤を混練して得た金属ペーストを絶縁基体１となるグリーンシートにスクリーン印刷法等で印刷塗布することにより形成される。
【００２１】
また、絶縁基体１との間で光半導体素子４を気密に封止する透光性蓋体５は、酸化ケイ素−酸化ホウ素系ガラスや、アクリル系樹脂等の透光性材料から成り、例えば、酸化ケイ素−酸化ホウ素系ガラスから成る場合、ダイシング加工等により製作される。
【００２２】
絶縁基体１に対する透光性蓋体５の取着は、ろう材，低融点ガラス，樹脂接着剤等の接合材を介して行なうことができる。
【００２３】
本発明の光半導体装置９は、上述のように、絶縁基体１を直方体状とするとともに、その上面および各側面に凹部を形成し、凹部に光半導体素子４を収容するようにしたことから、光半導体素子４が搭載される５個の凹部の底面が立方体の上面および各側面に形成され、それぞれ側面の４方向（前後左右方向）および上方向に向けて確実に位置決めされるようになる。そのため、各凹部にそれぞれ光半導体素子４を、上方向および各側面の向いた方向の半球状のエリア内で受光撮像されないエリアが生じないようにして搭載することができ、上方向および各側面の向いた方向に対して確実に受光し撮像することが可能な光半導体装置９を得ることができる。
【００２４】
また、本発明の光半導体装置９は、絶縁基体１の内部に配線導体が形成され、この配線導体を介して電極パッド３と接続パッドとが電気的に接続されていることから、光半導体素子４の外部回路基板の回路導体への電気的接続および光半導体素子４間の電気的接続が、光半導体素子４の電極を、それぞれの凹部内の配線導体に電気的に接続するとともに、接続パッドを外部回路基板の回路導体に半田等を介して電気的に接続するだけでできるようになり、各光半導体素子４からの電気信号を確実に外部の回路導体に伝送することができる。
【００２５】
また本発明の光半導体装置９は、絶縁基体１は、上面および側面にそれぞれ取着される透光性蓋体５よりも外側の辺部に、透光性蓋体５よりも高い突出部（図示せず）を形成しておくことが好ましい。この場合、光半導体装置９をセンサー等の機器に搭載するとき等に、透光性蓋体５の表面に装置や治具の表面が接触して傷が付くことを高い突出部により効果的に防止でき、受光精度をより確実に確保することが可能な光半導体装置９を得ることができる。
【００２６】
この突出部は、絶縁基体１に一体的に形成するか、絶縁基体１と同様の材料により形成してもよい。また、絶縁基体１に対して強固に取着することが可能な異なる材料により形成してもよい。
【００２７】
突出部１を絶縁基体１と同様の材料で形成する場合、例えば、ガラスセラミックス焼結体から成る場合、ガラス粉末とセラミック粉末とを有機溶剤，バインダとともに混練して作製したガラスセラミックのペーストを、絶縁基体１となるグリーンシートのうち、透光性蓋体５が取着される部位の外側に枠状に印刷塗布しておき、グリーンシートと一体焼成することにより形成される。
【００２８】
突出部の高さは、透光性蓋体５の上面や側面よりも上の部分の高さが、透光性蓋体５の厚さよりも大きくなるようにしておくことが好ましい。この場合、透光性蓋体５の上面や側面に誤って外部の装置等が接触することを突出部で、より確実に防止することができ、より一層受光精度に優れた光半導体装置とすることができる。
【００２９】
また、本発明の光半導体装置は、絶縁基体１は、凹部の周囲に凹部に沿って溝（図示せず）が形成されていることが好ましい。この場合、例えば、絶縁基体１と透光性蓋体５とを樹脂接着剤から成る接合材を介して接合するときに、絶縁基体１と透光性蓋体５との間から流れ出た接合材は溝に入り込むためそれ以上の流れ出しが遮られ、透光性蓋体５の光が通過する中央部に接合材が付着することは有効に防止される。その結果、より一層受光精度に優れた光半導体装置を提供することができる。
【００３０】
絶縁基体１の上面および側面に溝を形成する場合、溝の深さは１００〜３００μｍが好ましい。溝の深さが１００μｍ未満では、接合材が多く流れ出したときに吸収しきれなくなるおそれがあり、３００μｍを超えると、絶縁基体１に溝が深く入り込むため、溝が形成されている部位で絶縁基体１にクラック等の機械的な破壊が生じやすくなる傾向がある。
【００３１】
また、溝はその幅を２００〜４００μｍとすることが好ましい。溝の幅が２００μｍ未満では、接合材が多く流れ出したときに吸収しきれなくなるおそれがあり、４００μｍを超えると、絶縁基体１に占める溝の幅が広くなるため、溝が形成されている部位で絶縁基体１にクラック等の機械的な破壊が生じやすくなる傾向がある。
【００３２】
さらに、絶縁基体１の上面および側面に形成される凹部は、内側面が外側に向かうに伴って広がるように傾斜した傾斜面とされていることが好ましい。これにより、光半導体素子４の受光エリアに死角がないようにしてより広いエリアをカバーすることができる。
【００３３】
また、絶縁基体１が上下方向の軸周りに回転可能なように、絶縁基体１を回転盤や回転軸上に設けてもよい。この場合、各側面に設置した光半導体素子４の受光感度、受光エリア等の受光特性に差をつけて、特定の場所を最適な受光特性を有する光半導体素子４でもって撮像するようにしてもよい。
【００３４】
また、透光性蓋体５は、ガラス、プラスチック、石英、サフィア等の透光性の材料から成る板状体で構成されるものであるが、レンズ効果を有するように凸レンズ状や凹レンズ状に形成してもよい。
【００３５】
なお、本発明は以上の実施の形態の例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。例えば、絶縁基体１は、完全な立方体とする必要はなく、各角部を円弧状等の曲面状や、平面状に成形して、角部から絶縁基体１に破損が生じることを防止するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・絶縁基体
３・・・電極パッド
４・・・光半導体素子
５・・・透光性蓋体
９・・・光半導体装置
【図１】
2005191044.tif 000003