(57)【要約】【課題】  光半導体装置内部で発生する熱を効率よく外部に放熱し、安定して作動する光半導体装置を作製すること。【解決手段】  光半導体装置９は、上面に光半導体素子４を収容し搭載するための凹部を有する樹脂製の絶縁基体１と、絶縁基体１を貫通して凹部の内側から外側に導出されて設けられたリード端子２と、凹部の底面の搭載部に搭載されるとともに電極６がリード端子２に電気的に接続された光半導体素子４と、絶縁基体１の上面に凹部を塞ぐようにして取着された透光性蓋体３とを具備し、絶縁基体１は、凹部の底面のリード端子２直下の部位から絶縁基体１の下面にかけて貫通孔１ｃが形成されているとともに貫通孔１ｃに放熱部材５が嵌着されている。【選択図】  図１
2005101484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に光半導体素子を収容し搭載するための凹部を有する樹脂製の絶縁基体と、該絶縁基体を貫通して前記凹部の内側から外側に導出されるように設けられたリード端子と、前記凹部の底面の搭載部に搭載されるとともに電極が前記リード端子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透光性蓋体とを具備した光半導体装置において、前記絶縁基体は、前記凹部の底面の前記リード端子直下の部位から前記絶縁基体の下面にかけて貫通孔が形成されているとともに該貫通孔に放熱部材が嵌着されていることを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記絶縁基体に形成された前記貫通孔は、前記絶縁基体の上面側から下面側に向かうに伴って内寸法が漸次大きくなっ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、ラインセンサー，フォトダイオード（ＰＤ），イメージセンサー等の固体撮像素子またはこれらの画像撮像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】
従来のラインセンサー，ＰＤ，イメージセンサー等の固体撮像素子またはこれらの画像撮像部を有する光半導体素子を具備した光半導体装置は、光半導体素子収納用の凹部を上面に有する絶縁基体の凹部内に光半導体素子を収容して搭載し、凹部を透光性蓋体で塞いで光半導体素子を気密封止することにより基本的に構成される。
【０００３】
この絶縁基体は、通常、光半導体素子の形状に応じた四角形状等の樹脂等から成り、例えば、光半導体素子がラインセンサーの場合であれば、細長い長方形状のラインセンサーを搭載するのに適した長方形状である。
【０００４】
また、透光性蓋体は、透明なガラス板等の透光性の部材により形成されたものであり、絶縁基体に搭載された光半導体素子を覆うようにして絶縁基体に取着される。
【０００５】
光半導体素子は、絶縁基体の上面に形成された凹部の底面の中央部に載置固定されており、光半導体素子の上面の中央部には受光部が、外周部には電極が設けられている。
【０００６】
また、絶縁基体の凹部の内側から外側にかけて導出するようにリード端子が設けられており、このリード端子のうち凹部の内側に露出した部位に光半導体素子の電極が、Ａｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤにより電気的に接続される。
【０００７】
なお、絶縁基体の上面の凹部は、平板状の基板の外周部に、光半導体素子が搭載される領域を取り囲むようにして遮光性の枠体を接合することにより形成される。また、基板と枠体とは一体成形されていてもよい。
【０００８】
このように光半導体素子が気密封止されて成る光半導体装置は、各種の光学機器に部品として実装されて使用される。例えば、光半導体素子がラインセンサーの場合であれば、スキャナーやマルチファンクションプリンター，バーコードリーダー等の機器を構成する回路基板に実装される。なお、このときの光半導体装置の回路基板等に対する位置合わせは、光半導体装置の外縁部を回路基板の所定位置に合わせることにより行われる。
【特許文献１】特開平５−１９０８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の光半導体装置においては、光半導体装置内の光半導体素子にボンディングワイヤを通し電気を流し作動させると、光半導体素子に熱が発生し、そして絶縁基体が樹脂等からなり熱伝導性が低いことから、光半導体装置内に熱が蓄積して光半導体素子の温度が高くなり、その結果、光半導体素子が正常に作動しない場合があるという問題があった。
【００１０】
このような問題があることから、例えばラインセンサーを気密封止して成る光半導体装置をスキャナーやマルチファンクションプリンター，バーコードリーダー等に組み込んだ場合、ラインセンサーによる検知に誤作動が生じるといった問題点が発生していた。
【００１１】
また、光半導体素子が発生した熱を逃がすために、熱伝導率の高いセラミック材料により絶縁基板を形成する等の手法も考えられるが、セラミック材料は焼成時の収縮にともなう寸法の制御が難しいことから、絶縁基板の寸法精度をあまり高くすることができないため、凹部の内側から外側に導出するようにしてリード端子を絶縁基体に取着するとき、位置ずれを起こし易いという問題がある。
【００１２】
また、セラミックスからなる絶縁基板は外形精度が悪いため、光半導体素子を絶縁基体に収容し搭載する際や、光半導体装置を回路基板等に絶縁基板の外縁部で位置合わせして搭載する際の位置精度をあまり高くすることができず、高い精度を持った光半導体装置の製造が困難であるという問題もあった。
【００１３】
また、絶縁基板をセラミック材料で形成する場合、光半導体装置の構造が複雑になり、焼成等の製造工程が増加するとともに製造の作業性が悪くなり、コストダウンが行なえないという問題点があった。
【００１４】
従って、本発明は上記従来の問題に鑑みて完成されたものであり、その目的は、高い寸法精度を有するとともに光半導体素子が発生した熱を有効に外部に放散することができ、その結果、光半導体素子を長期にわたって安定して正常に作動させることが可能な受光特性等の特性の良好な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】
【００１５】
本発明の光半導体装置は、上面に光半導体素子を収容し搭載するための凹部を有する樹脂製の絶縁基体と、前記絶縁基体を貫通して前記凹部の内側から外側に導出されるように設けられたリード端子と、前記凹部の底面の搭載部に搭載されるとともに電極が前記リード端子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透光性蓋体とを具備した光半導体装置において、前記絶縁基体は、前記凹部の底面の前記リード端子直下の部位から前記絶縁基体の下面にかけて貫通孔が形成されているとともに該貫通孔に放熱部材が嵌着されていることを特徴とする光半導体装置である。
【００１６】
本発明の光半導体装置は、好ましくは、前記絶縁基体に形成された貫通孔は、前記絶縁基体の上面側から下面側に向かうに伴って内寸法が漸次大きくなっていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光半導体装置によれば、凹部の底面のリード端子直下の部位から絶縁基体の下面にかけて貫通孔が形成されているとともに貫通孔に放熱部材が嵌着されていることから、光半導体素子で発生した熱を放熱部材を介して効果的に外部に放出することができ、光半導体素子が長期にわたって安定して作動することが可能な光半導体装置を提供することができる。
【００１８】
また絶縁基体が樹脂製であることから、セラミックスのように焼成等の大きな寸法収縮をともなう工程が不要な材料から成るため、絶縁基体の寸法精度を高いものとすることができ、高い位置精度および寸法精度で光半導体素子を装絶縁基体に搭載することができる。さらに、光半導体装置を外部の回路基板に実装するときの位置合わせの精度を高くすることができ、実装時の位置精度に優れた光半導体装置を提供することができる。また、光半導体素子が光半導体装置内で位置ずれすることもなく、光半導体装置を歩留まり良く低コストで製造できる。
【００１９】
また、本発明の光半導体装置は、好ましくは、絶縁基体に形成された貫通孔は、絶縁基体の上面側から下面側に向かうに伴って内寸法が漸次大きくなっていることから、その内部に嵌着されている放熱部材は伝熱方向に断面積が広がるような形状となるため、光半導体素子で発生した熱を放熱部材を介してより一層効果的に外部に放出することができ、より確実に光半導体素子が長期にわたって安定して作動することが可能な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】
【００２０】
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の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は絶縁基体、２はリード端子、３は蓋体、４は光半導体素子、５は放熱部材である。これらの絶縁基体１、リード端子２、蓋体３、光半導体素子および放熱部材５により主に光半導体装置９が基本的に構成される。
【００２１】
なお、１ａは絶縁基体１と光半導体素子４とを接合する樹脂接合材、１ｂは絶縁基体１と透光性蓋体３を接合する樹脂接合材、１ｃは絶縁基体１に形成され内部に放熱部材５が嵌着された貫通孔である。
【００２２】
本発明の絶縁基体１は、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド等の樹脂材料によって形成される。絶縁基体１の上面には、光半導体素子４を収容し搭載するための凹部が設けられている。このような凹部を有する絶縁基体１は、例えば、エポキシ樹脂からなる場合、未硬化のエポキシ樹脂を所定の絶縁基体１の形状に成形できるような金型を用いて、トランスファーモールド法やインジェクションモールド法等により成形することにより形成される。この場合、平板状の基板部と四角枠状の枠部とを別々に成形しておいて、その後、基板部の上面の外周部に枠部を接合することにより凹部を形成するようにしてもよく、凹部が形成されるような金型を用いて一体的に成形してもよい。
【００２３】
本発明の光半導体装置９によれば、絶縁基体１が樹脂製であり、セラミックスのように焼成等の大きな寸法収縮をともなう工程が不要な材料から成るため、絶縁基体１の寸法精度を高いものとすることができ、高い位置精度および寸法精度で光半導体素子４を絶縁基体１に搭載することができる。さらに、光半導体装置９を外部の回路基板に実装するときの位置合わせの精度を高くすることができ、実装時の位置精度に優れた光半導体装置９を提供することができる。また、光半導体素子４が光半導体装置９内で位置ずれすることはなく、光半導体装置９を歩留まり良く低コストで製造できる。
【００２４】
また、絶縁基体１の凹部の内側から外側に導出するようにしてリード端子２が設けられている。リード端子２は鉄−ニッケル−コバルト合金や鉄−ニッケル合金等の鉄系合金や、銅または銅系の合金等からなる。このリード端子２は、例えば、鉄−ニッケル−コバルト合金から成る場合、鉄−ニッケル−コバルト合金の板材に打抜き加工やエッチング加工等を施し、所定の寸法、形状に加工することにより形成される。
【００２５】
リード端子２を、凹部の内側から外側に導出するようにして設けるには、例えば、複数のリード端子２の一端部をフレームで連結してなるリードフレームを、フレームが凹部の外側（絶縁基体１の側面よりも外側）に出るとともに、フレームで連結していない側の各端部が凹部内に露出するようにして、絶縁基体１を成形する金型内にセットしておき、絶縁基体１となる未硬化の樹脂をリードフレームと一体的に加熱硬化させること等の方法を用いることができる。この場合、リード端子２を絶縁基体１に設けた後、フレームは切断除去する。
【００２６】
本発明の光半導体装置９においては、絶縁基体１の凹部の底面のリード端子２の直下の部位から絶縁基体１の下面にかけて貫通孔１ｃが形成されているとともに、貫通孔１ｃ内に放熱部材５が嵌着されている。これにより、光半導体素子４で発生した熱を放熱部材５を介して効果的に外部に放出することができ、光半導体素子４が長期にわたって安定して作動することが可能な光半導体装置９を提供することができる。
【００２７】
放熱部材５は、光半導体素子４で発生する熱の放熱性を良好とするうえでは、その体積が大きければ大きいほど好ましいものとなるが、大きくしすぎると、絶縁基体１の機械的強度を確保することが難しくなる。従って、放熱部材５の大きさはその体積が３〜１２０ｍｍ３の範囲が好ましい。また、放熱部材５は、アルミニウムあるいはその合金、銅あるいはその合金が、熱伝導性が高いため好ましい。
【００２８】
なお、放熱部材５を絶縁基体１の貫通孔１ｃに嵌着させる方法としては、例えば、接着剤による接着、または絶縁基体１を樹脂成形する際に樹脂と放熱部材５とを一括成形する等の方法を用いることができる。
【００２９】
また放熱部材５は、円柱状、角柱状等の柱状や樽状の形状、または立方体、直方体、球形等の種々の形状とすることができるが、良好な熱伝導性を得るうえで柱状、立方体、直方体等の形状がよい。
【００３０】
また、放熱部材５の下端面は平坦面であることがよく、その場合、放熱部材５の下端面を外部のヒートシンクや回路基板等に接触させて熱を効率良く放熱させることができる。
【００３１】
また、放熱部材５の下端は絶縁基体１の下面から若干突出していることがよく、この場合、放熱部材５の下端面を外部のヒートシンクや回路基板等に確実に接触させて熱を効率良く放熱させることができる。またこの場合、リード端子２のうち接地用のものを、金属から成る放熱部材５を介して外部回路の接地電極等に電気的に接続することもでき、安定した接地性を得ることができる。
【００３２】
さらに、放熱部材５は、絶縁基体１の凹部の底面のリード端子２の直下の部位であって、光半導体素子４の両端部の直下の部位に設けることが好ましい。これは、ラインセンサー，イメージセンサー等の光半導体素子４の熱発生量はその中央部よりも両端部で大きいことによる。
【００３３】
また、本発明の光半導体装置９は、図２に示すように、絶縁基体１に形成された貫通孔１ｃは、絶縁基体１の上面側から下面側に向かうに伴って内寸法が漸次大きくなっていることが好ましい。この場合、貫通孔１ｃの内部に嵌着されている放熱部材５は伝熱方向に断面積が広がるような形状となるため、光半導体素子４で発生した熱を放熱部材５を介してより一層効果的に外部に放出することができ、より確実に光半導体素子４が長期にわたって安定して作動することが可能な光半導体装置９を作製することができる。
【００３４】
透光性蓋体３は、高い光透過率、製造のし易さ、化学的安定性、強度等の点で、ソーダガラス等のガラス、プラスチック、サファイア（アルミナの単結晶）、石英等から成るのが好ましい。
【００３５】
この絶縁基体１の凹部内に光半導体素子４が収容され搭載されるとともに、その電極が、リード端子２のうち凹部内に露出した部位にＡｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤ７等を介して接続される。
【００３６】
光半導体素子４は、ＰＤ，ラインセンサー，イメージセンサー，ＣＣＤ（Charge  Coupled Device），ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）等の固体撮像素子、またはこれらの撮像部を有する光半導体素子４から成るものである。
【００３７】
また、絶縁基体１と光半導体素子４とを接合する樹脂接合材１ａが紫外線硬化性樹脂から成る場合、熱硬化性樹脂を使用する場合にくらべ、接着のための加熱工程が省かれるため、絶縁基体１と光半導体素子４との熱膨張係数の差に起因する反りが絶縁基体１に発生せず、受光画像に歪みなどが発生しないため、より一層高い信頼性を有する光半導体装置９を作製することができ、好ましい。
【００３８】
また、絶縁基体１と透光性蓋体３とを接合する樹脂接合材１ｂは、常温で硬化させることが可能で、光半導体素子４に与える影響が小さいことから、紫外線硬化性樹脂からなることが好ましい。この場合、光半導体素子４を載置してから透光性蓋体３を取り付けて封止するまで、オーブン等の中に長時間放置する必要がなくなる。その結果、光半導装置９の内部にダスト、異物等の混入がなくなり、製造歩留まりを飛躍的に向上させ得る。
【００３９】
またエポキシ樹脂等の紫外線硬化性樹脂から成る樹脂接合材１ｂは、余計な外光の入射を遮断するために、樹脂に黒色，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。
【００４０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行なうことは何等差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の光半導体装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の光半導体装置の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・絶縁基体
１ｂ・・・樹脂接合材
１ｃ・・・貫通孔
２・・・リード端子
３・・・蓋体
４・・・光半導体素子
５・・・放熱部材
９・・・光半導体装置
【図１】
2005101484.tif 000003
【図２】
2005101484.tif 000004