(57)【要約】【課題】本発明は、耐リフロー性を向上させた光半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】配線パターン３が形成された基板２にフォトダイオード４と制御用半導体素子５とが搭載され、透過性を有する樹脂パッケージ６により封止された光半導体装置１において、フォトダイオード４と制御用半導体素子５との間の樹脂パッケージ６に、低吸湿性の樹脂からなる低吸湿部１０を設けたことを特徴とする。水分の溜まりやすいフォトダイオード４と制御用半導体素子５との間の樹脂パッケージ６に低吸湿性の樹脂を充填して形成された低吸湿部１０を設けたことにより、低吸湿部１０に含まれる水分量を少なくすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンが形成された基板に光半導体素子を含む複数の半導体素子が搭載され、前記複数の半導体素子が光透過性を有する樹脂パッケージにより封止された光半導体装置において、
前記複数の半導体素子の間の前記樹脂パッケージに、低吸湿性の樹脂からなる低吸湿部を設けたことを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記低吸湿部は、煮沸吸水率０．３５ｗｔ％以下の樹脂で形成された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】
配線パターンが形成された基板に光半導体素子を含む複数の半導体素子を搭載する工程と、
前記複数の半導体素子の間に、低吸湿性の樹脂を充填して低吸湿部を形成する工程と、
前記基板に搭載した前記複数の半導体素子を光透過性を有する樹脂で封止する工程とを含むことを特徴とする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、光半導体素子を含む複数の半導体素子を基板に搭載して光透過性を有する樹脂で封止された光半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光半導体装置は、配線パターンが形成された基板に光半導体素子と光半導体素子を制御する半導体素子とが搭載され、光透過性を有する樹脂で封止した樹脂パッケージを有している。
【０００３】
光半導体装置は、光半導体素子へ光を到達させるために、光を透過しないシリカなどのフィラーを添加しない樹脂を使用している。フィラーは、耐リフロー性の向上や吸水率を抑える機能を有している。フィラーを添加しない樹脂を使用して樹脂パッケージを形成すると、樹脂パッケージが空気中の水分を吸収しやすい。
【０００４】
この光半導体装置を、他の回路と接続するために実装基板に実装する場合、まず光半導体装置を実装基板に、配置して仮接着する。そして、リフロー炉にて加熱して半導体装置の電極と実装基板に形成されたランドパターンとを半田を溶融させて接続する。
【０００５】
このように、リフローの際には、光半導体装置全体が加熱されるため、空気中の水分を吸収した状態にある樹脂パッケージは、前記加熱により、パッケージを形成する樹脂中に含まれる水分が気化することで膨張し、パッケージが割れたりする。特に、半導体素子の間の隙間には、吸収した水分が溜まりやすく抜けにくいので、リフロー時の膨張応力が大きくなり、半導体素子どうしを接続するワイヤを断線することがある。
【０００６】
このようなワイヤの断線現象について図３に基づいて詳細に説明する。図３は、従来の光半導体装置を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【０００７】
図３に示すように、従来の光半導体装置２０においては、配線パターン２１が形成された基板２２に光半導体素子であるフォトダイオード２３が搭載されている。また基板２２には、フォトダイオード２３を制御する制御用半導体素子２４が搭載されている。このフォトダイオード２３と制御用半導体素子２４とは、ワイヤ２５で接続されているほか、配線パターン２１とワイヤ２６で接続されている。そしてフォトダイオード２３および制御用半導体素子２４を、赤外線を透過可能な樹脂で封止することによりレンズ２８を有する樹脂パッケージ２７が形成されている。
【０００８】
この光半導体装置２０は、他の回路部品と接続するため、実装基板に仮接着しリフローにより半田付けが行われる。しかし、フォトダイオード２３と制御用半導体素子２４との間に封止された樹脂中に吸湿した水分が溜まりやすいため、この部分の樹脂中に含まれる水分がリフローの加熱より気化して膨張する。膨張した水分は、矢印Ｆに示す応力を生じさせるため、ワイヤ２５を断線させたり、樹脂パッケージ２７が割れたりする。
【０００９】
リフロー工程におけるこの断線を防止するために、樹脂パッケージ２７を低吸湿性の樹脂で形成することも考えられるが、フォトダイオード２３などの光半導体素子においては、樹脂パッケージ２７を光透過可能なものでなければならない。樹脂パッケージ２７を、光透過可能なものとするためには、フィラーを添加しない樹脂を使用するしかない。フィラーを添加しない樹脂は、吸湿率が高くなるので、結果的に光半導体装置をリフローにかけるとワイヤ２５が断線する事態となってしまう。
【００１０】
リフロー工程におけるこのような樹脂パッケージの破損や、ワイヤの断線を防止した半導体装置として特許文献１に記載されているものがある。
【００１１】
この特許文献１に記載の半導体装置は、基板上に半導体素子と接続する配線パターンとは別に、封止樹脂の外部に通じる蒸気抜き用パターンを設けたことを特徴としたものである。
【特許文献１】特開２００３−２１８２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記載の半導体装置においては、蒸気抜き用パターンを設けたことで、リフロー工程での加熱により、樹脂中の水分から生じた蒸気は蒸気抜き用パターンを伝わって抜けるようになる。しかし、ワイヤが半導体装置の中心部に配線されている場合、水分を抜くための蒸気抜き用パターンが長くなってしまうため、水分を半導体装置の外へ効率よく排出するのは困難である。
【００１３】
そこで本発明は、耐リフロー性を向上させた光半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明は、配線パターンが形成された基板に光半導体素子を含む複数の半導体素子が搭載され、複数の半導体素子が光透過性を有する樹脂パッケージにより封止された光半導体装置において、複数の半導体素子の間の樹脂パッケージに、低吸湿性の樹脂からなる低吸湿部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光半導体装置は、水分の溜まりやすい半導体素子の間の樹脂パッケージに低吸湿性の樹脂からなる低吸湿部を形成することにより、低吸湿性樹脂充填部に含まれる水分量を少なくすることができる。よって、リフロー時の加熱に起因する、気化膨張によるワイヤの断線や、パッケージの破損を防止することができ、耐リフロー性を向上させた半導体装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
第１の発明は、配線パターンが形成された基板に光半導体素子を含む複数の半導体素子が搭載され、複数の半導体素子が光透過性を有する樹脂パッケージにより封止された光半導体装置において、複数の半導体素子の間の前記樹脂パッケージに、低吸湿性の樹脂からなる低吸湿部を設けたことを特徴としたものであり、水分の溜まりやすい半導体素子の間の樹脂パッケージに低吸湿性の樹脂を充填して形成された低吸湿部を設けたことにより、低吸湿部に含まれる水分量を少なくすることができる。従って、リフロー時の加熱に起因する、気化膨張によるワイヤの断線や、パッケージの破損を防止することができる。
【００１７】
第２の発明は、低吸湿部は、煮沸吸水率０．３５ｗｔ％以下の樹脂で形成されたことを特徴としたものであり、低吸湿性の樹脂を煮沸吸水率０．３５ｗｔ％以下とすることでリフロー時の気化膨張によるワイヤの断線や、パッケージの破損を防止することができる。
【００１８】
第３の発明は、配線パターンが形成された基板に光半導体素子を含む複数の半導体素子を搭載する工程と、複数の半導体素子の間に、低吸湿性の樹脂を充填して低吸湿部を形成する工程と、基板に搭載した複数の半導体素子を光透過性を有する樹脂で封止する工程とを含むことを特徴としたものであり、複数の半導体素子とを封止する樹脂パッケージを形成する工程の前に、複数の半導体素子の間に低吸湿性の樹脂を充填して低吸湿部を形成する工程を行うことで、容易に低吸湿部を形成することができる。
【００１９】
（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る光半導体装置の構成を図１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る光半導体装置であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【００２０】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、光半導体装置１は、配線パターン３が形成された基板２に、赤外線を受光し電気信号に変換する光半導体素子であるフォトダイオード４と、フォトダイオード４からの信号を制御する制御用半導体素子５とを搭載している。
【００２１】
光半導体装置１は、基板２に搭載したフォトダイオード４および制御用半導体素子５を樹脂で封止することで樹脂パッケージ６が形成されている。
【００２２】
樹脂パッケージ６は、赤外線が透過可能な樹脂で形成されており、フォトダイオード４の指向特性を向上させるために半球状に形成されたレンズ部７を有している。
【００２３】
制御用半導体素子５とフォトダイオード４は、配線パターン３とワイヤ８で接続されている。また、制御用半導体素子５は、フォトダイオード４とワイヤ９で接続されている。
【００２４】
ワイヤ８およびワイヤ９は金線である。
【００２５】
制御用半導体素子５とフォトダイオード４の間との隙間に低吸湿性の樹脂を充填して低吸湿部１０が形成されている。
【００２６】
低吸湿部１０は、フォトダイオード４の受光面ではない位置に形成されているため、赤外線が透過しないフィラーが添加された樹脂でも使用可能である。従って、低吸湿性の樹脂を準備することが容易である。
【００２７】
低吸湿部１０は、煮沸吸水率が０．３５ｗｔ％のものが使用できるが、低ければ低いほど、樹脂に含まれる水分量が少なくなるので望ましい。
【００２８】
煮沸吸水率とは、樹脂を煮沸水中に１時間浸せきした後に増加した質量の、浸せき前の樹脂の質量に対する百分率をいう。
【００２９】
次に、本発明の実施の形態に係る半導体装置の一例である光半導体装置１の製造方法について図２に基づいて説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る光半導体装置の製造方法を説明する図であり、（ａ）は集合基板の平面図、（ｂ）は集合基板の部分平面拡大図、（ｃ）は制御用半導体素子とフォトダイオードを搭載した集合基板の部分平面拡大図、（ｄ）は低吸湿性の樹脂を充填した集合基板の部分平面拡大図、（ｅ）は樹脂により封止された集合基板の平面図である。
【００３０】
まず、複数の光半導体装置１の配線パターン３が形成された集合基板１１を準備する（同図（ａ）、（ｂ））。
【００３１】
次に、集合基板１１にフォトダイオード４と制御用半導体素子５を所定の位置に搭載する（同図（ｃ））。
【００３２】
制御用半導体素子５をフォトダイオード４との間の隙間に、低吸湿性の樹脂を充填して低吸湿性樹脂充填部１０を形成する（同図（ｄ））。
【００３３】
制御用半導体素子５をフォトダイオード４に接続するワイヤ９と、制御用半導体素子５およびフォトダイオード４を配線パターン３に接続するワイヤ８とをワイヤボンディングにより形成する。
【００３４】
そして、金型で集合基板１１を型締めし、金型に樹脂を充填して樹脂パッケージ６を形成する（同図（ｅ））。
【００３５】
最後に、ダイサーで図２（ｅ）で示される点線Ｃの位置を切断すれば個々の光半導体装置１が形成される。
【実施例】
【００３６】
図１に示される本発明の実施の形態の光半導体装置（発明品）について耐リフロー試験を行った。
【００３７】
また、発明品との比較のために、低吸湿性樹脂充填部１０を省略した従来の光半導体装置（比較品）についても耐リフロー試験を行った。
【００３８】
なお、発明品および比較品ともパッケージを形成する樹脂として、煮沸吸水率が０．００ｗｔ％〜０．５５ｗｔ％までのものを使用した。
【００３９】
耐リフロー試験は、これらの光半導体装置をそれぞれ１００個ほど作製し、温度８５℃、湿度８５％の恒温槽へ９６時間放置した後、２６０℃のリフローを行うものである。
【００４０】
表１に結果を以下に示す。
【００４１】
【表１】
2005259793.tif 000003
【００４２】
不良品とは、ワイヤの断線またはパッケージの破損した光半導体装置を示す。
【００４３】
表１に示すように、発明品は、低吸湿部が０．３５ｗｔ％以下のものが不良が発生がないことが判る。このように、半導体素子の間に低吸湿性の樹脂を低吸湿部として充填しているので、リフローを行っても、低吸湿性の樹脂から気化する蒸気が少ないため、ワイヤの断線やパッケージの破裂が防止できる。よって、発明品は、耐リフロー性の向上が図れていることがわかる。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、半導体素子を３つ以上搭載した光半導体装置の場合には、それぞれの半導体素子の間に低吸湿性樹脂充填部を形成することが可能である。また、光半導体素子は、赤外線を使用するもの以外に、可視光や紫外線を使用するものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、耐リフロー性を向上させることができるので、光半導体素子を含む複数の半導体素子を基板に搭載して光透過性を有する樹脂で封止された光半導体装置およびその製造方法に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係る光半導体装置であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図
【図２】本発明の実施の形態に係る光半導体装置の製造方法を説明する図であり、（ａ）は集合基板の平面図、（ｂ）は集合基板の部分平面拡大図、（ｃ）は制御用半導体素子とフォトダイオードを搭載した集合基板の部分平面拡大図、（ｄ）は低吸湿性の樹脂を充填した集合基板の部分拡大平面図、（ｅ）は樹脂により封止された集合基板の平面図
【図３】従来の光半導体装置を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図
【符号の説明】
【００４７】
１  光半導体装置
２  基板
３  配線パターン
４  フォトダイオード
５  制御用半導体素子
６  樹脂パッケージ
７  レンズ部
８，９  ワイヤ
１０  低吸湿部
１１  集合基板
２０  光半導体装置
２１  配線パターン
２２  基板
２３  フォトダイオード
２４  制御用半導体素子
２５  ワイヤ
２６  ワイヤ
２７  樹脂パッケージ
２８  レンズ
Ｆ    応力 
【図１】
2005259793.tif 000004
【図２】
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【図３】
2005259793.tif 000006