(57)【要約】【課題】  青紫色レーザなどに対応する光ピックアップ用レーザモニタに使用する場合など、短波長の光を取り扱う光半導体装置を小型で、かつ、簡単に製造することができる構造の光半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】  基板１に一対の端子電極パターン２、３が設けられ、その一方の端子電極パターン２上に受光素子５がマウントされている。この受光素子５の一対の電極は、一対の端子電極パターン２、３と電気的に接続されている。この一対の端子電極パターン２、３の露出部の少なくとも一部はソルダーレジスト７などの接着性を向上させる接着性樹脂層により被覆され、その表面に透光性封止樹脂層８が設けられている。この透光性封止樹脂層８は、シリコーン樹脂またはシリコーン変成エポキシ樹脂からなり、かつ、透光性封止樹脂層８の外周は、基板１の切断面と同一面に形成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持手段により支持され、相対向して設けられる一対の端子電極パターンと、該一対の端子電極パターンの一方または該一対の端子電極パターンの間にマウントされる受光素子と、該受光素子の一対の電極を前記一対の端子電極パターンと電気的に接続する接続手段と、該接続手段および前記受光素子とを被覆する透光性封止樹脂層とを具備し、前記透光性封止樹脂層がシリコーン樹脂またはシリコーン変成エポキシ樹脂からなると共に、該透光性封止樹脂層と前記一対の端子電極パターンおよび前記支持手段との両方に接着性を有する接着性樹脂層が前記一対の端子電極パターンおよび支持手段の露出部の少なくとも一部に設けられ、該接着性樹脂層の表面に前記透光性封止樹脂層が設けられると共に、該透光性封止樹脂層の外周は、前記支持手段と同時に切断された切断面を有することを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
（ａ）基板上に一対の端子電極パターンを複数組分形成し、前記基板および前記端子電極パターンの一部を露出するように前記基板および前記端子電極パターンと透光性封止樹脂層とを接着させる接着性樹脂層を形成して、露出する前記複数組の端子電極パターンのそれぞれの一方の電極上または前記基板上で一対の端子電極パターンの間に受光素子をマウントし、（ｂ）該受光素子の一対の電極を前記一対の端子電極パターンと電気的接続手段により接続し、（ｃ）前記複数組の端子電極パターンの外周に樹脂の流れ止め用ダムを形成し、（ｄ）前記受光素子および前記接続手段を被覆するようにシリコーン樹脂またはシリコーン変性エポキシ樹脂からなる透光性封止樹脂を前記ダム内に塗布し、（ｅ）前記透光性封止樹脂の脱泡処理を行い、（ｆ）加熱処理をすることにより前記透光性封止樹脂の硬化処理を行い、（ｇ）前記基板を前記透光性封止樹脂と共に切断することにより前記複数組の端子電極パターン上に形成された光半導体装置を個片化する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、青紫色レーザ対応の光ピックアップ用レーザモニタのような波長の短い光を受光する光半導体装置およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、波長の短い光によっても変色しない樹脂により受光素子表面を被覆しながら、基板との密着性がよく、しかも簡単に製造することができる構造の光半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の軽薄短小化の進展に伴い、ＬＥＤや受光素子などの光半導体装置も、より一層の小型化が要求され、表面実装が可能なチップ型の光半導体装置が多用されている。たとえば赤色系のチップ型光半導体装置は、図５に示されるように、ガラスエポキシなどからなる基板２１の両端部に一対の端子電極パターン２２、２３が形成され、一方の端子電極パターン２２上に導電性接着剤２４を介して受光素子２５が一方の電極を電気的に接続しながらダイボンディングされ、受光素子２５の他方の電極はワイヤ２６によって他方の端子電極パターン２３と電気的に接続されている。そして、受光素子２５およびワイヤボンディング部分がトランスファモールドなどによりエポキシ樹脂などからなる透光性樹脂層２８により被覆されている。一対の端子電極パターン２２、２３は、基板２１に設けられる貫通孔内の埋込み電極２２ａ、２３ａを介して基板２１の裏面に設けられる裏面電極２２ｂ、２３ｂに接続され、そのまま回路基板などに実装することができる構造になっている。
【０００３】
一方、受光素子に気密性が要求される場合とか、受光する光が青紫色などの短波長の光でエポキシ樹脂では変色するような場合には、たとえば図６に示されるような構成のものが知られている（たとえば特許文献１参照）。すなわち、図６において、中心部に凹部が形成されたキャビティ型の基板３１の両端部に端子電極パターン３２、３３が形成され、その間の基板３１上に受光素子３５がマウントされ、その一対の電極がワイヤ３６により一対の端子電極パターン３２、３３に接続されている。そして、キャビティ型の基板３１の上面にガラス板３８が接着されることにより、受光素子３５が気密封止される構造になっている。なお、埋込み電極３２ａ、３３ａおよび裏面電極３２ｂ、３３ｂは前述の例と同じである。
【特許文献１】特開２００３−１６３２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の図５に示されるように、エポキシ樹脂を用いてトランスファモールドなどにより受光素子などを封止すると、非常に小型で、簡単に製造することができて好都合である。しかし、受光素子の取り扱う光の波長が青紫光から紫外光に至ると、エポキシ樹脂では使用と共に光のエネルギーで変色したり、劣化したりするため、透過する光を減衰させてしまい、信頼性が非常に低下するという問題がある。また、図６に示されるように、ガラス板などにより封止する構造にすれば、紫外光などの波長の短い光に対しても非常に安定であるが、小型化を達成することができないと共に、組立工程に非常に工数を要し、コストダウンの妨げになるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決し、青紫色レーザなどに対応する光ピックアップ用レーザモニタに使用する場合など、短波長の光を取り扱う光半導体装置を小型で、かつ、簡単に製造することができる構造の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】
【０００６】
本発明による光半導体装置は、支持手段により支持され、相対向して設けられる一対の端子電極パターンと、該一対の端子電極パターンの一方または該一対の端子電極パターンの間にマウントされる受光素子と、該受光素子の一対の電極を前記一対の端子電極パターンと電気的に接続する接続手段と、該接続手段および前記受光素子とを被覆する透光性封止樹脂層とを具備し、前記透光性封止樹脂層がシリコーン樹脂またはシリコーン変成エポキシ樹脂からなると共に、該透光性封止樹脂層と前記一対の端子電極パターンおよび前記支持手段との両方に接着性を有する接着性樹脂層が前記一対の端子電極パターンおよび支持手段の露出部の少なくとも一部に設けられ、該接着性樹脂層の表面に前記透光性封止樹脂層が設けられると共に、該透光性封止樹脂層の外周は、前記支持手段と同時に切断された切断面を有することを特徴とする。
【０００７】
ここに支持手段とは、端子電極パターンを支持するものを意味し、たとえば基板表面に端子電極パターンを形成する場合はその基板を、いわゆるコアレス基板と呼ばれる端子電極パターンを電鋳法または金属板のパンチングなどにより形成する場合には、端子電極パターンの形状を保持する手段を意味する。また、受光素子とは、４０５ｎｍ付近の青紫色から短波長側に吸収帯を持つ半導体受光素子を意味し、さらに接着性樹脂とは、シリコーン樹脂などと端子電極パターンや基板などとの接着性よりも、シリコーン樹脂などとの間および端子電極パターンや基板などとの間の接着性が良好に得られる樹脂を意味し、たとえばソルダーレジストなどが該当する。
【０００８】
また、本発明による光半導体装置の製造方法は、（ａ）基板上に一対の端子電極パターンを複数組分形成し、前記基板および前記端子電極パターンの一部を露出するように前記基板および前記端子電極パターンと透光性封止樹脂層とを接着させる接着性樹脂層を形成して、露出する前記複数組の端子電極パターンのそれぞれの一方の電極上または前記基板上で一対の端子電極パターンの間に受光素子をマウントし、（ｂ）該受光素子の一対の電極を前記一対の端子電極パターンと電気的接続手段により接続し、（ｃ）前記複数組の端子電極パターンの外周に樹脂の流れ止め用ダムを形成し、（ｄ）前記受光素子および前記接続手段を被覆するようにシリコーン樹脂またはシリコーン変性エポキシ樹脂からなる透光性封止樹脂を前記ダム内に塗布し、（ｅ）前記透光性封止樹脂の脱泡処理を行い、（ｆ）加熱処理をすることにより前記透光性封止樹脂の硬化処理を行い、（ｇ）前記基板を前記透光性封止樹脂と共に切断することにより前記複数組の端子電極パターン上に形成された光半導体装置を個片化することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、青紫色の光を受光する光半導体装置でも、シリコーン樹脂またはシリコーン変成エポキシ樹脂により封止しているため、封止した透光性樹脂が光により変質したり、変色したりすることがない。一方、シリコーン樹脂などは、エポキシ樹脂などと比べると、基板や端子電極パターンとは接着性が非常に劣る。そのため、シリコーン樹脂などにより封止した光半導体装置では、変色などが生じなくても、基板や端子電極パターンからの剥離などが生じて、ワイヤボンディング部分に断線などが生じたり、受光素子と透光性封止樹脂層との間に剥離による空隙が生じるというような問題が生じる。しかしながら、本発明では、基板表面や端子電極パターンの露出面にソルダーレジストなどの基板や端子電極パターンと透光性封止樹脂層との接着性を向上させる接着性樹脂層が設けられているため、シリコーン樹脂などとの接着性が向上し、前述のような透光性封止樹脂層の剥離の問題を全く生じなくなる。
【００１０】
さらに、本発明の製造方法によれば、大きな基板に複数組の端子電極パターンを形成して、それぞれに受光素子をマウントして組み立てた後に、その大きな基板全体にシリコーン樹脂などを滴下して硬化した後に、各光半導体装置に分離できるように基板とシリコーン樹脂などとを一緒に切断して個片化しているため、トランスファモールドしてから個片化するのと同様の簡単な工程で個々の光半導体装置を得ることができる。その結果、透光性封止樹脂層と基板などは同じ切り口の切断面を有する、直方体形状の光半導体装置を非常に簡単な製造工程で得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
つぎに、図面を参照しながら本発明の光半導体装置およびその製造方法について説明をする。本発明による光半導体装置は、図１にその一実施形態の断面説明図が示されるように、支持手段、たとえば基板１に支持されて相対向して一対の端子電極パターン２、３が設けられ、その一対の端子電極パターンの一方またはその間（図１に示される例では、一方の端子電極パターン２上）に受光素子５がマウントされている。図１に示される例では、この受光素子５の一対の電極の一方が導電性接着剤（接続手段）４を介して一方の端子電極パターン２に接続され、他方の電極はワイヤ（接続手段）６がボンディングされることにより他方の端子電極パターン３に電気的に接続されている。この一対の端子電極パターン２、３の露出部の少なくとも一部はソルダーレジスト７などの接着性を向上させる接着性樹脂層により被覆され、導電性接着剤４、ワイヤ６および受光素子５を被覆するように透光性封止樹脂層８が設けられている。この透光性封止樹脂層８は、シリコーン樹脂またはシリコーン変成エポキシ樹脂からなり、かつ、透光性封止樹脂層８の外周は、一対の端子電極パターン２、３を支持する基板１（支持手段）と同時に切断された切断面を有している。
【００１２】
図１に示される例では、端子電極パターン２、３を支持する支持手段として、基板１が用いられているが、たとえば電鋳法によるコアレス基板の場合には、透光性封止樹脂層８によって形状が保持される端子電極パターン２、３自体が支持手段を構成することになる。基板１を用いる場合には、従来の赤色系の光半導体装置の場合には、ガラスエポキシなどの簡単な樹脂基板が用いられるが、青紫色など波長の短い光半導体装置用には、この基板部分にも光が照射されて基板自身が劣化し、透光性封止樹脂層８などとの剥離が生じやすくなるため、このような短波長の光に対しても劣化しにくいアルミナ基板など、セラミックスを用いることが好ましい。このような基板を用いる場合の端子電極パターンは、たとえば基板１の表面に金属膜を蒸着してパターニングするか、銀ペーストなどの導電性材料を印刷などによりパターン形成して焼成する方法などにより形成することができる。
【００１３】
また、基板１を用いる場合には、図１に示されるように、基板１の両端部に設けられる貫通孔内に形成される埋込み電極２ａ、３ａを介して裏面電極２ｂ、３ｂが形成されることが、回路基板などに実装する場合に直接表面実装することができて都合がよい。
【００１４】
受光素子５は、たとえば青紫色の光を検出することができるように、シリコン半導体層によりｐｎ接合が形成されている。この受光素子の一対の電極が、後述する図４に示される例のように、共に一方の面に形成されている場合には、金線などのワイヤをボンディングすることにより一対の端子電極パターン２、３と接続され、図１に示される例のように、一対の電極が受光素子５の両面に形成されている場合には、裏面側の電極は導電性接着剤４により直接一方の端子電極２と電気的に接続することができ、他方の電極は金線などのワイヤ６により他方の端子電極パターン３と電気的に接続される。
【００１５】
ソルダーレジスト７は、熱硬化性樹脂あるいは光硬化性樹脂からなるもので、ロールコートあるいはラミネートすることにより端子電極パターン２、３や基板１の表面の露出部に塗布して接着性樹脂層とするものである。このソルダーレジスト７は、金属膜からなる端子電極パターン２、３や、アルミナなどからなる基板１とも、またシリコーン樹脂やシリコーン変成エポキシ樹脂などとも接着性がよく、このソルダーレジスト７を介在させることにより、この上に被覆される透光性封止樹脂層８の基板１などに対する接着性を向上させることができる。
【００１６】
透光性封止樹脂層８は、シリコーン樹脂またはシリコーン変成エポキシ樹脂を用いることができる。すなわち、前述のように、従来のエポキシ樹脂では、青紫色などの波長の短い光を透過させると変色や劣化が生じ、さらには剥離などが生じやすくなるため、用いることができず、波長の短い光に対しても変質しない樹脂としてシリコーン樹脂などが用いられている。たとえばシリコーン樹脂とエポキシ樹脂とで照射する光の波長を変えたときの光の透過率を調べた結果が図２に示されるように、シリコーン樹脂Ａでは光の波長が２００ｎｍ程度までは殆ど減衰しないのに対して、エポキシ樹脂Ｂでは４００ｎｍ近辺から急激に透過率が低下し、波長の短い光に対しては使用することができないことが明らかである。
【００１７】
一方で、シリコーン樹脂などはエポキシ樹脂などと比べると、流動性に劣り、また、端子電極パターンや基板などとの接着性も劣る。しかし、本発明では、これらの問題を解決しながら、これらの短波長の光に対しても変質しない樹脂を用いることにより透光性封止樹脂層８を形成している。すなわち、接着性に関しては、前述のソルダーレジスト７などの接着性樹脂層を透光性封止樹脂層８の接触する部分に介在させることにより改善し、トランスファモールドなどのモールド成形をすることができない問題に関しては、後述する製造方法で説明をするように、シリコーン樹脂などをポッティングすることによっても、多数の光半導体装置を一度に形成して、ダイシングするだけで簡単に製造する方法を採用することにより解決したものである。
【００１８】
本発明の光半導体装置によれば、受光素子やワイヤボンディング部分などを被覆して封止する透光性封止樹脂層にシリコーン樹脂またはシリコーン変成エポキシ樹脂を用いているため、長時間の使用に対しても変質することがなく、光の透過率は殆ど低下しない。一方、シリコーン樹脂と接触する端子電極パターン２、３や基板１などの支持手段の露出部にソルダーレジストなどの接着性を向上させる接着性樹脂層が介在されているため、一般的には接着性が劣るシリコーン樹脂層などでも剥がれなどを生じることなく接着性を維持することができる。その結果、長時間の使用に対しても、透過率の低下や透光性封止樹脂層の剥離などによる透過率の低下などもなく、非常に信頼性の高い光半導体装置が得られる。また、シリコーン樹脂などを複数個の受光素子分まとめて塗布した後に、基板などとともに切断して個片化することにより、切断面が基板などと同一面になり、完全な直方体形状の小型な光半導体装置を安価に得ることができる。
【００１９】
つぎに、図１に示される光半導体装置の製造方法について、図３を参照しながら説明する。まず図３（ａ）に示されるように、支持手段（基板１）の表面に一対の端子電極パターン（図示せず）を複数組分形成して、その複数組の端子電極パターンのそれぞれの一方の電極上に受光素子５をマウントする。なお、図３では、端子電極パターンを省略して図示していないが、金属膜を真空蒸着などにより被膜形成してエッチングするか、スクリーン印刷などによりパターン状に塗布して焼成することにより形成することができる。この際、図示されていないが、前述のように基板１に貫通孔を設けておき、その貫通孔内に埋込み電極を形成して、基板１の裏面に設ける裏面電極と接続しておくことにより、図１に示されるような表面実装型の光半導体装置にすることができる。
【００２０】
つぎに、基板１および端子電極パターン（図示せず）の受光素子のマウント部およびワイヤボンディング部を除く表面に、基板１および端子電極パターンと透光性封止樹脂との接着性を向上させるソルダーレジストを設ける。
【００２１】
つぎに、図３（ｂ）に示されるように、受光素子５の一対の電極を一対の端子電極パターンと電気的接続手段により接続する。なお、この例では、受光素子５の一方の電極は素子の裏面に形成されているため、（ａ）のダイボンディングの際に導電性接着剤（図示せず）により接続されており、もう一方の電極が図３（ｂ）に示されるように、ワイヤ６を介して接続されている。
【００２２】
つぎに、図３（ｃ）に示されるように、複数組の端子電極パターンの外周に、たとえばチクソ性の高い（形状保持性の高い）シリコーンまたはエポキシ樹脂により、樹脂の流れ止め用ダム１１を形成する。
【００２３】
その後、図３（ｄ）に示されるように、受光素子５およびワイヤボンディング部分（接続手段）を被覆するようにシリコーン樹脂またはシリコーン変性エポキシ樹脂からなる透光性封止樹脂を、たとえばディスペンサ１２などにより、たとえば矢印Ｃの方向に移動しながら、ダム１１内の全面に塗布する。
【００２４】
その後、図３（ｅ）に示されるように、２.６ｋＰａ、５０〜６０℃程度で、３０〜１２０分程度の熱処理をすることによりシリコーン樹脂内の泡１３を放出する脱泡処理をする。そして、図３（ｆ）に示されるように、引き続き８０℃程度で、６時間程度、１５０℃程度で２時間程度の加熱処理をすることによりシリコーン樹脂などの硬化処理を行って、受光素子５およびワイヤ６の部分を被覆した透光性封止樹脂層８を形成する。その後、図３（ｇ）に示されるダイシングラインＤで基板１および透光性封止樹脂層８を同時に切断することにより、図３（ｈ）に示されるように、１個づつに個片化された光半導体装置が得られる。
【００２５】
本発明の製造方法によれば、シリコーン樹脂などの流動性がよくないことと、脱泡が必要なため、トランスファモールドなどで一体成形をすることができないが、複数個の受光素子を一度に透光性封止樹脂層８で被覆して、切断するだけで大量生産することができるため、非常に安価に得ることができる。
【００２６】
前述の例は、基板１上に端子電極パターンを形成してその基板を切断することにより個片化する例であったが、前述のように、受光素子の光の波長が短い場合には、基板も光により劣化しない材料を用いる必要がある。このような観点から、たとえばリードのみからなるコアレス基板を用いることもできる。コアレス基板を用いる場合は、別の支持基板上に端子電極パターンを形成し、図３に示す工程（ａ）〜（ｇ）に相当する製造工程に従い、光半導体装置を形成した後、別の支持基板を除去した後、個片化すればよい。この構造例が図４に図１と同様の断面説明図で示されている。
【００２７】
図４において、図１と同じ部分には同じ符号を付してあるが、端子電極パターン２、３は、たとえば金／ニッケル／金の三層構造などからなる０.０６〜０.０８ｍｍ厚程度の金属皮膜により形成されている。また、図４に示される例では、受光素子５の一対の電極が両方とも表面側に形成される例で、この場合は、端子電極パターン２、３との電気的接続は、図４に示されるように、両電極ともワイヤ６をボンディングすることにより行われる。その他の透光性封止樹脂層８などの形成方法などは、図１に示される例と同じで、その説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による光半導体装置の一実施形態の断面図である。
【図２】シリコーン樹脂とエポキシ樹脂の光の波長に対する透過率の差を示す図である。
【図３】図１の光半導体装置の製造工程を示す図である。
【図４】本発明の光半導体装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図５】従来の光半導体装置の一例を示す断面図である。
【図６】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】
【００２９】
１    基板
２    端子電極パターン
３    端子電極パターン
４    導電性接着剤
５    受光素子
６    ワイヤ
７    ソルダーレジスト
８    透光性封止樹脂層
【図１】
2007005687.tif 000003
【図２】
2007005687.tif 000004
【図３】
2007005687.tif 000005
【図４】
2007005687.tif 000006
【図５】
2007005687.tif 000007
【図６】
2007005687.tif 000008