(57)【要約】【課題】容易に製造することが可能で小型かつ薄型に構成することができ、さらには光の利用効率の向上が十分に実現できる光半導体パッケージを提供する。【解決手段】光半導体パッケージ１Ａは、インターポーザ１０と、インターポーザ１０の主表面１０ａ上に位置し、光を投光するＬＥＤチップ２０と、インターポーザ１０の主表面１０ａを覆うとともにＬＥＤチップ２０を封止する光透過性封止層３０とを備える。光透過性封止層３０の内部には、ＬＥＤチップ２０の光軸を囲繞する筒状の空隙部３１が、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を用いたレーザ加工にて形成されている。これにより、ＬＥＤチップ２０から出射された光が、空隙部３１と光透過性封止層３０とによって形成される界面のうちの空隙部３１の内周面に相当する部分の界面において反射される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面を有する基材と、
前記基材の前記主表面上に位置し、光を投光または受光する光半導体素子と、
前記基材の前記主表面を覆うとともに前記光半導体素子を封止する光透過性封止層とを備え、
前記光透過性封止層の内部に、前記光半導体素子の光軸を囲繞する形状の空隙部を設けることにより、前記光が、前記空隙部と前記光透過性封止層とによって形成される界面のうちの前記空隙部の内周面に相当する部分の界面において反射されるように構成されている、光半導体パッケージ。
【請求項２】
前記空隙部が、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を前記光透過性封止層に照射することによって形成されたものである、請求項１に記載の光半導体パッケージ。
【請求項３】
前記空隙部が、前記光半導体素子を囲繞している、請求項１または２に記載の光半導体パッケージ。
【請求項４】
前記空隙部が、前記光透過性封止層の厚み方向に沿って前記光半導体素子から遠ざかるにつれてその直径が大きくなる略円錐板状の形状を有している、請求項１から３のいずれかに記載の光半導体パッケージ。
【請求項５】
前記空隙部の内周面に相当する部分の前記界面が、前記光半導体素子の光軸に対して異なる傾角を有する２つ以上の面にて構成されている、請求項１から４のいずれかに記載の光半導体パッケージ。
【請求項６】
前記空隙部の内側であってかつ前記基材が位置する側とは反対側に位置する部分の前記光透過性封止層に、前記空隙部と同軸上に配置された筒状の内側付加空隙部がさらに設けられている、請求項１から５のいずれかに記載の光半導体パッケージ。
【請求項７】
前記空隙部の内側であってかつ前記基材が位置する側とは反対側に位置する部分の前記光透過性封止層に、前記空隙部と同軸上に輪帯化されて配置された複数の筒状の輪帯状付加空隙部がさらに設けられている、請求項１から６のいずれかに記載の光半導体パッケージ。
【請求項８】
前記空隙部の内側であってかつ前記基材が位置する側とは反対側に位置する部分の前記光透過性封止層に、アレイ状に配置された複数の筒状のアレイ状付加空隙部がさらに設けられている、請求項１から６のいずれかに記載の光半導体パッケージ。
【請求項９】
前記光透過性封止層は、母材としての光透過性組成物と、前記光透過性組成物中に分散配置された光透過性フィラーとを有し、
前記空隙部の外側に位置する部分の前記光透過性封止層に、前記空隙部と同軸上に配置された筒状の外側付加空隙部がさらに設けられている、請求項１から８のいずれかに記載の光半導体パッケージ。
【請求項１０】
前記空隙部の内周面に相当する部分の前記界面と、前記外側付加空隙部と前記光透過性封止層とによって形成される界面のうちの前記外側付加空隙部の内周面に相当する部分の界面との間の距離が、前記光透過性フィラーの直径よりも大きい、請求項９に記載の光半導体パッケージ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の光半導体パッケージと、
前記光半導体パッケージが実装された実装基板と、
前記実装基板が固定されたケーシングとを備えた、光半導体モジュール。
【請求項１２】
前記光半導体モジュールは、光学式センサである、請求項１１に記載の光半導体モジュール。
【請求項１３】
請求項１から１０のいずれかに記載の光半導体パッケージの製造方法であって、
前記光半導体素子を前記基材の前記主表面上に搭載する工程と、
前記基材の前記主表面上に搭載された前記光半導体素子を前記光透過性封止層によって封止する工程と、
前記光半導体素子の封止後に、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を前記光透過性封止層に照射することで前記空隙部を形成する工程とを備えた、光半導体パッケージの製造方法。
【請求項１４】
前記空隙部を形成する工程において、前記光半導体素子の位置を検出し、検出した前記光半導体素子の位置に基づいて前記空隙部の形成位置または／および形状を決定する、請求項１３に記載の光半導体パッケージの製造方法。
【請求項１５】
前記空隙部を形成する工程において、前記光半導体素子の表面の傾きを検出し、検出した前記光半導体素子の表面の傾きに基づいて前記空隙部の形成位置または／および形状を決定する、請求項１３または１４に記載の光半導体パッケージの製造方法。
【請求項１６】
前記空隙部を形成する工程において、前記光半導体素子の発光特性または受光特性を検出し、検出した前記光半導体素子の発光特性または受光特性に基づいて前記空隙部の形成位置または／および形状を決定する、請求項１３から１５のいずれかに記載の光半導体パッケージの製造方法。
【請求項１７】
請求項１１に記載の光半導体モジュールの製造方法であって、
前記光半導体素子を前記基材の前記主表面上に搭載する工程と、
前記基材の前記主表面上に搭載された前記光半導体素子を前記光透過性封止層によって封止する工程と、
前記基材を前記実装基板に実装する工程と、
前記実装基板を前記ケーシングに固定する工程と、
前記光半導体素子の封止後であってかつ前記実装基板を前記ケーシングに固定した後に、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を前記光透過性封止層に照射することで前記空隙部を形成する工程とを備えた、光半導体モジュールの製造方法。
【請求項１８】
前記空隙部を形成する工程において、前記光半導体素子の位置を検出し、検出した前記光半導体素子の位置に基づいて前記空隙部の形成位置または／および形状を決定する、請求項１７に記載の光半導体モジュールの製造方法。
【請求項１９】
前記空隙部を形成する工程において、前記光半導体素子の表面の傾きを検出し、検出した前記光半導体素子の表面の傾きに基づいて前記空隙部の形成位置または／および形状を決定する、請求項１７または１８に記載の光半導体モジュールの製造方法。
【請求項２０】
前記空隙部を形成する工程において、前記光半導体素子の発光特性または受光特性を検出し、検出した前記光半導体素子の発光特性または受光特性に基づいて前記空隙部の形成位置または／および形状を決定する、請求項１７から１９のいずれかに記載の光半導体モジュールの製造方法。
【請求項２１】
前記光半導体モジュールは、光学式センサである、請求項１７から２０のいずれかに記載の光半導体モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子や受光素子に代表される光半導体素子を光透過性封止層にて封止することでパッケージング化した光半導体パッケージおよびこれを備えた光半導体モジュールならびにこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化および薄型化の要求に伴い、表面実装デバイスが注目を集めている。ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップに代表される発光素子およびＰＤ（Photo Diode）チップに代表される受光素子等の光半導体素子を含む光電センサにおいても例外ではなく、光半導体パッケージを表面実装化するために、種々のパッケージング構造が検討されている。
【０００３】
一般に、光電センサにあっては、上述した装置の小型化および薄型化の要求に加え、検出距離を長距離化することや、より微小な部品の検出を可能にすることが求められている。これら要求に応えるためには、光電センサに具備される光半導体パッケージを小型化および薄型化した場合にも、十分な光量の光が投光または受光できるように光の利用効率を向上させることが必須である。
【０００４】
すなわち、光電センサに具備される投光器においては、発光素子から出射された光を高い取り出し効率で光半導体パッケージから取り出すことが必要であり、光電センサに具備される受光器においては、光半導体パッケージに入射した光を高い取り込み効率で受光素子に取り込むことが必要である。
【０００５】
上記要求に応えるために、たとえば、特開２００９−１４１３１７号公報（特許文献１）には、ＬＥＤチップまたはＰＤチップを封止する光透過性封止層の内部にＬＥＤチップまたはＰＤチップを取り囲むように金属製のリフレクタ（反射板）を埋設し、これによりリフレクタの表面において光を反射させることで光の取り出し効率または光の取り込み効率の向上を図ることが記載されている。
【０００６】
また、特開２０１０−２３２２７５号公報（特許文献２）には、ＬＥＤチップを封止する光透過性封止層の表面の一部を外側に向けて延設することで当該延設した部分をリフレクタとして機能させるようにし、これにより当該延設した部分の界面において光を反射させることで光の取り出し効率の向上を図ることが記載されている。
【０００７】
また、特開２００６−２７８６７５号公報（特許文献３）には、ＬＥＤチップを封止する光透過性封止層の内部に当該光透過性封止層とは異なる屈折率を有する球状の構造体を埋設し、これにより当該球状の構造体を通過する光の屈折および／または回折を利用して光の取り出し効率の向上を図ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１４１３１７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３２２７５号公報
【特許文献３】特開２００６−２７８６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載の如く、金属製のリフレクタを利用することとした場合には、部品点数が増加したり製造工程が煩雑化したりすることで製造コストが嵩むといった問題や、リフレクタのＬＥＤチップまたはＰＤチップに対する組付け位置精度を高精度に管理することが困難になるといった問題が生じてしまう。さらには、通常、ＬＥＤチップの表面には、電気的接続のためにボンディングワイヤが接続されるが、当該ボンディングワイヤの短絡を防止するためにリフレクタを避けるようにボンディングワイヤを迂回させることが必要になり、光半導体パッケージの薄型化が困難になる問題も生じてしまう。また、ボンディングワイヤを高さのあるループ形状に形成することが困難であるため、必然的にリフレクタの高さを低く設定することが必要になってしまい、そのように設定した場合にはリフレクタによって反射される光の光量が減少することとなってしまい、十分な光の利用効率の向上が見込めない問題も生じてしまう。
【００１０】
また、上記特許文献２に記載の如く、光透過性封止層の表面の一部を延設することでリフレクタに相当する部分を形成することとした場合には、当該リフレクタに相当する部分をＬＥＤチップに近接して配置することができないため、十分な光の制御が行なえず、そのため光の利用効率が十分には向上しないといった問題や、金型等を用いてリフレクタに相当する部分の光透過性封止層の形状加工を行なうことが必要になり、組付け位置精度を高精度に管理することが困難になるといった問題が生じてしまう。さらには、当該リフレクタに相当する部分の界面が外部に露出した構成であるため、当該部分に異物が付着した場合等に所望の反射特性が得られない問題も生じてしまう。
【００１１】
また、上記特許文献３に記載の如く、光透過性封止層の内部に当該光透過性封止層とは異なる屈折率を有する球状の構造体を埋設することとした場合には、球状の構造体の表面における屈折を利用するのみであるため、十分な光の制御が行なえず、そのため光の利用効率が十分には向上しないといった問題や、当該球状の構造体のＬＥＤチップに対する組付け位置精度を高精度に管理することが非常に困難になるといった問題が生じてしまう。
【００１２】
したがって、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、容易に製造することが可能で小型かつ薄型に構成することができ、さらには光の利用効率の向上が十分に実現できる光半導体パッケージおよびこれを備えた光半導体モジュールならびにこれら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】
【００１３】
本発明に基づく光半導体パッケージは、主表面を有する基材と、上記基材の上記主表面上に位置し、光を投光または受光する光半導体素子と、上記基材の上記主表面を覆うとともに上記光半導体素子を封止する光透過性封止層とを備えており、上記光透過性封止層の内部に、上記光半導体素子の光軸を囲繞する形状の空隙部を設けることにより、上記光が、上記空隙部と上記光透過性封止層とによって形成される界面のうちの上記空隙部の内周面に相当する部分の界面において反射されるように構成されてなるものである。
【００１４】
ここで、「光半導体素子の光軸を囲繞する形状」には、光半導体素子の光軸を全周囲において完全に囲繞する円筒状、円錐板状、角筒状、角錐板状等の各種筒形状や、光半導体素子の光軸を全周囲において完全には囲繞せず、その周方向の一部に途切れた部分を有するような略筒形状等、少なくとも光半導体素子の光軸を囲う部分を有する形状であれば、どのような形状も含まれる。
【００１５】
上記本発明に基づく光半導体パッケージにあっては、上記空隙部が、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を上記光透過性封止層に照射することによって形成されたものであることが好ましい。
【００１６】
上記本発明に基づく光半導体パッケージにあっては、上記空隙部が、上記光半導体素子を囲繞していることが好ましい。
【００１７】
上記本発明に基づく光半導体パッケージにあっては、上記空隙部が、上記光透過性封止層の厚み方向に沿って上記光半導体素子から遠ざかるにつれてその直径が大きくなる略円錐板状の形状を有していることが好ましい。
【００１８】
上記本発明に基づく光半導体パッケージにあっては、上記空隙部の内周面に相当する部分の上記界面が、上記光半導体素子の光軸に対して異なる傾角を有する２つ以上の面にて構成されていてもよい。
【００１９】
上記本発明に基づく光半導体パッケージにあっては、上記空隙部の内側であってかつ上記基材が位置する側とは反対側に位置する部分の上記光透過性封止層に、上記空隙部と同軸上に配置された筒状の内側付加空隙部がさらに設けられていてもよい。
【００２０】
上記本発明に基づく光半導体パッケージにあっては、上記空隙部の内側であってかつ上記基材が位置する側とは反対側に位置する部分の上記光透過性封止層に、上記空隙部と同軸上に輪帯化されて配置された複数の筒状の輪帯状付加空隙部がさらに設けられていてもよい。
【００２１】
上記本発明に基づく光半導体パッケージにあっては、上記空隙部の内側であってかつ上記基材が位置する側とは反対側に位置する部分の上記光透過性封止層に、アレイ状に配置された複数の筒状のアレイ状付加空隙部がさらに設けられていてもよい。
【００２２】
上記本発明に基づく光半導体パッケージにあっては、上記光透過性封止層は、母材としての光透過性組成物と、上記光透過性組成物中に分散配置された光透過性フィラーとを有していてもよく、その場合には、上記空隙部の外側に位置する部分の上記光透過性封止層に、上記空隙部と同軸上に配置された筒状の外側付加空隙部がさらに設けられていることが好ましい。また、その場合には、上記空隙部の内周面に相当する部分の上記界面と、上記外側付加空隙部と上記光透過性封止層とによって形成される界面のうちの上記外側付加空隙部の内周面に相当する部分の界面との間の距離が、上記光透過性フィラーの直径よりも大きいことが好ましい。
【００２３】
本発明に基づく光半導体モジュールは、上記本発明に基づく光半導体パッケージと、上記光半導体パッケージが実装された実装基板と、上記実装基板が固定されたケーシングとを備えてなるものである。ここで、上記光半導体モジュールには、いわゆる光学式センサが含まれる。
【００２４】
本発明に基づく光半導体パッケージの製造方法は、上記本発明に基づく光半導体パッケージを製造するための方法であって、上記光半導体素子を上記基材の上記主表面上に搭載する工程と、上記基材の上記主表面上に搭載された上記光半導体素子を上記光透過性封止層によって封止する工程と、上記光半導体素子の封止後に、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を上記光透過性封止層に照射することで上記空隙部を形成する工程とを備えている。
【００２５】
上記本発明に基づく光半導体パッケージの製造方法にあっては、上記空隙部を形成する工程において、上記光半導体素子の位置を検出し、検出した上記光半導体素子の位置に基づいて上記空隙部の形成位置または／および形状を決定することが好ましい。
【００２６】
上記本発明に基づく光半導体パッケージの製造方法にあっては、上記空隙部を形成する工程において、上記光半導体素子の表面の傾きを検出し、検出した上記光半導体素子の表面の傾きに基づいて上記空隙部の形成位置または／および形状を決定することが好ましい。
【００２７】
上記本発明に基づく光半導体パッケージの製造方法にあっては、上記空隙部を形成する工程において、上記光半導体素子の発光特性または受光特性を検出し、検出した上記光半導体素子の発光特性または受光特性に基づいて上記空隙部の形成位置または／および形状を決定することが好ましい。
【００２８】
本発明に基づく光半導体モジュールの製造方法は、上記本発明に基づく光半導体モジュールを製造するための方法であって、上記光半導体素子を上記基材の上記主表面上に搭載する工程と、上記基材の上記主表面上に搭載された上記光半導体素子を上記光透過性封止層によって封止する工程と、上記基材を上記実装基板に実装する工程と、上記実装基板を上記ケーシングに固定する工程と、上記光半導体素子の封止後であってかつ上記実装基板を上記ケーシングに固定した後に、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を上記光透過性封止層に照射することで上記空隙部を形成する工程とを備えている。ここで、上記光半導体モジュールには、いわゆる光学式センサが含まれる。
【００２９】
上記本発明に基づく光半導体モジュールの製造方法にあっては、上記空隙部を形成する工程において、上記光半導体素子の位置を検出し、検出した上記光半導体素子の位置に基づいて上記空隙部の形成位置または／および形状を決定することが好ましい。
【００３０】
上記本発明に基づく光半導体モジュールの製造方法にあっては、上記空隙部を形成する工程において、上記光半導体素子の表面の傾きを検出し、検出した上記光半導体素子の表面の傾きに基づいて上記空隙部の形成位置または／および形状を決定することが好ましい。
【００３１】
上記本発明に基づく光半導体モジュールの製造方法にあっては、上記空隙部を形成する工程において、上記光半導体素子の発光特性または受光特性を検出し、検出した上記光半導体素子の発光特性または受光特性に基づいて上記空隙部の形成位置または／および形状を決定することが好ましい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、容易に製造することが可能で小型かつ薄型に構成することができ、さらには光の利用効率の向上が十分に実現できる光半導体パッケージおよびこれを備えた光半導体モジュールならびにこれらの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１における光半導体パッケージの概略斜視図である。
【図２】図１に示す光半導体パッケージの平面図および断面図である。
【図３】図１に示す光半導体パッケージにおける光の経路を示す模式断面図である。
【図４】実施例に係る光半導体パッケージの概略図である。
【図５】第１変形例に係る光半導体パッケージの模式断面図である。
【図６】第２変形例に係る光半導体パッケージの模式断面図である。
【図７】第３変形例に係る光半導体パッケージの模式断面図である。
【図８】第４変形例に係る光半導体パッケージの模式断面図である。
【図９】第５変形例に係る光半導体パッケージの模式断面図である。
【図１０】図９に示す光半導体パッケージの要部拡大模式断面図である。
【図１１】第６変形例に係る光半導体パッケージの模式断面図である。
【図１２】第７変形例に係る光半導体パッケージの模式断面図である。
【図１３】第８変形例に係る光半導体パッケージの模式断面図である。
【図１４】第９変形例に係る光半導体パッケージの模式断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２における光半導体モジュールの分解斜視図である。
【図１６】本発明の実施の形態３における光半導体パッケージの製造方法を実現するための製造装置の構成を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態４における光半導体パッケージの製造方法を実現するための製造装置の構成を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態５における光半導体パッケージの製造方法を実現するための製造装置の構成を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態５における光半導体パッケージの製造方法を採用することで、空隙部が傾斜配置されるようにレーザ加工された光半導体パッケージの断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態６における光半導体パッケージの製造方法を実現するための製造装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下においては、本発明が適用された光半導体パッケージを実施の形態１において、本発明が適用された光半導体モジュールを実施の形態２において、本発明が適用された光半導体パッケージの製造方法を実施の形態３ないし５において、本発明が適用された光半導体モジュールの製造方法を実施の形態６において、それぞれ例示して説明する。ここで、実施の形態２および６においては、光半導体モジュールの代表例として、光学式センサの一種である光電センサの投光器を例示して説明する。なお、以下においては、同等のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は都度繰り返さないこととする。
【００３５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光半導体パッケージの概略斜視図であり、図２は、本実施の形態における光半導体パッケージの平面図および断面図である。なお、図２（Ａ）は、光半導体パッケージの平面図であり、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）は、それぞれ図１および図２（Ａ）中に示すＩＩＢ−ＩＩＢ線およびＩＩＣ−ＩＩＣ線に沿った光半導体パッケージの断面図である。まず、これら図１および図２を参照して、本実施の形態における光半導体パッケージの構造について説明する。
【００３６】
図１および図２に示すように、本実施の形態における光半導体パッケージ１Ａは、略直方体形状の外形を有しており、実装基板への表面実装が可能な電子部品として構成されたものである。本実施の形態における光半導体パッケージ１Ａは、たとえば光電センサの投光器や照明装置に搭載されるものである。
【００３７】
図１および図２に示すように、光半導体パッケージ１Ａは、基材としてのインターポーザ１０と、光半導体素子としてのＬＥＤチップ２０と、光透過性封止層３０とを主として備えている。光半導体パッケージ１Ａは、いわゆるＣＯＢ（Chip On Board）技術を適用してＬＥＤチップ２０をインターポーザ１０に直接実装した構成のものである。
【００３８】
インターポーザ１０は、たとえば平面視略矩形状の平板状のプリント配線基板からなり、好適にはガラスエポキシ基板等の有機基板からなる。インターポーザ１０としては、その厚みが概ね０．１ｍｍ〜０．８ｍｍ程度のものが好適に利用できる。
【００３９】
インターポーザ１０の主表面１０ａには、ランド１１，１２が形成されている。これらランド１１，１２は、ＬＥＤチップ２０に設けられた一対の電極（アノード電極およびカソード電極）のそれぞれに電気的に接続される接続電極である。また、インターポーザ１０の裏面には、一対のランド１３が形成されている。これら一対のランド１３は、光半導体パッケージ１Ａを実装基板に表面実装する際の接続電極となる。
【００４０】
また、インターポーザ１０には、主表面１０ａから裏面に達するように貫通して一対のスルーホール１４が設けられている。これら一対のスルーホール１４は、導電材料にて埋め込まれており、インターポーザ１０の主表面１０ａに設けられたランド１１，１２とインターポーザ１０の裏面に設けられた一対のランド１３とをそれぞれ電気的に接続している。
【００４１】
ＬＥＤチップ２０は、通電されることで発光する発光素子であり、インターポーザ１０の主表面１０ａ上に配設されている。より詳細には、ＬＥＤチップ２０は、インターポーザ１０に形成されたランド１２上に位置しており、半田層１５によってランド１２に接合されている。半田層１５は、ＬＥＤチップ２０の裏面に設けられた電極（たとえばカソード電極）とランド１２とを電気的に接続している。
【００４２】
また、ＬＥＤチップ２０の表面には、ループ状に設けられたボンディングワイヤ１６の一端が接合されており、ボンディングワイヤ１６の他端は、インターポーザ１０の主表面１０ａ上に設けられたランド１１に接合されている。ボンディングワイヤ１６は、ＬＥＤチップ２０の表面に設けられた電極（たとえばアノード電極）とランド１１とを電気的に接続している。なお、ボンディングワイヤ１６としては、好適には金ワイヤが利用できる。
【００４３】
ＬＥＤチップ２０から出射された光は、ＬＥＤチップ２０から放射状に広がる。すなわち、ＬＥＤチップ２０の出射光は、ＬＥＤチップ２０の表面側から発せられるのみならず、ＬＥＤチップ２０の側面（周面）からも発せられる。
【００４４】
インターポーザ１０の主表面１０ａ上には、光透過性封止層３０が形成されている。光透過性封止層３０は、上述したＬＥＤチップ２０、半田層１５、ボンディングワイヤ１６等をその内部に封止しており、ＬＥＤチップ２０から出射される光を透過可能な材料にて構成されている。
【００４５】
光透過性封止層３０は、高分子材料を原料としてたとえば注型やキャスティング等を用いて形成される。ここで、使用される高分子材料としては、好適にはエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー等が利用できる。
【００４６】
光透過性封止層３０の内部には、空隙部３１が設けられている。空隙部３１は、ＬＥＤチップ２０の光軸ＯＡを囲繞する筒状の形状を有しており、好適にはＬＥＤチップ２０をも囲繞している。この空隙部３１は、たとえばパルス幅が１０-15秒（１フェムト秒）以上１０-11秒（１０ピコ秒）以下の超短パルスレーザ光（以下、便宜上これをフェムト秒レーザ光とも称する）を光透過性封止層３０に照射することによって形成されたものである。
【００４７】
フェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工は、高分子構造体の内部にフェムト秒レーザ光を照射することで、当該フェムト秒レーザ光が照射された部分において屈折率変化や空孔形成、黒色化等を誘起する加工であり、本実施の形態においては、このうちの空孔形成を利用することで光透過性封止層３０の内部に空隙部３１を形成する。なお、具体的な加工方法については、後述する実施の形態３ないし６において詳説することとする。
【００４８】
空隙部３１は、好適には、図示する如く、光透過性封止層３０の厚み方向に沿ってＬＥＤチップ２０から遠ざかるにつれてその直径が大きくなる略円錐板状の形状に形成される。当該形状の空隙部３１を形成するためには、たとえばフェムト秒レーザ光の照射位置を当該形状に沿って走査させればよい。
【００４９】
図３は、本実施の形態における光半導体パッケージにおける光の経路を示す模式断面図である。次に、この図３を参照して、本実施の形態における光半導体パッケージにおける光の経路について説明する。
【００５０】
図３に示すように、本実施の形態における光半導体パッケージ１Ａにあっては、ＬＥＤチップ２０から出射された光が光透過性封止層３０を透過して光透過性封止層３０の表面から外部に向けて投光される。
【００５１】
その際、光軸ＯＡに対して所定の角度以下の角度をもってＬＥＤチップ２０から出射された光は、照射対象領域に向けて投光されることになるが、仮に光透過性封止層３０に空隙部３１を設けなかった場合には、当該所定の角度よりも大きい角度をもってＬＥＤチップ２０から出射された光は、照射対象領域外に向けて投光されることになる。この照射対象領域外に向けて投光された光は、利用されない光となってしまうため、光の取り出し効率を低下させる原因となる。
【００５２】
しかしながら、本実施の形態における光半導体パッケージ１Ａにあっては、当該所定の角度よりも大きい角度をもってＬＥＤチップ２０から出射された光についても、これが、筒状の空隙部３１と光透過性封止層３０とによって形成される界面のうちの空隙部３１の内周面に相当する部分の界面Ｒ１において反射されることになり、反射後の光が、光軸ＯＡに対して上記所定の角度以下の角度を有することとなり、照射対象領域に向けて投光されることになる。したがって、上記界面Ｒ１が、ＬＥＤチップ２０から出射された光の一部を反射する反射面（リフレクタ）として機能することになり、集光能力が高まって光の取り出し効率が飛躍的に向上することになる。
【００５３】
また、上述したように、筒状の空隙部３１によってＬＥＤチップ２０が囲繞されるように構成すれば（すなわち、ＬＥＤチップ２０の側面（周面）に対向する位置にまで筒状の空隙部３１の軸方向端部を延設すれば）、ＬＥＤチップ２０から側方に向けて出射された光を上記界面Ｒ１によって反射させることが可能となるため、光半導体パッケージ１Ａから照射対象領域に向けて出射される光の光量を増加させることも可能になる。したがって、当該観点からも集光能力が高まって光の取り出し効率が向上することになる。
【００５４】
また、本実施の形態における光半導体パッケージ１Ａにあっては、上述したように、ＬＥＤチップ２０から出射される光の一部を反射させて経路変更するものであるため、回折や屈折を利用して経路変更するものに比べて、光の経路制御の自由度が増すことにもなる。したがって、設計自由度が大幅に向上し、仕様に応じてより最適化された光半導体パッケージを容易に製造することができることにもなる。
【００５５】
また、本実施の形態における光半導体パッケージ１Ａにおいては、リフレクタとして機能する上記界面Ｒ１が光透過性封止層３０の内部に埋設した状態で形成されるため、当該界面Ｒ１をＬＥＤチップ２０に近接して配置することが可能となって上述した取り出し効率の向上が実現できるとともに、光半導体パッケージ１Ａの厚みを従来に比して大幅に薄型化および小型化することもできる。加えて、空隙部３１が光透過性封止層３０に埋設されているため、当該界面Ｒ１が外部に露出することがないため、異物の付着等が防止でき、所望の反射特性を再現性よく得ることもできる。
【００５６】
また、本実施の形態における光半導体パッケージ１Ａにあっては、空隙部３１の形成にフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を利用しているため、その加工条件を適切に設定することでボンディングワイヤ１６に断線等の破損が生じないようにすることも可能である。したがって、ボンディングワイヤ１６が上記界面Ｒ１と交差しないようにこれを迂回させる必要もなく、そのためボンディングワイヤ１６を高さのあるループ形状にする必要もなく、通常の高さのループ形状にでき、その結果、上記界面Ｒ１の高さをボンディングワイヤ１６によって制限を受けることなく自由に設定でき、光の利用効率の向上と光半導体パッケージ１Ａの薄型化とを同時に実現することが可能になる。
【００５７】
さらには、本実施の形態における光半導体パッケージ１Ａにおいては、金属製のリフレクタを利用する等、別部品を用いてリフレクタを構成する必要がないため、部品点数の削減や組立て工数の削減等が図られ、容易にかつ安価に光半導体パッケージを製造することが可能になる。加えて、空隙部３１の形成にフェムト秒レーザ光を用いたレーザ加工を利用しているため、上記界面Ｒ１をＬＥＤチップ２０に対して高精度に位置決めして形成できるとともに、ＬＥＤチップ２０の組付け状態や素子特性のばらつき等を考慮して当該界面Ｒ１の形成位置や形状を最適化することが可能であるため、製造が容易になるばかりでなく、性能面においてもその向上を図ることが可能になる。なお、この点については、後述する本発明の実施の形態３ないし６において詳説する。
【００５８】
このように、本実施の形態における光半導体パッケージ１Ａとすることにより、容易に製造することが可能で小型かつ薄型に構成することができ、さらには光の利用効率の向上が十分に実現できる光半導体パッケージとすることができる。したがって、当該光半導体パッケージ１Ａを光電センサの投光器に適用すれば、検出距離を長距離化することや、より微小な部品の検出を可能にすることが可能になり、性能面での向上を図ることができる。また、当該光半導体パッケージ１Ａを照明装置に適用すれば、正面視した場合に明るい照明装置とすることができる。
【００５９】
ここで、本実施の形態における光半導体パッケージ１Ａを光電センサの投光器に適用した場合についてさらに詳細に説明すれば、上述したように、光の利用効率を向上させながら照射対象領域に対して出射される光の広がりを抑えることが可能になるため、当該照射対象領域に配置されるレンズの開口数を下げることが可能になる。したがって、上述した検出距離の長距離化が容易に実現できるようになるとともに、投光器からの光を光ファイバに導入するいわゆるファイバ光電センサに適用した場合には、光ファイバにおける結合効率も向上することになる。
【００６０】
［実施例］
図４は、本実施の形態に従った実施例に係る光半導体パッケージの概略図である。以下においては、当該図４を参照しつつ、具体的な設計事例である実施例について説明する。
【００６１】
図４に示す実施例は、ＬＥＤチップ２０として、空気中における発光特性が、全角１２０°（半角６０°）、発光面が□０．３ｍｍのもの（すなわち、一辺の長さＷ＝０．３ｍｍ）を利用し、光透過性封止層３０として、屈折率が１．５の高分子材料を利用し、光透過性封止層３０の表面から出射される光の発光特性が、全角６０°（半角３０°）となるように設計した場合を示している。なお、上記ＬＥＤチップ２０を屈折率が１．５の上記光透過性封止層３０にて封止した場合には、ＬＥＤチップ２０の発光特性は、全角７０．５°（半角３５．３°）となる。
【００６２】
ここでは、光透過性封止層３０の内部に空隙部３１を設けることによって形成される界面Ｒ１のＬＥＤチップ２０の光軸ＯＡに対する傾角ａを８°に設定し、当該界面Ｒ１の光軸ＯＡに沿った軸方向長さ（ここでは、ＬＥＤチップ２０の表面と同高さの位置から光透過性封止層３０の表面近傍に達する部分までの界面Ｒ１の長さＬ）を１．７ｍｍに設定し、当該界面Ｒ１とＬＥＤチップ２０との間の距離（ここでは、ＬＥＤチップ２０と同高さにおける界面Ｒ１とＬＥＤチップ２０の表面の端部との間の距離Ｄ）を０．０６ｍｍに設定することとする。
【００６３】
この場合、ＬＥＤチップ２０の表面から出射される光のうち、光軸ＯＡに対する出射角ｂ１が１９．５°以下の光については、光透過性封止層３０の表面における出射角ｂ２が３０°以下となる。したがって、当該光については、上記界面Ｒ１で反射されることなくすべて光透過性封止層３０の表面から上記条件を充足した光として出射されることになる。
【００６４】
一方、ＬＥＤチップ２０の表面から出射される光のうち、光軸ＯＡに対する出射角ｂ１が１９．５°よりも大きく上記半角である３５．３°以下の光については、上記界面Ｒ１に対して入射角ｂ３が６２．７°よりも大きい角度をもって入射することになる。ここで、当該入射角ｂ３は、臨界角以上の角度であるため、全反射条件を充足することになり、上記界面Ｒ１に対して入射角ｂ３が６２．７°よりも大きい角度をもって入射した光は、界面Ｒ１を透過せずにすべて反射されることになる。
【００６５】
当該界面Ｒ１において、反射角ｂ３が６２．７°よりも大きい角度をもって反射された光は、光透過性封止層３０の表面に対して入射角ｂ４が１９．３°よりも小さい角度をもって入射することになり、入射した当該光については、光透過性封止層３０の表面における出射角ｂ５が２９．７°以下となる。
【００６６】
したがって、本実施例に係る光半導体パッケージにあっては、光透過性封止層３０の内部に上述した構成の界面Ｒ１が形成されるように空隙部３１を設けることにより、空気中においてＬＥＤチップ２０から出射角６０°以下で出射された光（すなわち、ＬＥＤチップ２０の全角成分内の光）が余すことなく出射角３０°以下の光（すなわち、全角６０°以下の光）として光透過性封止層３０の表面から出射されるように変換されることになる。このように、上述した界面Ｒ１の形状や大きさ、配置位置等を適宜調節することにより、飛躍的に集光能力を高めることができるため、光の利用効率の大幅な向上が実現できることになる。
【００６７】
＜第１変形例＞
図５は、本実施の形態に基づいた第１変形例に係る光半導体パッケージの模式断面図である。以下においては、この図５を参照して、第１変形例に係る光半導体パッケージについて説明する。
【００６８】
図５に示すように、本第１変形例に係る光半導体パッケージ１Ｂにあっては、光透過性封止層３０の内部に、上述した空隙部３１に加え、当該空隙部３１とは異なる空隙部３２が設けられている。空隙部３２は、ＬＥＤチップ２０の光軸ＯＡを囲繞する筒状の形状を有しており、ＬＥＤチップ２０を囲繞している。当該空隙部３２も、空隙部３１と同様に、たとえばフェムト秒レーザ光を光透過性封止層３０に照射することによって形成されたものであり、図示する如く、略円錐板状の形状に形成されている。
【００６９】
空隙部３２は、空隙部３１のＬＥＤチップ２０側の端部近傍に交差するように設けられており、空隙部３１とＬＥＤチップ２０の光軸ＯＡとが成す角よりもより大きい傾角をもって傾いて形成されている。ここで、筒状の空隙部３２と光透過性封止層３０とによって形成される界面のうちの空隙部３２の内周面に相当する部分の界面Ｒ２は、ＬＥＤチップ２０から側方に向けて出射された光（特にＬＥＤチップ２０の側面（周面）から出射された光）を反射する反射面（リフレクタ）として機能する。
【００７０】
以上により、本第１変形例に係る光半導体パッケージ１Ｂにあっては、空隙部３１，３２の内周面に相当する部分の界面が、ＬＥＤチップ２０の光軸ＯＡに対して異なる傾角を有する２つの連続した界面Ｒ１，Ｒ２によって構成されることになり、このうちの界面Ｒ２の傾角を界面Ｒ１の傾角よりも大きくすることで、ＬＥＤチップ２０から側方に向けて出射された光を当該界面Ｒ２によって反射させて光透過性封止層３０の表面に導光することが可能になる。
【００７１】
したがって、本第１変形例に係る光半導体パッケージ１Ｂとすることにより、上述した本実施の形態における光半導体パッケージ１Ａとした場合に比べ、さらに照射対象領域に向けて出射される光の光量を増加させることが可能になり、光の取り出し効率の向上が図られる。なお、上記界面Ｒ２の光軸ＯＡに対する傾角としては、好ましくは４５°程度とする。
【００７２】
＜第２変形例＞
図６は、本実施の形態に基づいた第２変形例に係る光半導体パッケージの模式断面図である。なお、図６（Ａ）は、ＬＥＤチップの光軸を含む平面に沿って光半導体パッケージを切断した場合の断面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）中に示すＶＩＢ−ＶＩＢ線に沿った光半導体パッケージの断面図である。以下においては、この図６を参照して、第２変形例に係る光半導体パッケージについて説明する。
【００７３】
図６に示すように、本第２変形例に係る光半導体パッケージ１Ｃにあっては、光透過性封止層３０の内部に、上述した空隙部３１に加え、内側付加空隙部３３が設けられている。内側付加空隙部３３は、ＬＥＤチップ２０の光軸ＯＡを囲繞する筒状の形状を有している。当該内側付加空隙部３３も、空隙部３１と同様に、たとえばフェムト秒レーザ光を光透過性封止層３０に照射することによって形成されたものであり、図示する如く、略円錐板状の形状に形成されている。
【００７４】
内側付加空隙部３３は、空隙部３１の内側であってかつインターポーザ１０が位置する側とは反対側に位置する部分の光透過性封止層３０に（すなわち、光透過性封止層３０の表面寄りの部分）設けられており、空隙部３１と同軸上に配置されている。ここで、筒状の内側付加空隙部３３と光透過性封止層３０とによって形成される界面のうちの内側付加空隙部３３の内周面に相当する部分の界面Ｒ３は、ＬＥＤチップ２０から出射された光の一部を反射する反射面（リフレクタ）として機能することになる。
【００７５】
本第２変形例に係る光半導体パッケージ１Ｃは、上述した本実施の形態における光半導体パッケージ１Ａと比較して、特に光透過性封止層３０の厚みのさらなる薄型化を図った場合に好適なものである。すなわち、上述した本実施の形態における光半導体パッケージ１Ａにおいて光透過性封止層３０をより薄型化した場合には、ＬＥＤチップ２０の光軸ＯＡの延在方向においてリフレクタとして機能する界面Ｒ１の長さを十分に確保することができず、特にＬＥＤチップ２０の表面の端部寄りの部分から、直近に位置する部分の界面Ｒ１から遠ざかる方向に向けて所定の角度よりも大きい角度をもって出射された光が、界面Ｒ１のいずれの部分においても反射されることなく光透過性封止層３０の表面に達し、そのまま照射対象領域外に向けて投光されることになってしまう。これに対し、本第２変形例に係る光半導体パッケージ１Ｃの如くの構成を採用すれば、リフレクタとして機能する界面Ｒ１の内側にリフレクタとして機能するさらに他の界面Ｒ３が配設されることになり、上述した光についてもこれを界面Ｒ３において反射させて照射対象領域に向けて投光させることができる。
【００７６】
したがって、本第２変形例に係る光半導体パッケージ１Ｃとすることにより、上述した本実施の形態における光半導体パッケージ１Ａとした場合に比べ、集光能力を落とすことなく、さらなる薄型化および小型化が図られることになる。なお、本第２変形例に係る光半導体パッケージ１Ｃにおいては、内側付加空隙部３３を光透過性封止層３０の表面寄りの部分に設けた場合を例示したが、これを光透過性封止層３０のインターポーザ１０寄りの部分や、光軸ＯＡ方向に沿った光透過性封止層３０の略中央部付近に配置することとしてもよい。
【００７７】
＜第３変形例＞
図７は、本実施の形態に基づいた第３変形例に係る光半導体パッケージの模式断面図である。なお、図７（Ａ）は、ＬＥＤチップの光軸を含む平面に沿って光半導体パッケージを切断した場合の断面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）中に示すＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線に沿った光半導体パッケージの断面図である。以下においては、この図７を参照して、第３変形例に係る光半導体パッケージについて説明する。
【００７８】
図７に示すように、本第３変形例に係る光半導体パッケージ１Ｄにあっては、光透過性封止層３０の内部に、上述した空隙部３１に加え、輪帯状付加空隙部３４が設けられている。輪帯状付加空隙部３４に含まれる個々の空隙部は、ＬＥＤチップ２０の光軸ＯＡを囲繞する筒状の形状を有している。当該輪帯状付加空隙部３４も、空隙部３１と同様に、たとえばフェムト秒レーザ光を光透過性封止層３０に照射することによって形成されたものであり、図示する如く、その個々の空隙部は、略円錐板状の形状に形成されている。
【００７９】
輪帯状付加空隙部３４は、空隙部３１の内側であってかつインターポーザ１０が位置する側とは反対側に位置する部分の光透過性封止層３０に（すなわち、光透過性封止層３０の表面寄りの部分）設けられており、空隙部３１と同軸上に配置されている。ここで、輪帯状付加空隙部３４と光透過性封止層３０とによって形成される界面Ｒ４は、ＬＥＤチップ２０から出射された光の一部を反射する反射面（リフレクタ）として機能することになる。
【００８０】
本第３変形例に係る光半導体パッケージ１Ｄにあっては、上記輪帯状付加空隙部３４を設けることによって形成される複数の界面Ｒ４に多くの光が入射することになり、当該界面Ｒ４によって光が多重反射されて光透過性封止層３０の表面に達することになる。そのため、必ずしも全反射条件を充足するように界面Ｒ４が設けられていなくとも、多くの光を照射対象領域に向けて投光させることができる。
【００８１】
したがって、本第３変形例に係る光半導体パッケージ１Ｄとすることにより、上述した本実施の形態における光半導体パッケージ１Ａとした場合に比べ、さらなる薄型化および小型化が図られることになる。なお、本第３変形例に係る光半導体パッケージ１Ｄにおいては、輪帯状付加空隙部３４を光透過性封止層３０の表面寄りの部分に設けた場合を例示したが、これを光透過性封止層３０のインターポーザ１０寄りの部分や、光軸ＯＡ方向に沿った光透過性封止層３０の略中央部付近に配置することとしてもよい。
【００８２】
＜第４変形例＞
図８は、本実施の形態に基づいた第４変形例に係る光半導体パッケージの模式断面図である。なお、図８（Ａ）は、ＬＥＤチップの光軸を含む平面に沿って光半導体パッケージを切断した場合の断面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）中に示すＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線に沿った光半導体パッケージの断面図である。以下においては、この図８を参照して、第４変形例に係る光半導体パッケージについて説明する。
【００８３】
図８に示すように、本第４変形例に係る光半導体パッケージ１Ｅにあっては、光透過性封止層３０の内部に、上述した空隙部３１に加え、アレイ状付加空隙部３５が設けられている。アレイ状付加空隙部３５に含まれる個々の空隙部は、筒状の形状を有している。当該アレイ状付加空隙部３５も、空隙部３１と同様に、たとえばフェムト秒レーザ光を光透過性封止層３０に照射することによって形成されたものであり、図示する如く、その個々の空隙部は、略円錐板状の形状に形成されている。
【００８４】
アレイ状付加空隙部３５は、空隙部３１の内側であってかつインターポーザ１０が位置する側とは反対側に位置する部分の光透過性封止層３０に（すなわち、光透過性封止層３０の表面寄りの部分）設けられている。ここで、アレイ状付加空隙部３５と光透過性封止層３０とによって形成される界面Ｒ５は、ＬＥＤチップ２０から出射された光の一部を反射する反射面（リフレクタ）として機能することになる。
【００８５】
本第４変形例に係る光半導体パッケージ１Ｅにあっては、上記アレイ状付加空隙部３５を設けることによって形成される複数の界面Ｒ５に多くの光が入射することになり、当該界面Ｒ５によって光が反射されて光透過性封止層３０の表面に達することになる。そのため、多くの光を照射対象領域に向けて投光させることができる。
【００８６】
したがって、本第４変形例に係る光半導体パッケージ１Ｅとすることにより、上述した本実施の形態における光半導体パッケージ１Ａとした場合に比べ、さらなる薄型化および小型化が図られることになる。特に、本第４変形例に係る光半導体パッケージ１Ｅを、マルチコア光ファイバに光を投光するファイバ光電センサの投光器に具備させ、上記アレイ状付加空隙部３５の個々をマルチコア光ファイバのそれぞれのコアに対応付けて配置することとすれば、光ファイバにおける結合効率も飛躍的に向上することになる。なお、本第４変形例に係る光半導体パッケージ１Ｅにおいては、アレイ状付加空隙部３５を光透過性封止層３０の表面寄りの部分に設けた場合を例示したが、これを光透過性封止層３０のインターポーザ１０寄りの部分や、光軸ＯＡ方向に沿った光透過性封止層３０の略中央部付近に配置することとしてもよい。
【００８７】
＜第５変形例＞
図９は、本実施の形態に基づいた第５変形例に係る光半導体パッケージの模式断面図であり、図１０は、本変形例に係る光半導体パッケージの要部拡大模式断面図である。以下においては、これら図９および図１０を参照して、第５変形例に係る光半導体パッケージについて説明する。
【００８８】
図９に示すように、本第５変形例に係る光半導体パッケージ１Ｆにあっては、光透過性封止層３０が、母材としての光透過性組成物４１と、当該光透過性組成物４１中に分散配置された光透過性フィラー４２とを有している。ここで、光透過性組成物４１としては、高分子材料が原料として使用され、使用される高分子材料としては、好適にはエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー等が利用できる。また、光透過性フィラー４２としては、ガラスフィラーが好適に利用される。当該光透過性フィラー４２は、主として、光透過性封止層３０とインターポーザ１０およびＬＥＤチップ２０との間の線膨張係数差に基づいて、各種界面に剥離が生じたり、パッケージ全体に反りが生じたり、ボンディングワイヤ１６に断線が生じたりすることを防止するために光透過性封止層３０に添加されるものであり、これにより光半導体パッケージの信頼性が向上することになる。
【００８９】
光透過性封止層３０が光透過性フィラー４２を含有している場合には、フェムト秒レーザ光による空隙部３１の形成の際に、当該光透過性封止層３０に含まれる光透過性組成物４１の加工条件では、光透過性フィラー４２がその材質の違いに基づいて加工されず、当該光透過性フィラー４２が位置する部分において空隙部３１が形成されないことになる。そのため、空隙部３１を設けることによって形成されたリフレクタとして機能する界面Ｒ１に、無数の穴が存在することになり、当該部分において光が反射されずに光透過性フィラー４２中を経由して透過してしまう現象が生じる。
【００９０】
そこで、本第５変形例に係る光半導体パッケージ１Ｆにあっては、光透過性封止層３０の内部に、上述した空隙部３１に加え、外側付加空隙部３６が設けられている。外側付加空隙部３６は、ＬＥＤチップ２０の光軸ＯＡを囲繞する筒状の形状を有しており、好ましくはＬＥＤチップ２０を囲繞している。当該外側付加空隙部３６も、空隙部３１と同様に、たとえばフェムト秒レーザ光を光透過性封止層３０に照射することによって形成されたものであり、図示する如く、略円錐板状の形状に形成されている。
【００９１】
外側付加空隙部３６は、空隙部３１の外側に位置する部分の光透過性封止層３０に設けられており、空隙部３１と同軸上に配置されている。ここで、筒状の外側付加空隙部３６と光透過性封止層３０とによって形成される界面のうちの外側付加空隙部３６の内周面に相当する部分の界面Ｒ６は、ＬＥＤチップ２０から出射された光の一部を反射する反射面（リフレクタ）として機能することになる。
【００９２】
上述の如くの構成を採用することにより、図１０に示すように、上記界面Ｒ１にて反射されずに光透過性フィラー４２中を経由して透過した光の多くは、上記界面Ｒ１の外側に位置する上記界面Ｒ６において反射されることになる。当該界面Ｒ６において反射された光のうちの少なくとも一部は、再び空隙部３１を跨ぐように位置する光透過性フィラー４２中を経由して再び空隙部３１の内側に戻されることになる。
【００９３】
したがって、本第５変形例に係る光半導体パッケージ１Ｆとすることにより、光透過性封止層３０が光透過性フィラー４２を含有している場合に生じる光の取り出し効率の低下を抑制することが可能になる。なお、空隙部３１と外側付加空隙部３６とを近接配置した場合に、これらの双方に跨って位置する光透過性フィラー４２の存在確率が高くなってしまうため、図１０に示すように、上記界面Ｒ１と上記界面Ｒ６との間の距離Ａが光透過性フィラー４２の直径Ｂよりも大きくなるように、空隙部３１と外側付加空隙部３６とが配置することが好ましい。
【００９４】
＜第６変形例＞
図１１は、本実施の形態に基づいた第６変形例に係る光半導体パッケージの模式断面図である。以下においては、この図１１を参照して、第６変形例に係る光半導体パッケージについて説明する。
【００９５】
図１１に示すように、本第６変形例に係る光半導体パッケージ１Ｇは、上述した第５変形例に示した特徴的な構成と第３変形例に示した特徴的な構成とを兼ね備えたものである。すなわち、本第６変形例に係る光半導体パッケージ１Ｇにあっては、光透過性封止層３０が光透過性フィラー４２を含有しており、光透過性封止層３０の内部に、空隙部Ｒ１に加えて、輪帯状付加空隙部３４と外側付加空隙部３６とがさらに設けられている。なお、輪帯状付加空隙部３４は、光透過性封止層３０の表面寄りの部分に設けられている。
【００９６】
光透過性封止層３０が光透過性フィラー４２を含有している場合には、光透過性組成物４１と光透過性フィラー４２との屈折率差に基づいて、当該界面において屈折や回折さらには反射が生じ、光透過性フィラー４２の含有量が多いほど、ＬＥＤチップ２０から出射された光は、散乱した状態になる。そのため、照射対象領域により多くの光を照射させるためには、光透過性封止層３０の表面により多くの光が達するように構成するとともに、当該光透過性封止層３０の表面近傍において光路制御を行なうことが好ましい。
【００９７】
したがって、上述した本第６変形例に係る光半導体パッケージ１Ｇの如くの構成を採用することにより、これら条件がすべて満たされることになるため、光透過性封止層３０が光透過性フィラー４２を含有している場合に生じる光の取り出し効率の低下を抑制することができ、高い集光能力が実現できる薄型および小型の光半導体パッケージとすることができる。
【００９８】
＜第７変形例＞
図１２は、本実施の形態に基づいた第７変形例に係る光半導体パッケージの模式断面図である。以下においては、この図１２を参照して、第７変形例に係る光半導体パッケージについて説明する。
【００９９】
図１２に示すように、本第７変形例に係る光半導体パッケージ１Ｈにあっては、ＬＥＤチップ２０の光軸ＯＡに対して異なる傾角を有する複数の筒状の空隙部を光軸ＯＡの延在方向に沿って並べて配置することで、全体として筒状の形状を有する空隙部３７を構成している。これら複数の空隙部のそれぞれは、たとえばフェムト秒レーザ光を光透過性封止層３０に照射することによって形成されたものである。
【０１００】
このような構成を採用することとすれば、個々の空隙部の傾きや大きさ、配置位置等を適宜調節することにより、リフレクタとして機能する界面Ｒ７の形状を擬似曲面状等に構成することが可能であり、光制御性の設計自由度が高まることになる。
【０１０１】
＜第８変形例＞
図１３は、本実施の形態に基づいた第８変形例に係る光半導体パッケージの模式断面図である。以下においては、この図１３を参照して、第８変形例に係る光半導体パッケージについて説明する。
【０１０２】
図１３に示すように、本第８変形例に係る光半導体パッケージ１Ｉにあっては、光透過性封止層３０の表面に凸レンズ３８を設けた構成としている。ここで、当該凸レンズ３８は、光透過性封止層３０の形成時に一体的に設けられるものであり、ＬＥＤチップ２０から出射される光の集光レンズとして機能する。
【０１０３】
このような構成を採用することとすれば、筒状の空隙部３１を設けることによって形成されたリフレクタとしての機能を有する界面Ｒ１と凸レンズ３８との組み合わせにより、さらに高い集光能力が実現できる光半導体パッケージとすることができる。ここで、凸レンズ３８の形状や大きさ、配置位置、空隙部３１の傾きや大きさ、配置位置等を適宜調節することにより、光制御性の設計自由度がさらに高まることにもなる。
【０１０４】
＜第９変形例＞
図１４は、本実施の形態に基づいた第９変形例に係る光半導体パッケージの模式断面図である。以下においては、この図１４を参照して、第９変形例に係る光半導体パッケージについて説明する。
【０１０５】
図１４に示すように、本第９変形例に係る光半導体パッケージ１Ｊにあっては、光透過性封止層３０の表面近傍にフレネルレンズ３９を設けた構成としている。ここで、当該フレネルレンズ３９は、光透過性封止層３０の形成時に一体的に設けられるものであり、ＬＥＤチップ２０から出射される光の集光レンズとして機能する。なお、当該フレネルレンズ３９は、空隙部３１と同様に、たとえばフェムト秒レーザ光を光透過性封止層３０に照射することによって形成されたものである。
【０１０６】
このような構成を採用することとすれば、筒状の空隙部３１を設けることによって形成されたリフレクタとしての機能を有する界面Ｒ１とフレネルレンズ３９との組み合わせにより、さらに高い集光能力が実現できる光半導体パッケージとすることができる。ここで、フレネルレンズ３９の形状や大きさ、配置位置、空隙部３１の傾きや大きさ、配置位置等を適宜調節することにより、光制御性の設計自由度がさらに高まることにもなる。
【０１０７】
（実施の形態２）
図１５は、本発明の実施の形態２における光半導体モジュールの分解斜視図である。次に、この図１５を参照して、本実施の形態における光半導体モジュールについて説明する。
【０１０８】
図１５に示すように、本実施の形態における光半導体モジュール５０は、光半導体パッケージ１Ａと、ケース５１と、キャップ５２と、実装基板５３とを備えている。光半導体パッケージ１Ａは、上述した本発明の実施の形態１において説明した表面実装が可能な電子部品であり、光透過性封止層３０に筒状の空隙部３１が形成されてなるものである。なお、本実施の形態における光半導体モジュール５０は、たとえば光電センサの投光器である。
【０１０９】
上述したように、光半導体パッケージ１Ａのインターポーザ１０の裏面には、ランド１３が設けられており、当該ランド１３と実装基板５３の表面に設けられたランドとが半田を用いて接合されることにより、光半導体パッケージ１Ａが実装基板５３に実装される。当該光半導体パッケージ１Ａが実装された実装基板５３は、ケース５１の内部に収容されて固定される。ケース５１には、キャップ５２が取り付けられ、これによりケース５１の開口が閉塞される。キャップ５２は、光半導体パッケージ１Ａから投光される光を外部に向けて透過可能な光透過性の部材にて構成されている。当該キャップ５２を構成する光透過性の部材としては、機械的強度の観点から、たとえばポリカーボネート製やアクリル製、ポリアリレート製とすることが好ましい。
【０１１０】
以上において説明した如くの光半導体モジュール５０とすることにより、容易に製造することが可能で小型かつ薄型に構成することができ、さらには光の利用効率の向上が十分に実現できる光半導体モジュールとすることができる。
【０１１１】
（実施の形態３）
図１６は、本発明の実施の形態３における光半導体パッケージの製造方法を実現するための製造装置の構成を示す図である。次に、この図１６を参照して、本実施の形態における光半導体パッケージの製造方法について説明する。
【０１１２】
図１６に示すように、本実施の形態における光半導体パッケージの製造方法を実現するための製造装置１００Ａは、パルス幅が１０-15秒（１フェムト秒）以上１０-11秒（１０ピコ秒）以下の超短パルスレーザ光（フェムト秒レーザ光）を利用して、光半導体パッケージの光透過性封止層に空隙部を形成するレーザ加工装置である。
【０１１３】
製造装置１００Ａは、カメラ１０１と、照明源１０８と、レーザ源１０９と、各種光学系１０２〜１０５，１１１〜１１４と、ワーク１Ｘが載置されるステージ１０６と、演算処理部１２０と、メモリ部１２１と、表示部１２２と、操作部１２３と、画像コントローラ１２４と、照明コントローラ１２５と、レーザコントローラ１２６と、ステージコントローラ１２７と、ステージ駆動機構１２８とを備えている。
【０１１４】
カメラ１０１は、ステージ１０６上に載置されたワーク１Ｘを撮像するための手段であり、画像コントローラ１２４によってその動作が制御される。画像コントローラ１２４は、カメラ１０１の動作を制御するとともに、演算処理部１２０に対して撮像した画像のデータを出力する。なお、カメラ１０１には、結像レンズ１０２および対物レンズ１０５が付設される。ここで、カメラ１０１に付設される光学系は、無限遠配置（共焦点配置）されていてもよいし、有限遠配置されていもよい。また、結像レンズ１０２は、後述するハーフミラー１０３および誘電体ミラー１０４よりもカメラ１０１側に配置されることが好ましい。
【０１１５】
照明源１０８は、ステージ１０６上に載置されたワーク１Ｘに対して照明光を照射するための手段であり、照明コントローラ１２５によってその動作が制御される。照明コントローラ１２５は、照明源１０８の動作を制御する。なお、照明源１０８には、ハーフミラー１０３が付設され、これにより撮像のための光線と照明のための光線とが、同軸落射される。
【０１１６】
レーザ源１０９は、ステージ１０６上に載置されたワーク１Ｘに対してレーザ光２００を照射するための手段であり、レーザ媒質としてたとえばチタン・サファイア結晶を含む。当該レーザ源１０９から発せられるレーザ光２００は、上述したフェムト秒レーザ光である。レーザ源１０９は、レーザコントローラ１２６によってその動作が制御される。レーザコントローラ１２６は、演算処理部１２０の演算結果の入力を受け付け、これに基づいてレーザ源１０９の動作を制御する。
【０１１７】
レーザ源１０９には、ＮＤフィルタ１１１、アッテネータ１１２、電磁シャッタ１１３およびアパーチャ１１４が付設される。これらＮＤフィルタ１１１、アッテネータ１１２、電磁シャッタ１１３およびアパーチャ１１４は、レーザ光２００のエネルギー（パルスエネルギー）や加工パターン、ビーム径等を調整するためのものである。また、レーザ源１０９には、誘電体ミラー１０４が付設され、これによりレーザ加工のためのレーザ光と撮像のための光線とが、同軸落射される。なお、対物レンズ１０５は、レーザ源１０９から発せられるレーザ光２００の対物レンズとしても機能する。
【０１１８】
ステージ１０６は、上述したようにワーク１Ｘが載置されてこれを保持するための保持手段であり、ステージ駆動機構１２８によってＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向からなる並進３軸方向と、Ｚ軸周りの回転方向であるθ方向に駆動される。ステージ駆動機構１２８は、ステージコントローラ１２７によってその動作が制御される。ステージコントローラ１２７は、演算処理部１２０の演算結果の入力を受け付け、これに基づいてステージ駆動機構１２８の動作を制御する。
【０１１９】
演算処理部１２０は、各種演算を行なうとともに、製造装置１００Ａの全体を制御する。メモリ部１２１は、カメラ１０１、照明源１０８、レーザ源１０９およびステージ１０６等を駆動制御するための各種プログラムやこれらを駆動制御する上で必要になる各種情報等を記憶するための手段である。表示部１２２は、製造装置１００Ａの動作状態や加工処理の進捗状況等を表示するための手段である。操作部１２３は、製造装置１００Ａに対して命令を入力するための手段である。
【０１２０】
本実施の形態における光半導体パッケージの製造方法にあっては、ワーク１Ｘ中におけるＬＥＤチップの組付け位置をカメラ１０１を利用して観察し、当該観察結果に基づいて、空隙部を形成すべき位置を決定し、当該位置に空隙部が形成されるようにレーザ源１０９およびステージ１０６の駆動を制御してレーザ加工を行なう。具体的には、たとえば以下の手順が採用される。
【０１２１】
まず、ステージ１０６上の観察領域内に、未だ空隙部が形成されていないワーク１Ｘが配置され、照明源１０８を駆動することで照明光がワーク１Ｘに対して照射され、この状態においてカメラ１０１が用いられて画像認識が行なわれる。その際、ステージ１０６がＺ軸方向に沿って駆動されることにより、画像のピントがＬＥＤチップの表面に合うように調整され、ピントが合った後に画像が撮像されてこれが画像認識の対象として利用される。
【０１２２】
次に、撮像された画像の画像データに基づいて、画像コントローラ１２４によってＬＥＤチップの中心位置が求められ、当該中心位置の情報が演算処理部１２０に入力される。演算処理部１２０は、メモリ部１２１に記憶されているレーザ光２００の加工軸の位置情報と、上記ＬＥＤチップの中心位置の情報とに基づいてこれらの差分を算出する。算出された差分の情報は、ステージコントローラ１２７に入力され、これに基づいてステージコントローラ１２７は、ステージ駆動機構１２８を駆動することでレーザ光２００の加工軸とＬＥＤチップの中心位置とを合致させる。
【０１２３】
次に、演算処理部１２０は、メモリ部１２１に予め記憶されていた加工プログラムを読み出し、これに基づいてレーザ源１０９およびステージ１０６の駆動を制御しつつレーザ加工を行なう。たとえば、空隙形成したい初期位置にレーザ光２００の焦点が合致するようにステージ１０６をＸ軸方向およびＺ軸方向に沿って移動させた後に、ステージ１０６をθ方向に一回転させつつレーザ照射を行なうことで１層目の空隙部を形成し、次に、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に沿ってステージ１０６を移動させて空隙形成したい初期位置を変更し、その後ステージ１０６をθ方向に再度一回転させつつレーザ照射を行なうことで２層目の空隙部を形成する。この動作を繰り返し行なうことにより、所望の形状の空隙部が形成されることになる。
【０１２４】
以上において説明した本実施の形態における光半導体パッケージの製造方法を採用することにより、画像認識精度、ステージ駆動精度およびレーザ加工精度に基づいて、リフレクタとして機能する界面のＬＥＤチップに対する位置精度を確保することが可能になる。そのため、部品を組み立てる際に生じる組立て誤差が一切含まれないことになり、従来に比して高精度にリフレクタとして機能する上記界面を形成することができる。したがって、光半導体パッケージの光透過性封止層の所望の位置に高精度に空隙部を容易に形成することが可能になり、高性能で性能ばらつきの少ない光半導体パッケージを安価に製造することができるようになる。
【０１２５】
（実施の形態４）
図１７は、本発明の実施の形態４における光半導体パッケージの製造方法を実現するための製造装置の構成を示す図である。次に、この図１７を参照して、本実施の形態における光半導体パッケージの製造方法について説明する。
【０１２６】
図１７に示すように、本実施の形態における光半導体パッケージの製造方法を実現するための製造装置１００Ｂは、上述した図１６に示す製造装置１００Ａに比べ、ステージ１０６上にゴニオステージ１０７をさらに備えている。ゴニオステージ１０７は、載置されたワーク１ＸをＹ軸周りの回転方向であるα方向に駆動するための手段であり、ステージ１０６と組み合わされることで並進３軸方向および回転２軸方向のワーク１Ｘの駆動を可能にする。ゴニオステージ１０７は、ステージ駆動機構１２８によってその駆動が制御される。
【０１２７】
本実施の形態における光半導体パッケージの製造方法にあっては、ワーク１Ｘ中におけるＬＥＤチップの組付け位置をカメラ１０１を利用して観察し、当該観察結果に基づいて、空隙部を形成すべき位置を決定し、当該位置に空隙部が形成されるようにレーザ源１０９およびステージ１０６の駆動を制御してレーザ加工を行なう。その際、本実施の形態における光半導体パッケージの製造方法にあっては、ＬＥＤチップの表面が傾斜配置されている場合にこれを補正してレーザ加工を行なう。
【０１２８】
具体的には、上述した実施の形態３における光半導体パッケージの製造方法の手順のうち、画像認識の際に、ＬＥＤチップの表面の４つの角のうちの３つの角にピントが合うようにステージ１０６およびゴニオステージ１０７が駆動され、当該３つの角にピントが合った状態において残る１つの角と他の角との間の距離を測距し、これに基づいてＬＥＤチップの表面の傾きを求める。その後、ゴニオステージ１０７を駆動することで当該傾きを補正し、上述した実施の形態３における光半導体パッケージの製造方法の手順に従って、レーザ加工を実施する。
【０１２９】
以上において説明した本実施の形態における光半導体パッケージの製造方法を採用することにより、上述した実施の形態３において説明した効果に加え、さらに高精度にリフレクタとして機能する界面を形成できる効果が得られる。
【０１３０】
（実施の形態５）
図１８は、本発明の実施の形態５における光半導体パッケージの製造方法を実現するための製造装置の構成を示す図であり、図１９は、空隙部が傾斜配置されるようにレーザ加工された光半導体パッケージの断面図である。次に、これら図１８および図１９を参照して、本実施の形態における光半導体パッケージの製造方法について説明する。
【０１３１】
図１８に示すように、本実施の形態における光半導体パッケージの製造方法を実現するための製造装置１００Ｃは、上述した図１７に示す製造装置１００Ｂに比べ、ワーク１Ｘに含まれるＬＥＤチップを発光駆動するためのＬＥＤ用ドライバ１２９をさらに備えている。
【０１３２】
本実施の形態における光半導体パッケージの製造方法にあっては、ワーク１Ｘ中におけるＬＥＤチップの組付け位置をカメラ１０１を利用して観察し、当該観察結果に基づいて、空隙部を形成すべき位置を決定し、当該位置に空隙部が形成されるようにレーザ源１０９およびステージ１０６の駆動を制御してレーザ加工を行なう。その際、本実施の形態における光半導体パッケージの製造方法にあっては、ＬＥＤチップの光軸の傾きを検出し、その傾きが許容範囲にない場合に、これが補正されるように空隙部が傾斜配置されるようにレーザ加工を行なう。
【０１３３】
すなわち、ＬＥＤチップの表面が傾斜配置されている場合には、ＬＥＤチップの光軸もこれに起因して傾斜配置されることになる。通常、光半導体パッケージが組付けられる光半導体モジュールの筐体等の構成部品と、光半導体パッケージとの位置決めは、光半導体パッケージのインターポーザの裏面を基準に設計されている場合が多い。したがって、上記光軸のずれは、補正されない限り光半導体モジュールにおいても光軸のずれとなって表われてしまう。
【０１３４】
そこで、本実施の形態における光半導体パッケージの製造方法にあっては、図１９に示すように、光半導体パッケージから投光される光の投光軸がインターポーザ１０の裏面の法線方向と合致するように、リフレクタとして機能する界面Ｒ１の傾角が調整されるように筒状の空隙部３１を形成することを可能にするものである。
【０１３５】
具体的には、上述した実施の形態３における光半導体パッケージの製造方法の手順のうち、画像認識の際に、ＬＥＤ用ドライバ１２９を用いてＬＥＤ２０を発光駆動させ、その照射強度分布を画像データに基づいて算出し、これに基づいてＬＥＤチップ２０の光軸ＯＡの傾きを求める。その後、上述したＬＥＤチップ２０の光軸ＯＡと光半導体パッケージの投光軸との傾き分に相当する分だけ、筒状の空隙部３１が傾斜して設けられるように、ステージ１０６およびゴニオステージ１０７を適宜調節しつつ、レーザ加工を実施する。なお、その際の加工プログラムは、ＬＥＤチップ２０の光軸ＯＡと光半導体パッケージの投光軸との傾き分に応じてこれが適切に補正されるように予め構築しておけばよい。
【０１３６】
以上において説明した本実施の形態における光半導体パッケージの製造方法を採用することにより、上述した実施の形態３において説明した効果に加え、さらに高精度にリフレクタとして機能する界面を形成できる効果が得られる。
【０１３７】
（実施の形態６）
図２０は、本発明の実施の形態６における光半導体モジュールの製造方法を実現するための製造装置の構成を示す図である。次に、この図２０を参照して、本実施の形態における光半導体モジュールの製造方法について説明する。
【０１３８】
図２０に示すように、本実施の形態における光半導体パッケージの製造方法を実現するための製造装置１００Ｄは、上述した図１７に示す製造装置１００Ｂと同様のものである。当該製造装置１００Ｄにあっては、ゴニオステージ１０７上にワーク５０Ｘ（未だ空隙部が形成されていない光半導体モジュール）が載置される点においてのみ、製造装置１００Ｂと相違している。なお、本実施の形態において製造される光半導体モジュールは、たとえば光電センサの投光器である。
【０１３９】
本実施の形態における光半導体モジュールの製造方法にあっては、ワーク５０Ｘ中におけるＬＥＤチップの組付け位置をカメラ１０１を利用して観察し、当該観察結果に基づいて、空隙部を形成すべき位置を決定し、当該位置に空隙部が形成されるようにレーザ源１０９およびステージ１０６の駆動を制御してレーザ加工を行なう。その際、本実施の形態における光半導体モジュールの製造方法にあっては、ＬＥＤチップの表面が傾斜配置されている場合にこれを補正してレーザ加工を行なうものであり、その具体的な手順は、上述した本発明の実施の形態４における光半導体パッケージの製造方法に準じている。
【０１４０】
以上において説明した本実施の形態における光半導体モジュールの製造方法を採用することにより、画像認識精度、ステージ駆動精度およびレーザ加工精度に基づいて、リフレクタとして機能する界面のＬＥＤチップに対する位置精度を確保することが可能になる。そのため、部品を組み立てる際に生じる組立て誤差が一切含まれないことになり、従来に比して高精度にリフレクタとして機能する上記界面を形成することができる。したがって、光半導体パッケージの光透過性封止層の所望の位置に高精度に空隙部を容易に形成することが可能になり、高性能で性能ばらつきの少ない光半導体モジュールを安価に製造することができるようになる。
【０１４１】
なお、本実施の形態における光半導体モジュールの製造方法は、ＬＥＤチップの表面が傾斜配置されている場合にこれを補正して（すなわち、ＬＥＤチップの表面が水平配置されるように補正して）レーザ加工を行なうようにした場合を例示したものであるが、ＬＥＤチップの光軸の傾きを検出し、その傾きが許容範囲にない場合に、これが補正されるように空隙部が傾斜配置されるようにレーザ加工を行なうこととしてもよい。
【０１４２】
通常、光半導体モジュールの外部設備等への取付けの際には、光半導体モジュールの外部設備等への取付面（通常は、光が投光される投光面とは反対側に位置する筐体背面、すなわち図２０に示す場合においては、ワーク５０Ｘのゴニオステージ１０７側に位置する面）が基準面として採用される。そのため、当該基準面とＬＥＤチップの光軸との垂直度が非常に重要になることになる。
【０１４３】
したがって、当該基準面とＬＥＤチップの光軸との垂直度が確保されるようにするためには、上述した本発明の実施の形態５において説明した光半導体パッケージの製造方法に準じた製造方法を採用して光半導体モジュールを製造すればよい。すなわち、図２０を参照して、たとえばゴニオステージ１０７上に載置されたワーク５０Ｘに含まれるＬＥＤチップをＬＥＤ用ドライバを用いて発光駆動することで光軸の傾きを求め、その後、ＬＥＤチップの光軸の傾き分に相当する分だけ筒状の空隙部が傾斜して設けられるように、ステージ１０６およびゴニオステージ１０７を適宜調節しつつ、レーザ加工を実施すればよい。
【０１４４】
このような光半導体モジュールの製造方法を採用すれば、より高性能で性能ばらつきの少ない光半導体モジュールを安価に製造することができることになる。
【０１４５】
以上において説明した本発明の実施の形態１ないし６およびその変形例においては、本発明をＬＥＤパッケージおよびＬＥＤモジュールならびにこれらの製造方法に適用した場合を例示して説明を行なったが、指向性の低い（すなわち、発光特性の全角が広い）光半導体発光素子を光源とするものであれば、どのような光半導体パッケージおよび光半導体モジュールならびにそれらの製造方法であっても、本発明を適用することが可能である。
【０１４６】
また、以上において説明した本発明の実施の形態１ないし６およびその変形例においては、本発明を光半導体発光素子を含む光半導体パッケージおよび光半導体モジュールならびにこれらの製造方法に適用した場合を例示して説明を行なったが、ＰＤに代表される光半導体受光素子を含む光半導体パッケージおよび光半導体モジュールならびにそれらの製造方法においても、本発明の適用が可能である。すなわち、光電センサの受光器等にも本発明の適用が可能である。
【０１４７】
また、以上において説明した本発明の実施の形態３ないし６においては、ワークを個別にステージ上に載置して撮像、演算処理、レーザ加工の順で処理する場合を例示して説明を行なったが、複数のワークをステージ上に載置してこれらを個別に上記手順で処理するようにしてもよいし、複数のワークをステージ上に載置してすべてについて撮像を行ない、すべてについて演算処理を行ない、その後にすべてについて順次レーザ加工を行なうようにしてもよい。また、光半導体パッケージの段階においてレーザ加工を行なう場合であって、複数のワークをステージ上に載置する場合には、ダイシング後の光半導体パッケージをステージ上に複数個載置して処理を行なってもよいし、ダイシング前の光半導体パッケージ群をステージ上に載置して処理を行ない、その後にダイシングを行なうこととしてもよい。
【０１４８】
また、以上において説明した本発明の実施の形態３ないし６においては、単一の製造装置において、撮像、演算処理、レーザ加工が実施されるように構成した場合を例示したが、たとえばこれらを分離した製造装置にて構成し、リードタイムを短縮することも当然に可能である。
【０１４９】
また、以上において説明した本発明の実施の形態１ないし６およびその変形例において示した特徴的な構成は、本発明の目的に照らして許容される範囲で相互に組み合わせることが当然に可能である。
【０１５０】
このように、今回開示した上記各実施の形態およびその変形例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【０１５１】
１Ａ〜１Ｊ  光半導体パッケージ、１Ｘ  ワーク、１０  インターポーザ（基材）、１０ａ  主表面、１１〜１３  ランド、１４  スルーホール、１５  半田層、１６  ボンディングワイヤ、２０  ＬＥＤチップ、３０  光透過性封止層、３１，３２，３７  空隙部、３３  内側付加空隙部、３４  輪帯状付加空隙部、３５  アレイ状付加空隙部、３６  外側付加空隙部、３８  凸レンズ、３９  フレネルレンズ、４１  光透過性組成物、４２  光透過性フィラー、５０  光半導体モジュール、５０Ｘ  ワーク、５１  ケース、５２  キャップ、５３  実装基板、１００Ａ〜１００Ｄ  製造装置、１０１  カメラ、１０２  結像レンズ、１０３  ハーフミラー、１０４  誘電体ミラー、１０５  対物レンズ、１０６  ステージ、１０７  ゴニオステージ、１０８  照明源、１０９  レーザ源、１１１  ＮＤフィルタ、１１２  アッテネータ、１１３  電磁シャッタ、１１４  アパーチャ、１２０  演算処理部、１２１  メモリ部、１２２  表示部、１２３  操作部、１２４  画像コントローラ、１２５  照明コントローラ、１２６  レーザコントローラ、１２７  ステージコントローラ、１２８  ステージ駆動機構、１２９  ＬＥＤ用ドライバ、２００  レーザ光。
【図１】
2012195371.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2012195371.tif 000017
【図１６】
2012195371.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2012195371.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成23年7月5日(2011.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明に基づく光半導体パッケージは、主表面を有する基材と、上記基材の上記主表面上に位置し、光を投光または受光する光半導体素子と、上記基材の上記主表面を覆うとともに上記光半導体素子を封止する光透過性封止層とを備えており、上記光透過性封止層の内部に、上記光半導体素子の光軸を囲繞する形状の空隙部を設けることにより、上記光が、上記空隙部と上記光透過性封止層とによって形成される界面のうちの上記空隙部の内周面に相当する部分の界面において反射されるように構成されるとともに、上記空隙部の内側であってかつ上記基材が位置する側とは反対側に位置する部分の上記光透過性封止層に、付加空隙部がさらに設けられてなるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
上記本発明に基づく光半導体パッケージにあっては、上記付加空隙部が、上記空隙部と同軸上に配置された筒状の内側付加空隙部を含んでいてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
上記本発明に基づく光半導体パッケージにあっては、上記付加空隙部が、上記空隙部と同軸上に輪帯化されて配置された複数の筒状の輪帯状付加空隙部を含んでいてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
上記本発明に基づく光半導体パッケージにあっては、上記付加空隙部が、アレイ状に配置された複数の筒状のアレイ状付加空隙部を含んでいてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面を有する基材と、
前記基材の前記主表面上に位置し、光を投光または受光する光半導体素子と、
前記基材の前記主表面を覆うとともに前記光半導体素子を封止する光透過性封止層とを備え、
前記光透過性封止層の内部に、前記光半導体素子の光軸を囲繞する形状の空隙部を設けることにより、前記光が、前記空隙部と前記光透過性封止層とによって形成される界面のうちの前記空隙部の内周面に相当する部分の界面において反射されるように構成され、
前記空隙部の内側であってかつ前記基材が位置する側とは反対側に位置する部分の前記光透過性封止層に、付加空隙部がさらに設けられている、光半導体パッケージ。
【請求項２】
前記付加空隙部は、前記空隙部と同軸上に配置された筒状の内側付加空隙部を含む、請求項１に記載の光半導体パッケージ。
【請求項３】
前記付加空隙部は、前記空隙部と同軸上に輪帯化されて配置された複数の筒状の輪帯状付加空隙部を含む、請求項１に記載の光半導体パッケージ。
【請求項４】
前記付加空隙部は、アレイ状に配置された複数の筒状のアレイ状付加空隙部を含む、請求項１に記載の光半導体パッケージ。
【請求項５】
前記空隙部が、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を前記光透過性封止層に照射することによって形成されたものである、請求項１から４のいずれかに記載の光半導体パッケージ。
【請求項６】
前記空隙部が、前記光半導体素子を囲繞している、請求項１から５のいずれかに記載の光半導体パッケージ。
【請求項７】
前記空隙部が、前記光透過性封止層の厚み方向に沿って前記光半導体素子から遠ざかるにつれてその直径が大きくなる略円錐板状の形状を有している、請求項１から６のいずれかに記載の光半導体パッケージ。
【請求項８】
前記空隙部の内周面に相当する部分の前記界面が、前記光半導体素子の光軸に対して異なる傾角を有する２つ以上の面にて構成されている、請求項１から７のいずれかに記載の光半導体パッケージ。
【請求項９】
前記光透過性封止層は、母材としての光透過性組成物と、前記光透過性組成物中に分散配置された光透過性フィラーとを有し、
前記空隙部の外側に位置する部分の前記光透過性封止層に、前記空隙部と同軸上に配置された筒状の外側付加空隙部がさらに設けられている、請求項１から８のいずれかに記載の光半導体パッケージ。
【請求項１０】
前記空隙部の内周面に相当する部分の前記界面と、前記外側付加空隙部と前記光透過性封止層とによって形成される界面のうちの前記外側付加空隙部の内周面に相当する部分の界面との間の距離が、前記光透過性フィラーの直径よりも大きい、請求項９に記載の光半導体パッケージ。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の光半導体パッケージと、
前記光半導体パッケージが実装された実装基板と、
前記実装基板が固定されたケーシングとを備えた、光半導体モジュール。
【請求項１２】
前記光半導体モジュールは、光学式センサである、請求項１１に記載の光半導体モジュール。
【請求項１３】
請求項１から１０のいずれかに記載の光半導体パッケージの製造方法であって、
前記光半導体素子を前記基材の前記主表面上に搭載する工程と、
前記基材の前記主表面上に搭載された前記光半導体素子を前記光透過性封止層によって封止する工程と、
前記光半導体素子の封止後に、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を前記光透過性封止層に照射することで前記空隙部を形成する工程とを備えた、光半導体パッケージの製造方法。
【請求項１４】
前記空隙部を形成する工程において、前記光半導体素子の位置を検出し、検出した前記光半導体素子の位置に基づいて前記空隙部の形成位置または／および形状を決定する、請求項１３に記載の光半導体パッケージの製造方法。
【請求項１５】
前記空隙部を形成する工程において、前記光半導体素子の表面の傾きを検出し、検出した前記光半導体素子の表面の傾きに基づいて前記空隙部の形成位置または／および形状を決定する、請求項１３または１４に記載の光半導体パッケージの製造方法。
【請求項１６】
前記空隙部を形成する工程において、前記光半導体素子の発光特性または受光特性を検出し、検出した前記光半導体素子の発光特性または受光特性に基づいて前記空隙部の形成位置または／および形状を決定する、請求項１３から１５のいずれかに記載の光半導体パッケージの製造方法。
【請求項１７】
請求項１１に記載の光半導体モジュールの製造方法であって、
前記光半導体素子を前記基材の前記主表面上に搭載する工程と、
前記基材の前記主表面上に搭載された前記光半導体素子を前記光透過性封止層によって封止する工程と、
前記基材を前記実装基板に実装する工程と、
前記実装基板を前記ケーシングに固定する工程と、
前記光半導体素子の封止後であってかつ前記実装基板を前記ケーシングに固定した後に、パルス幅が１０-15秒以上１０-11秒以下の超短パルスレーザ光を前記光透過性封止層に照射することで前記空隙部を形成する工程とを備えた、光半導体モジュールの製造方法。
【請求項１８】
前記空隙部を形成する工程において、前記光半導体素子の位置を検出し、検出した前記光半導体素子の位置に基づいて前記空隙部の形成位置または／および形状を決定する、請求項１７に記載の光半導体モジュールの製造方法。
【請求項１９】
前記空隙部を形成する工程において、前記光半導体素子の表面の傾きを検出し、検出した前記光半導体素子の表面の傾きに基づいて前記空隙部の形成位置または／および形状を決定する、請求項１７または１８に記載の光半導体モジュールの製造方法。
【請求項２０】
前記空隙部を形成する工程において、前記光半導体素子の発光特性または受光特性を検出し、検出した前記光半導体素子の発光特性または受光特性に基づいて前記空隙部の形成位置または／および形状を決定する、請求項１７から１９のいずれかに記載の光半導体モジュールの製造方法。
【請求項２１】
前記光半導体モジュールは、光学式センサである、請求項１７から２０のいずれかに記載の光半導体モジュールの製造方法。