(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と受光素子とを共通の樹脂層で被覆し、
前記発光素子及び受光素子の上方に反射面を作る溝を形成し、
前記反射面にて光信号を屈曲し、前記樹脂層の一側面から前記光信号の送受信を行う光半導体装置であって、
前記樹脂層の他側面に複数のリード端子を有し、
前記溝の最深部に対して前記一側面に近い一方の側で、前記発光素子の電極パッドと前記受光素子の電極パッドとをボンディングワイヤで接続し、
前記溝の最深部に対して前記他側面に近い他方の側で、前記受光素子の電極パッドと前記外部接続リードとをボンディングワイヤにて接続したことを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記電極パッドと電極パッドとを接続するボンディングワイヤが、前記溝の最深部より高い位置を通過す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】
前記受光素子が集積回路であり、受光用のホトダイオード及び前記ホトダイオードの周辺駆動回路を内蔵したものであ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４】
前記発光素子が２端子素子であ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５】
前記電極パッドと電極パッドとを接続するボンディングワイヤが、前記２端子素子の一方の端子を導出するものであることを特徴とする請求項４記載の光半導体装置。
【請求項６】
前記２端子素子の他方の端子が前記発光素子を固着するアイランドリードで導出されていることを特徴とする請求項４記載の光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子と受光素子とを樹脂封止した半導体装置に関するものであり、特に装置の薄形化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、サブノートパソコン、携帯情報端末、電子スチルカメラ等のマルチメディア機器がめざましい発展を遂げている。これらの機器は、携帯性を求められることから外部とのデータ送受信にも簡便なものが要求され、赤外線等の光信号を用いることによりコードレスで外部機器と本体とを接続する装置を備えたものが多い。その中でも光信号として波長が８７０ｎｍの赤外線を用いるＩｒＤＡ(Infrared Data Association)規格が最も普及している。
【０００３】
ＩｒＤＡ規格によるデータ通信を利用するためには、接続すべき両方の機器に、赤外線信号を発する発光素子と、赤外線信号を受ける受光素子とを備える必要がある。発光素子と受光素子とは、それぞれ別個のパッケージとして電子機器に組み込まれる場合もあるし、両者が１つのパッケージに収納されたモジュールとして供給される場合もある。
【０００４】
図４に、発光素子と受光素子とを１つのパッケージに収納した赤外線データ通信用の半導体装置の例を示す（例えば、特開平１０−７０３０４号）。この装置は、装置本体１内に、半導体チップの形態で提供された受光素子２と発光素子３とを収納したもので、少なくとも赤外線に対して透明な樹脂で樹脂モールドしたものである。特に受光素子２においては、受光用のホトダイオードＰＤと、アンプ回路等の周辺回路とを同一チップ内に集積化する場合もある。
【０００５】
半導体チップで提供された受光素子２のホトダイオードＰＤは、半導体チップの表面に対して垂直方向に光を受ける構造になっている。そのため、受光素子２、発光素子３共に、半導体チップに対して垂直に光信号６を発光／受光する構造になっており、該光信号６の集光のために各素子の上方に、半球体レンズ４、５を樹脂で形成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
電子機器における軽薄短小化の要求に対応するためには、プリント基板上に固着する電子部品自体の高さを制限することが不可欠である。しかしながら、光信号６がプリント基板に対して垂直方向に導入するように図４の装置本体１を実装すると、レンズ４、５の存在等により装置本体１の高さが高く、全体の薄形化が困難である欠点があった。
【０００７】
一方、図５に示すようにリードを折り曲げてレンズ４、５を横にすることで、プリント基板７に対して水平方向に光信号６を導入する様にする事も可能である。しかし、受光素子２と発光素子３の半導体チップを垂直に立てるようにして実装することから、実装時の高さを半導体チップの大きさ以下にすることが原理的に不可能であり、やはり薄形化が困難である欠点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題に鑑みて成され、発光素子と受光素子とを共通の樹脂層で被覆し、
前記発光素子及び受光素子の上方に反射面を作る溝を形成し、
前記反射面にて光信号を屈曲し、前記樹脂層の一側面から前記光信号の送受信を行う光半導体装置であって、
前記樹脂層の他側面に複数の外部接続リードを有し、
前記溝の最深部に対して前記一側面に近い一方の側で、前記発光素子の電極パッドと前記受光素子の電極パッドとをボンディングワイヤで接続し、
前記溝の最深部に対して前記他側面に近い他方の側で、前記発光及び受光素子の電極パッドと前記外部接続リードとをボンディングワイヤにて接続したことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は受光素子２と発光素子３とを１つのパッケージに収納したもので、図１は本発明の構造を示す平面図、図２（Ａ）は発光素子３部分の断面図を示す断面図、図２（Ｂ）は受光素子２部分の断面図を各々示している。
【００１０】
これらの図中、２１は受光素子２を搭載するアイランド、２２は発光素子３を搭載するアイランド、２３は外部接続用のリード端子を各々示している。これらは鉄または銅系の素材からなるリードフレームによって提供されており、各アイランド２１、２２の表面に受光素子２と発光素子３が半田などの接着剤で固着されている。
【００１１】
受光素子２は、半導体チップとして提供されたＰＩＮホトダイオード等であり、周辺の駆動回路等を同一チップ上に集積化したものでもよい。図中の符号ＰＤは受光素子２のホトダイオード部分（受光面）を示している。半導体チップの表面にはアルミニウム電極パッド３０が形成され、ボンディングワイヤ２４によって電極パッド３０とリード端子２３とが接続されている。
【００１２】
発光素子３は、半導体チップとして提供された、例えば波長８７０ｎｍの赤外光を発光するＬＥＤチップである。ＬＥＤはチップの全体で発光し、全方位に光が発散する素子である。そのため、チップを固着するアイランド２２を円錐形の「お椀」のような形状に加工し、アイランド２２の中心部に固着した発光素子３からの光信号６を前記「お椀」の傾斜した側壁で反射させて、光を一方向に集めるような構造としている。前記アイランド２２は発光素子３のアノード（Ａ）またはカソード（Ｂ）の一方の端子となり、チップ表面に形成した電極パッド３０ａが他方の端子となる。電極パッド３０ａは、ボンディングワイヤ２４ａにより受光素子２の電極パッド３０ｂに接続されている。
【００１３】
各アイランド２１、２２に固着された発光素子２と受光素子３は、リード２３の先端部を含めて少なくとも赤外光に対して透明な樹脂でトランスファーモールドされる。樹脂層は封止体２５を構成し、封止体２５の一表面にはアイランド２１、２２の裏面が封止体２５表面と同一平面を成して露出する。
【００１４】
リード端子２３は封止体２５の他側面２５ａから外部に導出され、表面実装用途に適するように、Ｚ字型に折り曲げられている。
【００１５】
発光素子３の上部には、封止体２５の樹脂を所定の深さに凹ませて溝２６を形成し、溝２６の側壁によって平坦な反射面２７を構成している。この反射面２７は、封止体２５をトランスファーモールドする際に、金型に溝２６に対応する雄型部分を形成しておくことによって形成するか、あるいは完成後に封止体２５の表面を削ることで形成される。そして、反射面２７は、発光素子３から発光された信号光６を反射面２７で反射し、封止体２５の一側面２５ｂから外部に出射する機能を有する。尚、反射面２７はパラボラ状の湾曲面でも良い
封止体２５の一側面２５ｂには、発光された光信号６を集光する為のレンズ２８が封止体２５と一体的に形成されている。レンズ２８は例えば所定の半径で設計された半球体であり、その焦点は反射面２７での反射を考慮した上で、発光素子３の表面近傍に位置する。
【００１６】
一方、発光素子３と同様に、受光素子２側にもその上方に溝２６と反射面２７を形成する。受光素子３の上部に形成した反射面２７は、封止体２５の一側面２５ｂから導入させた光信号６を、反射面２７で反射させて受光素子２のホトダイオード部分ＰＤに到達させる機能を果たす。封止体２５の一側面２５ｂには同じく樹脂層によってレンズ２８が形成され、外部から入射される光信号６を集光する。
【００１７】
これらの反射面２７は、その境界における材料の屈折率の違いにより反射面となる。そのために、封止体２５の全体が梨地加工されているのに対して、反射面２７とレンズ２８表面はそれより表面荒さが小さい鏡面加工としている。反射率を向上するために反射面２７の表面を遮光性の金属被膜などで覆っても良い。
【００１８】
また、反射面２７は半導体チップ表面に対して約４５度の傾斜角度を有し、平面視（図１（Ａ）の様に観測して）でホトダイオード部ＰＤの全表面及び発光素子３のチップ全表面を覆う様に形成されている。この結果、溝２６の最深部３１は発光素子３と受光素子２のホトダイオード部ＰＤに対して、他側面２５ａ側に位置する。最深部３１より他側面２５ａ側を他方の側３２、一側面２５ｂ側を一方の側３３とする。溝２６の最深部３１は、発光素子３側と受光素子２側とで位置が概ね一致している。
【００１９】
図３は、溝２６の最深部３１と各部品との位置関係を示す図である。受光素子２には、ホトダイオードＰＤの他に、ホトダイオードＰＤを駆動するための周辺回路３５、発光素子３を駆動するための発光駆動回路３６が集積化されている。そして、溝２６の最深部３１は、受光素子２の半導体チップ上を横断する。
【００２０】
最深部３１に対して、発光素子３と受光素子２のホトダイオード部ＰＤが一方の側３３に位置し、受光素子２の電極パッド３０の大部分とリード端子２３、及びボンディングワイヤ２４の大部分が他方の側３２に位置する。
【００２１】
発光素子３においては、２端子素子であるが故に、半導体チップの基板側を一方の端子（アノード又はカソード）、チップ表面に形成した電極パッド３０ａを他方の端子（カソード又はアノード）にすることができる。一方の端子は、アイランド２２表面に導電性の接着剤で発光素子３を固着することで、溝３１を横断するアイランドリード２３ａにより導出する。他方の端子は、電極パッド３０ａと、受光素子２の一方の側３３に形成した電極パッド３０ｂとをボンディングワイヤ２４ａで接続し、受光素子２上に形成した発光駆動回路３６に接続する。発光駆動回路３６には、ボンディングワイヤ２４ｂ及び電極パッド３０ｃとを経由して、リード端子２３ｂから発光信号用の入力信号が与えられる。尚、受光素子２表面に電極パッド３０ｂから電極パッド３０ｃまで連続するアルミ電極配線を形成し、リード端子２３ｂ自体を他方の端子（カソード又はアノード）とすることも可能である。この様に、発光素子３の他方の端子を、受光素子２の表面に形成した回路素子或いは電極配線を介してリード端子２３ｂに接続することにより、ボンディングワイヤ２４ａが溝２６の最深部３１を横断しない構造にすることができる。
【００２２】
従って、ボンディングワイヤ２４、２４ａが溝２６の最深部３１を横断しないので、ボンディングワイヤ２４、２４ａと溝２６との干渉を防止できる、各ボンディングワイヤ２４、２４ａは、それぞれ他方の側３２と一方の側３３で、最深部３１よりも高い位置を通過するループを描いて封止体２５の内部に収納することができる。そのため、最深部３１をチップ表面近傍まで深く形成できるので、封止体２５の厚み（図２（Ｂ）：図示ｔ）を薄く形成することが可能となる。
【００２３】
尚、干渉とは、ボンディングワイヤ２４のワイヤループが図２（Ａ）の符号３７で示したように、溝２６の最深部３１より高い位置を通過して横断することを意味する。この干渉を防ぐには、溝２６の深さを浅く設計しなければならないので、反射面２７の傾斜角を維持した上でホトダイオード部ＰＤの全表面及び発光素子３のチップ全表面を覆うには、封止体２５の厚みｔが大きくなる。
【００２４】
以上に説明したとおり、本発明の半導体装置は、光信号６の伝達経路を折り曲げることによって、封止体２５の厚みｔが薄い、半導体装置を得ることができる。これによって、係る装置をプリント基板上に表面実装した時にプリント基板全体の高さを低く抑えることができ、更には前記プリント基板に対して水平方向に光信号６を出入射することができるので、電子機器の薄形化を推進することができるものである。
【００２５】
更に、発光素子３については受光素子２の電極配線又は回路素子を経由してリード端子２３に接続するので、ボンディングワイヤ２４ａと溝２６との干渉を防止できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、溝２６で反射面２７を設けることにより、樹脂の側面２５ｂから光信号６の出入斜を行える光半導体装置を実現できる利点を有する。この装置は、封止体２５の全体の厚みｔを低くできるので、プリント基板に実装したときに大幅な薄形化を実現できるものである。
【００２７】
更に、発光素子３については受光素子２の電極配線又は回路素子を経由してリード端子２３に接続するので、ボンディングワイヤ２４ａと溝２６との干渉を防止でき、装置全体の厚みｔを薄形化できる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明する平面図である。
【図２】本発明を説明する断面図である。
【図３】本発明を説明するための図である。
【図４】従来例を説明する斜視図である。
【図５】従来例を説明する斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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