(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面を受光面とする半導体チップと、前記半導体チップを固着する支持基板と、前記半導体チップと電気的に接続されるリードと、前記半導体チップの受光面上を少なくとも封止する少なくとも所定の光に対して透明な樹脂封止体と、前記受光面の垂線と所定の角度で交差する反射面が前記樹脂封止体上面に設けられて成る溝とを有する光半導体装置が少なくとも表面が絶縁性を有する実装基板に設けられた光半導体装置のモジュールであり、
前記光半導体装置を実装する実装基板と前記溝は面対向し、前記光半導体装置の樹脂封止体に対応する前記実装基板の領域は、配線が回避されていることを特徴とした光半導体装置のモジユール。
【請求項２】
上面を発光面とする半導体チップが前記樹脂封止体に封止され、前記発光面の垂線と所定の角度で交差する反射面が前記樹脂封止体上面に設けられて成る溝とを有する事を特徴とした請求項１記載の光半導体装置のモジュール。
【請求項３】
前記リードの端部は、前記溝が設けられる表面に延在され、前記光半導体装置の樹脂封止体に対応する前記実装基板の領域には、前記リードの端部が電気的に接続される電極のみが設けられる請求項１記載の光半導体装置のモジュール。
【請求項４】
前記光が入射および／または発光される前記樹脂封止体の側面にはレンズが設けられる請求項１、請求項２または請求項３記載の光半導体装置のモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光半導体装置を実装した光半導体モジュールに関するもので、特に光半導体装置の構造を薄くし、この薄い樹脂封止体の側面から光を射出（または入射）させるものであり、光の反射による誤動作を防止した光半導体装置のモジュール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。
【０００３】
しかも携帯機器は、年間７００万台も販売され、約８割がＩｒＤＡ(Infrared Data Association)規格の赤外線方式を採用している。つまり外部機器と本体との赤外線信号を介した送受信が必要で、そこには、赤外線を発光する発光素子、赤外線を受光する受光素子が必要となってくる。
【０００４】
またＭＤやＣＤ等の光学式記録再生装置で用いられる光学ヘッドは、光学記録媒体へビームを照射して光学記録媒体からの変調されたビームを検出することにより、情報の記録や再生を行う。やはりここでも発光素子、受光素子が必要となってくる。
【０００５】
しかしこれら発光素子、受光素子は、小型化が実現されていない。
例えば、図１０は、特公平７−２８０８５号公報の技術を説明するもので、半導体レーザ１が半導体基板２に直接配置され、断面形状が台形のプリズム３が半導体基板２に固定されている。なお図番４は、光学記録媒体である。
半導体レーザ１と対向しているプリズム３の傾斜面５は半透過反射面で、半導体基板２と対接しているプリズム面６は、光検出器（受光素子）７以外の部分が、また面６と対向しているプリズム面８は、共に反射面となっている。
【０００６】
半導体レーザ１から発光され、傾斜面５からプリズム３に入射したビーム９は、反射面６と８で反射されてから、光検出器７で検出される。
【０００７】
一方、図１１は、赤外線データ通信モジュール１１で、赤外線ＬＥＤ、ＬＥＤドライバ、ＰＩＮフォトダイオード、アンプ等が内蔵されている。例えば基板に前記ＬＥＤが実装され、ここから射出される光は、レンズ１２を介して外部へ放出される。また前記基板に実装されたフォトダイオードには、レンズ１３を介してモールド１１内に入射される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述のモジュールに於いて、半導体基板上に光学機器が実装され、また半導体基板のモールド体の上に更にレンズが実装されたりするため、これらを組み込んだセットは、小型化が実現できない問題があった。
【０００９】
そこで本出願人は、特願平１０−２１８１９６号公報にて図７の如き構造を発明している。詳細な構造は、実施例にて説明するが、その概略は、樹脂封止体を透明樹脂とし、この樹脂封止体に反射面を有する溝を設け、この反射面を介して前記樹脂封止体の側面から光を発光したり、光を入射する光半導体装置である。
【００１０】
しかしながら、樹脂は、例えば赤外線８７０ｎｍまたは９５０ｎｍを透過する樹脂から成るが、本来この波長の光のみを選択的に透過させることは難しく、光のノイズで誤動作を発生する問題があった。
【００１１】
【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、第１に、光半導体装置を実装する実装基板と前記溝を面対向させ、前記光半導体装置の樹脂封止体に対応する前記実装基板の領域では、配線を回避させる事で解決するものである。
【００１２】
第２に、上面を発光面とする半導体チップが前記樹脂封止体に封止され、前記発光面の垂線と所定の角度で交差する反射面が前記樹脂封止体上面に設けられて成る溝とを有する事で解決するものである。
【００１３】
第３に、側面を発光面とする半導体装置を前記樹脂封止体に封止することで解決するものである。
【００１４】
第４に、前記リードの端部を、前記溝が設けられる表面に延在し、前記光半導体装置の樹脂封止体に対応する前記実装基板の領域には、前記リードの端部が電気的に接続される電極のみを設けることで解決するものである。
【００１５】
第５に、前記光が入射および／または発光される前記樹脂封止体の側面にはレンズを設ける事で解決するものである。
【００１６】
樹脂モールド体である透明封止体に反射面を有する溝を形成すれば、光は、樹脂封止体の厚みの薄い側面から入射（または発射）させることができ、プリズム等の光学機器を省略できる。しかも支持基板が上になるようにリードを曲げると、半導体チップは、実装基板と支持基板でサンドウィッチされるため、透明な樹脂への光浸入を防止できる。
【００１７】
また光半導体装置を実装する実装基板が配置される側の面を上に、溝が形成される側の面を下向きにして実装することで、実装基板が光の遮光板として働く。
【００１８】
更には、図３のように、樹脂封止体と実装基板の間にパターン化された配線が通過すると、この配線が反射板となり、光を受光する光半導体装置に入射し、誤動作を引き起こす。そのためこの配線を回避させて、光のノイズによる誤動作を防止した。
【００１９】
【発明の実施の形態】
まず、本発明のポイントは、本光半導体装置を例えばプリント基板、セラミック基板、金属基板またはフレキシブルシート等の実装基板に設置する際に非常な効果を有するが、その前に、透明な封止体に溝を形成する事の説明を図５〜図７を参照しながら説明する。
【００２０】
図は理解のために、図５には、光の出し入れが行われる側面にレンズが設けられ、実装基板が遮光板として機能するように上に配置された光半導体装置の斜視図を示し、図６は、図５の光半導体装置を上から見た平面図を示す。また図７ｂは、図５の光半導体装置を下から見た下面図であり、図７ａは、図７ａを紙面の上から下向かって見た断面図で、半導体装置は、発光素子である。また図７Ｃは、紙面の下から上に向かって見た断面図で、半導体装置は受光用ホトＩＣである。
【００２１】
まず支持基板としては、リードフレーム等の金属基板、また他に回路部品を載せて一体化させるためには、半導体チップを実装させるためのランドパターン、配線パターン等が実装されたプリント基板、セラミック基板、少なくとも表面が絶縁処理された金属基板またはフレキシブルシートでも良い。
【００２２】
ここでは、図７で示すようにリードフレームを採用して説明する。このリードフレームは、アイランド２１とリード２２により構成され、ここではＣｕより成り、この上に発光部となる半導体チップ２３、受光部となる半導体チップ２４が半田や銀ペースト等の固着手段を介して固定されている。
【００２３】
また半導体チップ２３は、例えば赤外ＬＥＤ、レーザ等の発光素子であり、駆動回路が一体になっていても良い。また半導体チップ２４は、フォトＩＣであり、ＰＩＮダイオード等が形成され、やはり駆動回路が一体のものでよい。これらの半導体チップの周囲には、ボンディングパッドが形成され、これに対応して、チップの周囲から外部へ複数のリード２２が延在され、この間を金属細線で接続している。
【００２４】
そしてリードの先端および半導体チップは、光に対して透明な樹脂封止体２５で封止されている。ここで封止材２５としては光に対して透明であれば良く、材料は特に選ばない。そしてこの封止体２５には、反射面２６を持つ溝２７が設けられている。
【００２５】
本光半導体装置のポイントは、前記反射面２６にあり、この反射面は封止体２５に溝を形成することで構成され、これにより封止体２５の側面Ｅから光の射出、側面Ｅへの入射が可能となる。ここでは、レンズＬ１、Ｌ２が一体で形成され、発光素子２３から出た光が９０度に反射されてレンズＬ１から発射される。またレンズＬ２で外部から入ってくる光がまとめられ、９０度に曲げられ受光素子に照射される。
【００２６】
一般には、発光部や受光部を構成する半導体チップは、従来例で説明したように、この上に、プリズムやレンズを構成して半導体装置となるため、これを使用したモジュールやセットは、セット自身の厚みが厚く、高価となり、しかもこの上や周辺に光学機器が配置されるため、薄型・小型が難しかった。しかし溝の一部分である反射面２６により、封止体の側面Ｅで光の出し入れが可能となるため、プリズムは不要であるし、レンズが必要で有れば、この側面Ｅに一体成型が可能となる。
【００２７】
つまり透明封止体の側面に凸状のレンズを一体成型することも可能であるし、ここに別途レンズを取り付けても良い。従って装置自身の厚みを薄くすることができる。
【００２８】
前記リードフレームはＣｕより成り、厚さは、約０．１２５ｍｍで、半導体チップの厚みは、例えば２５０〜３００μｍ程度である。また封止体２５は、透明なエポキシ材料で、例えばトランスファーモールドにより成され、全体の厚みは、約１ｍｍ〜１．５ｍｍである。当然チップの厚みが薄くなれば、更に薄くできる事は言うまでもない。また金型にも溝を形成する部分が設けられており、透明の樹脂封止体で半導体チップをトランスファーモールドした際に、溝が同時に形成される。
【００２９】
ここで溝２７は、半導体チップを露出することなく、反射面が構成されればよく、例えば厚みの半分程度、ここでは７５０μｍ程度の深さを有し、少なくとも反射面２６を構成する部分は４５°に成っている。ここの反射面は、界面の両側の空気と透明樹脂の屈折率の違いにより、反射面となる。しかし全ての光が反射されないので、反射面に金属被膜を形成しても良い。
【００３０】
本実施例では、光の出し入れ（射出や入射）が行われる側面Ｅを除いた側面にリードを配置できる。しかし金属細線やリードによる反射を考えると、側面Ｅと対向する側面が好ましい。
【００３１】
図に於いて、受光部である半導体チップは、図７Ｃの実質左側に受光素子領域（第１の領域）が形成され、右側にこれを駆動する駆動素子領域（第２の領域）が形成される。つまり第２の領域は、光の経路とは成らないため、この領域をリードが導出される領域、金属細線の領域として活用でき、光の反射等によるノイズが第１の領域に浸入することを防止している。また第１の領域が左側にずれているので、当然溝２７も左側にずれ、溝から右側の領域は、ワイヤを延在させる領域として確保できる。もし右側や中央に第１の領域があれば、ワイヤは、溝から露出する可能性がある。
【００３２】
一方、アイランド２１は、二つで成っているが、一体で構成しても良い。既に公知である半導体チップのマルチチップモジュール技術を使うことで実現できる。また樹脂封止体２５は、二つの半導体チップを一体でモールドしているが、それぞれを分離して個別にモールドしても良い。
【００３３】
またアイランドは共通で、樹脂封止体のみ分離されていても良い。この場合、封止体が連続でないため、受光部と発光部の光の相互干渉が無くなる。しかしアイランドが共通であるため、アイランドを介した電気信号の相互干渉が発生する可能性がある。この場合、例えば混成集積回路装置に応用すると便利である。つまり絶縁処理されたプリント基板、セラミック基板、金属基板等の支持基板に前記アイランドに相当するパターンを形成し、ここに受光素子、発光素子を固着すれば良い。このパターンは、絶縁物質上に被着されているのでそれぞれが電気的に分離されている。またリードは、この支持基板の端部に延在されたリード固着用のパッドと電気的に接続される。またそれぞれの半導体チップは、支持基板に被着された導電パターンと金属細線を介して接続される。混成集積回路装置の場合、他の半導体素子やディスクリートが実装できるため、よりシステムに近い機能を持たせることが出来る。
【００３４】
また封止方法は、リードフレーム型、混成集積回路装置型の両者ともに、トランスファーモールド、インジェクションモールド等で実現できる。
【００３５】
図５からも判るように、本発明は、光に対して透明な樹脂の周りから浸入する光ノイズに着目したものであり、リードを通常の方法とは逆に曲げ、半導体チップの支持基板、ここではリードフレームのアイランド２１を上向きにし、反射面２６を有する溝を下側に配置したものである。
【００３６】
つまり図１のように、光半導体装置をセットする実装基板３０、例えば混成集積回路装置に一般的に採用されるプリント基板、セラミック基板、金属基板は、光に対して遮蔽効果を持つ。また支持基板も同様である。従って支持基板３０を上向きに配置すれば、受光素子や発光素子は、上下で遮蔽板によりサンドウィッチされる。従って光のノイズの侵入を抑制することができる。
しかし実装基板３０の高密度化に伴い、樹脂封止体２５の下層に配線が設けられる場合がある。また反射率の高い表面を有する場合がある。この場合の問題点を説明したものが図３、図４である。図４の点線は、樹脂封止体２５の仮想位置であり、配線が樹脂封止体２５の下層に配置されると、図３で示したように本来の光の入射光路ではない方向から入る光が、また乱反射した光が透過して配線の表面で反射し、ホトＩＣの受光素子に入射する場合がある。
【００３７】
従って、実装基板の表面は、できるだけ非鏡面（例えば梨地にする等）にすること、また樹脂封止体の下層には配線が通過しないよう回避させる必要がある。ここで符号３２は、リードが半田付けまたは銀ペースト付けされる電極パッドである。
【００３８】
図１、図２は、前述したように、樹脂封止体２５の下層には配線が設けられていないものを説明する図である。点線で示す下層領域には、反射しやすい配線が無いため、この配線による光の反射により発生する誤動作が防止できるメリットを有する。図８、図９は、リードがＪの字の形状を持ったものである。この場合、点線で示す仮想領域にはどうしても電極パッド３２を設けなくては成らないが、それ以外は配置していない。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、第１に、樹脂モールド体である透明封止体に反射面を有する溝を形成すれば、光は、樹脂封止体の厚みの薄い側面から入射（または発射）させることができ、プリズム等の光学機器を省略できる。しかも支持基板が上になるようにリードを曲げると、半導体チップは、実装基板と支持基板でサンドウィッチされるため、透明な樹脂への光浸入を防止できる。
【００４０】
また光半導体装置を実装する実装基板が配置される側の面を上に、溝が形成される側の面を下向きにして実装することで、実装基板が光の遮光板として働く。
【００４１】
更には、図３のように、樹脂封止体と実装基板の間にパターン化された配線が通過すると、この配線が反射板となり、光を受光する光半導体装置に入射し、誤動作を引き起こす。そのためこの配線を回避させて、光のノイズによる誤動作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である光半導体装置を実装基板にセットした際の断面図である。
【図２】図１の実装基板を説明する図である。
【図３】実装基板に設けられた配線による誤動作を説明する図である。
【図４】図３の実装基板を説明する図である。
【図５】光半導体装置を説明する斜視図である。
【図６】図５を上から見た図である。
【図７】図５を下から見た図である。
【図８】本発明の他の実施の形態である光半導体装置を実装基板にセットした際の断面図である。
【図９】図８の実装基板を説明する図である。
【図１０】従来の光半導体装置を説明する図である。
【図１１】従来の光半導体装置を説明する図である。
【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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【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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