(57)【要約】【課題】半導体チップ上に直接固着する透明部材の小型化を図りながら、当該透明部材への付着物を抑え、光学特性の不良を防止できる光学半導体装置を提供する。【解決手段】一方の面に光学素子12が形成された半導体チップ11と、前記光学素子12を覆うように前記半導体チップ11上に透明接着剤25により固着された透明部材13とを備え、前記透明部材13における前記半導体チップ11への対向面の少なくとも一つの稜線は面取り部14またはＲ部とされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子が一の面に形成された半導体チップと、前記光学素子を覆うように前記半導体チップ上に透明接着剤により固着された透明部材とを備え、前記透明部材における前記半導体チップへの対向面の少なくとも一つの稜線は面取りまたはＲが施されていることを特徴とする光学半導体装置。
【請求項２】
透明接着剤は透明部材の面取り部またはＲ部と半導体チップ面との間にも充満されていることを特徴とする請求項１記載の光学半導体装置。
【請求項３】
半導体チップは光学素子と同一あるいは異なる一方の面または両面に電極部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学半導体装置。
【請求項４】
半導体チップを貫通する導体が設けられその両側に電極部が形成されていることを特徴とする請求項３記載の光学半導体装置。
【請求項５】
半導体チップが固着された搭載部と前記半導体チップの電極部が直接にまたはワイヤーを介して電気的に接続された導体部とを有した基台と、透明部材の上方をあけて当該透明部材および半導体チップの周辺を封止した樹脂部とをさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の光学半導体装置。
【請求項６】
半導体チップの電極部が直接に電気的に接続された配線基板を透明部材の外周側にさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の光学半導体装置。
【請求項７】
半導体チップの電極部が直接に電気的に接続された配線が透明部材に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学半導体装置に関し、特に光学素子を有する半導体チップ上に透明部材を直接固着した光学半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化はますます加速しており、それに使用される光学半導体装置もますますの小型化が必要とされている。光学半導体装置は従来、光学素子を形成した半導体チップを窓部を有するパッケージに収納し、前記窓部を保護ガラス等の透明部材で封止して形成されている。小型化のためには、透明部材の接着幅を縮小することに加えて、透明部材の外形からパッケージ外形までの距離を縮小し、凹形状の側壁部の幅を縮小することが行われている。半導体チップ上に透明部材を直接固着したものを凹型のパッケージに収納し、パッケージ内に封止樹脂を充填した光学半導体装置もある（例えば、特許文献１参照）。この光学半導体装置は上述の小型化を図った光学半導体装置と比べてさらに小型及び薄型化が可能である。
【特許文献１】特開２００７―１４２１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
半導体チップ上に透明部材を直接固着するタイプの光学半導体装置の小型化のためには、透明部材の寸法をケラレ等の光学特性の不具合が発生しない範囲で小さくする必要がある。つまり透明部材の寸法を、寸法公差及び貼付け位置公差等の公差を考慮して、最大入射角の入射光であってもケラレ等が発生しない範囲で小さくする必要がある。透明部材の寸法が大きくなると、半導体チップの寸法が大きくなり、光学半導体装置全体が大きくなる。
【０００４】
透明部材の寸法が半導体チップの寸法に影響する理由は、透明部材と半導体チップ上の電極パッドとの間に、電極パッドをワイヤーボンドするキャピラリが干渉しない一定の距離を確保する必要があるからである。また透明部材を半導体チップに固着する接着剤が電極パッドや半導体チップ外周まで拡がらないように、透明部材とこれらとの間に一定の距離を確保する必要があるからである。透明部材の寸法を光学的不具合が発生しない範囲で小さくするには、透明部材への入射光が正常に進行するエリアを広く確保できる形状にすることが必要となる。現状では上下面に対して側面が直交する向きにある一般的な平板形状の透明部材が用いられている。
【０００５】
しかしかかる透明部材を搬送用トレイに収納すると、透明部材の下面の稜線とトレイの規正ガイドとが干渉して透明部材の脱落屑やトレイの削れ屑が発生し、透明部材に付着する。そしてその付着物が入射光の障害となり、光学的不良の原因になるという問題がある。搬送用トレイは一般に、生産性、コスト、機能面から樹脂で金型成型されているもので、透明部材を平面に収納するポケットが複数個、収納が容易なように上部開口が広がるテーパ形状にて形成されており、透明部材の下面の稜線と透明部材の規正ガイドとなるポケット内側面との干渉は避けられない。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑み、半導体チップ上に直接固着する透明部材の小型化を図りながら、当該透明部材への付着物を抑え、光学特性の不良を防止することができる光学半導体装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の光学半導体装置は、半導体チップに対向する透明部材の稜線に面取り又はＲ加工を施したことを特徴とする。
すなわち、一方の面に光学素子が形成された半導体チップと、前記光学素子を覆うように前記半導体チップ上に透明接着剤により固着された透明部材とを備え、前記透明部材における前記半導体チップへの対向面の少なくとも一つの稜線は面取りまたはＲが施されていることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、光学半導体装置の組立て前に搬送トレイに収納される透明部材は、その面取り部またはＲ部を搬送トレイのガイド面に沿わせて収納すればよいため、したがって面取り部又はＲ部がない従来の透明部材のように稜線がガイド面と干渉することはないため、透明部材の脱落屑やトレイの削れ屑は発生せず、それらの透明部材への付着、それによる光学特性の不良を防止できる。面取りまたはＲは、透明部材に対して最大入射角で入射する入射光についても光学素子への入射の妨げとならない範囲で形成する。
【０００９】
透明接着剤が透明部材の面取り部またはＲ部と半導体チップ面との間にも充満されていることを特徴とする。透明部材と透明接着剤とは同一の屈折率に合わされるので、面取り部又はＲ部との間にも透明接着剤が充満されていれば光学的な損失はなく、透明部材への入射光を正常に光学素子へ入射させることができる。このことは、面取り又はＲ加工がない従来の透明部材と同じ寸法を実現しつつ、面取り又はＲ加工できることを意味する。
【００１０】
半導体チップは光学素子と同一あるいは異なる一方の面または両面に電極部を形成することができる。半導体チップを貫通する導体を設けその両端に電極部を形成することもできる。
【００１１】
半導体チップが固着された搭載部と前記半導体チップの電極部が直接にまたはワイヤーを介して電気的に接続された導体部とを有した基台と、透明部材の上方をあけて当該透明部材および半導体チップの周辺を封止した樹脂部とをさらに備えていてよい。
【００１２】
半導体チップの電極部が直接に電気的に接続された配線基板を透明部材の外周側にさらに備えていてよい。
半導体チップの電極部が直接に電気的に接続された配線が透明部材に形成されていてよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光学半導体装置は、透明部材の半導体チップ側の稜線に面取りまたはＲを施しているため、装置組立て前の透明部材への付着物を抑えることができ、それによる光学特性の不良を防止できる。面取り部またはＲ部と半導体チップとの間にも透明接着剤を配置すれば透明部材の寸法を従来に比べて大きくする必要もない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態の光学半導体装置の構成を示しており、（ａ）は同光学半導体装置の平面図、（ｂ）は同光学半導体装置の断面図である。
【００１５】
図１において、光学半導体装置１は、一の面に光学素子１２と電極パッド１５とが形成された半導体チップ１１と、半導体チップ１１の上に光学素子１２を覆うように透明接着剤２５により直接に接着された透明部材１３とを有している。透明部材１３はガラス等からなり、平面視して四角形の平板であり、透明部材１３と透明接着剤２５とは同一の屈折率に合わされている。
【００１６】
透明部材１３は下面（半導体チップ１１に対向する面）の全ての稜線に面取り加工が施されて面取り部１４とされている。面取り部１４と半導体チップ１１の上面との間にも透明接着剤２５が充満されている。
【００１７】
この透明部材１３は、光学半導体装置１の組立てまでは、図２（ａ）（ｂ）に示したように搬送トレイ１０１のテーパ形状のポケット１０２（１つのみ図示しているが複数個設けられている）に収納されている。透明部材１３の面取り部１４とポケット１０２のガイド面１０３とは傾斜角がほぼ等しい。このため透明部材１３は、収納時には面取り部１４においてガイド面１０３により案内されてポケット１０２内の所定の位置に所定の姿勢で入り、搬送時にもその状態が維持されることになる。透明部材１３がガイド面１０３と干渉することがないため、透明部材１３の脱落屑や搬送トレイ１０１の削れ屑は発生し難く、透明部材１３への付着物、それによる光学半導体装置１の光学特性の不良を防止できる。比較のために、図２（ｃ）に従来の透明部材１３´を示す。透明部材１３´の稜線１０４がガイド面１０３と干渉するため、透明部材１３´の脱落屑や搬送トレイ１０１の削れ屑が発生する。
【００１８】
面取り部１４は、透明部材１３に対して最大入射角で入射する入射光についても光学素子１２への入射の妨げとならない範囲で形成される。例えば、図３に示したように、空気中から透明部材１３への入射光が、最大の入射角θ１、屈折角θ２、空気の絶対屈折ｎ１、透明部材の絶対屈折ｎ２、透明部材の厚みＴであると、スネルの法則（ｎ１・ｓｉｎθ１＝ｎ２・ｓｉｎθ２）より、透明部材１３の下面、つまり半導体チップ１１への対向面において、光学素子１２への入射の妨げとならない寸法Ｌは透明部材１３の稜線（仮想線で示す）からＴａｎθ２×Ｔとなるので、この寸法Ｌの領域が光学素子１２から幾分離れた外側に位置するように面取り部１４を加工する。
【００１９】
ただし図１に示した光学半導体装置１のように、透明部材１３の面取り部１４と半導体チップ１１の上面との間にも透明接着剤２５が充満されていて、透明部材１３と透明接着剤２５とが同一の屈折率に合わされている場合は、面取り部１４での光学的な損失はなく、面取り部１４に至った光も正常に光学素子へ入射させることができる。このことは、上記の寸法Ｌの領域が光学素子１２寄りに位置してもよいこと、したがって従来の透明部材１３と同じ寸法を実現しつつ面取り部１４を加工できることを意味する。
【００２０】
なお、図１に示した光学半導体装置１では、透明部材１３の下面の稜線の全て（４辺）に面取り部１４を形成したとして説明したが、構造に合わせて、対向する２辺の稜線部のみ、あるいは１辺、３辺の稜線のみに形成してもよい。面取り部１４に代えてＲ部を形成しても同様の効果が得られる。
【００２１】
電極パッド１５も、図１に示した光学半導体装置１では、光学素子１２と同一の面に、光学素子１２（および半導体チップ１１）の１対の対辺に沿うように配列しているが、これに限定されるものではなく、例えば１辺あるいは４辺に沿って形成してもよいし、光学素子１２と異なる面に形成してもよいし、両面に形成してもよい。
【００２２】
図４（ａ）（ｂ）に示す光学半導体装置２は光学半導体装置１をパッケージ化したものである。光学半導体装置１を凹形状の基台（パッケージ）１７内の搭載部にダイボンド剤３３によって固着し、半導体チップ１１の電極パッド１５と基台１７に貫通形成された導体部２０の内部端子１９とをワイヤー１６によって接続し、透明部材１３上を除く基台１７内に封止樹脂１８を充填している。そのほかは光学半導体装置１と同様である。封止樹脂１８は、基台１７内全体に充填してもよいし、一部のみ充填してもよい。封止樹脂１８として遮光樹脂を使用すると更に光学特性が安定する。
【００２３】
図５（ａ）（ｂ）に示す光学半導体装置３も、光学半導体装置１をパッケージ化したものである。光学半導体装置１を平坦な基台（配線基板）３２の搭載部にダイボンド剤３３によって固着し、半導体チップ１１の電極パッド１５と貴台３２に貫通形成された導体部（ビア）２０の一端の内部端子１９とをワイヤー１６によって接続し、透明部材１３上を除く貴台３２の片面上を封止樹脂１８で覆っている。２０´は外部端子である。そのほかは光学半導体装置１と同様である。基台３２の代わりにリードフレームを使用してもよく、そうすることで汎用的な半導体パッケージと近い構造となり、低コスト化が可能となる。
【００２４】
図６（ａ）（ｂ）に示す光学半導体装置４は光学半導体装置１を配線基板２２に接合したものである。光学半導体装置１の半導体チップ１１の電極パッド１５上に突起電極２３を形成し、この突起電極２３を、透明部材１３の外周側に配置した配線基板２２の電極２４に直接接続させている。そのほかは光学半導体装置１と同様である。この光学半導体装置４を用いることで、光学モジュールの小型、薄型化を実現できる。
【００２５】
図７（ａ）（ｂ）に示す光学半導体装置５は光学半導体装置１の変形例である。光学半導体装置１の半導体チップ１１の電極パッド１５上に突起電極２３を形成する一方で、透明部材１３に実装基板との接続用の電極２７と、突起電極２３に対向する配置の電極２８と、電極２７と電極２８とを導通させるための配線２９とを形成し、突起電極２３と電極２８とを接続させている。そのほかは光学半導体装置１と同様である。この光学半導体装置５を用いることで、光学モジュールの小型、薄型化を実現できる。
【００２６】
図８（ａ）（ｂ）に示す光学半導体装置６は光学半導体装置１の変形例である。光学半導体装置１と異なるのは、半導体チップ１１に、ビア３０を形成し、ビア３０に接続する外部接続用電極３１をもう一方の面に形成している点である。その他は光学半導体装置１と同様である。この光学半導体装置６を用いることで、光学モジュールの小型、薄型化を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明に係る光学半導体装置は、小型化を図りつつ、透明部材への付着物を防止し、光学特性を安定化できるもので、光学半導体装置を搭載する電子機器の小型化に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態の光学半導体装置の構成図
【図２】図１の光学半導体装置の透明部材を搬送トレイに収納した状態を示す説明図
【図３】図１の光学半導体装置の透明部材部分を拡大して示す模式図
【図４】本発明の他の実施形態の光学半導体装置の構成図
【図５】本発明のさらに他の実施形態の光学半導体装置の構成図
【図６】本発明のさらに他の実施形態の光学半導体装置の構成図
【図７】本発明のさらに他の実施形態の光学半導体装置の構成図
【図８】本発明のさらに他の実施形態の光学半導体装置の構成図
【符号の説明】
【００２９】
１    光学半導体装置
２    光学半導体装置
３    光学半導体装置
４    光学半導体装置
５    光学半導体装置
６    光学半導体装置
11    光学半導体チップ
12    光学素子
13    透明部材
14    面取り部
15    電極パッド
16    ワイヤー
17    基台
18    封止樹脂
20    導体部
22    配線基板
23    突起電極
24    電極
25    透明接着剤
30    ビア
31    電極
【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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