(57)【要約】【課題】樹脂封止型の光学半導体装置において、透明部材とパッケージの側壁部の隙間を縮小して小型化でき、加えて透明部材の上面を光学的な基準面とすることが可能で、且つ、封止樹脂のはみ出し等が生じにくい光学半導体装置を実現できるようにする。【解決手段】パッケージ１０の側壁部１０Ｂの内側面の上部に、下から上に向かって開口が広がる面取り部１０Ｃを形成しておき、加えて面取り部１０Ｃの面粗さを、パッケージ１０の側壁部１０Ｂの内側面の面粗さより粗くする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部及び側壁部を有するパッケージと、
一方の面に光学素子部が形成され、他方の面が前記パッケージの底部に固着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に固着された透明部材と、
前記パッケージと前記半導体チップとの間に充填された封止樹脂とを備え、
前記側壁部は、その上部に下から上に向かって開口が広がる面取り部を有することを特徴とする光学半導体装置。
【請求項２】
面取り部の表面粗さが、側壁部の内側面の表面粗さより粗いことを特徴とする請求項１に記載の光学半導体装置。
【請求項３】
封止樹脂が、透明部材の側端面を覆っていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学半導体装置。
【請求項４】
透明部材の上面が、側壁部の上面よりも突出していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学半導体装置。
【請求項５】
パッケージが、モールド樹脂からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学半導体装置。
【請求項６】
パッケージが、セラミックスの積層体からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学半導体装置。
【請求項７】
光学素子が、受光素子及び／又は発光素子であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に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、光学素子を有する半導体チップがパッケージ内に樹脂封止され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、電子機器に使用される光学半導体装置についても例外ではなく、更なる小型化が必要とされている。光学半導体装置の製造においては、例えば、図５に示す光学半導体装置５０のように、光学素子５２（受光素子や発光素子）が形成された半導体チップ５１を、窓部５９を有する凹形状パッケージ５５に収納し、窓部５９を保護ガラス等の透明部材５３により封止して形成することが行われている。このとき、透明部材５３は窓部５９の外周となるパッケージ５５の凹形状側壁部５５Ｂの上面に接着される。
【０００３】
光学半導体装置５０の更なる小型化のために、透明部材５９のうち接着が必要な部分の幅Ｗａを縮小するとともに、透明部材５９の外周からパッケージ外周までの距離Ｗｂを縮小することで、凹形状側壁部５５Ｂの厚み（幅）Ｗｃを縮小するといったことが行われている。
【０００４】
一方、図４に示すような、半導体チップ４１上部に形成された光学素子４２の上に透明部材４３を直接固着したものを、凹形のパッケージ４５に収納し、透明部材４３とパッケージ４５の側壁部４５Ｂとの間の隙間Ｗ０に封止樹脂４８をノズル４４から注入することでパッケージ４５内に封止樹脂４８を充填した構造の、樹脂封止型の光学半導体装置４０も知られている（例えば特許文献１を参照）。このような図４に示す樹脂封止型の光学半導体装置４０は、光学素子４２の上に透明部材４３を直接固着しているため、図５に示すような窓部５９を透明部材５３により封止する光学半導体装置５０と比べて、光学素子５２と窓部５９との間の厚みＤａや凹形状側壁部５５Ｂの幅Ｗｃなどを小さくすることができ、小型化及び薄型化を図ることが可能となる。
【０００５】
また、樹脂封止型の光学半導体装置４０は、半導体チップ４１上部に形成された光学素子４２の上に透明部材４３を直接固着するため、光学素子４２の形成面に対する透明部材４３の上面の傾きを小さくすることができて、これにより、透明部材４３の上面を光学的な基準面として使用することが可能となる。
【０００６】
ここで、透明部材４３の上面を光学的な基準面として使用するために、かつパッケージ４５が光学半導体装置４０以外の他の光学部品と干渉しないように、側壁部４５Ｂの上面を透明部材４３の上面よりも厚みＤ１ぶん低くしてある。
【０００７】
また、この種の光学半導体装置４０では、封止樹脂４８の注入工程において、ノズル４４の先端を、透明部材４３と側壁部４５Ｂの間に位置させた状態で、透明部材４３と側壁部４５Ｂとの間に封止樹脂４８を充填している。
【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】
【０００８】
しかしながら、従来の封止樹脂型の光学半導体装置４０を製造する技術では、この光学半導体装置４０を小型化するに伴って、透明部材４３と側壁部４５Ｂとの間の隙間寸法Ｗ０が小さくなると、封止樹脂４８の注入工程において、ノズル４４を透明部材４３と側壁部４６との間に良好に位置させることが困難となり、この間の位置からノズル４４が外れた状態で注入作業を行うと、封止樹脂４８が、側壁部４５Ｂの上方や側壁部４５Ｂの外部へとはみ出してしまうおそれがあった。したがって、従来の樹脂封止型の光学半導体装置４０では、透明部材４３と側壁部４５Ｂとの間の隙間寸法Ｗ０を、ノズル４４と透明部材４３及び側壁部４５Ｂが干渉しない程度の十分に大きな寸法にする必要があり、このことが光学半導体装置４０に関する幅方向の小型化の障害となっていた。
【０００９】
また、従来の樹脂封止型の光学半導体装置４０において、製品の厚さを薄く抑えるためには、パッケージ４５の側壁部４５Ｂの高さを低くする必要があるが、側壁部４５Ｂの高さを低くし過ぎると、側壁部４５Ｂを越えて封止樹脂４８がはみ出したり、封止樹脂４８が側壁部４５Ｂを這い上がってブリード（染み出し）が生じたりする。
【００１０】
封止樹脂４８のはみ出し等が生じると、光学半導体装置４０の外部端子４７の電気的導通が取れなくなったり、外形面の不具合が生じたりするといった不具合を生じることがある。
また、側壁部４５Ｂの上面を透明部材４３の上面よりも低くして、透明部材４３の上面がパッケージ４５から突出した状態にすると、透明部材４３の側端面４３Ｓから不要な入射光４９が入射するおそれがある。側端面４３Ｓからの不要な入射光４９を防止するためには、透明部材４３の側端面４３Ｓを封止樹脂４８で覆うことが好ましい。
【００１１】
しかし、従来の樹脂封止型の光学半導体装置４０では、先述の理由から側壁部４５Ｂの高さを低くしなければならない。そして、側壁部４５Ｂの高さが低いために、封止樹脂４８のはみ出し等の問題が発生するおそれがあるので、封止樹脂４８をあまり大量に充填することはできず、透明部材４３の側端面４３Ｓを十分に封止樹脂４８で覆うことは困難であった。
本発明は、以上のような従来の問題を解決し、樹脂封止型の光学半導体装置において、透明部材とパッケージの側壁部の隙間を縮小して小型化でき、加えて透明部材の上面を光学的な基準面とすることが可能で、且つ、封止樹脂のはみ出し等が生じにくい光学半導体装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するため、本発明の光学半導体装置は、パッケージの側壁部の内側面の上部に、下から上に向かって開口が広がる方向に面取りがされており、加えて面取り部の表面粗さが、パッケージの側壁部の内側面の表面粗さより粗いことを特徴とする。
【００１３】
具体的に本発明の請求項１に係る光学半導体装置は、底部及び側壁部を有するパッケージと、一方の面に光学素子部が形成され、他方の面が前記パッケージの底部に固着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に固着された透明部材と、前記パッケージと前記半導体チップとの間に充填された封止樹脂とを備え、前記側壁部は、その上部に下から上に向かって開口が広がる面取り部を有することを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、面取りによって、透明部材とパッケージの側壁部の隙間から樹脂をノズルで塗布して充填する際、ノズルと透明部材及びパッケージの側壁部が干渉しにくくなり、透明部材とパッケージの側壁部の隙間を小さくすることができる。
【００１５】
また、本発明の請求項２に係る光学半導体装置は、請求項１記載の光学半導体装置において、面取り部の表面粗さが、側壁部の内側面の表面粗さより粗いことを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、面取り部の表面粗さが側壁部の内側面の表面粗さより粗くなっていることによって、封止樹脂を充填時に封止樹脂及びブリードが面取り部から上方に進行しにくくなり、側壁部の上面及び外側面への封止樹脂の進行を防止することができる。
【００１７】
また、本発明の請求項３に係る光学半導体装置は、請求項１又は請求項２記載の光学半導体装置において、封止樹脂が、透明部材の側端面を覆っていることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、透明部材の側端面を封止樹脂によって覆うことにより、透明部材の側端面から入射または出射する光は封止樹脂によって吸収され、これらの余分な光を遮光することができる。
【００１９】
また、本発明の請求項４に係る光学半導体装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の光学半導体装置において、透明部材の上面が、側壁部の上面よりも突出していることを特徴とする。
【００２０】
これにより、光学半導体装置の側壁部の上面が当該光学半導体装置以外の光学部品と干渉してしまうことを防ぐことができる。
【００２１】
また、本発明の請求項５に係る光学半導体装置は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光学半導体装置において、パッケージが、モールド樹脂からなることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の請求項６に係る光学半導体装置は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光学半導体装置において、パッケージが、セラミックスの積層体からなることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の請求項７に係る光学半導体装置は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光学半導体装置において、光学素子が、受光素子及び／又は発光素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、面取り部を形成したことにより、透明部材とパッケージの側壁部の隙間を小さくすることができるので、光学半導体装置の小型化を図ることができる。
また、面取り部の表面粗さを側壁部の内側面の表面粗さより粗くしたことにより、側壁部の上面及び外側面への封止樹脂の進行を防止することができるので、外部端子の電気的導通が取れなくなったり、外形面の不具合が生じたりといった不具合が生じにくくなり、光学半導体装置製造の歩留まりを向上することができる。
【００２５】
また、透明部材の上面を側壁部の上面よりも突出させたことにより、光学半導体装置の側壁部の上面が当該光学半導体装置以外の光学部品と干渉してしまうことを防げて、透明部材の上面を光学的な基準面とすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の第１の実施の形態について図１，図２を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る光学半導体装置を示す図であり、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。図２は本実施の形態に係る半導体装置を樹脂封止する様子を表す拡大断面図であり、ノズル２４から封止樹脂１４が充填される際の様子を模式的に示している。
【００２７】
図１（ａ）に示すように、表裏のうち一方の面に光学素子１２が形成された半導体チップ１１が、光学素子１２が形成された面を上にしてパッケージ１０に収納されている。パッケージ１０は、底部１０Ａと側壁部１０Ｂとを有し、側壁部１０Ｂの上部の内側面には下から上に向かって開口が広がる方向に面取り部１０Ｃが形成されている。また、面取り部１０Ｃの表面粗さを、側壁部１０Ｂの内側面の表面粗さより粗く（大きく）している。
【００２８】
なお、この面取り部１０Ｃの形状は、下から上に向かって開口が広がる形状であれば、平面状のテーパでも、曲面状の窪みあるいは膨らみでもよい。
半導体チップ１１は、パッケージ１０の底部１０Ａに銀ペースト等のダイボンド（ＤＢ）材１９により接着されている。半導体チップ１１の上には、光学素子１２を覆うように、ガラス等からなる透明部材１３を透明接着材１８により接着している。
【００２９】
また、透明部材１３の上面を光学的な基準面として使用することができるよう、透明部材１３の上面は、パッケージ１０の上面よりも突出している。
半導体チップ１１とパッケージ１０との間には、封止樹脂１４が充填されている。封止樹脂１４は、透明部材１３の上面を露出し且つ透明部材１３の側端面１３Ｓを覆うように充填されている。これにより、透明部材１３の側端面１３Ｓから不要な光が入射又は出射することを防止している。また、封止樹脂１４として光の吸収率が高い素材が使用され、透明部材１３の側端面１３Ｓで入射光が不要な反射を起こしてしまうことも防止している。
【００３０】
パッケージ１０には、内部端子１６と、内部端子１６へ電気的に接続された外部端子２０と、が形成されている。内部端子１６は、半導体チップ１１に形成された電極１５へワイヤ１７により接続されている。
【００３１】
図１に示すように、本実施形態の光学半導体装置１は、パッケージ１０の側壁部１０Ｂの上部の内側面に下から上に向かって開口が広がる方向に面取り部１０Ｃを有しているため、図２に示すように、透明部材１３とパッケージ１０の側壁部１０Ｂとの隙間Ｗ１から封止樹脂１４（図２には図示せず）をノズル２４で塗布して充填する際、ノズル２４の先端がパッケージ１０内に少々（数十μｍ程度）入り込んだとしても、面取り部１０Ｃは下から上に向かって開口が広がる形状となっているため、ノズル２４の先端は側壁部１０Ｂには当接せず、したがってノズル２４と透明部材１３及びパッケージ１０の側壁部１０Ｂとが干渉しにくくなり、透明部材１３とパッケージ１０の側壁部１０Ｂの隙間Ｗ１を小さくすることができる。
【００３２】
また、面取り部１０Ｃの表面粗さを側壁部１０Ｂの内側面の表面粗さより粗くしている。このため、面取り部１０Ｃ表面上を流動性のある封止樹脂１４などの物質が移動する場合でも、その物質と面取り部１０Ｃとの間には高い摩擦抵抗力が生じることになり、その物質の移動が阻害される。したがって、側壁部１０Ｂの高さを低くして、封止樹脂１４を充填する際に、封止樹脂１４が面取り部１０Ｃ表面に進行しようとした場合でも、面取り部１０Ｃと封止樹脂１４との間には高い摩擦抵抗力が生じ、よってブリードが面取り部１０Ｃに進行しにくくなり、側壁部１０Ｂの上面及び外側面への封止樹脂１４の進行を防止することができる。これにより、側壁部１０Ｂを越えて封止樹脂１４がはみ出したり、封止樹脂１４が側壁部１０Ｂを這い上がってブリード（染み出し）が生じたりすることを防止することができる。
【００３３】
したがって、パッケージ１０の小型化が図れ、加えてパッケージ１０の上面を透明部材１３の上面よりも低くすることができる。その結果、パッケージ１０が光学半導体装置１以外の他の光学部品と干渉しなくなるので、透明部材１３の上面を光学的な基準面として用いることができる。
【００３４】
また、ノズル２４が側壁部１０Ｂに干渉しにくくなっているため、ノズル２４を従来よりもパッケージに接近させて樹脂封止を行うことができて、さらにブリード（染み出し）などのおそれが低減しているため、封止樹脂１４を従来よりも多めにかつ勢いよく注入することができ、パッケージ１０の側壁部１０Ｂの高さが低い場合にも、透明部材１３の側端面１３Ｓを封止樹脂１４により容易に覆うことができる。
【００３５】
面取り部１０Ｃの表面粗さは、面取り部１０Ｃを形成する際に粗くしてもよいし、面取り部１０Ｃを形成した後に粗面加工を施して粗くしてもよいし、面取り部１０Ｃを形成した後に、細かい凹凸の形成された粗面を面取り部１０Ｃの表面に貼り合わせしてもよい。
【００３６】
光学素子１２は、受光素子であっても、発光素子であってもよい。さらには、受光素子と発光素子を組み合わせたものであっても良い。パッケージ１０は、セラミックスを積層して形成したものでも、モールド樹脂により形成したものでもよい。
【００３７】
なお、透明部材１３の側端面１３Ｓの遮光が必要ない場合には、封止樹脂１４が透明部材１３の側端面１３Ｓを覆っていなくてもよい。
また、封止樹脂及びブリードのはみ出しを考慮する必要がない場合は、面取り部１０Ｃの表面粗さを、側壁部１０Ｂの内側面の表面粗さより粗くする必要はない。
【００３８】
電極１５と内部端子１６とはワイヤ１７に代えて、バンプ等により接続してもよい。また、透明部材１３の上面を光学的な基準面とする必要がない場合には、透明部材１３の上面がパッケージ１０の上面から突出していなくてもよい。この場合には、パッケージ１０の側壁部１０Ｂの高さを低くすることにより、光学半導体装置１をさらに薄型化することができる。
【００３９】
また、図１においては第１の実施の形態として面取り部１０Ｃが側壁部１０Ｂと一体に形成された例を示したが、第２の実施の形態に係る光学半導体装置を示す図３に示すように、パッケージ３０を底部材３０Ａ，側壁部材３０Ｂ，面取り部材３０Ｃの３層に分割し、これら３層を積層した構成や、３層を別々に製造した後これらを貼り合わせした構成であってもよい。
【００４０】
第１の実施の形態においてはパッケージ１０と一体的に面取り部１０Ｃを形成していたが、第２の実施の形態においては面取り部材３０Ｃを独立して形成することができるため、面取り加工が容易となる。
【００４１】
なお、本発明において、パッケージ１０，３０の素材としては、モールド樹脂やセラミックスの積層体を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明を用いることで、小型化を図りつつ、透明部材の上面を光学的な基準面とすることが可能で且つ封止樹脂のはみ出し等が生じにくい光学半導体装置を実現でき、この光学素子を有する半導体チップがパッケージ内に樹脂封止された光学半導体装置は、カメラや照明装置などの構成部品として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光学半導体装置を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。
【図２】同半導体装置を樹脂封止する様子を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る光学半導体装置を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線における断面図である。
【図４】従来の光学半導体装置を示す断面図である。
【図５】従来の光学半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１        光学半導体装置
１０      パッケージ
１０Ａ    底部
１０Ｂ    側壁部
１０Ｃ    面取り部
１１      半導体チップ
１２      光学素子
１３      透明部材
１４      封止樹脂
１５      電極
１６      内部端子
１７      ワイヤ
１８      透明接着材
１９      ダイボンド材
２０      外部端子
３０      パッケージ
３０Ａ    底部材
３０Ｂ    側壁部材
３０Ｃ    面取り部材
【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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