JP2006269783A

JP2006269783A - 光半導体パッケージ

Info

Publication number: JP2006269783A
Application number: JP2005086260A
Authority: JP
Inventors: Kenji Takaya; 健次貴家
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】光素子や受動素子を封止する封止体のうち、前記光素子の受光領域や発光領域における光透過率の向上を図ると共に、前記光素子や受動素子を実装する回路基板との気密性を高めることのできる光半導体パッケージを提供することである。
【解決手段】回路基板１２と、この回路基板１２上に実装される光素子１３及び受動素子１４と、この光素子１３及び受動素子１４を封止する封止体１５とを備えた光半導体パッケージ１１において、前記封止体１５は、前記光素子１３の受光領域または発光領域に相当する部分をガラス体２１によって形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、光素子と受動素子とが混載された光半導体パッケージに関するものである。

従来の光伝送デバイスやＯＥＩＣ（光電子集積回路）等における光半導体パッケージ１は、図３に示すように、発光ダイオードやレーザダイオード等の光素子２を中心に、コンデンサや抵抗等の受動素子３から構成されており、回路基板４上に前記光素子２や受動素子３が実装され、その上方を透明樹脂材による封止体５で封止された構造となっている。

前記光半導体パッケージ１は、様々な光通信装置や光ピックアップ装置に搭載されているが、通信技術の高速化やＤＶＤ等の高密度記録媒体のピックアップ用途への需要の増大に伴って、より波長の短い光が使用されるようになってきている。しかしながら、このような波長の短い光は、樹脂材を透過しにくいといった特性があり、受光効率や発光効率が低下するといった問題があった。これを改善するため、特許文献１に示されるように、光素子単体構成のデバイスにおいては、光素子全体を透明なガラス材で封止している例がある。
特開２００３−１８８４５０号公報

上記ガラス材を封止体とする従来の光半導体パッケージは、受光あるいは発光の単体の機能を備えて構成されたものが多く、小型であるため、封止領域が少なくてすむ。しかしながら、複数の光素子や受動素子からなる光半導体パッケージでは、封止領域が大きくなり、封止体をガラス材で構成するには、製造コストが多くかかるといった問題があり、実用化されていない。

また、前記ガラス材による封止体では、光素子や受動素子を気密封止しずらく、回路基板との接合性もよくないといった問題点がある。

そこで、本発明の目的は、光素子や受動素子を封止する封止体のうち、前記光素子の受光領域や発光領域における光透過率の向上を図ると共に、前記光素子や受動素子を実装する回路基板との気密性を高めることのできる光半導体パッケージを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の光半導体パッケージは、回路基板と、この回路基板上に実装される光素子及び受動素子と、この光素子及び受動素子を封止する封止体とを備えた光半導体パッケージにおいて、前記封止体は、前記光素子を覆う部分がガラス体で形成されていることを特徴とする。

また、前記光素子は、受光領域または発光領域を有し、少なくとも前記受光領域または発光領域がガラス体で封止されている。

本発明に係る光半導体パッケージによれば、光素子の受光領域や発光領域に対応する封止体の一部をガラス体によって形成したことで、高速通信やＤＶＤなどのような高密度光記憶媒体のピックアップとして必要な波長の短い光を高い透過率で受光または発光させることが可能となる。また、ガラス体を用いているため、樹脂材のように高温条件下における変形や変色等の劣化が発生しずらく、長期に亘って安定した光透過率を維持することができる。

また、前記光素子のような高い透過率を要する箇所以外の受動素子などの実装領域においては、樹脂材を用いて形成されているので、製造コストが抑えられると共に、回路基板との密着性が高まり、気密封止が容易である。

以下、添付図面に基づいて本発明に係る光半導体パッケージの実施形態を詳細に説明する。ここで、図１は本発明の光半導体パッケージの斜視図、図２は前記光半導体パッケージのＡ−Ａ断面図である。

図１及び図２に示すように、本発明の光半導体パッケージ１１は、回路基板１２と、この回路基板１２上に実装される光素子１３及び受動素子１４と、これら光素子１３及び受動素子１４を前記回路基板１２上に気密封止する封止体１５とを備えて構成されている。

前記回路基板１２は、ガラスエポキシ樹脂やＢＴレジン（Bismaleimide Triazine Resin）等の絶縁材料で形成されている。この回路基板１２は、表面（実装面１７）に光素子１３や受動素子１４が実装され、側面にスルーホール状の外部接続電極１８が設けられている。前記実装面１７には、前記光素子１３が実装されるダイパッド部１９や、光素子１３と複数の受動素子１４の相互間または外部接続電極１８に導通する電極パターンが形成されている。

前記光素子１３は、用途に応じて受光素子または発光素子のいずれかによって構成される。例えば、受光素子にはフォトダイオード、フォトトランジスタ等が用いられ、発光素子には発光ダイオード、レーザダイオード等が用いられる。本実施形態では、前記光素子１３が受光素子で構成された光半導体パッケージを例にして説明する。

前記受動素子１４は、前記光素子１３に供給される電流を制御したり、過電流が流れ込まないように保護したりするためのコンデンサや抵抗等で構成される。これら光素子１３、受動素子１４は、素子電極部が片面側に設けられ、ボンディングワイヤを使用しない表面実装型のものが用いられ、前記部品実装部１７内のダイパッド部に半田バンプ、Ａｕスタッドバンプ＋ＮＣＰ／Ａｕ−Ｓｎペーストあるいは導電性接着剤を介して実装される。

前記受動素子１４は、素子電極部（図示せず）を備えた面を下に向けて前記回路基板１２上に載置され、半田バンプを介して所定の電極パターン上にフリップチップ実装される。このフリップチップ実装は、前記電極パターン上に半田バンプが形成された素子電極部を位置決めして載置した後、ピーク温度が２５０度で約１０秒以下のリフロー処理工程を経ることによって行われる。また、前記光素子１３の上面側の素子電極部は、ボンディングワイヤによって前記電極パターンに接続される。ボンディングワイヤは、接合強度を高めると共に、前記封止体１５を形成する際の熱膨張による影響を最小限に抑えるために、３０μｍ程度のＡｕ線材を使用するのが望ましい。

前記封止体１５は、前記光素子１３の受光領域２０に相当する部分がガラス領域１５ａで、他の部分は樹脂領域１５ｂになっている。前記ガラス領域１５ａには、光透過率の高いガラス体２１が使用され、樹脂領域１５ｂには、エポキシ樹脂やポリカーボネート樹脂等の樹脂材２２が使用される。前記ガラス領域１５ａには、前記発光素子１３の受光領域２０と同じかそれ以上の広さを有して形成された立方形状のガラス体２１が光素子１３の上に直接載置される。前記樹脂領域１５ｂには、金型を使用して前記ガラス体２１の周囲に前記樹脂材２２が充填される。この樹脂材２２は、前記ガラス体２１の上面が露出するように充填され、上面が平坦面となるように仕上げられる。また、前記ガラス体２１の上面に反射防止用のコーティングを施すことで、前記受光領域２０に対する光透過率をさらに高めることができる。なお、前記樹脂領域１５ｂは、光を通す必要がないので、有色系の樹脂材を用いて、受光素子１４が実装されている部分を遮光させることもできる。この遮光は、黒色系の樹脂材を用いたり、遮光性を有する部材を樹脂材に混在させたりすることによって行われる。

上記光半導体パッケージ１１における受光作用を図２に示す。この光半導体パッケージ１１は、前記光素子１３にフォトダイオードやフォトトランジスタのような受光機能を備えており、発光機能を有した図示しない光半導体パッケージ等の光源に対向するように配置される。前記光源から出射される光は、受光領域に向けて発せられ、ガラス体２１内を高い光透過率を有した状態で受光素子に入光させることができる。このように、前記封止体１５の一部をガラス体２１で封止することで、前記受光領域にのみ集光させるような指向性を持たせることが可能となる。

また、上記実施形態では、ガラス体の形状を四角柱体としたが、前記受光領域または発光領域に合わせて円柱体とすることもできる。

上記光半導体パッケージ１１の封止体１５は、以下に示すような工程によって形成される。最初に、前記光素子１３及び受動素子１４が実装された回路基板１２に封止体１５を成形させるための樹脂充填用の金型を載置する。次に、前記光素子１３の受光領域２０に相当する箇所にガラス体２１を位置決めして載置する。その際、前記ガラス体２１がずれないように、紫外線硬化型の透明樹脂接着剤を介して光素子１３上に接合させておく。次に、前記金型内に樹脂材を前記ガラス体２１の上面が露出するように充填した後、硬化させる。また、必要に応じて、前記ガラス体２１の上面に反射を抑えるための部材をコーティングする。なお、前記光半導体パッケージ１１を一括して量産する場合は、複数の光半導体パッケージが形成可能な集合回路基板を用意し、光素子１３や受動素子１４の実装及び封止体１５の成形が完了した後、前記集合回路基板をダイシングすることによって行われる。

以上、説明したように、本発明の光半導体パッケージ１１にあっては、光素子１３が実装されている領域が光透過率の高いガラス体２１によって封止されているため、高速通信用途やＤＶＤなどのような高密度光記録媒体のピックアップ用途に対応した波長の短い光を減衰させることなく、高感度で受光または発光させることができる。また、前記光素子１３を除いた領域には、樹脂材を充填させて成形されているため、回路基板１２上を隙間なく、気密封止させることができる。

本発明に係る光半導体パッケージの斜視図である。上記光半導体パッケージのＡ−Ａ断面図である。従来の光半導体パッケージの斜視図である。

符号の説明

１１光半導体パッケージ
１２回路基板
１３光素子
１４受動素子
１５封止体
１５ａガラス領域
１５ｂ樹脂領域
１７実装面
１８外部接続電極
１９ダイパッド部
２０受光領域
２１ガラス体
２２樹脂材

Claims

回路基板と、この回路基板上に実装される光素子及び受動素子と、この光素子及び受動素子を封止する封止体とを備えた光半導体パッケージにおいて、
前記封止体は、前記光素子を覆う部分がガラス体で形成されていることを特徴とする光半導体パッケージ。
前記光素子は、受光領域または発光領域を有し、少なくとも前記受光領域または発光領域が前記ガラス体で封止されている請求項１記載の光半導体パッケージ。
前記ガラス体は、前記光素子の上に紫外線硬化型の透明接着剤を介して接合される請求項１記載の光半導体パッケージ。
前記ガラス体の表面には、反射を抑えるための部材がコーティングされている請求項１記載の光半導体パッケージ。
前記封止体は、前記ガラス体と樹脂材とで一体形成されている請求項１記載の光半導体パッケージ。
前記樹脂材が遮光部材で形成されている請求項５記載の光半導体パッケージ。