JP2007115850A - Optical semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光半導体装置に関する。 The present invention relates to an optical semiconductor device.
光半導体装置、なかでも半導体発光素子と半導体受光素子とを組み合わせたフォトカプラは電子機器において電気的に絶縁された信号伝達の用途に広く用いられている。
また、半導体発光素子と半導体受光素子およびスイッチング素子を組み合わせたフォトリレーは、テスタなどの計測機器やモデムなどに用いられている機械式リレーの高信頼性化を目的に広く用いられるようになってきている。
An optical semiconductor device, in particular, a photocoupler in which a semiconductor light emitting element and a semiconductor light receiving element are combined, is widely used for electronically insulated signal transmission in electronic equipment.
Photorelays that combine semiconductor light-emitting elements, semiconductor light-receiving elements, and switching elements are widely used for the purpose of increasing the reliability of mechanical relays used in measuring equipment such as testers and modems. ing.
従来のフォトカプラやフォトリレーは、例えば第1リードフレームに半導体発光素子、第2リードフレームに半導体受光素子およびスイッチング素子をそれぞれ載置した後、半導体発光素子と半導体受光素子を対向させ、半導体発光素子と半導体受光素子との間をシリコンなどの透光性樹脂により一次封止し、更に第1および第2リードフレームと半導体発光素子と半導体受光素子およびスイッチング素子全体をエポキシなどの不透光性樹脂により二次封止して形成されていた。 In conventional photocouplers and photorelays, for example, a semiconductor light emitting element is mounted on a first lead frame, a semiconductor light receiving element and a switching element are mounted on a second lead frame, and then the semiconductor light emitting element and the semiconductor light receiving element are opposed to each other. The space between the element and the semiconductor light receiving element is primarily sealed with a light transmitting resin such as silicon, and the first and second lead frames, the semiconductor light emitting element, the semiconductor light receiving element, and the entire switching element are opaque with epoxy or the like. It was formed by secondary sealing with resin.
また、同一リードフレームに半導体発光素子と半導体受光素子とを平面的に載置した後、半導体発光素子と半導体受光素子全体をシリコンなどの透光性樹脂により一次封止し、更にリードフレームと半導体発光素子と半導体受光素子全体をエポキシなどの不透光性樹脂により二次封止して形成されていた。 In addition, after the semiconductor light emitting element and the semiconductor light receiving element are mounted on the same lead frame, the semiconductor light emitting element and the entire semiconductor light receiving element are primarily sealed with a translucent resin such as silicon, and the lead frame and the semiconductor are further sealed. The entire light emitting element and the semiconductor light receiving element are formed by secondary sealing with an opaque resin such as epoxy.
近年、移動式携帯端末に代表される電子機器や、数千個のフォトリレーを使用するテスタなどで実装密度を向上し、装置の小型化を図るためにフォトカプラ、フォトリレーのパッケージの小型化が要求されている。 In recent years, the packaging of photocouplers and photorelays has been reduced in order to improve the mounting density of electronic devices typified by mobile portable terminals and testers that use thousands of photorelays, and to reduce the size of the devices. Is required.
然しながら、リードフレームを樹脂でモールドしたパッケージでは、光半導体装置を基板にハンダ付けする際にリードフレームとパッケージ端面、透光性樹脂とパッケージ端面までの距離を熱応力が緩和できる程度に確保する必要があるため、パッケージの小型化が難しいという問題があった。 However, in a package in which the lead frame is molded with resin, it is necessary to ensure that the distance between the lead frame and the package end surface and the translucent resin and the package end surface can be relaxed when the optical semiconductor device is soldered to the substrate. Therefore, there is a problem that it is difficult to downsize the package.
またモールドする際に樹脂の形状ばらつきが生じるため、設計通りの寸法のパッケージが得られないという問題があった。 In addition, there is a problem that a package having the dimensions as designed cannot be obtained because the resin shape variation occurs when molding.
これに対して、リードフレームを用いずに、配線が形成された基板を用いたパッケージを有する光半導体装置が知られている(例えば特許文献1参照。)。 On the other hand, an optical semiconductor device having a package using a substrate on which wiring is formed without using a lead frame is known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に開示された光半導体装置は、開口部を有する第1の配線基板およびこの第1の配線基板に積層された第2の配線基板からなる積層配線基板を有し、第2の配線基板の表面に開口部と対応した位置に半導体発光素子が載置されている。 The optical semiconductor device disclosed in Patent Document 1 includes a laminated wiring board including a first wiring board having an opening and a second wiring board laminated on the first wiring board, and the second wiring A semiconductor light emitting element is placed on the surface of the substrate at a position corresponding to the opening.
また、積層配線基板にスイッチング素子がボールバンプを介して電気的に接続され、第1の配線基板の開口部に受光部を対向させるとともに、開口部を覆うように半導体受光素子がボールバンプを介して電気的に接続されている。 In addition, the switching element is electrically connected to the multilayer wiring board via ball bumps, the light receiving part is opposed to the opening of the first wiring board, and the semiconductor light receiving element is interposed via the ball bump so as to cover the opening. Are electrically connected.
この半導体受光素子に受光部を覆うように固形状の第1の透光性樹脂が設けられ、第1の配線基板の開口部内に表面が第1の透光性樹脂に接触するように充填され、押圧によって変形可能なゲル状の第2の透光性樹脂が設けられている。 The semiconductor light-receiving element is provided with a solid first light-transmitting resin so as to cover the light-receiving portion, and the surface of the opening of the first wiring substrate is filled so as to be in contact with the first light-transmitting resin. A gel-like second translucent resin that can be deformed by pressing is provided.
更に、第1の配線基板の表面に第1の透光性樹脂および第2の透光性樹脂を覆うようにエポキシ封止用樹脂が設けられている。 Further, an epoxy sealing resin is provided on the surface of the first wiring substrate so as to cover the first light-transmitting resin and the second light-transmitting resin.
然しながら、特許文献1に開示された光半導体装置では、第1の配線基板の表面にエポキシなどの封止用樹脂をポッティング法や印刷法などによって塗布しているので、樹脂の塗布量やキュア条件のばらつきにより、パッケージの高さがばらつくという問題がある。
本発明は、パッケージサイズの揃った小型の光半導体装置を提供する。 The present invention provides a small optical semiconductor device having a uniform package size.
本発明の一態様の光半導体装置は、第1の凹部を有し、前記第1の凹部の底面に半導体発光素子が載置された第1の筐体と、第2の凹部を有し、前記第2の凹部の底面に半導体受光素子が載置された第2の筐体とを備え、前記半導体発光素子と前記半導体受光素子とが対向するように、前記第1の筐体に前記第2の筐体が固着されていることを特徴としている。 An optical semiconductor device of one embodiment of the present invention has a first recess, a first housing on which a semiconductor light emitting element is placed on the bottom surface of the first recess, and a second recess. A second housing on which a semiconductor light receiving element is mounted on a bottom surface of the second recess, and the first housing is disposed on the first housing so that the semiconductor light receiving element faces the semiconductor light receiving element. It is characterized in that two cases are fixed.
本発明の別態様の光半導体装置は、第1の凹部を有し、前記第1の凹部の底面に半導体発光素子および半導体受光素子が並置された第1の筐体と、第2の凹部を有し、前記第2の凹部に光反射面が形成された第2の筐体とを備え、前記半導体発光素子および前記半導体受光素子と前記第2の凹部の前記反射面とが対向するように、前記第1の筐体に前記第2の筐体が固着されていることを特徴としている。 An optical semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a first housing having a first recess, a semiconductor light emitting element and a semiconductor light receiving element juxtaposed on a bottom surface of the first recess, and a second recess. A second housing having a light reflecting surface formed in the second recess, the semiconductor light emitting element and the semiconductor light receiving element and the reflecting surface of the second recess facing each other. The second casing is fixed to the first casing.
本発明によれば、パッケージサイズの揃った小型の光半導体装置が得られる。 According to the present invention, a small optical semiconductor device with a uniform package size can be obtained.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例1に係る光半導体装置を示す図で、図1(a)はその内部を透視して眺めた平面図、図1(b)は図1(a)のA−A線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。 1A and 1B are diagrams showing an optical semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view seen through the inside, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line A- of FIG. It is sectional drawing cut | disconnected along the A line and looked at the arrow direction.
本実施例は、半導体発光素子と、半導体受光素子およびスイッチング素子とを対向して配置した対向型フォトリレーの場合である。 This embodiment is a case of a facing photorelay in which a semiconductor light emitting element, a semiconductor light receiving element, and a switching element are arranged to face each other.
始めに、本実施例の光半導体装置10のパッケージについて説明する。
図1に示すように、光半導体装置10のパッケージは、第1凹部11を有する第1筐体21と第2凹部22を有する第2筐体28とが、第1凹部11と第2凹部22を対向して箱型に一体化されている。
First, the package of the
As shown in FIG. 1, the package of the
第1筐体21は、第1凹部11を有する第1基台12と、第1基台12の上面に設けられた第1パッド13、第2パッド14(図示せず)と、第1凹部11の底部内に設けられた第1電極リード15、第2電極リード16と、第1基台12に設けられた第1外部端子17、第2外部端子18、第3外部端子19、第4外部端子20(図示せず)とを有している。
The
第2筺体28は、上面に第2凹部22を有する第2基台23と、第2基台23の上面に設けられた第3パッド24、第4パッド25と、第2凹部22の底部内に設けられた第3電極リード26、第4電極リード27とを有している。
The
第1基台12の上面に設けられた第1凹部11は方形状で、その底部内には第1凹部11の一辺側(図の左辺側)に第1および第2電極リード15、16が設けられている。
The
第1基台12の上面に設けられた第1および第2パッド13、14は第1凹部11の一辺と反対辺側(図の右辺側)に互いに離間して配置されている。
The first and
また、第1外部端子17は第1電極リード15に接続部29を介して電気的に接続され、第2外部端子18は第2電極リード16と接続部30を介して電気的に接続され、第1および第2電極リード15、16を一辺側へ延伸するように第1基台12の下面に設けられている。
The first
第3外部端子19は第1パッド13と接続部31を介して電気的に接続され、第4外部端子20は第2パッド14と接続部32(図示せず)を介して電気的に接続され、第1基台12の下面に設けられている。
The third
同様に、第2基台23の上面に設けられた第2凹部22は方形状で、その底部内には第2凹部22の一辺と反対辺側(図の右辺側)に第3および第4電極リード26、27が設けられている。
Similarly, the 2nd
第2基台23の上面に設けられた第3および第4パッド24、25は第2凹部22の一辺と反対辺側(図の右辺側)に互いに離間して配置されている。
The third and
更に具体的には、第1基台12は、例えばセラミックス部材からなる第1基板33と第2基板34とが積層されている。
More specifically, the
第1基板33は、例えば厚さ0.1mmに形成され、その上面には第1および第2電極リード15、16が形成され、その下面には第1乃至第4外部端子17、18、19、20が形成され、第1および第2電極リード15、16と第1および第2外部端子17、18をそれぞれ接続する接続部29、30が形成されている。
The
第2基板34は、例えば厚さ0.4mmに形成され、開口幅が2.4mmの方形状の貫通孔34aが形成されている。
The
更に、貫通孔34aの一辺と反対辺側の内壁には第1パッド13を第3外部端子19に接続する接続部31と、第2パッド14を第4外部端子20に接続する接続部32(図示せず)が形成されている。
Further, on the inner wall on the side opposite to the one side of the through
同様に、第2基台23は、例えばセラミックス部材からなる第3基板35と第4基板36とが積層されている。
Similarly, the
第3基板35は、例えば厚さ0.1mmに形成され、その上面には第3および第4電極リード26、27が形成されている。
第4基板36は、例えば厚さ0.4mmに形成され、開口幅が2.4mmの方形状の貫通孔36aが形成されている。
The
The
更に、貫通孔36aの一辺と反対辺側の内壁には第3および第4パッド24、25と第3および第4電極リード26、27をそれぞれ接続する接続部37、38が形成されている。
Further, connecting
ここで、第1基台12の第1凹部11の開口幅と第2基台23の第2凹部22の開口幅は等しくなくても構わないが、ほぼ等しく設定しておくことが望ましい。
Here, the opening width of the first
第1電極リード15には、第1凹部11の中央側の一端部に半導体発光素子を載置するためのマウントベッド15aが設けられている。
The
同様に、第3電極リード26には、第二凹部22の中央側の一端部にスイッチング素子を載置するためのマウントベッド26aと半導体受光素子を載置するためのマウントベッド26bが設けられている。
更に、第4電極リード27には、中央側の一端部にはスイッチング素子を載置するためのマウントベッド27aが設けられている。
Similarly, the
Further, the
次に、上記構造のパッケージを用いた光半導体装置10について説明する。
図1に示すように、光半導体装置10は、第1基台12の第1凹部11内に設けられたマウントベッド15aに半導体発光素子39を載置して下面電極(図示せず)と第1電極リード15とを電気的に接続し、半導体発光素子39の上面電極(図示せず)と第2電極リード16とをボンディングワイヤ40を介して電気的に接続している。
Next, the
As shown in FIG. 1, the
第2基台23の第2凹部22内に設けられたマウントベッド26aにスイッチング素子42aを載置して下面電極D(図示せず)と第3電極リード26とを電気的に接続し、マウントベッド27aにスイッチング素子42bを載置して下面電極D(図示せず)と第4電極リード27とを電気的に接続している。
A switching
更に、マウントベッド26bに半導体受光素子41を載置して、スイッチング素子42a、42bの上面電極G、Sと半導体受光素子41の上面電極A、Kとをそれぞれボンディングワイヤ43を介して電気的に接続している。
Further, the semiconductor
第1基台12の第1凹部11内には、半導体発光素子39およびボンディングワイヤ40を外部から保護するために透光性を有する第1封止樹脂44、例えばシリコン樹脂が上面に達するまで充填されている。
The
同様に、第2基台23の第2凹部22内には、半導体受光素子41、第1および第2スイッチング素子42a、42bおよびボンディングワイヤ43を外部から保護するために透光性を有する第2封止樹脂45、例えばシリコン樹脂が上面に達するまで充填されている。
Similarly, in the
第1凹部11と第2凹部22を対向して第1基台12に第2基台23を冠着することにより、第1および第2パッド13、14と第3および第4パッド24、25がそれぞれ導電性のバンプ(図示せず)を介して電気的に接続される。
The first and
第1基台12と第2基台23は絶縁性の接着剤46により固着され、第1筺体21と第2筺体28が箱型に一体化される。
The
これにより、第1封止樹脂44と第2封止樹脂45とは互いに密着して光学的に一体化するので、半導体発光素子39から放射された光aは第1封止樹脂44と第2封止樹脂45の界面bで散乱されることなく半導体受光素子41の受光面に入射する。
As a result, the first sealing
半導体発光素子39は、例えばGaAsまたはGaAlAsを発光層とする赤外LEDであり、半導体受光素子41は、例えば赤外域に受光感度を有するシリコンフォトダイオードアレイであり、第1および第2スイッチング素子42a、42bは、例えば低オン抵抗の縦型MOSトランジスタである。
The semiconductor
上記光半導体装置10では、第1外部端子17を、例えば半導体発光素子39のカソード端子、第2外部端子18を半導体発光素子39のアノード端子として、第1外部端子17と第2外部端子18を電源(図示せず)に接続することにより、半導体発光素子39から赤外光が放射される。
In the
また、第3外部端子19を、例えばスイチング素子42aのドレイン端子、第4外部端子20をスイッチング素子42bのドレイン端子として、第3外部端子19と第4外部端子20間に電源と負荷(図示せず)を接続することにより、半導体発光素子39からの赤外光に応じてスイッチング素子42a、42bがスイッチングされ、入出力間が電気的に絶縁された無極性のフォトリレーとして機能する。
The third
次に、上記構造のパッケージを用いた光半導体装置10の製造方法について図2乃至図7を用いて説明する。
Next, a method for manufacturing the
図2は複数の第1筺体21が一括して形成された基板を示す平面図、図3は第1筺体21の製造工程の要部を示す断面図、図4は複数の第2筺体23が一括して形成された基板を示す平面図、図5は第2筺体23の製造工程の要部を示す断面図、図6は第1および第2筐体21、23が一括して形成された基板を分割する工程を示す断面図、図7は光半導体装置10の組み立て工程を順に示す断面図である。
2 is a plan view showing a substrate on which a plurality of
図2に示すように、第1筺体21は複数の第1筐体21が格子状に配列されたシート状の基台50に一括して形成される。
As shown in FIG. 2, the
即ち、格子状に配列された第1基台12の上面に第1および第2パッド13、14が形成され、第1凹部11の底部内に第1および第2電極リード15、16が形成され、第1基台12の底面に第1乃至第4外部端子17、18、19、20が形成され、第1基台12を貫通する接続部29、30、31、32が形成される。
That is, the first and
更に具体的には、図3に示すように、第1基台12は、第1基板33と第2基板34とを積層することにより製造される。
More specifically, as shown in FIG. 3, the
始に、例えば矩形状の貫通孔(図示せず)が形成された、厚さ0.1mmの未焼結セラミックスの第1基板33を用意し、上面にマウントベッド15aを有する第1電極リード15と、第2電極リード16を、例えばニッケルおよび金メッキによりそれぞれ形成し、下面に第1乃至第4外部端子17、18、19、20を、例えばニッケルおよび金メッキによりそれぞれ形成する。
First, for example, a
次に、貫通孔の内壁に、例えば銀メッキにより第1基板33を貫通する接続部29、30、および接続部31、32の下部を形成する。これにより、第1および第2電極リード15、16と第1および第2外部端子17、18とが電気的に接続される。
Next, the
次に、中央部に、例えば開口幅2.4mmの方形状の貫通孔34aが形成された、厚さ0.4mmの未焼結セラミックスの第2基板34を用意し、上面に第1および第2パッド13、14と、貫通孔34aの内壁に接続部31、32の上部を、例えばニッケルおよび金メッキによりそれぞれ形成する。
Next, a non-sintered ceramic
次に、未焼結セラミックスの第1基板33および第2基板34を積層した後、加圧して低温焼結することにより、複数の第1筺体21が格子状に配列されたシート状の基台50が得られる。
Next, after laminating the
同様にして、図4に示すように、第2筺体28は複数の第2筐体28が格子状に配列されたシート状の基台51に一括して形成される。
Similarly, as shown in FIG. 4, the
即ち、格子状に配列された第2基台23の上面に第3および第4パッド24、25が形成され、第2凹部22の底部内に第3および第4電極リード26、27が形成され、第2凹部22の内壁面に沿って接続部37、38が形成される。
That is, the third and
更に具体的には、図5に示すように、第2基台23は、第3基板35と第4基板36とを積層することにより製造される。
More specifically, as shown in FIG. 5, the
第2基台23として、例えば厚さ0.1mmの未焼結セラミックスの第3基板35を用意し、上面にマウントベッド26a、26bを有する第3電極リード26と、マウントベッド27aを有する第4電極リード27を、例えばニッケルおよび金メッキによりそれぞれ形成する。
As the
次に、中央部に、例えば開口幅2.4mmの方形状の貫通孔36aが形成された、厚さ0.4mmの未焼結セラミックスの第4基板36を用意し、上面に第3および第4パッド24、25と、接続部37、38を、例えばニッケルおよび金メッキによりそれぞれ形成する。
Next, a
次に、未焼結セラミックスの第3基板35および第4基板36を積層した後、加圧して低温焼結することにより、複数の第2筺体28が格子状に配列されたシート状の基台51が得られる。
Next, after laminating the
次に、図6(a)に示すように、シート状の基台50を、例えばブレード52で各個片に分割することにより、第1筺体21が得られる。
同様に、図6(b)に示すように、シート状の基台51を、例えばブレード52で各個片に分割することにより、第2筺体28が得られる。
Next, as shown to Fig.6 (a), the
Similarly, as illustrated in FIG. 6B, the
次に、図7(a)に示すように、第1基台12の第1凹部11内のマウントベッド15a上に半導体発光素子39を導電性ペーストまたは共晶でマウントし、下面電極を第1電極リード15に接続する。
同様に、第2基台23の第2凹部22内のマウントベッド26b上に半導体受光素子41、マウントベッド26a上にスイッチング素子42a、マウントベッド27a上にスイッチング素子42b導電性ペーストまたは共晶でマウントする。
Next, as shown in FIG. 7A, the semiconductor light-emitting
Similarly, the semiconductor
次に、図7(b)に示すように、半導体発光素子39の上面電極と第2電極リード14とをボンディングワイヤ40を介して電気的に接続した後、第1および第2パッド13、14上に、接合剤として、例えばAuボール53を形成する。
同様に、半導体受光素子41とスイッチング素子42a、42bとをボンディングワイヤ43を介して電気的に接続する。
Next, as shown in FIG. 7B, after the upper electrode of the semiconductor
Similarly, the semiconductor
次に、図7(c)に示すように、ディスペンサ54により、第1基台12の第1凹部11内にシリコン樹脂を充填し、第1封止樹脂44で封止する。
同様に、第2基台23の第2凹部22内にシリコン樹脂を充填し、第2封止樹脂45で封止する。
Next, as shown in FIG. 7C, the
Similarly, the
次に、図7(d)に示すように、ディスペンサ55により、第1基台12の上面全周に絶縁性の接着剤56、例えばノンコネクティングペーストを塗布する。
Next, as shown in FIG. 7D, an insulating
次に、図7(e)に示すように、第2筐体28を熱板57上に載置して、上方から第1凹部11に第2凹部22が対向するように真空チャック58で吸着した第1筺体21を降下させ、第1基台12に第2基台23を冠着した後、加熱あるいは超音波を印加して固着する。
Next, as shown in FIG. 7 (e), the
これにより、図1に示す第1筐体21と第2筐体28を一体化したパッケージに半導体発光素子39と半導体受光素子41およびスイッチング素子42a、42bとを搭載した光半導体装置10を製造することが可能である。
Thus, the
以上説明したように、本実施例の光半導体装置10では、予め成形加工された第1筺体21と第2筺体28とを一体化したので、パッケージサイズのばらつきを防止して光半導体装置を製造することができる。その結果、サイズの揃った小型の光半導体装置が得られる。
As described above, in the
ここでは、光半導体装置10に2個のスイッチング素子42a、42bを用いた場合について説明したが、スイッチング素子は1個でも構わない。その場合は、有極性のフォトリレーとして機能する。
更に、スイッチング素子は無くても良く、その場合は対向型の所謂フォトカプラとして機能する。
Although the case where two switching
Further, there may be no switching element. In that case, the switching element functions as a so-called photocoupler.
また、各個片への分割はブレード52で行なう場合について説明したが、ワイヤーソーで行っても構わない。ワイヤーソーによれば、切り代が小さくできるので、材料損失を減らすことができる利点がある。
Moreover, although the case where the division | segmentation into each piece was performed with the braid |
図8は本発明の実施例2に係る光半導体装置を示す図で、図8(a)はその内部を透視して眺めた平面図、図8(b)は図8(a)のB−B線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。
8A and 8B are diagrams showing an optical semiconductor device according to
本実施例において、上記実施例1と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。 In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different portions will be described.
本実施例が実施例1と異なる点は、第3および第4外部端子を第2基台に設けたことにある。 The present embodiment is different from the first embodiment in that the third and fourth external terminals are provided on the second base.
即ち、図8に示すように、本実施例の光半導体装置60のパッケージは、第1凹部11を有する第1筐体21と第2凹部22を有する第2筐体28とが、第1凹部11と第2凹部22を対向して箱型に一体化されている。
That is, as shown in FIG. 8, the package of the
第1筐体21は、上面に第1凹部11を有する第1基台12と、第1凹部11の底部内に設けられた第1電極リード15、第2電極リード16(図示せず)と、第1基台12に設けられた第1外部端子17、第2外部端子18(図示せず)とを有している。
The
第2筺体28は、上面に第2凹部22を有する第2基台23と、第2凹部22の底部内に設けられた第3電極リード26、第4電極リード27と、第2基台23に設けられた第3外部端子19、第2外部端子20を有している。
The
第1基台12の上面に設けられた第1凹部11は方形状で、その底部内には第1凹部11の一辺と反対辺側(図の右辺側)に第1および第2電極リード15、16が設けられている。
The
また、第1外部端子17は第1電極リード15に接続部29を介して電気的に接続され、第2外部端子18は第2電極リード16と接続部30(図示せず)を介して電気的に接続され、第1および第2電極リード15、16を外側へ延伸するように第1基台12の下面に設けられている。
The first
同様に、第2基台23の上面に設けられた第2凹部22は方形状で、その底部内には第2凹部22の一辺と反対辺側(図の右辺側)に第3および第4電極リード26、27が設けられている。
Similarly, the 2nd recessed
また、第3外部端子19は第3電極リード26に接続部31を介して電気的に接続され、第4外部端子20は第4電極リード27と接続部32を介して電気的に接続され、第3および第4電極リード26、27を外側へ延伸するように第2基台23の下面に設けられている。
The third
以上説明したように、本実施例の光半導体装置60は、第3および第4外部端子19、20を第2基台23に設けたので、第3および第4電極リード26、27と第3および第4外部端子19、20との電気的接続が容易になる利点がある。
As described above, in the
ここでは、第1乃至第4外部接続端子17、18、19、20を第1基台21および第2基台23の同じ辺側に設けた場合について説明したが、図9(a)に示すように互いに反対辺側に設けても構わない。また、図9(b)に示すように同じ辺側の中央部に設けても構わない。
Here, the case where the first to fourth
図10は本発明の実施例3に係る光半導体装置を示す図で、図10(a)はその内部を透視して眺めた平面図、図10(b)は図10(a)のC−C線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。 10A and 10B are views showing an optical semiconductor device according to Example 3 of the present invention. FIG. 10A is a plan view seen through the inside, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line C- of FIG. It is sectional drawing cut | disconnected along the C line and looked at the arrow direction.
本実施例において、上記実施例1と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。 In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different portions will be described.
本実施例が実施例1と異なる点は、第1基台に半導体発光素子と半導体受光素子を搭載した、反射型のフォトカプラとしたことにある。 The present embodiment is different from the first embodiment in that a reflection type photocoupler in which a semiconductor light emitting element and a semiconductor light receiving element are mounted on a first base.
始めに、本実施例の光半導体装置70のパッケージについて説明する。図10に示すように、光半導体装置70のパッケージは、第1凹部11を有する第1筐体21と第2凹部73を有する第2筐体75とが、第1凹部11と第2凹部73を対向して箱型に一体化されている。
First, the package of the
第1筐体21は、上面に第1凹部11を有する第1基台12と、第1凹部11の底部内に設けられた第1乃至第4電極リード15、16、71、72と、第1基台12に設けられた第1乃至第4外部端子17、18、19、20とを有し、第2筺体75は、上面に第2凹部73を有する第2基台74のみを有している。
The
第1基台12の上面に設けられた第1凹部11は方形状で、その底部内には第1乃至第4電極リード15、16、71、72が設けられている。
このうち、第1および第2電極リード15、16は第1凹部11の一辺側(図の左辺側)に、第3および第4電極リード71、72は第1凹部71の一辺と反対辺側(図の右辺側)に互いに離間して配置されている。
The
Of these, the first and second electrode leads 15 and 16 are on one side of the first recess 11 (the left side in the figure), and the third and fourth electrode leads 71 and 72 are on the opposite side to one side of the
また、第1乃至第4外部端子17、18、19、20は第1乃至第4電極リード15、16、71、72と接続部29、30、31、32を介してそれぞれ電気的に接続され、第1乃至第4電極リード15、16、71、72を外側へ延伸するように第1基台12の下面に設けられている。
The first to fourth
更に具体的には、第1基台12は、例えばセラミックス部材からなる第1基板33と第2基板34とが積層されている。
More specifically, the
第1基板33は、例えば厚さ0.1mmに形成され、その上面には第1乃至第4電極リード15、16、71、72が形成され、その下面には第1乃至第4外部端子17、18、19、20が形成され、第1乃至第4電極リード15、16、71、72と第1乃至第4外部端子17、18、19、20をそれぞれ接続する接続部29、30、31、32が形成されている。
第2基板34は、例えば厚さ0.4mmに形成され、開口幅が2.4mmの方形状の貫通孔34aが形成されている。
The
The
一方、第2基台74は、例えば厚さ0.2mmに形成されたセラミックス部材からなる単一の基板で、その上面には、例えば開口径が2.4mmの円形状で底部に向かってドーム状に湾曲した第2凹部73が形成されている。
On the other hand, the
ここで、方形状の第1凹部11の開口幅と円形状の第2凹部73の開口径とは等しくなくても構わないが、ほぼ等しく設定しておくことが望ましい。
Here, the opening width of the first
第1電極リード15には第1凹部11の中央側の一端部には半導体発光素子を載置するためのマウントベッド15aが設けられ、第3電極リード71には中央側の一端部には半導体受光素子を載置するためのマウントベッド71aが設けられている。
The
また、第1乃至第4外部端子17、18、19、20は、それぞれ第1基板33の下面に設けられ、第1基板33を貫通して形成された接続部29、30、31、32を介して第1乃至第4電極リード15、16、71、72に電気的に接続されている。
The first to fourth
次に、上記構造のパッケージを用いた光半導体装置70について説明する。図10に示すように、光半導体装置70は、第1基台12の第1凹部11内に設けられたマウントベッド15aに半導体発光素子39を載置して下面電極(図示せず)と第1電極リード15とを電気的に接続し、半導体発光素子39の上面電極(図示せず)と第2電極リード16とをボンディングワイヤ(第1接続導体)40を介して電気的に接続している。
Next, an
更に、第1基台12の第1凹部11内に設けられたマウントベッド71aに半導体受光素子33を載置して下面電極(図示せず)と第3電極リード71とを電気的に接続し、半導体受光素子33の上面電極(図示せず)と第4電極リード72とをボンディングワイヤ43を介して電気的に接続している。
Further, the semiconductor
この半導体発光素子39、半導体受光素子41およびボンディングワイヤ40、43を外部から保護するために、第1基台12の第1凹部11内には透光性を有する第1封止樹脂44、例えばシリコン樹脂が充填され、第1封止樹脂44の上面はほぼ平坦に形成されている。
In order to protect the semiconductor
同様に、第2基台74の第2凹部73内には、透光性を有する第2封止樹脂45、例えばシリコン樹脂が充填され、第2封止樹脂45の上面はほぼ平坦に形成されている。
Similarly, the
これにより、第1封止樹脂44と第2封止樹脂45とは互いに密着して光学的に一体化するので、半導体発光素子39から放射された光aは第1封止樹脂44と第2封止樹脂45の界面bで散乱されることなく第2基台74の第2凹部73のドーム状の湾曲面で反射され、反射された光cは半導体受光素子41の受光面に入射する。
As a result, the first sealing
上記光半導体装置70では、第1外部端子17を、例えば半導体発光素子39のカソード端子、第2外部端子18を、例えば半導体発光素子39のアノード端子として、アノード端子18およびカソード端子17を電源(図示せず)に接続することにより、半導体発光素子39からの赤外光が放射される。
In the
また、第3外部端子19を、例えば半導体受光素子41のカソード端子、第4外部端子20を、例えば半導体受光素子41のアノード端子として、アノード端子20およびカソード端子19に負荷(図示せず)を接続することにより受光した赤外光のエネルギーに応じた光電流が得られ、入力信号が電気的に絶縁されて負荷に伝達されるフォトカプラとして機能する。
Further, a load (not shown) is applied to the
次に、上記構造のパッケージを用いた光半導体装置70の製造方法について図11乃至図14を用いて説明する。
Next, a method for manufacturing the
図11は複数の第1筺体21が一括して形成された基板を示す平面図、図12は第1筺体21の製造工程の要部を示す断面図、図13は複数の第2筺体75が一括して形成された基板を示す平面図、図12は光半導体装置70の組み立て工程を順に示す断面図である。
FIG. 11 is a plan view showing a substrate on which a plurality of
図11に示すように、第1筺体21は複数の第1筐体21が格子状に配列されたシート状の基台78に一括して形成される。
As shown in FIG. 11, the
即ち、格子状に配列された第1基台12の上面の第1凹部11の底部内に第1乃至第4電極リード15、16、71、72が形成され、第1基台12の底面に第1乃至第4外部端子17〜20が形成され、第1基台12を貫通して接続部29、30、31、32が形成される。
That is, the first to fourth electrode leads 15, 16, 71, 72 are formed in the bottom of the
更に具体的には、図12に示すように、第1基台12は、第1基板33と第2基板34とを積層することにより製造される。
More specifically, as shown in FIG. 12, the
始に、例えば4隅に矩形状の貫通孔(図示せず)が形成された、厚さ0.1mmの未焼結セラミックスの第1基板33を用意し、上面にマウントベッド15aを有する第1電極リード15と、第2電極リード16と、上面にマウントベッド71aを有する第3電極リード71および第4電極リード72を、例えばニッケルおよび金メッキによりそれぞれ形成し、下面に第1乃至第4外部端子17、18、19、20を、例えばニッケルおよび金メッキによりそれぞれ形成する。
First, for example, a
次に、貫通孔の内壁面に、例えば銀メッキにより第1基板33を貫通する接続部29、30、31、32を形成し、第1乃至第4電極リード15、16、71、72と第1乃至第4外部端子17、18、19、20とを電気的に接続する。
Next, on the inner wall surface of the through hole,
次に、中央部に、例えば開口幅2.4mmの方形状の貫通孔34aが形成された、厚さ0.4mmの未焼結セラミックスの第2基板34を用意し、貫通孔34aに接続部29、30、31、32がそれぞれ内接するように第1基板33上に積層する。
Next, a non-sintered ceramic
次に、積層された未焼結セラミックスの第1基板33および第2基板34を加圧して低温焼結することにより、複数の第1筺体21が格子状に配列されたシート状の基台78が得られる。
Next, the laminated first
同様にして、図13に示すように、第2筺体75は複数の第2筐体75が格子状に配列されたシート状の基台79に一括して形成される。
Similarly, as shown in FIG. 13, the
即ち、第2基台74として、例えば厚さ0.2mmの未焼結セラミックスの基板を用意し、円形状で底部に向かって湾曲したドーム状の第2凹部73を格子状に形成した後、低温焼結することにより第2筺体75が格子状に配列されたシート状の基台79が得られる。
That is, as the
次に、シート状の基台78、79を、例えばブレードで各個片に分割することにより、第1および第2筺体21、75が得られる。
Next, the first and
次に、図14(a)に示すように、第1基台12の第1凹部11内のマウントベッド15a上に半導体発光素子39を導電性ペーストまたは共晶でマウントし、下面電極を第1電極リード15に接続する。
同様に、マウントベッド61a上に半導体受光素子41を導電性ペーストまたは共晶でマウントし、下面電極を第3電極リード71に接続する。
Next, as shown in FIG. 14A, the semiconductor
Similarly, the semiconductor
次に、図14(b)に示すように、半導体発光素子39の上面電極と第2電極リード16とをボンディングワイヤ40を介して電気的に接続し、半導体受光素子41の上面電極と第4電極リード72とをボンディングワイヤ43を介して電気的に接続する。
Next, as shown in FIG. 14B, the upper surface electrode of the semiconductor
次に、図14(c)に示すように、ディスペンサ54により、第1基台12の第1凹部11内にシリコン樹脂を充填し、第1封止樹脂44で封止する。
同様に、第2基台74の第2凹部73内にシリコン樹脂を充填し、第2封止樹脂45で封止する。
Next, as shown in FIG. 14C, the
Similarly, the
次に、図14(d)に示すように、ディスペンサ55により、第1基台12の上面全周に接着剤56を塗布する。
Next, as shown in FIG. 14D, the adhesive 56 is applied to the entire upper surface of the
次に、図14(e)に示すように、第2基台74を熱板57上に載置して、上方から第1凹部11に第2凹部73が対向するように真空チャック58で吸着した第1筺体21を降下させ、第1基台12に第2基台74を冠着した後、加熱あるいは超音波を印加して固着する。
Next, as shown in FIG. 14 (e), the
これにより、図10に示す第1筐体21と第2筐体75を一体化したパッケージに、半導体発光素子39と半導体受光素子41とを搭載した光半導体装置70を製造することが可能である。
Thus, it is possible to manufacture the
以上説明したように、本実施例の光半導体装置70では、予め成形加工された第1筺体12に半導体発光素子39と半導体受光素子41を収納し、第2筺体74の第2凹部73を光反射面としたので、パッケージの高さを小さくできる利点がある。
As described above, in the
ここでは、第1筺体12に半導体発光素子39と半導体受光素子41を収納した場合について説明したが、更にスイッチング素子を収納してフォトリレーとして動作させても構わない。
Although the case where the semiconductor
図15は本発明の実施例4に係る光半導体装置の第2筐体を示す断面図である。本実施例において、上記実施例3と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。 FIG. 15 is a sectional view showing a second housing of the optical semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the same components as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different portions will be described.
本実施例が実施例3と異なる点は、第2基台74の第2凹部73に光反射膜を形成したことにある。
The present embodiment is different from the third embodiment in that a light reflecting film is formed in the
即ち、図15に示すように、第2基台74の第2凹部73に、例えば金、銀、アルミニウムなどの金属膜をメッキまたは蒸着した光反射膜80が形成されている。
That is, as shown in FIG. 15, a
光反射膜80により、半導体発光素子39と半導体受光素子41との光結合効率を向上させることが可能である。
The
以上説明したように、本実施例の光半導体装置の第2筐体74は、第2基台74の第2凹部73に光反射膜80を形成したので、半導体受光素子41の受光感度が向上し、光半導体装置70の信頼性が向上する利点がある。
As described above, since the
また、半導体受光素子41の受光感度を一定とする場合には、半導体発光素子39の駆動電流を低減できるので、光半導体装置70の消費電流を低減できる利点がある。
Further, in the case where the light receiving sensitivity of the semiconductor
上述した実施例においては、シート状の基台50、51を分割して第1筐体21および第2筐体28を形成した後、光半導体装置10を組み立てる場合について説明したが、始にシート状の基台50、51に半導体発光素子39、半導体受光素子41およびスイッチング素子42a、42bを載置して第1及び第2樹脂44、45で封止した後、シート状の基台50、51を固着してから各個片に分離して光半導体装置10を得るようにしても構わない。
In the embodiment described above, the case where the
また、第1乃至第4外部端子17、18、19、20をメッキで形成する場合について説明したが、導電性ペーストなどの印刷法によっても構わない。
Moreover, although the case where the 1st thru | or 4th
更に、第1基台12および第2基台23が絶縁体である場合について説明したが、第1基台12および第2基台23の一部または全部が導電体であっても構わない。
Furthermore, although the case where the
その場合は、電極リード、外部接続端子、接続部をそれぞれ導電性の基台から絶縁する必要があるが、半導体発光素子39、半導体受光素子41、スイッチング素子42a、42bなどの放熱性が向上する利点がある。
In that case, it is necessary to insulate the electrode lead, the external connection terminal, and the connection portion from the conductive base, respectively, but the heat dissipation of the semiconductor
更にまた、第1凹部11および第2凹部22、73に透光性樹脂を充填した場合について説明したが、半導体発光素子39と半導体受光素子41との間で所定の光結合効率か得られ、ボンディングワイヤ40、43などの機械的強度が保てる範囲においては、第1および第2封止樹脂44、45は無くても構わない。
その場合に、第1凹部11および第2凹部22、73に乾燥不活性ガスを充填しておくことが望ましい。
Furthermore, although the case where the first
In that case, it is desirable to fill the
10、60、70 光半導体装置
11 第1凹部
12 第1基台
13 第1パッド
14 第2パッド
15 第1電極リード
15a、26a、26b、27a マウントベッド
16 第2電極リード
17 第1外部端子
18 第2外部端子
19 第3外部端子
20 第4外部端子
21 第1筺体
22、73 第2凹部
23 第2基台
24 第3パッド
25 第4パッド
26、71 第3電極リード
27、72 第4電極リード
28、75 第2筺体
29、30、31、32、37、38 接続部
33、34、35、36 基板
34a、36a 貫通孔
39 光半導体素子
40、43 ボンディングワイヤ
41 半導体受光素子
42a、42b スイッチング素子
44 第1封止樹脂
45 第2封止樹脂
46、56 接着剤
50、51、78、79 シート状の基台
52 ダイシングブレード
53 Auボール
54、55 ディスペンサ
57 熱板
58 真空チャック
80 光反射膜
10, 60, 70
Claims (5)
第2の凹部を有し、前記第2の凹部の底面に半導体受光素子が載置された第2の筐体と、
を備え、
前記半導体発光素子と前記半導体受光素子とが対向するように、前記第1の筐体に前記第2の筐体が固着されていることを特徴とする光半導体装置。 A first housing having a first recess, and a semiconductor light emitting element placed on the bottom surface of the first recess;
A second housing having a second recess, and a semiconductor light receiving element placed on the bottom surface of the second recess;
With
The optical semiconductor device, wherein the second housing is fixed to the first housing so that the semiconductor light emitting element and the semiconductor light receiving element face each other.
第2の凹部を有し、前記第2の凹部に光反射面が形成された第2の筐体と、
を備え、
前記半導体発光素子および前記半導体受光素子と前記第2の凹部の前記光反射面とが対向するように、前記第1の筐体に前記第2の筐体が固着されていることを特徴とする光半導体装置。 A first housing having a first recess, wherein the semiconductor light emitting element and the semiconductor light receiving element are juxtaposed on the bottom surface of the first recess;
A second housing having a second recess and having a light reflecting surface formed in the second recess;
With
The second casing is fixed to the first casing such that the semiconductor light emitting element and the semiconductor light receiving element are opposed to the light reflecting surface of the second recess. Optical semiconductor device.
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