光センサ装置及びその製造方法
【課題】所望の角度・方向から入射してくる光のみを受光面に到達させて検出することを可能とした光センサ装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】赤外線を検出するＩＲ素子１０と、ＩＲ素子１０を覆うモールド樹脂４９と、モールド樹脂４９を覆う蓋体６０と、を備え、ＩＲ素子１０の受光面１６は、モールド樹脂４９の表面と同一平面に配置された状態でモールド樹脂４９から露出しており、蓋体６０には、受光面１６の視野角を制限する貫通した開口部６５が設けられている。また、リードフレーム３０をさらに備えると共に、蓋体６０には鉤状の係止部が設けられていてもよい。この場合は、蓋体６０の係止部にリードフレーム３０の外周部が嵌合することによって、蓋体６０をリードフレーム３０に固定することが可能である。
【解決手段】赤外線を検出するＩＲ素子１０と、ＩＲ素子１０を覆うモールド樹脂４９と、モールド樹脂４９を覆う蓋体６０と、を備え、ＩＲ素子１０の受光面１６は、モールド樹脂４９の表面と同一平面に配置された状態でモールド樹脂４９から露出しており、蓋体６０には、受光面１６の視野角を制限する貫通した開口部６５が設けられている。また、リードフレーム３０をさらに備えると共に、蓋体６０には鉤状の係止部が設けられていてもよい。この場合は、蓋体６０の係止部にリードフレーム３０の外周部が嵌合することによって、蓋体６０をリードフレーム３０に固定することが可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線等の光を検出する光センサ素子と、この光センサ素子から出力される信号を処理する半導体素子とを備えた光センサ装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。かかる文献には、その図２に示されているように、赤外線のみを透過させる光学フィルタ付きのセンサ素子が、その端面（即ち、受光面）を除いて樹脂で覆われ、樹脂から露出している受光面は樹脂の表面と同一平面に配置された（即ち、面一となっている）構造の赤外線センサが開示されている。また、センサ素子は、赤外線によって光起電力効果を生じる量子型のフォトダイオードであることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００６／０９５８３４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された赤外線センサでは、センサ素子の受光面は樹脂の表面と面一となっている。このため、センサ素子の受光面には、さまざまな角度・方向から赤外線が入射可能であり、意図しない角度・方向から入射してくる赤外線を検出してしまう可能性があった。
そこで、この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、所望の角度・方向から入射してくる光のみを受光面に到達させて検出できるようにした光センサ装置及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る光センサ装置は、光を検出する光センサ素子と、前記光センサ素子を覆う封止部材と、リードフレームと、前記リードフレームの第１の面に固定された蓋体と、を備え、前記光センサ素子の受光面は、前記リードフレームの第１の面と同一平面に配置された状態で前記封止部材から露出しており、前記蓋体には、前記受光面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする。
ここで、「受光面の視野角」とは、受光面における光の入射可能（到達可能）な角度の範囲のことである。視野角は、例えば、受光面の法線方向を基準に規定することができる。例えば図１９に示すように、視野角θ１は、受光面の法線方向から入射してくる光と、その法線方向との交差角度で規定することができる。
【０００６】
これに対して、本発明の一態様に係る光センサ装置によれば、蓋体に設けられた開口部により、所望の角度・方向から入射してくる光のみを受光面に到達させて検出することができる。これにより、例えば、指向性のある光のみを検出したり、発光源を特定したりすることが可能である。なお、「光センサ素子」としては、例えば、後述するＩＲ素子１０が該当する。「封止部材」としては、例えば、後述するモールド樹脂４９が該当する。また、「光センサ装置」としては、例えば、後述するハイブリッドＩＲ１００、２００、４００、又は、ディスクリートＩＲ３００が該当する。
【０００７】
また、上記の光センサ装置において、前記光センサ素子の前記受光面を覆う光学フィルタ、をさらに備えることを特徴としてもよい。ここで、光学フィルタは、所望の波長範囲の光を選択的に（即ち、透過率高く）透過させる機能を有する。このような構成であれば、所望の波長範囲の光のみを光センサの受光面に到達させて検出することができ、その波長範囲から外れる光は光学フィルタで遮断することができるため、光電変換により光センサ素子から出力される電気信号（即ち、光の検出信号）について、Ｓ／Ｎ比の向上が可能である。
【０００８】
また、上記の光センサ装置において、前記蓋体の前記開口部の周辺には前記光学フィルタの外形及び寸法に対応した凹部が設けられており、前記凹部に前記光学フィルタが収納されていることを特徴としてもよい。このような構成であれば、光学フィルタの光センサに対する位置合わせは、光学フィルタを凹部へ収納することにより完了する。このため、光学フィルタの取付け作業を簡単に、且つ精度高く行うことができる。
【０００９】
また、上記の光センサ装置において、前記蓋体には鉤状の係止部が設けられており、前記係止部に前記リードフレームの外周部が嵌合することによって、前記蓋体が前記リードフレームに固定されていることを特徴としてもよい。このような構成であれば、例えば接着剤を用いることなく蓋体をリードフレームに固定することができる。
また、上記の光センサ装置において、前記蓋体と前記リードフレームの前記第１の面との間に介在する接着剤、をさらに備え、前記接着剤によって前記蓋体は前記リードフレームに固定されていることを特徴としてもよい。このような構成であれば、例えば蓋体に係止部が無くても、蓋体をリードフレームに固定することができる。
【００１０】
また、上記の光センサ装置において、前記光センサ素子から出力される信号を処理する半導体素子、をさらに備え、前記半導体素子は、前記リードフレームと電気的に接続され、且つ前記封止部材で覆われていることを特徴としてもよい。このような構成であれば、光センサ素子と半導体素子とを１つのパッケージ内に備えた光センサ装置を提供することができる。なお、「半導体素子」としては、例えば、後述するＩＣ素子２０が該当する。
【００１１】
また、上記の光センサ装置において、前記リードフレームは、前記第１の面の反対側に第２の面を有し、前記半導体素子は、前記リードフレームの前記第２の面に取り付けられていることを特徴としてもよい。このような構成であれば、当該光センサ装置は、後述の製造方法により製造することができるため、例えば、受光面にはエッチングダメージがなく、光の透過性などに関して、高い品質の光センサ装置を提供することができる。また、例えば、半導体素子上に光センサを積んだスタック構造ではなく、光センサ素子と半導体素子とをインターポーザを含めて樹脂封止した構造でもないため、厚みの小さな光センサ装置を提供することができる。なお、「第１の面」としては、例えば、後述するリードフレーム３０の上面（裏面）３０ａが該当する。「第２の面」としては、例えば、後述するリードフレーム３０の表面が該当する。
【００１２】
本発明の別の態様に係る光センサ装置の製造方法は、光を検出する光センサ素子を備えた光センサ装置をリードフレームを用いて製造する方法であって、前記リードフレームの第１の面に粘着テープの粘着性を有する面を貼付する工程と、前記粘着テープの前記粘着性を有する面であって、前記リードフレームから露出している領域に光センサ素子の受光面を貼付する工程と、前記リードフレームと前記光センサ素子とを電気的に接続する工程と、前記光センサ素子を封止部材で覆う工程と、前記封止部材及び前記リードフレームから前記粘着テープを除去する工程と、前記封止部材及び前記リードフレームを切断してパッケージを形成する工程と、前記リードフレームの前記第１の面を覆う蓋体を取り付ける工程と、を備え、前記蓋体には、前記受光面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする。
このような方法によれば、所望の角度・方向から入射してくる光のみを受光面に到達させて検出することができ、例えば、指向性のある光のみを検出したり、発光源を特定したりすることが可能な光センサ装置を作製することができる。
【００１３】
また、封止部材をエッチングすることなく、光センサ素子に光を導入するための窓を封止部材に形成することができる。従来技術と比べて、封止部材に窓を形成するためのエッチング工程が不要であるため、工程数の増加や製造コストの上昇を抑えることができる。また、光センサ素子の受光面にエッチングダメージを与えずに済むため、例えば光の透過性など、受光に関する性能の品質低下を防ぐことができる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様に係る光センサ装置の製造方法は、光を検出する光センサ素子と、前記光センサ素子から出力される信号を処理する半導体素子と、を備えた光センサ装置をリードフレームを用いて製造する方法であって、前記リードフレームの第１の面に粘着テープの粘着性を有する面を貼付する工程と、前記粘着テープの前記粘着性を有する面であって、前記リードフレームから露出している領域に前記光センサ素子の受光面を貼付する工程と、前記リードフレームの前記第１の面の反対側の第２の面上に前記半導体素子を取り付ける工程と、前記リードフレームと前記半導体素子とを電気的に接続する工程と、前記光センサ素子と前記半導体素子とを封止部材で覆う工程と、前記封止部材及び前記リードフレームから前記粘着テープを除去する工程と、前記封止部材及び前記リードフレームを切断してパッケージを形成する工程と、前記リードフレームの前記第１の面を覆う蓋体を取り付ける工程と、を備え、前記蓋体には、前記受光面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
このような方法によれば、上記の光センサ装置の製造方法と同様の効果を奏することができる。また、上記の効果に加えて、当該方法により作製される光センサ装置の構造は、半導体素子上に光センサを積んだスタック構造ではなく、光センサ素子と半導体素子とをインターポーザを含めて樹脂封止した構造でもないため、比較的簡単な方法で厚みの小さい光センサ装置を提供することができる。
【００１６】
また、本発明のさらに別の態様に係る光センサ装置は、光を検出する光センサ素子と、前記光センサ素子を覆う封止部材と、前記封止部材を覆う蓋体と、を備え、前記光センサ素子の受光面は前記封止部材の上面と同一平面に配置された状態で前記封止部材から露出しており、前記蓋体には、前記受光面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする。このような構成であれば、蓋体に設けられた開口部により、所望の角度・方向から入射してくる光のみを受光面に到達させて検出することができる。これにより、例えば、指向性のある光のみを検出したり、発光源を特定したりすることが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、所望の角度・方向から入射してくる光のみを受光面に到達させて検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係るハイブリッドＩＲ１００の構成例を示す図。
【図２】第１実施形態に係るＩＲ素子１０の構成例を示す図。
【図３】第１実施形態に係るＩＣ素子２０の、信号処理回路２１の構成例を示す図。
【図４】第１実施形態に係るリードフレーム３０の構成例を示す図。
【図５】第１実施形態に係る蓋体６０の構成例を示す図。
【図６】第１実施形態に係るハイブリッドＩＲ１００の製造方法を示す図（その１）。
【図７】ハイブリッドＩＲ１００の製造方法を示す図（その２）。
【図８】ハイブリッドＩＲ１００の製造方法を示す図（その３）。
【図９】ハイブリッドＩＲ１００の製造方法を示す図（その４）。
【図１０】ハイブリッドＩＲ１００の製造方法を示す図（その５）。
【図１１】ハイブリッドＩＲ１００の製造方法を示す図（その６）。
【図１２】ハイブリッドＩＲ１００の製造方法を示す図（その７）。
【図１３】ハイブリッドＩＲ１００の製造方法を示す図（その８）。
【図１４】第２実施形態に係るハイブリッドＩＲ２００の製造方法を示す図。
【図１５】第３実施形態に係るハイブリッドＩＲ３００の構成例を示す図。
【図１６】第４実施形態に係るディスクリートＩＲ４００の構成例を示す図。
【図１７】第５実施形態に係るハイブリッドＩＲ５００の構成例を示す図。
【図１８】第６実施形態に係るハイブリッドＩＲ６００の構成例を示す図。
【図１９】視野角を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明による実施形態を、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する各図において、同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合もある。
（１）第１実施形態
（１．１）ハイブリッドＩＲの概略構成
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るハイブリッドＩＲ１００の構成例を示す斜視図である。図１（ａ）は蓋体が取り付けられた後（即ち、完成した状態）のハイブリッドＩＲ１００を示す図であり、図１（ｂ）は蓋体が取り付けられる前の状態を示す図である。
【００２０】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、このハイブリッドＩＲ１００は、ＩＲ素子１０と、ＩＣ素子２０と、リードフレーム３０と、モールド樹脂４９と、蓋体６０と、を有する。図１（ｂ）に示すように、このハイブリッドＩＲ１００において、ＩＲ素子１０の受光面１６は、モールド樹脂４９から露出しており、リードフレーム３０の上面３０ａ及びモールド樹脂４９の上面４９ａとそれぞれ同一平面となるように（即ち、面一となるように）配置されている。また、ＩＣ素子２０は、リードフレーム３０のダイパッド領域に固定されており、その全てがモールド樹脂４９で覆われるように封止されている。蓋体６０は、リードフレーム３０又はモールド樹脂４９の少なくとも一方に固定されており、リードフレーム３０の上面３０ａ及びモールド樹脂４９の上面４９ａを覆っている。また、この蓋体６０には、受光面１６の視野角を制限する貫通した開口部６５が設けられている。外界の光は、この開口部６５を通って受光面１６に到達するようになっている。以下、ハイブリッドＩＲ１００を構成する各要素と、その製造方法について詳しく説明する。
【００２１】
（１．２）ＩＲ素子の構成
図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るＩＲ素子１０の構成例を示す図であり、図２（ａ）はＩＲ素子１０の表面側を示す図、図２（ｂ）は光電変換素子１３の断面を示す図である。図２（ａ）に示すＩＲ素子１０は、赤外線を検出する光センサ素子であり、赤外線等の光を透過する光透過基板１１と、この光透過基板１１の表面側に形成された受光部１２と、を備える。
【００２２】
これらの中で、光透過基板１１としては、ＧａＡｓ基板が用いられる。また、ＧａＡｓ基板の他に、例えば、Ｓｉ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、Ｇｅなどの半導体基板、若しくは、ＧａＮ、ＡｌＮ、サファイヤ基板、ガラス基板などの基板が用いられる。このような基板によれば、赤外線等の特定波長の光を、光透過基板１１の裏面から表面にかけて効率的に透過させることができる。
【００２３】
また、受光部１２は、複数の光電変換素子１３と、光電変換素子１３で光電変換された電気信号を出力するためのパッド部１４と、配線１５と、を有する。光電変換素子１３はいずれも量子型のフォトダイオードであって、配線１５によって直列に接続されている。接続される光電変換素子１３の数が大きいほど発生する起電力は大きくなり、センサとしての感度が高まる。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、光電変換素子１３は、例えば、光透過基板１１上に形成されたインジウム（ｌｎ）及びアンチモン（Ｓｂ）を含むＩｎＳｂのようなｎ型化合物半導体層（ｎ層）１３ａと、このｎ層１３ａ上に形成されたノンドープの化合物半導体層層（π層）１３ｂと、このπ層１３ｂ上に形成され、バンドギャップがｎ層１３ａ及びπ層１３ｂよりも大きいＡｌＩｎＳｂのような化合物半導体層１３ｃと、この化合物半導体層１３ｃ上に形成され、ｐ型の不純物が高濃度にドーピングされているｐ型化合物半導体層（ｐ層）１３ｄとにより構成されている。このように、ｎ層１３ａと、π層１３ｂと、ｎ層１３ａ及びπ層１３ｂよりもバンドギャップが大きい化合物半導体層１３ｃと、ｐ層１３ｄとが順次積層されてなる光電変換素子１３は、２０００ｎｍ〜７４００ｎｍの赤外線を検出することができる。
【００２５】
図２（ａ）に示すパッド部１４は、受光部１２の光電変換で得られた電気信号をＩＣ素子に出力するために設けられている。このパッド部１４は、例えば、互いに離間して配置された一対のパッド電極１４ａ及び１４ｂを有する。一方のパッド電極１４ａと複数の光電変換素子１３からなる列の一端との間、及び、他方のパッド電極１４ｂと上記列の他端との間がそれぞれ、配線１５によって電気的に接続されている。
【００２６】
ところで、このＩＲ素子１０において、パッド部１４は、ＩＲ素子１０の表面のより中心に近い一部範囲（中心部）に配置されている。また、複数の光電変換素子１３は、このパッド部１４の周囲に配置されている。このような配置によれば、パッド電極１４ａ、１４ｂにワイヤーボンディングする際、圧力や超音波が加わっても光透過基板１１が欠損し難いという利点がある。また、光透過基板１１が欠損し難いため、パッド電極１４ａ、１４ｂに対して、Ａｕ等からなるワイヤーを充分な圧力や超音波で接合することができる。このため、ワイヤーをパッド電極１４ａ、１４ｂにより確実に圧着することができ、ワイヤーボンディングの信頼性を高めることができる。次に、このＩＲ素子１０と同一のパッケージ内に配置されるＩＣ素子２０の構成例について説明する。
【００２７】
（１．３）ＩＣ素子の構成
図３は、本発明の第１実施形態に係るＩＣ素子２０の、信号処理回路２１の構成例を示すブロック図である。
図３に示すように、ＩＣ素子２０が有する信号処理回路２１は、ＩＲ素子１０やその他の各回路に対して必要に応じてバイアス電流若しくは電圧を与える電源回路２２と、ＩＲ素子１０からの電気信号を増幅する増幅回路２３と、増幅された電気信号を予め設定した電圧と比較する判定回路２４と、基準値としての予め設定した電圧を判定回路２４に入力する基準値発生回路２５とを含み、判定回路２４は外部へ判定結果となるデジタル信号を出力する。信号処理回路２１に含まれる上記の各要素はそれぞれ対応する要素と電気的に接続されている。
【００２８】
一般に、ＩＲ素子を含む光センサ素子の出力信号の振幅、若しくは変動量は数μＶから数ｍＶ以下と小さいため、電気信号は信号処理回路の増幅回路により増幅される。よって、ＩＲ素子１０の受光部１２に光が入射すると、該入射光は電気信号に変換されて増幅回路２３へと出力される。増幅回路２３では、電気信号を増幅して出力する。その後、増幅回路２３から出力された電気信号は、人体や炎からの赤外線を感知したか否かを判断するための判定回路２４に入力される（なお、この電気信号は、外部にアナログ出力しても良い。）。
【００２９】
このとき、判定回路２４には、基準値発生回路２５により、判定回路２４にて判定すべき波長の光、例えば、人体や炎からの赤外線に応じて設定された電圧（基準値電圧）が入力されており、判定回路２４は、該基準値電圧と増幅された電気信号とを比較することにより、該比較結果の電気信号を外部へデジタル出力する。
なお、図３に示したような信号処理回路２１を有するＩＣ素子２０は、量産性、設計の自由度等の観点から最も一般的なシリコン基板にＣＭＯＳプロセスやＢｉＣＭＯＳプロセス、若しくはバイポーラプロセス等により形成するのが好ましいが、ＧａＡｓ基板をはじめとする化合物半導体基板に形成してもよく、用途や、使用環境等に応じて最適な材料とプロセスを選択することができる。次に、リードフレームの構成例について説明する。
【００３０】
（１．４）リードフレームの構成
図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るリードフレーム３０の構成例を示す平面図である。図４（ａ）はリードフレーム３０の表面側を示し、図４（ｂ）はリードフレーム３０の裏面側を示している。
図４（ａ）及び（ｂ）に示すリードフレーム３０は、例えば、銅（Ｃｕ）板を、フォトリソグラフィ技術により、その表面及び裏面の側からそれぞれ選択的にエッチングし、ニッケル（Ｎｉ）−パラジウム（Ｐｄ）−金（Ａｕ）等のめっき（鍍金）処理を施すことにより形成されたものである。
【００３１】
図４（ａ）において、リードフレーム３０内の白色の領域は表面と裏面との間で貫通している領域（以下、貫通領域ともいう。）３１を示し、ハッチングを付した領域は表面の側からハーフエッチングされた領域（以下、ハーフエッチング領域ともいう。）３２ａを示す。また、グレーの領域はエッチング時にフォトレジスト等でマスクされることにより、エッチングされなかった領域（以下、非エッチング領域）３３ａを示す。同様に、図４（ｂ）において、リードフレーム３０内の白色の領域は貫通領域３１を示し、ハッチングを付した領域は裏面の側からハーフエッチングされた、ハーフエッチング領域３２ｂを示す。また、グレーの領域はエッチング時にフォトレジスト等でマスクされことによりエッチングされなかった、非エッチング領域３３ｂを示す（なお、この裏面側の非エッチング領域３３ｂが、図１（ｂ）に示したリードフレーム３０の上面３０ａである。）。
【００３２】
また、図４（ａ）に示すように、リードフレーム３０の表面側のハーフエッチング領域３２ａには、ＩＣ素子を取り付けるためのダイパッド領域３４が設定されている。さらに、このダイパッド領域３４の隣（図４（ａ）では、右隣）にある貫通領域には、ＩＲ素子１０を配置するための領域３５が設定されている。
さらに、図４（ａ）及び（ｂ）に示すリードフレーム３０の外周部は、後述のダイシング工程で、ダイシングブレード等により切断される領域（カーフ幅という。）３６となっている。
【００３３】
なお、後述の図６（ｂ）に示すように、リードフレーム３０の表面側が非エッチング領域３３ａであり、且つその裏面側も非エッチング領域３３ｂである部位（以下、第１の部位ともいう。）３７の厚さをＴ１とし、リードフレーム３０の表面側がハーフエッチング領域３２ａで裏面側が非エッチング領域である部位（以下、第２の部位ともいう。）３８の厚さをＴ２としたとき、これらの大小関係は、Ｔ１＞Ｔ２となっている。Ｔ１は例えば０．４［ｍｍ］であり、Ｔ２は例えば０．２［ｍｍ］である。また、第２の部位３８は、第１の部位３７と比べて、その表面が断面視で凹んでいる（即ち、第２の部位３８の表面は、第１の部位３７の表面よりも低い位置にある。）。ダイパッド領域３４は、このような第２の部位３８の表面に設定されている。次に、このリードフレーム３０を用いて、光センサ装置の一種であるハイブリッドＩＲ１００を製造する方法について説明する。
【００３４】
（１．５）蓋体の構成
図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る蓋体６０の構成例を示す斜視図と、この斜視図をＸ４−Ｘ´４線で切断した断面図である。
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、この蓋体６０は、例えば、ハイブリッドＩＲ１００のパッケージの平面視による形状（即ち、平面形状）と同じ形状で同じ寸法（実際には、パッケージに対する蓋体６０の取付けを容易にするために、パッケージよりも若干大きめの寸法）を有するプレート部６１と、このプレート部６１の外周の側面に設けられた（即ち、プレート部６１を囲むように設けられた）ガイド部６２と、このガイド部６２に設けられた鉤状の係止部６３と、を有する。このプレート部６１のＩＲ素子に対応する部分（即ち、蓋体６０をパッケージに取り付けたときに、ＩＲ素子の受光面と向かい合う部分）には、受光面の視野角を制限するための、貫通した開口部６５が設けられている。
このような構成を有する蓋体６０は、例えば、射出成型で使用される液晶ポリマーで、熱変形温度が２５０°以上の材質で構成されている。これにより、実装時のリフロー条件（例えば、炉温２６０℃、時間１０秒）に耐えることができる。
【００３５】
また、図１（ａ）に示したように、この蓋体６０をパッケージに被せると、ガイド部６２によってパッケージの側面は覆われる。これにより、パッケージの４つの側面（即ち、４辺）からＩＲ素子１０の側へ、光が漏れ入らないようにすることができる。
また、後述するように、この鉤状の係止部６３が、リードフレームの外周部に掛止されることによって、蓋体６０はリードフレームに固定される。この掛止を容易にする（即ち、係止部６３がリードフレームの外周に掛り易くする）ために、係止部６３のリードフレームの表面側と接触する面６３ａは、水平面（図５では、プレート部６１の表面）に対して傾斜している。この傾斜の角度θ２は、例えば、１０°である。
【００３６】
なお、図５（ｂ）では、開口部６５の側面６５ａが水平面に対して垂直である場合を示しているが、これはあくまで一例である。この第１実施形態において、開口部６５の側面６５ａは水平面に対して傾斜していてもよい。例えば、ＩＲ素子の受光面から上側（即ち、光が入射してくる方向）に向かって徐々に径が広がるように、開口部６５の側面６５ａは傾斜していてもよい。この側面６５ａの水平面に対する角度は、所望の視野角に応じて任意に設定可能である。
【００３７】
また、図５（ａ）及び（ｂ）では、ガイド部６２の４辺のうちの１辺にのみ（即ち、断面視でプレート部６１の片側にのみ）係止部６３を設けた構成を図示したが、これはあくまで一例である。本発明の各実施形態では、例えば後述の図１３に示すように、ガイド部６２の４辺のうちの向かい合う２辺に（即ち、断面視でプレート部６１の両側に）係止部６３を設けた構成であってもよい。
【００３８】
（１．６）ハイブリッドＩＲの製造方法
図６（ａ）〜図１３は、本発明の第１実施形態に係るハイブリッドＩＲ１００の製造方法を示す工程図である。図６〜図１２の各図において、（ａ）は表面側（即ち、第２の面の側）から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）をＸ６−Ｘ´６〜Ｘ１２−Ｘ´１２線でそれぞれ切断したときの断面図である。なお、図１０（ａ）では、図面の複雑化を回避するために金型の図示を省略している。
【００３９】
図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、まず始めに、リードフレーム３０´の裏面側（即ち、第１の面の側）に粘着テープ４１を貼付する。ここでは、図４（ａ）及び（ｂ）に示したリードフレーム３０を１つの単位パターンとし、この単位パターンが平面視で縦方向及び横方向にそれぞれ連続して並ぶように配置されたリードフレーム３０´を用意する。そして、この用意されたリードフレーム３０´の裏面に粘着テープ４１を貼付する。リードフレーム３０´の裏面側に粘着テープ４１を貼付することによって、貫通領域３１の底面に粘着テープ４１の粘着層が露出した状態となる。
【００４０】
なお、粘着テープ４１としては、粘着性を有すると共に、耐熱性を有する樹脂製のテープが用いられる。粘着性については、粘着層の糊厚がより薄いほうが好ましい。また、耐熱性については、約１５０℃〜２００℃の温度に耐えることが必要とされる。このような粘着テープ４１として、例えばポリイミドテープを用いていることができる。ポリイミドテープは、約２８０℃に耐える耐熱性を有している。このような高い耐熱性を有するポリイミドテープは、後のモールドやワイヤーボンディング時に加わる高熱にも耐えることが可能である。また、粘着テープ４１としては、ポリイミドテープの他に、以下のテープを用いることも可能である。
【００４１】
・ポリエステルテープ 耐熱温度、約１３０℃（但し使用条件次第で耐熱温度は約２００℃にまで達する）。
・テフロン（登録商標）テープ 耐熱温度：約１８０℃
・ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド） 耐熱温度：約１６０℃
・ガラスクロス 耐熱温度：約２００℃
・ノーメックペーパー 耐熱温度：約１５０〜２００℃
・他に、アラミド、クレープ紙が粘着テープ４１として利用し得る。
【００４２】
次に、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、粘着テープ４１の粘着性を有する面であって、リードフレーム３０´から露出している領域（その中でも、図４（ａ）及び（ｂ）に示した、ＩＲ素子を配置するための領域３５）にＩＲ素子１０を貼付する。この貼付（即ち、ＩＲ素子のダイボンディング）は、ＩＲ素子１０の裏面１６を貼り付け面として行う。なお、この貼付に際して、ＩＲ素子１０の裏面１６には予め保護膜（図示せず）を形成しておいてもよい。保護膜としては、例えばフォトレジストを用いることができる。このような保護膜は、例えば、ＩＲ素子１０の基材である光透過基板１１をダイシングする前に成膜しておくことができる。
【００４３】
次に、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、リードフレーム３０´の表面に設定されているダイパッド領域にＩＣ素子２０を取り付ける。この取付け（即ち、ＩＣ素子のダイボンディング）は、例えば、ＩＣ素子２０の裏面（即ち、上述の信号処理回路２１などが形成された面の反対側の面）を取付け面として、銀（Ａｇ）ペースト等の接着剤を介して行う。
【００４４】
次に、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＩＣ素子２０とリードフレーム３０´、及び、ＩＣ素子２０とＩＲ素子１０をそれぞれ電気的に接続する。ここでは、ＩＣ素子２０の表面にあるパッド電極２６とリードフレーム３０´のボンディング用端子部３９とをＡｕ等からなるワイヤー４５で接続すると共に、ＩＣ素子２０の表面にあるパッド電極２７とＩＲ素子１０の表面にあるパッド電極１４ａ、１４ｂとをＡｕ等からなるワイヤー４６で接続する（即ち、ワイヤーボンディングを行う）。
【００４５】
なお、ＩＣ素子２０とリードフレーム３０´との接続は、リードフレーム３０´のボンディング用端子部３９からＩＣ素子２０のパッド電極２６に向かってワイヤー４５を伸ばす、所謂逆ボンディングによって行うことが好ましい。即ち、ボールの形成を伴う１ｓｔボンドをリードフレーム３０´のボンディング用端子部３９に対して行い、２ｎｄボンドをＩＣ素子２０のパッド電極２６に対して行う。このような方法であれば、ＩＣ素子２０のパッド電極２７よりも、リードフレーム３０´のボンディング用端子部３９の方が低い位置にあるため、ＩＣ素子２０のパッド電極２６からリードフレーム３０´のボンディング用端子部３９に向かってワイヤー４５を伸ばす、所謂正ボンディングの場合と比較して、ボンディング後のワイヤー４５の高さを低くすることができる。
【００４６】
また、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０との接続は、ＩＲ素子１０のパッド電極１４ａ、１４ｂからＩＣ素子２０のパッド電極２７に向かってワイヤー４６を伸ばすこと（つまり、ＩＣ素子２０から見て逆ボンディング）によって行うことが好ましい。即ち、ボールの形成を伴う１ｓｔボンドをＩＲ素子１０のパッド電極１４ａ、１４ｂに対して行い、２ｎｄボンドをＩＣ素子２０のパッド電極２６に対して行う。このような方法であれば、ＩＣ素子２０のパッド電極２７よりも、ＩＲ素子１０のパッド電極１４ａ、１４ｂの方が低い位置にあるため、ボンディング後のワイヤー４６の高さを低くすることができる。
【００４７】
次に、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、リードフレーム３０´の表面側に上金型４７を配置すると共に、リードフレーム３０´の裏面側にした下金型４８を配置する。そして、上金型４７と下金型４８とによりリードフレーム３０´を挟み込み、上金型４７と下金型４８とに挟まれた空間内にサイドからモールド樹脂を注入し、充填する。これにより、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、リードフレーム３０´の表面側において、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０及びワイヤー４５、４６をモールド樹脂４９で封止する。
【００４８】
なお、モールド樹脂４９としては、例えばエポキシ樹脂を用いることが可能である。また、この樹脂封止の工程では、上金型とリードフレーム３０´の表面側の非エッチング領域３３ａとが隙間無く接触し、且つ、下金型とリードフレーム３０´の裏面側の非エッチング領域３３ｂとが隙間無く接触した状態で、両金型の重ね合わせにより形成される空間のサイドからモールド樹脂４９が供給される。このため、図１１（ａ）に示すように、樹脂封止後は、非エッチング領域３３ａはモールド樹脂４９から露出した状態となる。また、この非エッチング領域３３ａで囲まれているハーフエッチング領域３２ａにもモールド樹脂４９は供給されないため、この領域３２ａもモールド樹脂４９から露出した状態となる。
【００４９】
次に、リードフレーム３０´の裏面側から粘着テープを除去する。粘着テープの除去後、ポストキュア、ウェットブラストを施し、さらに、ＩＲ素子１０の裏面に図示しない保護膜が形成されている場合は、当該保護膜を除去する。
その後、モールド樹脂４９及びリードフレーム３０´を、ダイシング装置によりダイシングし、カーフ幅３６を切断する。これにより、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、モールド樹脂及びリードフレームは個々の製品（即ち、個々のハイブリッドＩＲ１００）に切り離されて、パッケージ化される。
【００５０】
次に、このパッケージの表面に蓋体を取り付ける（蓋体の取付け工程）。ここで、図１２（ａ）及び（ｂ）に示したように、パッケージ化された個々のハイブリッドＩＲ１００の外周の側面には、リードフレーム３０の第２の部位３８であって、モールド樹脂４９から露出している第２の部位３８ａが存在する。そこで、図１３に示すように、この蓋体６０の取付け工程では、蓋体６０の内側（即ち、係止部６３が存在する側）をパッケージの表面（即ち、リードフレーム３０の上面３０ａであり、モールド樹脂４９の上面４９ａ）に向かい合わせ、この状態で、係止部６３をリードフレーム３０の第２の部位３８ａに引っ掛けて止める。即ち、断面視で水平方向に突き出ている第２の部位３８ａを、鉤状の係止部６３に嵌合させる。これにより、蓋体６０をリードフレーム３０に固定する。このように固定した後は、ＩＲ素子１０の受光面１６の真上に、視野角制限用の開口部６５が位置することとなる。
【００５１】
なお、リードフレーム３０は、上記したようにＩＣ素子２０が固定されるダイパッド領域と、このＩＣ素子２０と電気的に接続される複数の端子部とを有する。これら端子部には、モールド樹脂４９で覆われたボンディング用端子部３９と、このボンディング用端子部３９と一体に形成されており、その一部がモールド樹脂４９から露出している外部配線基板接続用端子部４２（例えば、図１２（ａ）を参照。）とがある。ハイブリッドＩＲ１００を、各種の機器に組み込む際は、この外部配線基板接続用端子部４２を、例えばインターポーザ等の配線基板の端子部に電気的に接続する。これにより、受光面１６が遮られることなく、ハイブリッドＩＲ１００を配線基板に実装することができる。
以上説明したように、本発明の第１実施形態によれば、蓋体６０が有する視野角制限用の開口部６５により、所望の角度・方向から入射してくる光のみをＩＲ素子１０の受光面１６に到達させて検出することができる。これにより、例えば、指向性のある光のみを検出したり、発光源を特定したりすることが可能である。
【００５２】
また、リードフレーム３０の上面３０ａが蓋体６０により覆われているため、例えば、パッケージの上方から液滴等が滴下された場合でも、この液滴がリードフレーム３０の上面３０ａに付着することを防ぐことができるため、この液滴を介してＩＲ素子１０とリードフレーム３０とがショートしてしまうことを防ぐことができる。さらに、リードフレーム３０の上面３０ａは蓋体６０で覆われて外部から視認することができないので、例えば、ユーザーがリードフレーム３０の上面３０ａをＩＲ素子１０の受光面１６であると誤認してしまうようなこともない。なお、図示しないが、この蓋体６０の表面には、ハイブリッドＩＲ１００の品種名やロット番号等をレーザー又は印刷等の方法でマーキングすことも可能である。
【００５３】
さらに、本発明の第１実施形態は、上記以外にも種々の効果を奏する。
即ち、本発明の第１実施形態によれば、ＩＲ素子１０の受光面１６を貼り付け面として、ＩＲ素子１０を粘着テープ４１に貼付した状態で樹脂封止を行い、その後、粘着テープ４１を除去する。これにより、モールド樹脂４９をエッチングすることなくＩＲ素子１０の受光面に光を入射させることができる。従来技術と比べて、光を導入するための窓を形成するために、モールド樹脂４９をエッチングする必要はなく、エッチング工程とこれに付随するフォトリソグラフィ工程が不要であるため、工程数の増加や製造コストの上昇を抑えることができる。また、ＩＲ素子１０の受光面１６にエッチングダメージを与えずに済むため、例えば光の透過性など、受光に関する性能の品質低下を防ぐことができる。
【００５４】
さらに、本発明の第１実施形態によれば、ＩＣ素子２０上にＩＲ素子１０を積んだスタック構造ではなく、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０とをインターポーザを含めて樹脂封止した構造でもないため、比較的簡単な方法で厚みの小さいハイブリッドＩＲ１００を作製することができる。
また、上記の第１実施形態では、リードフレーム３０のダイパッド領域３４は、ハーフエッチングが施された第２の部位３８の表面（即ち、ハーフエッチング領域３２ａ）に設定されている。このため、例えば、厚さが全体的に均一な（即ち、表面にハーフエッチングが施されていない）リードフレームにＩＣ素子を取り付ける場合と比較して、ＩＣ素子２０の取付け位置を低くすることができる。これにより、ハイブリッドＩＲ１００の厚さをより薄くすることができる。上記の逆ボンディングと共に、ハイブリッドＩＲ１００のさらなる小型、薄型化に寄与することができる。
【００５５】
さらに、上記の第１実施形態では、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０とが１つのパッケージ内に配置されている。このため、これらを別々に用意し、インターポーザ等の配線基板に対してそれぞれ実装する場合と比べて、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０との離間距離を短くすることができ、実装密度の向上が寄与することができる。また、配線基板に対する実装の部品点数を減らすことができるため、実装にかかるコストの低減が可能である。さらに、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０とを電気的に接続する配線（例えば、図９（ａ）に示したワイヤー４６）の全てをモールド樹脂４９で封止できるため、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０との電気的接続の信頼性を高めることができる。
【００５６】
（２）第２実施形態
ところで、本発明では、ＩＲ素子の受光面上に、所望の波長の光を選択的に（即ち、透過率高く）透過させる機能を有する光学フィルタを配置し、この光学フィルタによって所望の波長範囲の光のみを受光面に到達させるようにしてもよい。この場合、光学フィルタは例えば接着剤を用いてＩＲ素子の受光面に取り付けてもよい。或いは、上記の蓋体とＩＲ素子との間で光学フィルタを挟持するようにしてもよい。
【００５７】
図１４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２実施形態に係るハイブリッドＩＲ２００の製造方法を示す工程図である。この第２実施形態では、図１４（ａ）に示すように、蓋体７０を用意する。この蓋体７０において、例えば図５（ａ）及び（ｂ）に示した蓋体６０との違いは、ＩＲ素子１０を収納するための凹部６７を蓋体６０の内側に有する点である。この凹部６７は、光学フィルタの外形と同じ形で、同じ寸法（実際には、光学フィルタの凹部６７への嵌め込みを容易に行うために、光学フィルタよりも若干大きめの寸法）を有する。
【００５８】
次に、図１４（ｂ）に示すように、この凹部に光学フィルタ６８を嵌め込む。上述のように、凹部の外形及びその寸法は光学フィルタ６８の外形及び寸法に対応している。このため、光学フィルタ６８を凹部へ嵌め込むことにより、光学フィルタ６８の取付けと、ＩＲ素子１０に対する位置合わせとが同時に完了する。凹部の形状と大きさが光学フィルタ６８のそれらに対応していることにより、光学フィルタ６８の取付け作業を簡単に、且つ精度高く行うことができる。
【００５９】
次に、図１４（ｃ）に示すように、ダイシングによりパッケージ化されたハイブリッドＩＲ１００）に、光学フィルタ６８が嵌め込まれた蓋体７０を取り付ける。この蓋体７０の取付け方法は例えば第１実施形態と同じである。即ち、蓋体６０の内側をパッケージの表面に向かい合わせ、この状態で、係止部６３をリードフレーム３０の第２の部位３８ａに引っ掛けて止める。これにより、光学フィルタ６８を有するハイブリッドＩＲが完成する。
【００６０】
なお、光学フィルタ６８の種類に特に制限はなく、赤外線を透過する機能を有するものであればよい。或いは、赤外線の中でも、特定の波長の赤外線を選択的に透過する機能を有するものでもよい。例えば、光学フィルタ６８は、光学部材と、この光学部材上に多層で形成された薄膜とで、長波長又は短波長、又はその両方の波長の赤外線を透過させない機能を有するものであり、これらの透過機能を組み合わせて結果的に、特定の波長の赤外線のみを透過させる機能を有するものでもよい。
【００６１】
この光学フィルタ６８は、特定の波長の赤外線のみを透過させる機能を１枚で行っても良いし、場合によっては複数枚を使用することもできる。また、この光学部材の材料としては、シリコン（Ｓｉ）、硝子（ＳｉＯ２）、サファイヤ（Ａｌ２Ｏ３）、Ｇｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣａＦ２、ＢａＦ２などの所定の赤外線が透過する材料が用いられ、また、これに蒸着される薄膜材料としては、シリコン（Ｓｉ）、硝子（ＳｉＯ２）、サファイヤ（Ａｌ２Ｏ３）、Ｇｅ、ＺｎＳ、ＴｉＯ２、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５などが使用される。また、光学部材上に異なる屈折率を有する誘電体を層状に積層した誘電体多層膜フィルタは、表面、裏面異なる所定の厚み構成で両面に作られていてもよいし、また、片面のみに形成されていてもよい。また、不要な反射を防止する目的で反射防止膜が表面、裏面の両面、又は片面の最表層に形成されていても構わない。
【００６２】
以上説明したように、本発明の第２実施形態によれば、所望の波長範囲の光（例えば赤外線、又は、赤外線の中でも特定の波長の赤外線）のみをＩＲ素子１０の受光面に到達させて検出することができ、その波長範囲から外れる光は光学フィルタ６８で遮断することができるため、光電変換によりＩＲ素子１０から出力される電気信号（即ち、赤外線の検出信号）について、Ｓ／Ｎ比の向上が可能である。
【００６３】
（３）第３実施形態
なお、上記の第１、第２実施形態では、蓋体６０の取付けを、係止部６３をリードフレーム３８に引っ掛けることにより行う場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られることはない。例えば、接着剤を用いて蓋体６０をパッケージの上面に取り付けてもよい。具体的には、図１５（ａ）〜（ｃ）に示すような構成であってもよい。
【００６４】
図１５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３実施形態に係るハイブリッドＩＲ３００の構成例を示す斜視図と、断面図である。図１５（ａ）は蓋体６０を取り付ける前の状態を示し、図１５（ｂ）及び（ｃ）は蓋体６０を取り付けた後の状態を示している。
このハイブリッドＩＲ３００において、例えば図１（ａ）及び（ｂ）や、図１２（ａ）〜図１４（ｃ）に示したハイブリッドＩＲ１００、２００との違いは、リードフレーム３８に対する蓋体６０の固定方法と、その固定方法の違いによる蓋体６０の構造だけである。
【００６５】
即ち、図１５（ｃ）に示すように、この第３実施形態において、蓋体６０には係止部が設けられておらず、係止部にリードフレーム３０の外周部は嵌合していない。その代わりに、図１５（ａ）に示すように、リードフレーム３０の上面３０ａに接着剤６９を塗布し、その後、蓋体６０をパッケージに載せて樹脂を加熱硬化する。又は、図示しないが、蓋体６０（光学フィルタが予め取り付けられていてもよい）の内側の面に接着剤６９を滴下し、その後、蓋体６０をパッケージに載せて樹脂を加熱硬化する。これらの方法により、図１５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、蓋体６０をリードフレーム３０に固定する。
【００６６】
つまり、蓋体６０とリードフレーム３０の上面３０ａとの間に接着剤６９を介在させることによって、蓋体６０をリードフレーム３０に固定する。なお、蓋体６０の内側の面に接着剤６９を滴下する場合は、接着剤６９の周囲への広がりを抑制するために、蓋体６０の内側の面に若干の凹み（蓋体の外側から見れば、若干の膨らみ）を持たせてもよい。このように、接着剤６９を用いた形態であっても、上記の第１、第２実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６７】
また、この接着剤６９を用いた形態においても、蓋体６０はガイド部６２を有していてもよい。このガイド部６２によって、パッケージの側面は覆われるため、パッケージの側面からＩＲ素子１０の側へ、光が漏れ入らないようにすることができる。
なお、図１５（ｂ）と図１（ａ）とを比較して分かるように、この第３実施形態において、蓋体６０には、視野角制限用の開口部６５以外には開口部は設けられていない。これは、開口部を介して接着剤６９が蓋体６０の上にはみ出ることを防ぐためである。
このような接着剤６９を用いた形態は、次に説明するディスクリートＩＲ４００にも適用可能である。
【００６８】
（４）第４実施形態
上記の第１、第２実施形態では、本発明をＩＲ素子とＩＣ素子とを混載したハイブリッドＩＲに適用する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られることはない。本発明は、赤外線検出用の個別部品（所謂、ディスクリート）にも適用可能である。
図１６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４実施形態に係るディスクリートＩＲ４００の構成例を示す平面図と、断面図である。図１６（ａ）は蓋体７０が取り付けられる前のディスクリートＩＲ４００の表面側（即ち、第２の面の側）を示す図であり、図１６（ｂ）は蓋体７０が取り付けられた後のディスクリートＩＲ４００の断面を示す図である。
【００６９】
図１６（ａ）に示すように、このディスクリートＩＲ４００において、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）や、図１２（ａ）〜図１４（ｃ）、図１５（ａ）〜（ｃ）に示したハイブリッドＩＲ１００、２００、３００との違いは、ＩＣ素子を有さない点と、このＩＣ素子が取り付けるためのダイパッド領域がリードフレームにない点である。このディスクリートＩＲ４００では、Ａｕ等からなるワイヤー４６によって、ＩＲ素子１０とリードフレームのボンディング用端子部３９とが電気的に接続されている。
【００７０】
このような構成であっても、蓋体７０が有する視野角制限用の開口部６５により、所望の角度・方向から入射してくる光のみをＩＲ素子１０の受光面１６に到達させて検出することができる。これにより、例えば、指向性のある光のみを検出したり、発光源を特定したりすることが可能である。また、光学フィルタ６８が配置されることによって、所望の波長範囲の光のみをＩＲ素子１０の受光面に到達させて検出することができ、その波長範囲から外れる光は光学フィルタ６８で遮断することができるため、例えば、赤外線の検出信号について、Ｓ／Ｎ比の向上が可能である。
【００７１】
（５）第５実施形態
また、上記の第１実施形態では、ワイヤーボンディング工程で、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０とをワイヤー４６のみを介して電気的に接続する場合について説明した。しかしながら、本発明において、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０との接続方法はこれに限定されることはない。
図１７は、本発明の第５実施形態に係るハイブリッドＩＲ５００の構成例を示す平面図である。図１７に示すように、本発明では、ＩＲ素子１０のパッド電極１４ａ、１４ｂとリードフレーム３０のボンディング用端子部４０とをＡｕ等からなるワイヤー４６ａで電気的に接続すると共に、このボンディング用端子部４０とＩＣ素子２０のパッド電極２７とをＡｕ等からなるワイヤー４６ｂで電気的に接続してもよい。つまり、リードフレーム３０のボンディング用端子部４０を経由して、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０とを電気的に接続してもよい。このような方法であっても、上記の第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７２】
また、図１７に示すように、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０とをリードフレーム３０のボンディング用端子部４０を経由して接続する場合は、ＩＲ素子１０とボンディング用端子部４０との接続、及び、ＩＣ素子２０とボンディング用端子部４０との接続を、それぞれ逆ボンディングによって行うことが好ましい。即ち、リードフレーム３０のボンディング用端子部４０からＩＲ素子１０のパッド電極１４ａ、１４ｂに向かってワイヤー４６ａを伸ばすことが好ましく、リードフレーム３０のボンディング用端子部４０からＩＣ素子２０のパッド電極２７に向かってワイヤー４６ｂを伸ばすことが好ましい。
このような方法であれば、正ボンディングの場合と比較して、ボンディング後のワイヤー４６ａ、４６ｂの高さを低くすることができるため、ハイブリッドＩＲの小型、薄型化に寄与することができる。
【００７３】
（６）第６実施形態
図１８（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第６実施形態に係るハイブリッドＩＲ６００の構成例を示す斜視図と平面図及び断面図である。図１８（ａ）〜（ｃ）は蓋体６０を取り付ける前の状態を示し、図１８（ｄ）は蓋体６０を取り付けた後の状態を示している。
図１８（ａ）〜（ｄ）に示すように、このハイブリッドＩＲ６００は、例えばインターポーザ等の配線基板７０と、この配線基板７０にフェースダウンで実装されたＩＲ素子１０と、この配線基板７０にフェースアップで実装されたＩＣ素子２０と、配線基板７０上においてＩＲ素子１０とＩＣ素子２０とを覆って封止するモールド樹脂４９と、モールド樹脂４９の上面（即ち、パッケージの上面）を覆う蓋体６０と、を備える。
【００７４】
ＩＲ素子１０と配線基板７０は例えばバンプ電極１７を介して電気的に接続されている。また、ＩＣ素子２０と配線基板７０は、Ａｕ等からなるワイヤー４５と、配線基板７０上に設けられた電極７１を介して電気的に接続されている。つまり、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０は配線基板７０を介して電気的に接続されており、ＩＲ素子１０から出力される電気信号をＩＣ素子２０が処理するようになっている。
【００７５】
また、このハイブリッドＩＲ６００においても、図１８（ｃ）に示すように、ＩＲ素子１０の裏面（即ち、受光面）１６は、モールド樹脂６９の上面と同一平面に配置された状態で、モールド樹脂６９から露出している。また、この蓋体６０には、ＩＲ素子１０の受光面１６の視野角を制限する貫通した開口部６５が設けられている。なお、この蓋体６０は例えば接着剤６９によって、モールド樹脂４９の上面に取り付けられている。
【００７６】
このような構成であっても、蓋体６０が有する視野角制限用の開口部６５により、所望の角度・方向から入射してくる光のみをＩＲ素子１０の受光面１６に到達させて検出することができる。従って、他の実施形態と同様に、指向性のある光のみを検出したり、発光源を特定したりすることが可能である。
また、配線基板７０は、ＰＬＰ（Plating Lead Package）によって作製される場合を含む。
【００７７】
（７）その他の実施形態
なお、上記の第１実施形態では、例えば図２（ａ）に示したように、ＩＲ素子１０のパッド部１４として、ＩＲ素子１０の表面の中心部に一対のパッド電極１４ａ、１４ｂを配置した構造を示したが、これはあくまで一例である。本発明において、ＩＲ素子１０のパッド部１４は、例えば、ＩＲ素子１０の表面の中心部で互いに離間して配置された３つ以上のパッド電極で構成されていてもよい。また、各パッド電極の配置位置も、ＩＲ素子１０の表面の中心部ではなく、例えば、受光部１２の周縁部であってもよい。このような構成であっても、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０とを電気的に接続することが可能であり、ＩＲ素子１０から電気信号を出力させることができる。
【００７８】
さらに、上記の各実施形態では、光センサ素子の一例として、２０００ｎｍ〜７４００ｎｍの赤外線を検出可能なＩＲ素子を例示した。しかしながら、本発明において光センサ素子はこれに限定されるものではない。本発明において、光センサ素子は例えば紫外線のみを検出する素子であってもよく、又は、紫外線と赤外線の両方を検出する素子であってもよい。
【００７９】
一例を挙げると、光透過基板１１上にｎ層と、π層と、ｎ層及びπ層よりもバンドギャップが大きい化合物半導体層と、ｐ層とが順次積層されてなる光電変換素子１３において、ｎ層にＩｎＳｂではなく、ＡｌＮ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＡｓＳｂといった他の材料を用いれば、波長が約２５０ｎｍの紫外線から、波長が約１２μｍの赤外線までを検出可能な光センサ素子を作成することが可能である。このような場合は、紫外線から赤外線までを検出する光センサ素子と、この光センサ素子から出力される電気信号を処理するＩＣ素子２０とを、１つのパッケージ内に備えた光センサ装置を提供することができる。
【００８０】
また、この場合は、光学フィルタ６８も例えば紫外線のみを透過させる機能を有するものであってもよく、又は、紫外線と赤外線の両方を透過させるものであってもよい。光学フィルタ６８の透過可能な波長範囲は、光センサ素子の検出可能な波長範囲に応じて、任意に設定可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１０ ＩＲ素子
１１ 光透過基板
１２ 受光部
１３ 光電変換素子
１４ パッド部
１４ａ パッド電極
１４ｂ パッド電極
１５ 配線
１６ 裏面（受光面）
１７ バンプ電極
２０ ＩＣ素子
２１ 信号処理回路
２２ 電源回路
２３ 増幅回路
２４ 判定回路
２５ 基準値発生回路
２６、２７ パッド電極
３０、３０´ リードフレーム
３０ａ リードフレームの上面（裏面）
３１ 貫通領域
３２ａ ハーフエッチング領域
３２ｂ ハーフエッチング領域
３３ａ 非エッチング領域
３３ｂ 非エッチング領域
３４ ダイパッド領域
３５ ＩＲ素子を配置するための領域
３６ ダイシングストリート
３７ 第１の部位
３８ 第２の部位
３９、４０ リードフレームのボンディング用端子部
４１ 粘着テープ
４２ リードフレームの外部配線基板接続用端子部
４５、４６、４６ａ、４６ｂ ワイヤー
４７ 上金型
４８ 下金型
４９ モールド樹脂
４９ａ モールド樹脂の上面
６０ 蓋体
６１ プレート部
６２ ガイド部
６３ 係止部
６５ 開口部
６８ 光学フィルタ
６９ 接着剤
７０ 配線基板
７１ 電極
１００、２００、３００、５００ ハイブリッドＩＲ
４００ ディスクリートＩＲ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線等の光を検出する光センサ素子と、この光センサ素子から出力される信号を処理する半導体素子とを備えた光センサ装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。かかる文献には、その図２に示されているように、赤外線のみを透過させる光学フィルタ付きのセンサ素子が、その端面（即ち、受光面）を除いて樹脂で覆われ、樹脂から露出している受光面は樹脂の表面と同一平面に配置された（即ち、面一となっている）構造の赤外線センサが開示されている。また、センサ素子は、赤外線によって光起電力効果を生じる量子型のフォトダイオードであることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００６／０９５８３４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された赤外線センサでは、センサ素子の受光面は樹脂の表面と面一となっている。このため、センサ素子の受光面には、さまざまな角度・方向から赤外線が入射可能であり、意図しない角度・方向から入射してくる赤外線を検出してしまう可能性があった。
そこで、この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、所望の角度・方向から入射してくる光のみを受光面に到達させて検出できるようにした光センサ装置及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る光センサ装置は、光を検出する光センサ素子と、前記光センサ素子を覆う封止部材と、リードフレームと、前記リードフレームの第１の面に固定された蓋体と、を備え、前記光センサ素子の受光面は、前記リードフレームの第１の面と同一平面に配置された状態で前記封止部材から露出しており、前記蓋体には、前記受光面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする。
ここで、「受光面の視野角」とは、受光面における光の入射可能（到達可能）な角度の範囲のことである。視野角は、例えば、受光面の法線方向を基準に規定することができる。例えば図１９に示すように、視野角θ１は、受光面の法線方向から入射してくる光と、その法線方向との交差角度で規定することができる。
【０００６】
これに対して、本発明の一態様に係る光センサ装置によれば、蓋体に設けられた開口部により、所望の角度・方向から入射してくる光のみを受光面に到達させて検出することができる。これにより、例えば、指向性のある光のみを検出したり、発光源を特定したりすることが可能である。なお、「光センサ素子」としては、例えば、後述するＩＲ素子１０が該当する。「封止部材」としては、例えば、後述するモールド樹脂４９が該当する。また、「光センサ装置」としては、例えば、後述するハイブリッドＩＲ１００、２００、４００、又は、ディスクリートＩＲ３００が該当する。
【０００７】
また、上記の光センサ装置において、前記光センサ素子の前記受光面を覆う光学フィルタ、をさらに備えることを特徴としてもよい。ここで、光学フィルタは、所望の波長範囲の光を選択的に（即ち、透過率高く）透過させる機能を有する。このような構成であれば、所望の波長範囲の光のみを光センサの受光面に到達させて検出することができ、その波長範囲から外れる光は光学フィルタで遮断することができるため、光電変換により光センサ素子から出力される電気信号（即ち、光の検出信号）について、Ｓ／Ｎ比の向上が可能である。
【０００８】
また、上記の光センサ装置において、前記蓋体の前記開口部の周辺には前記光学フィルタの外形及び寸法に対応した凹部が設けられており、前記凹部に前記光学フィルタが収納されていることを特徴としてもよい。このような構成であれば、光学フィルタの光センサに対する位置合わせは、光学フィルタを凹部へ収納することにより完了する。このため、光学フィルタの取付け作業を簡単に、且つ精度高く行うことができる。
【０００９】
また、上記の光センサ装置において、前記蓋体には鉤状の係止部が設けられており、前記係止部に前記リードフレームの外周部が嵌合することによって、前記蓋体が前記リードフレームに固定されていることを特徴としてもよい。このような構成であれば、例えば接着剤を用いることなく蓋体をリードフレームに固定することができる。
また、上記の光センサ装置において、前記蓋体と前記リードフレームの前記第１の面との間に介在する接着剤、をさらに備え、前記接着剤によって前記蓋体は前記リードフレームに固定されていることを特徴としてもよい。このような構成であれば、例えば蓋体に係止部が無くても、蓋体をリードフレームに固定することができる。
【００１０】
また、上記の光センサ装置において、前記光センサ素子から出力される信号を処理する半導体素子、をさらに備え、前記半導体素子は、前記リードフレームと電気的に接続され、且つ前記封止部材で覆われていることを特徴としてもよい。このような構成であれば、光センサ素子と半導体素子とを１つのパッケージ内に備えた光センサ装置を提供することができる。なお、「半導体素子」としては、例えば、後述するＩＣ素子２０が該当する。
【００１１】
また、上記の光センサ装置において、前記リードフレームは、前記第１の面の反対側に第２の面を有し、前記半導体素子は、前記リードフレームの前記第２の面に取り付けられていることを特徴としてもよい。このような構成であれば、当該光センサ装置は、後述の製造方法により製造することができるため、例えば、受光面にはエッチングダメージがなく、光の透過性などに関して、高い品質の光センサ装置を提供することができる。また、例えば、半導体素子上に光センサを積んだスタック構造ではなく、光センサ素子と半導体素子とをインターポーザを含めて樹脂封止した構造でもないため、厚みの小さな光センサ装置を提供することができる。なお、「第１の面」としては、例えば、後述するリードフレーム３０の上面（裏面）３０ａが該当する。「第２の面」としては、例えば、後述するリードフレーム３０の表面が該当する。
【００１２】
本発明の別の態様に係る光センサ装置の製造方法は、光を検出する光センサ素子を備えた光センサ装置をリードフレームを用いて製造する方法であって、前記リードフレームの第１の面に粘着テープの粘着性を有する面を貼付する工程と、前記粘着テープの前記粘着性を有する面であって、前記リードフレームから露出している領域に光センサ素子の受光面を貼付する工程と、前記リードフレームと前記光センサ素子とを電気的に接続する工程と、前記光センサ素子を封止部材で覆う工程と、前記封止部材及び前記リードフレームから前記粘着テープを除去する工程と、前記封止部材及び前記リードフレームを切断してパッケージを形成する工程と、前記リードフレームの前記第１の面を覆う蓋体を取り付ける工程と、を備え、前記蓋体には、前記受光面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする。
このような方法によれば、所望の角度・方向から入射してくる光のみを受光面に到達させて検出することができ、例えば、指向性のある光のみを検出したり、発光源を特定したりすることが可能な光センサ装置を作製することができる。
【００１３】
また、封止部材をエッチングすることなく、光センサ素子に光を導入するための窓を封止部材に形成することができる。従来技術と比べて、封止部材に窓を形成するためのエッチング工程が不要であるため、工程数の増加や製造コストの上昇を抑えることができる。また、光センサ素子の受光面にエッチングダメージを与えずに済むため、例えば光の透過性など、受光に関する性能の品質低下を防ぐことができる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様に係る光センサ装置の製造方法は、光を検出する光センサ素子と、前記光センサ素子から出力される信号を処理する半導体素子と、を備えた光センサ装置をリードフレームを用いて製造する方法であって、前記リードフレームの第１の面に粘着テープの粘着性を有する面を貼付する工程と、前記粘着テープの前記粘着性を有する面であって、前記リードフレームから露出している領域に前記光センサ素子の受光面を貼付する工程と、前記リードフレームの前記第１の面の反対側の第２の面上に前記半導体素子を取り付ける工程と、前記リードフレームと前記半導体素子とを電気的に接続する工程と、前記光センサ素子と前記半導体素子とを封止部材で覆う工程と、前記封止部材及び前記リードフレームから前記粘着テープを除去する工程と、前記封止部材及び前記リードフレームを切断してパッケージを形成する工程と、前記リードフレームの前記第１の面を覆う蓋体を取り付ける工程と、を備え、前記蓋体には、前記受光面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
このような方法によれば、上記の光センサ装置の製造方法と同様の効果を奏することができる。また、上記の効果に加えて、当該方法により作製される光センサ装置の構造は、半導体素子上に光センサを積んだスタック構造ではなく、光センサ素子と半導体素子とをインターポーザを含めて樹脂封止した構造でもないため、比較的簡単な方法で厚みの小さい光センサ装置を提供することができる。
【００１６】
また、本発明のさらに別の態様に係る光センサ装置は、光を検出する光センサ素子と、前記光センサ素子を覆う封止部材と、前記封止部材を覆う蓋体と、を備え、前記光センサ素子の受光面は前記封止部材の上面と同一平面に配置された状態で前記封止部材から露出しており、前記蓋体には、前記受光面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする。このような構成であれば、蓋体に設けられた開口部により、所望の角度・方向から入射してくる光のみを受光面に到達させて検出することができる。これにより、例えば、指向性のある光のみを検出したり、発光源を特定したりすることが可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、所望の角度・方向から入射してくる光のみを受光面に到達させて検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係るハイブリッドＩＲ１００の構成例を示す図。
【図２】第１実施形態に係るＩＲ素子１０の構成例を示す図。
【図３】第１実施形態に係るＩＣ素子２０の、信号処理回路２１の構成例を示す図。
【図４】第１実施形態に係るリードフレーム３０の構成例を示す図。
【図５】第１実施形態に係る蓋体６０の構成例を示す図。
【図６】第１実施形態に係るハイブリッドＩＲ１００の製造方法を示す図（その１）。
【図７】ハイブリッドＩＲ１００の製造方法を示す図（その２）。
【図８】ハイブリッドＩＲ１００の製造方法を示す図（その３）。
【図９】ハイブリッドＩＲ１００の製造方法を示す図（その４）。
【図１０】ハイブリッドＩＲ１００の製造方法を示す図（その５）。
【図１１】ハイブリッドＩＲ１００の製造方法を示す図（その６）。
【図１２】ハイブリッドＩＲ１００の製造方法を示す図（その７）。
【図１３】ハイブリッドＩＲ１００の製造方法を示す図（その８）。
【図１４】第２実施形態に係るハイブリッドＩＲ２００の製造方法を示す図。
【図１５】第３実施形態に係るハイブリッドＩＲ３００の構成例を示す図。
【図１６】第４実施形態に係るディスクリートＩＲ４００の構成例を示す図。
【図１７】第５実施形態に係るハイブリッドＩＲ５００の構成例を示す図。
【図１８】第６実施形態に係るハイブリッドＩＲ６００の構成例を示す図。
【図１９】視野角を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明による実施形態を、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する各図において、同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合もある。
（１）第１実施形態
（１．１）ハイブリッドＩＲの概略構成
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るハイブリッドＩＲ１００の構成例を示す斜視図である。図１（ａ）は蓋体が取り付けられた後（即ち、完成した状態）のハイブリッドＩＲ１００を示す図であり、図１（ｂ）は蓋体が取り付けられる前の状態を示す図である。
【００２０】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、このハイブリッドＩＲ１００は、ＩＲ素子１０と、ＩＣ素子２０と、リードフレーム３０と、モールド樹脂４９と、蓋体６０と、を有する。図１（ｂ）に示すように、このハイブリッドＩＲ１００において、ＩＲ素子１０の受光面１６は、モールド樹脂４９から露出しており、リードフレーム３０の上面３０ａ及びモールド樹脂４９の上面４９ａとそれぞれ同一平面となるように（即ち、面一となるように）配置されている。また、ＩＣ素子２０は、リードフレーム３０のダイパッド領域に固定されており、その全てがモールド樹脂４９で覆われるように封止されている。蓋体６０は、リードフレーム３０又はモールド樹脂４９の少なくとも一方に固定されており、リードフレーム３０の上面３０ａ及びモールド樹脂４９の上面４９ａを覆っている。また、この蓋体６０には、受光面１６の視野角を制限する貫通した開口部６５が設けられている。外界の光は、この開口部６５を通って受光面１６に到達するようになっている。以下、ハイブリッドＩＲ１００を構成する各要素と、その製造方法について詳しく説明する。
【００２１】
（１．２）ＩＲ素子の構成
図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るＩＲ素子１０の構成例を示す図であり、図２（ａ）はＩＲ素子１０の表面側を示す図、図２（ｂ）は光電変換素子１３の断面を示す図である。図２（ａ）に示すＩＲ素子１０は、赤外線を検出する光センサ素子であり、赤外線等の光を透過する光透過基板１１と、この光透過基板１１の表面側に形成された受光部１２と、を備える。
【００２２】
これらの中で、光透過基板１１としては、ＧａＡｓ基板が用いられる。また、ＧａＡｓ基板の他に、例えば、Ｓｉ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、Ｇｅなどの半導体基板、若しくは、ＧａＮ、ＡｌＮ、サファイヤ基板、ガラス基板などの基板が用いられる。このような基板によれば、赤外線等の特定波長の光を、光透過基板１１の裏面から表面にかけて効率的に透過させることができる。
【００２３】
また、受光部１２は、複数の光電変換素子１３と、光電変換素子１３で光電変換された電気信号を出力するためのパッド部１４と、配線１５と、を有する。光電変換素子１３はいずれも量子型のフォトダイオードであって、配線１５によって直列に接続されている。接続される光電変換素子１３の数が大きいほど発生する起電力は大きくなり、センサとしての感度が高まる。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、光電変換素子１３は、例えば、光透過基板１１上に形成されたインジウム（ｌｎ）及びアンチモン（Ｓｂ）を含むＩｎＳｂのようなｎ型化合物半導体層（ｎ層）１３ａと、このｎ層１３ａ上に形成されたノンドープの化合物半導体層層（π層）１３ｂと、このπ層１３ｂ上に形成され、バンドギャップがｎ層１３ａ及びπ層１３ｂよりも大きいＡｌＩｎＳｂのような化合物半導体層１３ｃと、この化合物半導体層１３ｃ上に形成され、ｐ型の不純物が高濃度にドーピングされているｐ型化合物半導体層（ｐ層）１３ｄとにより構成されている。このように、ｎ層１３ａと、π層１３ｂと、ｎ層１３ａ及びπ層１３ｂよりもバンドギャップが大きい化合物半導体層１３ｃと、ｐ層１３ｄとが順次積層されてなる光電変換素子１３は、２０００ｎｍ〜７４００ｎｍの赤外線を検出することができる。
【００２５】
図２（ａ）に示すパッド部１４は、受光部１２の光電変換で得られた電気信号をＩＣ素子に出力するために設けられている。このパッド部１４は、例えば、互いに離間して配置された一対のパッド電極１４ａ及び１４ｂを有する。一方のパッド電極１４ａと複数の光電変換素子１３からなる列の一端との間、及び、他方のパッド電極１４ｂと上記列の他端との間がそれぞれ、配線１５によって電気的に接続されている。
【００２６】
ところで、このＩＲ素子１０において、パッド部１４は、ＩＲ素子１０の表面のより中心に近い一部範囲（中心部）に配置されている。また、複数の光電変換素子１３は、このパッド部１４の周囲に配置されている。このような配置によれば、パッド電極１４ａ、１４ｂにワイヤーボンディングする際、圧力や超音波が加わっても光透過基板１１が欠損し難いという利点がある。また、光透過基板１１が欠損し難いため、パッド電極１４ａ、１４ｂに対して、Ａｕ等からなるワイヤーを充分な圧力や超音波で接合することができる。このため、ワイヤーをパッド電極１４ａ、１４ｂにより確実に圧着することができ、ワイヤーボンディングの信頼性を高めることができる。次に、このＩＲ素子１０と同一のパッケージ内に配置されるＩＣ素子２０の構成例について説明する。
【００２７】
（１．３）ＩＣ素子の構成
図３は、本発明の第１実施形態に係るＩＣ素子２０の、信号処理回路２１の構成例を示すブロック図である。
図３に示すように、ＩＣ素子２０が有する信号処理回路２１は、ＩＲ素子１０やその他の各回路に対して必要に応じてバイアス電流若しくは電圧を与える電源回路２２と、ＩＲ素子１０からの電気信号を増幅する増幅回路２３と、増幅された電気信号を予め設定した電圧と比較する判定回路２４と、基準値としての予め設定した電圧を判定回路２４に入力する基準値発生回路２５とを含み、判定回路２４は外部へ判定結果となるデジタル信号を出力する。信号処理回路２１に含まれる上記の各要素はそれぞれ対応する要素と電気的に接続されている。
【００２８】
一般に、ＩＲ素子を含む光センサ素子の出力信号の振幅、若しくは変動量は数μＶから数ｍＶ以下と小さいため、電気信号は信号処理回路の増幅回路により増幅される。よって、ＩＲ素子１０の受光部１２に光が入射すると、該入射光は電気信号に変換されて増幅回路２３へと出力される。増幅回路２３では、電気信号を増幅して出力する。その後、増幅回路２３から出力された電気信号は、人体や炎からの赤外線を感知したか否かを判断するための判定回路２４に入力される（なお、この電気信号は、外部にアナログ出力しても良い。）。
【００２９】
このとき、判定回路２４には、基準値発生回路２５により、判定回路２４にて判定すべき波長の光、例えば、人体や炎からの赤外線に応じて設定された電圧（基準値電圧）が入力されており、判定回路２４は、該基準値電圧と増幅された電気信号とを比較することにより、該比較結果の電気信号を外部へデジタル出力する。
なお、図３に示したような信号処理回路２１を有するＩＣ素子２０は、量産性、設計の自由度等の観点から最も一般的なシリコン基板にＣＭＯＳプロセスやＢｉＣＭＯＳプロセス、若しくはバイポーラプロセス等により形成するのが好ましいが、ＧａＡｓ基板をはじめとする化合物半導体基板に形成してもよく、用途や、使用環境等に応じて最適な材料とプロセスを選択することができる。次に、リードフレームの構成例について説明する。
【００３０】
（１．４）リードフレームの構成
図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るリードフレーム３０の構成例を示す平面図である。図４（ａ）はリードフレーム３０の表面側を示し、図４（ｂ）はリードフレーム３０の裏面側を示している。
図４（ａ）及び（ｂ）に示すリードフレーム３０は、例えば、銅（Ｃｕ）板を、フォトリソグラフィ技術により、その表面及び裏面の側からそれぞれ選択的にエッチングし、ニッケル（Ｎｉ）−パラジウム（Ｐｄ）−金（Ａｕ）等のめっき（鍍金）処理を施すことにより形成されたものである。
【００３１】
図４（ａ）において、リードフレーム３０内の白色の領域は表面と裏面との間で貫通している領域（以下、貫通領域ともいう。）３１を示し、ハッチングを付した領域は表面の側からハーフエッチングされた領域（以下、ハーフエッチング領域ともいう。）３２ａを示す。また、グレーの領域はエッチング時にフォトレジスト等でマスクされることにより、エッチングされなかった領域（以下、非エッチング領域）３３ａを示す。同様に、図４（ｂ）において、リードフレーム３０内の白色の領域は貫通領域３１を示し、ハッチングを付した領域は裏面の側からハーフエッチングされた、ハーフエッチング領域３２ｂを示す。また、グレーの領域はエッチング時にフォトレジスト等でマスクされことによりエッチングされなかった、非エッチング領域３３ｂを示す（なお、この裏面側の非エッチング領域３３ｂが、図１（ｂ）に示したリードフレーム３０の上面３０ａである。）。
【００３２】
また、図４（ａ）に示すように、リードフレーム３０の表面側のハーフエッチング領域３２ａには、ＩＣ素子を取り付けるためのダイパッド領域３４が設定されている。さらに、このダイパッド領域３４の隣（図４（ａ）では、右隣）にある貫通領域には、ＩＲ素子１０を配置するための領域３５が設定されている。
さらに、図４（ａ）及び（ｂ）に示すリードフレーム３０の外周部は、後述のダイシング工程で、ダイシングブレード等により切断される領域（カーフ幅という。）３６となっている。
【００３３】
なお、後述の図６（ｂ）に示すように、リードフレーム３０の表面側が非エッチング領域３３ａであり、且つその裏面側も非エッチング領域３３ｂである部位（以下、第１の部位ともいう。）３７の厚さをＴ１とし、リードフレーム３０の表面側がハーフエッチング領域３２ａで裏面側が非エッチング領域である部位（以下、第２の部位ともいう。）３８の厚さをＴ２としたとき、これらの大小関係は、Ｔ１＞Ｔ２となっている。Ｔ１は例えば０．４［ｍｍ］であり、Ｔ２は例えば０．２［ｍｍ］である。また、第２の部位３８は、第１の部位３７と比べて、その表面が断面視で凹んでいる（即ち、第２の部位３８の表面は、第１の部位３７の表面よりも低い位置にある。）。ダイパッド領域３４は、このような第２の部位３８の表面に設定されている。次に、このリードフレーム３０を用いて、光センサ装置の一種であるハイブリッドＩＲ１００を製造する方法について説明する。
【００３４】
（１．５）蓋体の構成
図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る蓋体６０の構成例を示す斜視図と、この斜視図をＸ４−Ｘ´４線で切断した断面図である。
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、この蓋体６０は、例えば、ハイブリッドＩＲ１００のパッケージの平面視による形状（即ち、平面形状）と同じ形状で同じ寸法（実際には、パッケージに対する蓋体６０の取付けを容易にするために、パッケージよりも若干大きめの寸法）を有するプレート部６１と、このプレート部６１の外周の側面に設けられた（即ち、プレート部６１を囲むように設けられた）ガイド部６２と、このガイド部６２に設けられた鉤状の係止部６３と、を有する。このプレート部６１のＩＲ素子に対応する部分（即ち、蓋体６０をパッケージに取り付けたときに、ＩＲ素子の受光面と向かい合う部分）には、受光面の視野角を制限するための、貫通した開口部６５が設けられている。
このような構成を有する蓋体６０は、例えば、射出成型で使用される液晶ポリマーで、熱変形温度が２５０°以上の材質で構成されている。これにより、実装時のリフロー条件（例えば、炉温２６０℃、時間１０秒）に耐えることができる。
【００３５】
また、図１（ａ）に示したように、この蓋体６０をパッケージに被せると、ガイド部６２によってパッケージの側面は覆われる。これにより、パッケージの４つの側面（即ち、４辺）からＩＲ素子１０の側へ、光が漏れ入らないようにすることができる。
また、後述するように、この鉤状の係止部６３が、リードフレームの外周部に掛止されることによって、蓋体６０はリードフレームに固定される。この掛止を容易にする（即ち、係止部６３がリードフレームの外周に掛り易くする）ために、係止部６３のリードフレームの表面側と接触する面６３ａは、水平面（図５では、プレート部６１の表面）に対して傾斜している。この傾斜の角度θ２は、例えば、１０°である。
【００３６】
なお、図５（ｂ）では、開口部６５の側面６５ａが水平面に対して垂直である場合を示しているが、これはあくまで一例である。この第１実施形態において、開口部６５の側面６５ａは水平面に対して傾斜していてもよい。例えば、ＩＲ素子の受光面から上側（即ち、光が入射してくる方向）に向かって徐々に径が広がるように、開口部６５の側面６５ａは傾斜していてもよい。この側面６５ａの水平面に対する角度は、所望の視野角に応じて任意に設定可能である。
【００３７】
また、図５（ａ）及び（ｂ）では、ガイド部６２の４辺のうちの１辺にのみ（即ち、断面視でプレート部６１の片側にのみ）係止部６３を設けた構成を図示したが、これはあくまで一例である。本発明の各実施形態では、例えば後述の図１３に示すように、ガイド部６２の４辺のうちの向かい合う２辺に（即ち、断面視でプレート部６１の両側に）係止部６３を設けた構成であってもよい。
【００３８】
（１．６）ハイブリッドＩＲの製造方法
図６（ａ）〜図１３は、本発明の第１実施形態に係るハイブリッドＩＲ１００の製造方法を示す工程図である。図６〜図１２の各図において、（ａ）は表面側（即ち、第２の面の側）から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）をＸ６−Ｘ´６〜Ｘ１２−Ｘ´１２線でそれぞれ切断したときの断面図である。なお、図１０（ａ）では、図面の複雑化を回避するために金型の図示を省略している。
【００３９】
図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、まず始めに、リードフレーム３０´の裏面側（即ち、第１の面の側）に粘着テープ４１を貼付する。ここでは、図４（ａ）及び（ｂ）に示したリードフレーム３０を１つの単位パターンとし、この単位パターンが平面視で縦方向及び横方向にそれぞれ連続して並ぶように配置されたリードフレーム３０´を用意する。そして、この用意されたリードフレーム３０´の裏面に粘着テープ４１を貼付する。リードフレーム３０´の裏面側に粘着テープ４１を貼付することによって、貫通領域３１の底面に粘着テープ４１の粘着層が露出した状態となる。
【００４０】
なお、粘着テープ４１としては、粘着性を有すると共に、耐熱性を有する樹脂製のテープが用いられる。粘着性については、粘着層の糊厚がより薄いほうが好ましい。また、耐熱性については、約１５０℃〜２００℃の温度に耐えることが必要とされる。このような粘着テープ４１として、例えばポリイミドテープを用いていることができる。ポリイミドテープは、約２８０℃に耐える耐熱性を有している。このような高い耐熱性を有するポリイミドテープは、後のモールドやワイヤーボンディング時に加わる高熱にも耐えることが可能である。また、粘着テープ４１としては、ポリイミドテープの他に、以下のテープを用いることも可能である。
【００４１】
・ポリエステルテープ 耐熱温度、約１３０℃（但し使用条件次第で耐熱温度は約２００℃にまで達する）。
・テフロン（登録商標）テープ 耐熱温度：約１８０℃
・ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド） 耐熱温度：約１６０℃
・ガラスクロス 耐熱温度：約２００℃
・ノーメックペーパー 耐熱温度：約１５０〜２００℃
・他に、アラミド、クレープ紙が粘着テープ４１として利用し得る。
【００４２】
次に、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、粘着テープ４１の粘着性を有する面であって、リードフレーム３０´から露出している領域（その中でも、図４（ａ）及び（ｂ）に示した、ＩＲ素子を配置するための領域３５）にＩＲ素子１０を貼付する。この貼付（即ち、ＩＲ素子のダイボンディング）は、ＩＲ素子１０の裏面１６を貼り付け面として行う。なお、この貼付に際して、ＩＲ素子１０の裏面１６には予め保護膜（図示せず）を形成しておいてもよい。保護膜としては、例えばフォトレジストを用いることができる。このような保護膜は、例えば、ＩＲ素子１０の基材である光透過基板１１をダイシングする前に成膜しておくことができる。
【００４３】
次に、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、リードフレーム３０´の表面に設定されているダイパッド領域にＩＣ素子２０を取り付ける。この取付け（即ち、ＩＣ素子のダイボンディング）は、例えば、ＩＣ素子２０の裏面（即ち、上述の信号処理回路２１などが形成された面の反対側の面）を取付け面として、銀（Ａｇ）ペースト等の接着剤を介して行う。
【００４４】
次に、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＩＣ素子２０とリードフレーム３０´、及び、ＩＣ素子２０とＩＲ素子１０をそれぞれ電気的に接続する。ここでは、ＩＣ素子２０の表面にあるパッド電極２６とリードフレーム３０´のボンディング用端子部３９とをＡｕ等からなるワイヤー４５で接続すると共に、ＩＣ素子２０の表面にあるパッド電極２７とＩＲ素子１０の表面にあるパッド電極１４ａ、１４ｂとをＡｕ等からなるワイヤー４６で接続する（即ち、ワイヤーボンディングを行う）。
【００４５】
なお、ＩＣ素子２０とリードフレーム３０´との接続は、リードフレーム３０´のボンディング用端子部３９からＩＣ素子２０のパッド電極２６に向かってワイヤー４５を伸ばす、所謂逆ボンディングによって行うことが好ましい。即ち、ボールの形成を伴う１ｓｔボンドをリードフレーム３０´のボンディング用端子部３９に対して行い、２ｎｄボンドをＩＣ素子２０のパッド電極２６に対して行う。このような方法であれば、ＩＣ素子２０のパッド電極２７よりも、リードフレーム３０´のボンディング用端子部３９の方が低い位置にあるため、ＩＣ素子２０のパッド電極２６からリードフレーム３０´のボンディング用端子部３９に向かってワイヤー４５を伸ばす、所謂正ボンディングの場合と比較して、ボンディング後のワイヤー４５の高さを低くすることができる。
【００４６】
また、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０との接続は、ＩＲ素子１０のパッド電極１４ａ、１４ｂからＩＣ素子２０のパッド電極２７に向かってワイヤー４６を伸ばすこと（つまり、ＩＣ素子２０から見て逆ボンディング）によって行うことが好ましい。即ち、ボールの形成を伴う１ｓｔボンドをＩＲ素子１０のパッド電極１４ａ、１４ｂに対して行い、２ｎｄボンドをＩＣ素子２０のパッド電極２６に対して行う。このような方法であれば、ＩＣ素子２０のパッド電極２７よりも、ＩＲ素子１０のパッド電極１４ａ、１４ｂの方が低い位置にあるため、ボンディング後のワイヤー４６の高さを低くすることができる。
【００４７】
次に、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、リードフレーム３０´の表面側に上金型４７を配置すると共に、リードフレーム３０´の裏面側にした下金型４８を配置する。そして、上金型４７と下金型４８とによりリードフレーム３０´を挟み込み、上金型４７と下金型４８とに挟まれた空間内にサイドからモールド樹脂を注入し、充填する。これにより、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、リードフレーム３０´の表面側において、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０及びワイヤー４５、４６をモールド樹脂４９で封止する。
【００４８】
なお、モールド樹脂４９としては、例えばエポキシ樹脂を用いることが可能である。また、この樹脂封止の工程では、上金型とリードフレーム３０´の表面側の非エッチング領域３３ａとが隙間無く接触し、且つ、下金型とリードフレーム３０´の裏面側の非エッチング領域３３ｂとが隙間無く接触した状態で、両金型の重ね合わせにより形成される空間のサイドからモールド樹脂４９が供給される。このため、図１１（ａ）に示すように、樹脂封止後は、非エッチング領域３３ａはモールド樹脂４９から露出した状態となる。また、この非エッチング領域３３ａで囲まれているハーフエッチング領域３２ａにもモールド樹脂４９は供給されないため、この領域３２ａもモールド樹脂４９から露出した状態となる。
【００４９】
次に、リードフレーム３０´の裏面側から粘着テープを除去する。粘着テープの除去後、ポストキュア、ウェットブラストを施し、さらに、ＩＲ素子１０の裏面に図示しない保護膜が形成されている場合は、当該保護膜を除去する。
その後、モールド樹脂４９及びリードフレーム３０´を、ダイシング装置によりダイシングし、カーフ幅３６を切断する。これにより、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、モールド樹脂及びリードフレームは個々の製品（即ち、個々のハイブリッドＩＲ１００）に切り離されて、パッケージ化される。
【００５０】
次に、このパッケージの表面に蓋体を取り付ける（蓋体の取付け工程）。ここで、図１２（ａ）及び（ｂ）に示したように、パッケージ化された個々のハイブリッドＩＲ１００の外周の側面には、リードフレーム３０の第２の部位３８であって、モールド樹脂４９から露出している第２の部位３８ａが存在する。そこで、図１３に示すように、この蓋体６０の取付け工程では、蓋体６０の内側（即ち、係止部６３が存在する側）をパッケージの表面（即ち、リードフレーム３０の上面３０ａであり、モールド樹脂４９の上面４９ａ）に向かい合わせ、この状態で、係止部６３をリードフレーム３０の第２の部位３８ａに引っ掛けて止める。即ち、断面視で水平方向に突き出ている第２の部位３８ａを、鉤状の係止部６３に嵌合させる。これにより、蓋体６０をリードフレーム３０に固定する。このように固定した後は、ＩＲ素子１０の受光面１６の真上に、視野角制限用の開口部６５が位置することとなる。
【００５１】
なお、リードフレーム３０は、上記したようにＩＣ素子２０が固定されるダイパッド領域と、このＩＣ素子２０と電気的に接続される複数の端子部とを有する。これら端子部には、モールド樹脂４９で覆われたボンディング用端子部３９と、このボンディング用端子部３９と一体に形成されており、その一部がモールド樹脂４９から露出している外部配線基板接続用端子部４２（例えば、図１２（ａ）を参照。）とがある。ハイブリッドＩＲ１００を、各種の機器に組み込む際は、この外部配線基板接続用端子部４２を、例えばインターポーザ等の配線基板の端子部に電気的に接続する。これにより、受光面１６が遮られることなく、ハイブリッドＩＲ１００を配線基板に実装することができる。
以上説明したように、本発明の第１実施形態によれば、蓋体６０が有する視野角制限用の開口部６５により、所望の角度・方向から入射してくる光のみをＩＲ素子１０の受光面１６に到達させて検出することができる。これにより、例えば、指向性のある光のみを検出したり、発光源を特定したりすることが可能である。
【００５２】
また、リードフレーム３０の上面３０ａが蓋体６０により覆われているため、例えば、パッケージの上方から液滴等が滴下された場合でも、この液滴がリードフレーム３０の上面３０ａに付着することを防ぐことができるため、この液滴を介してＩＲ素子１０とリードフレーム３０とがショートしてしまうことを防ぐことができる。さらに、リードフレーム３０の上面３０ａは蓋体６０で覆われて外部から視認することができないので、例えば、ユーザーがリードフレーム３０の上面３０ａをＩＲ素子１０の受光面１６であると誤認してしまうようなこともない。なお、図示しないが、この蓋体６０の表面には、ハイブリッドＩＲ１００の品種名やロット番号等をレーザー又は印刷等の方法でマーキングすことも可能である。
【００５３】
さらに、本発明の第１実施形態は、上記以外にも種々の効果を奏する。
即ち、本発明の第１実施形態によれば、ＩＲ素子１０の受光面１６を貼り付け面として、ＩＲ素子１０を粘着テープ４１に貼付した状態で樹脂封止を行い、その後、粘着テープ４１を除去する。これにより、モールド樹脂４９をエッチングすることなくＩＲ素子１０の受光面に光を入射させることができる。従来技術と比べて、光を導入するための窓を形成するために、モールド樹脂４９をエッチングする必要はなく、エッチング工程とこれに付随するフォトリソグラフィ工程が不要であるため、工程数の増加や製造コストの上昇を抑えることができる。また、ＩＲ素子１０の受光面１６にエッチングダメージを与えずに済むため、例えば光の透過性など、受光に関する性能の品質低下を防ぐことができる。
【００５４】
さらに、本発明の第１実施形態によれば、ＩＣ素子２０上にＩＲ素子１０を積んだスタック構造ではなく、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０とをインターポーザを含めて樹脂封止した構造でもないため、比較的簡単な方法で厚みの小さいハイブリッドＩＲ１００を作製することができる。
また、上記の第１実施形態では、リードフレーム３０のダイパッド領域３４は、ハーフエッチングが施された第２の部位３８の表面（即ち、ハーフエッチング領域３２ａ）に設定されている。このため、例えば、厚さが全体的に均一な（即ち、表面にハーフエッチングが施されていない）リードフレームにＩＣ素子を取り付ける場合と比較して、ＩＣ素子２０の取付け位置を低くすることができる。これにより、ハイブリッドＩＲ１００の厚さをより薄くすることができる。上記の逆ボンディングと共に、ハイブリッドＩＲ１００のさらなる小型、薄型化に寄与することができる。
【００５５】
さらに、上記の第１実施形態では、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０とが１つのパッケージ内に配置されている。このため、これらを別々に用意し、インターポーザ等の配線基板に対してそれぞれ実装する場合と比べて、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０との離間距離を短くすることができ、実装密度の向上が寄与することができる。また、配線基板に対する実装の部品点数を減らすことができるため、実装にかかるコストの低減が可能である。さらに、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０とを電気的に接続する配線（例えば、図９（ａ）に示したワイヤー４６）の全てをモールド樹脂４９で封止できるため、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０との電気的接続の信頼性を高めることができる。
【００５６】
（２）第２実施形態
ところで、本発明では、ＩＲ素子の受光面上に、所望の波長の光を選択的に（即ち、透過率高く）透過させる機能を有する光学フィルタを配置し、この光学フィルタによって所望の波長範囲の光のみを受光面に到達させるようにしてもよい。この場合、光学フィルタは例えば接着剤を用いてＩＲ素子の受光面に取り付けてもよい。或いは、上記の蓋体とＩＲ素子との間で光学フィルタを挟持するようにしてもよい。
【００５７】
図１４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２実施形態に係るハイブリッドＩＲ２００の製造方法を示す工程図である。この第２実施形態では、図１４（ａ）に示すように、蓋体７０を用意する。この蓋体７０において、例えば図５（ａ）及び（ｂ）に示した蓋体６０との違いは、ＩＲ素子１０を収納するための凹部６７を蓋体６０の内側に有する点である。この凹部６７は、光学フィルタの外形と同じ形で、同じ寸法（実際には、光学フィルタの凹部６７への嵌め込みを容易に行うために、光学フィルタよりも若干大きめの寸法）を有する。
【００５８】
次に、図１４（ｂ）に示すように、この凹部に光学フィルタ６８を嵌め込む。上述のように、凹部の外形及びその寸法は光学フィルタ６８の外形及び寸法に対応している。このため、光学フィルタ６８を凹部へ嵌め込むことにより、光学フィルタ６８の取付けと、ＩＲ素子１０に対する位置合わせとが同時に完了する。凹部の形状と大きさが光学フィルタ６８のそれらに対応していることにより、光学フィルタ６８の取付け作業を簡単に、且つ精度高く行うことができる。
【００５９】
次に、図１４（ｃ）に示すように、ダイシングによりパッケージ化されたハイブリッドＩＲ１００）に、光学フィルタ６８が嵌め込まれた蓋体７０を取り付ける。この蓋体７０の取付け方法は例えば第１実施形態と同じである。即ち、蓋体６０の内側をパッケージの表面に向かい合わせ、この状態で、係止部６３をリードフレーム３０の第２の部位３８ａに引っ掛けて止める。これにより、光学フィルタ６８を有するハイブリッドＩＲが完成する。
【００６０】
なお、光学フィルタ６８の種類に特に制限はなく、赤外線を透過する機能を有するものであればよい。或いは、赤外線の中でも、特定の波長の赤外線を選択的に透過する機能を有するものでもよい。例えば、光学フィルタ６８は、光学部材と、この光学部材上に多層で形成された薄膜とで、長波長又は短波長、又はその両方の波長の赤外線を透過させない機能を有するものであり、これらの透過機能を組み合わせて結果的に、特定の波長の赤外線のみを透過させる機能を有するものでもよい。
【００６１】
この光学フィルタ６８は、特定の波長の赤外線のみを透過させる機能を１枚で行っても良いし、場合によっては複数枚を使用することもできる。また、この光学部材の材料としては、シリコン（Ｓｉ）、硝子（ＳｉＯ２）、サファイヤ（Ａｌ２Ｏ３）、Ｇｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣａＦ２、ＢａＦ２などの所定の赤外線が透過する材料が用いられ、また、これに蒸着される薄膜材料としては、シリコン（Ｓｉ）、硝子（ＳｉＯ２）、サファイヤ（Ａｌ２Ｏ３）、Ｇｅ、ＺｎＳ、ＴｉＯ２、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５などが使用される。また、光学部材上に異なる屈折率を有する誘電体を層状に積層した誘電体多層膜フィルタは、表面、裏面異なる所定の厚み構成で両面に作られていてもよいし、また、片面のみに形成されていてもよい。また、不要な反射を防止する目的で反射防止膜が表面、裏面の両面、又は片面の最表層に形成されていても構わない。
【００６２】
以上説明したように、本発明の第２実施形態によれば、所望の波長範囲の光（例えば赤外線、又は、赤外線の中でも特定の波長の赤外線）のみをＩＲ素子１０の受光面に到達させて検出することができ、その波長範囲から外れる光は光学フィルタ６８で遮断することができるため、光電変換によりＩＲ素子１０から出力される電気信号（即ち、赤外線の検出信号）について、Ｓ／Ｎ比の向上が可能である。
【００６３】
（３）第３実施形態
なお、上記の第１、第２実施形態では、蓋体６０の取付けを、係止部６３をリードフレーム３８に引っ掛けることにより行う場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られることはない。例えば、接着剤を用いて蓋体６０をパッケージの上面に取り付けてもよい。具体的には、図１５（ａ）〜（ｃ）に示すような構成であってもよい。
【００６４】
図１５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３実施形態に係るハイブリッドＩＲ３００の構成例を示す斜視図と、断面図である。図１５（ａ）は蓋体６０を取り付ける前の状態を示し、図１５（ｂ）及び（ｃ）は蓋体６０を取り付けた後の状態を示している。
このハイブリッドＩＲ３００において、例えば図１（ａ）及び（ｂ）や、図１２（ａ）〜図１４（ｃ）に示したハイブリッドＩＲ１００、２００との違いは、リードフレーム３８に対する蓋体６０の固定方法と、その固定方法の違いによる蓋体６０の構造だけである。
【００６５】
即ち、図１５（ｃ）に示すように、この第３実施形態において、蓋体６０には係止部が設けられておらず、係止部にリードフレーム３０の外周部は嵌合していない。その代わりに、図１５（ａ）に示すように、リードフレーム３０の上面３０ａに接着剤６９を塗布し、その後、蓋体６０をパッケージに載せて樹脂を加熱硬化する。又は、図示しないが、蓋体６０（光学フィルタが予め取り付けられていてもよい）の内側の面に接着剤６９を滴下し、その後、蓋体６０をパッケージに載せて樹脂を加熱硬化する。これらの方法により、図１５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、蓋体６０をリードフレーム３０に固定する。
【００６６】
つまり、蓋体６０とリードフレーム３０の上面３０ａとの間に接着剤６９を介在させることによって、蓋体６０をリードフレーム３０に固定する。なお、蓋体６０の内側の面に接着剤６９を滴下する場合は、接着剤６９の周囲への広がりを抑制するために、蓋体６０の内側の面に若干の凹み（蓋体の外側から見れば、若干の膨らみ）を持たせてもよい。このように、接着剤６９を用いた形態であっても、上記の第１、第２実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６７】
また、この接着剤６９を用いた形態においても、蓋体６０はガイド部６２を有していてもよい。このガイド部６２によって、パッケージの側面は覆われるため、パッケージの側面からＩＲ素子１０の側へ、光が漏れ入らないようにすることができる。
なお、図１５（ｂ）と図１（ａ）とを比較して分かるように、この第３実施形態において、蓋体６０には、視野角制限用の開口部６５以外には開口部は設けられていない。これは、開口部を介して接着剤６９が蓋体６０の上にはみ出ることを防ぐためである。
このような接着剤６９を用いた形態は、次に説明するディスクリートＩＲ４００にも適用可能である。
【００６８】
（４）第４実施形態
上記の第１、第２実施形態では、本発明をＩＲ素子とＩＣ素子とを混載したハイブリッドＩＲに適用する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限られることはない。本発明は、赤外線検出用の個別部品（所謂、ディスクリート）にも適用可能である。
図１６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４実施形態に係るディスクリートＩＲ４００の構成例を示す平面図と、断面図である。図１６（ａ）は蓋体７０が取り付けられる前のディスクリートＩＲ４００の表面側（即ち、第２の面の側）を示す図であり、図１６（ｂ）は蓋体７０が取り付けられた後のディスクリートＩＲ４００の断面を示す図である。
【００６９】
図１６（ａ）に示すように、このディスクリートＩＲ４００において、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）や、図１２（ａ）〜図１４（ｃ）、図１５（ａ）〜（ｃ）に示したハイブリッドＩＲ１００、２００、３００との違いは、ＩＣ素子を有さない点と、このＩＣ素子が取り付けるためのダイパッド領域がリードフレームにない点である。このディスクリートＩＲ４００では、Ａｕ等からなるワイヤー４６によって、ＩＲ素子１０とリードフレームのボンディング用端子部３９とが電気的に接続されている。
【００７０】
このような構成であっても、蓋体７０が有する視野角制限用の開口部６５により、所望の角度・方向から入射してくる光のみをＩＲ素子１０の受光面１６に到達させて検出することができる。これにより、例えば、指向性のある光のみを検出したり、発光源を特定したりすることが可能である。また、光学フィルタ６８が配置されることによって、所望の波長範囲の光のみをＩＲ素子１０の受光面に到達させて検出することができ、その波長範囲から外れる光は光学フィルタ６８で遮断することができるため、例えば、赤外線の検出信号について、Ｓ／Ｎ比の向上が可能である。
【００７１】
（５）第５実施形態
また、上記の第１実施形態では、ワイヤーボンディング工程で、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０とをワイヤー４６のみを介して電気的に接続する場合について説明した。しかしながら、本発明において、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０との接続方法はこれに限定されることはない。
図１７は、本発明の第５実施形態に係るハイブリッドＩＲ５００の構成例を示す平面図である。図１７に示すように、本発明では、ＩＲ素子１０のパッド電極１４ａ、１４ｂとリードフレーム３０のボンディング用端子部４０とをＡｕ等からなるワイヤー４６ａで電気的に接続すると共に、このボンディング用端子部４０とＩＣ素子２０のパッド電極２７とをＡｕ等からなるワイヤー４６ｂで電気的に接続してもよい。つまり、リードフレーム３０のボンディング用端子部４０を経由して、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０とを電気的に接続してもよい。このような方法であっても、上記の第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７２】
また、図１７に示すように、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０とをリードフレーム３０のボンディング用端子部４０を経由して接続する場合は、ＩＲ素子１０とボンディング用端子部４０との接続、及び、ＩＣ素子２０とボンディング用端子部４０との接続を、それぞれ逆ボンディングによって行うことが好ましい。即ち、リードフレーム３０のボンディング用端子部４０からＩＲ素子１０のパッド電極１４ａ、１４ｂに向かってワイヤー４６ａを伸ばすことが好ましく、リードフレーム３０のボンディング用端子部４０からＩＣ素子２０のパッド電極２７に向かってワイヤー４６ｂを伸ばすことが好ましい。
このような方法であれば、正ボンディングの場合と比較して、ボンディング後のワイヤー４６ａ、４６ｂの高さを低くすることができるため、ハイブリッドＩＲの小型、薄型化に寄与することができる。
【００７３】
（６）第６実施形態
図１８（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第６実施形態に係るハイブリッドＩＲ６００の構成例を示す斜視図と平面図及び断面図である。図１８（ａ）〜（ｃ）は蓋体６０を取り付ける前の状態を示し、図１８（ｄ）は蓋体６０を取り付けた後の状態を示している。
図１８（ａ）〜（ｄ）に示すように、このハイブリッドＩＲ６００は、例えばインターポーザ等の配線基板７０と、この配線基板７０にフェースダウンで実装されたＩＲ素子１０と、この配線基板７０にフェースアップで実装されたＩＣ素子２０と、配線基板７０上においてＩＲ素子１０とＩＣ素子２０とを覆って封止するモールド樹脂４９と、モールド樹脂４９の上面（即ち、パッケージの上面）を覆う蓋体６０と、を備える。
【００７４】
ＩＲ素子１０と配線基板７０は例えばバンプ電極１７を介して電気的に接続されている。また、ＩＣ素子２０と配線基板７０は、Ａｕ等からなるワイヤー４５と、配線基板７０上に設けられた電極７１を介して電気的に接続されている。つまり、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０は配線基板７０を介して電気的に接続されており、ＩＲ素子１０から出力される電気信号をＩＣ素子２０が処理するようになっている。
【００７５】
また、このハイブリッドＩＲ６００においても、図１８（ｃ）に示すように、ＩＲ素子１０の裏面（即ち、受光面）１６は、モールド樹脂６９の上面と同一平面に配置された状態で、モールド樹脂６９から露出している。また、この蓋体６０には、ＩＲ素子１０の受光面１６の視野角を制限する貫通した開口部６５が設けられている。なお、この蓋体６０は例えば接着剤６９によって、モールド樹脂４９の上面に取り付けられている。
【００７６】
このような構成であっても、蓋体６０が有する視野角制限用の開口部６５により、所望の角度・方向から入射してくる光のみをＩＲ素子１０の受光面１６に到達させて検出することができる。従って、他の実施形態と同様に、指向性のある光のみを検出したり、発光源を特定したりすることが可能である。
また、配線基板７０は、ＰＬＰ（Plating Lead Package）によって作製される場合を含む。
【００７７】
（７）その他の実施形態
なお、上記の第１実施形態では、例えば図２（ａ）に示したように、ＩＲ素子１０のパッド部１４として、ＩＲ素子１０の表面の中心部に一対のパッド電極１４ａ、１４ｂを配置した構造を示したが、これはあくまで一例である。本発明において、ＩＲ素子１０のパッド部１４は、例えば、ＩＲ素子１０の表面の中心部で互いに離間して配置された３つ以上のパッド電極で構成されていてもよい。また、各パッド電極の配置位置も、ＩＲ素子１０の表面の中心部ではなく、例えば、受光部１２の周縁部であってもよい。このような構成であっても、ＩＲ素子１０とＩＣ素子２０とを電気的に接続することが可能であり、ＩＲ素子１０から電気信号を出力させることができる。
【００７８】
さらに、上記の各実施形態では、光センサ素子の一例として、２０００ｎｍ〜７４００ｎｍの赤外線を検出可能なＩＲ素子を例示した。しかしながら、本発明において光センサ素子はこれに限定されるものではない。本発明において、光センサ素子は例えば紫外線のみを検出する素子であってもよく、又は、紫外線と赤外線の両方を検出する素子であってもよい。
【００７９】
一例を挙げると、光透過基板１１上にｎ層と、π層と、ｎ層及びπ層よりもバンドギャップが大きい化合物半導体層と、ｐ層とが順次積層されてなる光電変換素子１３において、ｎ層にＩｎＳｂではなく、ＡｌＮ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＡｓＳｂといった他の材料を用いれば、波長が約２５０ｎｍの紫外線から、波長が約１２μｍの赤外線までを検出可能な光センサ素子を作成することが可能である。このような場合は、紫外線から赤外線までを検出する光センサ素子と、この光センサ素子から出力される電気信号を処理するＩＣ素子２０とを、１つのパッケージ内に備えた光センサ装置を提供することができる。
【００８０】
また、この場合は、光学フィルタ６８も例えば紫外線のみを透過させる機能を有するものであってもよく、又は、紫外線と赤外線の両方を透過させるものであってもよい。光学フィルタ６８の透過可能な波長範囲は、光センサ素子の検出可能な波長範囲に応じて、任意に設定可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１０ ＩＲ素子
１１ 光透過基板
１２ 受光部
１３ 光電変換素子
１４ パッド部
１４ａ パッド電極
１４ｂ パッド電極
１５ 配線
１６ 裏面（受光面）
１７ バンプ電極
２０ ＩＣ素子
２１ 信号処理回路
２２ 電源回路
２３ 増幅回路
２４ 判定回路
２５ 基準値発生回路
２６、２７ パッド電極
３０、３０´ リードフレーム
３０ａ リードフレームの上面（裏面）
３１ 貫通領域
３２ａ ハーフエッチング領域
３２ｂ ハーフエッチング領域
３３ａ 非エッチング領域
３３ｂ 非エッチング領域
３４ ダイパッド領域
３５ ＩＲ素子を配置するための領域
３６ ダイシングストリート
３７ 第１の部位
３８ 第２の部位
３９、４０ リードフレームのボンディング用端子部
４１ 粘着テープ
４２ リードフレームの外部配線基板接続用端子部
４５、４６、４６ａ、４６ｂ ワイヤー
４７ 上金型
４８ 下金型
４９ モールド樹脂
４９ａ モールド樹脂の上面
６０ 蓋体
６１ プレート部
６２ ガイド部
６３ 係止部
６５ 開口部
６８ 光学フィルタ
６９ 接着剤
７０ 配線基板
７１ 電極
１００、２００、３００、５００ ハイブリッドＩＲ
４００ ディスクリートＩＲ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を検出する光センサ素子と、
前記光センサ素子を覆う封止部材と、
リードフレームと、
前記リードフレームの第１の面に固定された蓋体と、を備え、
前記光センサ素子の受光面は、前記リードフレームの第１の面と同一平面に配置された状態で前記封止部材から露出しており、
前記蓋体には、前記受光面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする光センサ装置。
【請求項２】
前記光センサ素子の前記受光面を覆う光学フィルタ、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光センサ装置。
【請求項３】
前記蓋体の前記開口部の周辺には前記光学フィルタの外形及び寸法に対応した凹部が設けられており、前記凹部に前記光学フィルタが収納されていることを特徴とする請求項２に記載の光センサ装置。
【請求項４】
前記蓋体には鉤状の係止部が設けられており、
前記係止部に前記リードフレームの外周部が嵌合することによって、前記蓋体が前記リードフレームに固定されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光センサ装置。
【請求項５】
前記蓋体と前記リードフレームの前記第１の面との間に介在する接着剤、をさらに備え、
前記接着剤によって前記蓋体は前記リードフレームに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光センサ装置。
【請求項６】
前記光センサ素子から出力される信号を処理する半導体素子、をさらに備え、
前記半導体素子は、前記リードフレームと電気的に接続され、且つ前記封止部材で覆われていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光センサ装置。
【請求項７】
前記リードフレームは、前記第１の面の反対側に第２の面を有し、
前記半導体素子は、前記リードフレームの前記第２の面に取り付けられていることを特徴とする請求項６に記載の光センサ装置。
【請求項８】
光を検出する光センサ素子を備えた光センサ装置をリードフレームを用いて製造する方法であって、
前記リードフレームの第１の面に粘着テープの粘着性を有する面を貼付する工程と、
前記粘着テープの前記粘着性を有する面であって、前記リードフレームから露出している領域に光センサ素子の受光面を貼付する工程と、
前記リードフレームと前記光センサ素子とを電気的に接続する工程と、
前記光センサ素子を封止部材で覆う工程と、
前記封止部材及び前記リードフレームから前記粘着テープを除去する工程と、
前記封止部材及び前記リードフレームを切断してパッケージを形成する工程と、
前記リードフレームの前記第１の面を覆う蓋体を取り付ける工程と、を備え、
前記蓋体には、前記受光面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする光センサ装置の製造方法。
【請求項９】
光を検出する光センサ素子と、前記光センサ素子から出力される信号を処理する半導体素子と、を備えた光センサ装置をリードフレームを用いて製造する方法であって、
前記リードフレームの第１の面に粘着テープの粘着性を有する面を貼付する工程と、
前記粘着テープの前記粘着性を有する面であって、前記リードフレームから露出している領域に前記光センサ素子の受光面を貼付する工程と、
前記リードフレームの前記第１の面の反対側の第２の面上に前記半導体素子を取り付ける工程と、
前記リードフレームと前記半導体素子とを電気的に接続する工程と、
前記光センサ素子と前記半導体素子とを封止部材で覆う工程と、
前記封止部材及び前記リードフレームから前記粘着テープを除去する工程と、
前記封止部材及び前記リードフレームを切断してパッケージを形成する工程と、
前記リードフレームの前記第１の面を覆う蓋体を取り付ける工程と、を備え、
前記蓋体には、前記受光面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする光センサ装置の製造方法。
【請求項１０】
光を検出する光センサ素子と、
前記光センサ素子を覆う封止部材と、
前記封止部材を覆う蓋体と、を備え、
前記光センサ素子の受光面は前記封止部材の上面と同一平面に配置された状態で前記封止部材から露出しており、
前記蓋体には、前記受光面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする光センサ装置。
【請求項１】
光を検出する光センサ素子と、
前記光センサ素子を覆う封止部材と、
リードフレームと、
前記リードフレームの第１の面に固定された蓋体と、を備え、
前記光センサ素子の受光面は、前記リードフレームの第１の面と同一平面に配置された状態で前記封止部材から露出しており、
前記蓋体には、前記受光面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする光センサ装置。
【請求項２】
前記光センサ素子の前記受光面を覆う光学フィルタ、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光センサ装置。
【請求項３】
前記蓋体の前記開口部の周辺には前記光学フィルタの外形及び寸法に対応した凹部が設けられており、前記凹部に前記光学フィルタが収納されていることを特徴とする請求項２に記載の光センサ装置。
【請求項４】
前記蓋体には鉤状の係止部が設けられており、
前記係止部に前記リードフレームの外周部が嵌合することによって、前記蓋体が前記リードフレームに固定されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光センサ装置。
【請求項５】
前記蓋体と前記リードフレームの前記第１の面との間に介在する接着剤、をさらに備え、
前記接着剤によって前記蓋体は前記リードフレームに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光センサ装置。
【請求項６】
前記光センサ素子から出力される信号を処理する半導体素子、をさらに備え、
前記半導体素子は、前記リードフレームと電気的に接続され、且つ前記封止部材で覆われていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光センサ装置。
【請求項７】
前記リードフレームは、前記第１の面の反対側に第２の面を有し、
前記半導体素子は、前記リードフレームの前記第２の面に取り付けられていることを特徴とする請求項６に記載の光センサ装置。
【請求項８】
光を検出する光センサ素子を備えた光センサ装置をリードフレームを用いて製造する方法であって、
前記リードフレームの第１の面に粘着テープの粘着性を有する面を貼付する工程と、
前記粘着テープの前記粘着性を有する面であって、前記リードフレームから露出している領域に光センサ素子の受光面を貼付する工程と、
前記リードフレームと前記光センサ素子とを電気的に接続する工程と、
前記光センサ素子を封止部材で覆う工程と、
前記封止部材及び前記リードフレームから前記粘着テープを除去する工程と、
前記封止部材及び前記リードフレームを切断してパッケージを形成する工程と、
前記リードフレームの前記第１の面を覆う蓋体を取り付ける工程と、を備え、
前記蓋体には、前記受光面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする光センサ装置の製造方法。
【請求項９】
光を検出する光センサ素子と、前記光センサ素子から出力される信号を処理する半導体素子と、を備えた光センサ装置をリードフレームを用いて製造する方法であって、
前記リードフレームの第１の面に粘着テープの粘着性を有する面を貼付する工程と、
前記粘着テープの前記粘着性を有する面であって、前記リードフレームから露出している領域に前記光センサ素子の受光面を貼付する工程と、
前記リードフレームの前記第１の面の反対側の第２の面上に前記半導体素子を取り付ける工程と、
前記リードフレームと前記半導体素子とを電気的に接続する工程と、
前記光センサ素子と前記半導体素子とを封止部材で覆う工程と、
前記封止部材及び前記リードフレームから前記粘着テープを除去する工程と、
前記封止部材及び前記リードフレームを切断してパッケージを形成する工程と、
前記リードフレームの前記第１の面を覆う蓋体を取り付ける工程と、を備え、
前記蓋体には、前記受光面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする光センサ装置の製造方法。
【請求項１０】
光を検出する光センサ素子と、
前記光センサ素子を覆う封止部材と、
前記封止部材を覆う蓋体と、を備え、
前記光センサ素子の受光面は前記封止部材の上面と同一平面に配置された状態で前記封止部材から露出しており、
前記蓋体には、前記受光面の視野角を制限する貫通した開口部が設けられていることを特徴とする光センサ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−１１４１６８（Ｐ２０１２−１１４１６８Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６０５３４（Ｐ２０１０−２６０５３４）
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（３０３０４６２７７）旭化成エレクトロニクス株式会社 (840)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２２日（２０１０．１１．２２）
【出願人】（３０３０４６２７７）旭化成エレクトロニクス株式会社 (840)
【Ｆターム（参考）】
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