光半導体装置及びその製造方法
【課題】 光素子の発光効率や受光効率を高めることできる光半導体装置の提供。
【解決手段】 光半導体装置は、配線を有し下面に外部電極端子を有する配線基板と、前記配線基板の上面に固定される円形のターミナルスペーサと、前記ターミナルスペーサの上面に固定され、光素子が形成され、上面に光の受け渡しを行う光授受面を有する半導体チップと、前記半導体チップの電極と前記配線基板の配線を電気的に接続する接続手段と、前記ターミナルスペーサの上面に前記半導体チップを覆うように凸状に形成され、透明体で弾性体からなる絶縁性の樹脂で形成される光透過部と、前記光透過部の所定領域を除き前記光透過部及び前記配線基板を覆う絶縁性の樹脂からなる封止体とを有し、前記光透過部を覆わない前記封止体による開口部分に前記光透過部の一部が凸状に突出している。
【解決手段】 光半導体装置は、配線を有し下面に外部電極端子を有する配線基板と、前記配線基板の上面に固定される円形のターミナルスペーサと、前記ターミナルスペーサの上面に固定され、光素子が形成され、上面に光の受け渡しを行う光授受面を有する半導体チップと、前記半導体チップの電極と前記配線基板の配線を電気的に接続する接続手段と、前記ターミナルスペーサの上面に前記半導体チップを覆うように凸状に形成され、透明体で弾性体からなる絶縁性の樹脂で形成される光透過部と、前記光透過部の所定領域を除き前記光透過部及び前記配線基板を覆う絶縁性の樹脂からなる封止体とを有し、前記光透過部を覆わない前記封止体による開口部分に前記光透過部の一部が凸状に突出している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光半導体装置及びその製造方法に係わり、特に光素子を覆う光透過部の光授受面が凸面状（半球面状）の円弧面となる光半導体装置の製造に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光素子の一つとして発光ダイオード（ＬＥＤ）が知られている。発光ダイオードを形成した半導体チップ（以下発光ダイオードチップ［ＬＥＤチップ］とも呼称）を組み込んだ光半導体装置としてはつぎの構造が知られている。即ち、発光ダイオードチップを一対のリードの一方の先端面側に固定し、発光ダイオードチップの表面の電極と他方のリードの先端側を導電性のワイヤで接続し、リードの先端側を透明な樹脂体で封止した構造になっている。この構造では樹脂体は砲弾型となり、先端の半球状面から光を放射するようになる（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、別の構造としては、平面的に配置した一対のリードの一方のリードに発光ダイオードチップを固定し、発光ダイオードチップ等を光透過性材料で覆った構造が知られている。この構造においては、光透過性材料によって半球面状の光放射面が形成されている（例えば、特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１６３９７２号公報
【特許文献２】特開２００２−２８９９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発光ダイオードチップから放射される光を封止体の前方に効率よく放射させるためには、透明樹脂で形成する凸状封止体の表面の曲率を高精度に形成し、かつまた凸状封止体の表面を鏡面に仕上げる必要がある。この封止体は、樹脂成形を行う成形金型によって形成される。従って、成形金型の封止体を形成するキャビティ（窪み）の加工精度及び研磨精度は高精度なものが要求され、成形金型が高価となる。この結果、光半導体装置の製造コスト高騰の原因ともなっている。
本発明の目的は、光半導体装置において、光素子を覆う樹脂による光透過部の表面を樹脂の表面張力を利用して凸状の円弧面に形成することにある。
本発明の他の目的は、光半導体装置において、光素子を覆う凸状の光透過部の表面の鏡面化を図ることにある。
本発明の他の目的は、光素子の発光効率や受光効率を高めることができる光半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）本発明の光半導体装置は、
配線を有し下面に下地電極を有する配線基板を準備する工程と、
前記配線基板上に円形のターミナルスペーサを固定する工程と、
光素子が形成され上面に光の受け渡しを行う光授受面を有する半導体チップを前記ターミナルスペーサ上に前記光素子が中央となるように固定する工程と、
前記半導体チップの電極と配線基板の配線を接続手段によって電気的に接続する工程と、
前記半導体チップを覆うようにターミナルスペーサ上に透明体で弾性体からなる絶縁性樹脂を所定量供給（含む硬化処理）し、樹脂の表面張力によってターミナルスペーサ上に凸状に盛り上がった円弧面を有する光透過部を形成する工程と、
成形金型の平坦面で光透過部の頂部を所定高さ押し潰した状態で配線基板上に所定厚さの樹脂層を形成する工程と、
配線基板の裏面の下地電極にバンプ電極を形成する工程と、
配線基板を上面の樹脂層共々縦横に切断して複数の光半導体装置を形成する工程とによって製造される。
【０００７】
半導体チップの電極と配線基板の配線の接続は、導電性のワイヤで直接接続してもよく、また、ターミナルスペーサの上面に所望のパターンの配線を形成しておき、半導体チップの電極及び配線基板の配線は導電性のワイヤでターミナルスペーサの配線に接続する構造としてもよい。光素子は、例えば、発光素子（ＬＥＤ）または受光素子（ＰＤ）となる。光透過部の円弧面の形状はターミナルスペーサの大きさ及び樹脂の粘度によって決まり、大きすぎても小さすぎても良好な凸体の形成は難しい。例えば、樹脂の粘度が２００〜４００ｃｐの場合、ターミナルスペーサは直径が５〜１０ｍｍとなる。
【０００８】
このような製造方法によって製造された光半導体装置はより具体的には以下の構成になる。
光半導体装置は、
配線を有し、下面に外部電極端子を有する配線基板と、
前記配線基板の上面に固定される円形のターミナルスペーサと、
前記ターミナルスペーサの上面に固定され、光素子が形成され、上面に光の受け渡しを行う光授受面を有する半導体チップと、
前記半導体チップの電極と前記配線基板の配線を電気的に接続する接続手段と、
前記ターミナルスペーサの上面に前記半導体チップを覆うように凸状の円弧面に形成され、透明体で弾性体からなる絶縁性の樹脂で形成される光透過部と、
前記光透過部の所定領域を除き前記光透過部及び前記配線基板を覆う絶縁性の樹脂からなる封止体とを有し、
前記光透過部を覆わない前記封止体による開口部分に前記光透過部の一部が凸状に突出していることを特徴とする。
【０００９】
また、前記半導体チップは前記光素子が前記ターミナルスペーサの中央に位置するように固定される。前記ターミナルスペーサは所望パターンの配線を有し、前記所定の配線は前記半導体チップの電極及び前記配線基板の配線に接続手段（導電性のワイヤ）によってそれぞれ電気的に接続されている。前記ターミナルスペーサの周縁は前記配線基板の周縁の内側に位置している。前記配線基板の上面には前記光素子に電気的に接続される集積回路を形成した半導体チップが固定されている。前記ターミナルスペーサは円形であり、前記封止体の前記開口部分は前記ターミナルスペーサに対して同心円的に配置された円形となっている。また、前記配線基板の上面に前記光素子を有する半導体チップを固定するターミナルスペーサが２個固定されている。一方のターミナルスペーサ上には光を発光する光素子を有する半導体チップが固定され、他方のターミナルスペーサ上には光を受光する光素子を有する半導体チップが固定されて測距センサが形成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
前記（１）の手段によれば、（ａ）ターミナルスペーサ上面に形成される光透過部は、ターミナルスペーサ上面に透明体で弾性体からなる絶縁性の樹脂を供給し、表面張力によって凸面状の円弧面を形成させ、その後硬化処理することによって形成される。ターミナルスペーサは円形となっていることから、凸面は均一な表面張力によってどの断面をとっても同一の凸断面となる。また、樹脂の表面には空気以外のものは触れることがないことから、表面には外力が加わらず、樹脂表面は硬化して鏡面となる。従って、光透過部はその表面が鏡面となり、かつ所望の凸状の円弧面を有する構造となることから、光透過部を介しての光素子の光授受効率は良好なものになる。即ち、光素子が発光ダイオードのような発光素子の場合発光効率が向上し、光素子がホトダイオードのような受光素子の場合受光効率が向上する。
【００１１】
（ｂ）光透過部形成後、樹脂層が形成される。この際、光透過部の頂部は成形金型の平坦面によって押し潰されるが、一度硬化して表面が鏡面になった光透過部は、成形金型を取り外すことによって樹脂の弾力によってもとの状態（即ち、凸状の円弧面）に復帰し、表面も鏡面を維持することになる。成形金型の接触時、光透過部表面に傷を付けないように、成形金型の平坦面を鏡面化しておくことも好ましい。この平坦面の鏡面化は円弧面の鏡面化に比較して作業が容易であり、加工コストが多く掛からない実益もある。
【００１２】
（ｃ）ターミナルスペーサは円形であることから、このターミナルスペーサ上に形成される凸状の光透過部は樹脂の表面張力によって安定状態でその形を作り、かつ硬化処理されることから、その断面において左右が対称の凸体となる。また、成形金型の平坦面で光透過部頂部を押し下げると、弾力的に押し潰される光透過部の前記平坦面との接触縁は円形のターミナルスペーサに対して同心円的に位置する円となり、これが樹脂体の開口部分となる。このため、成形金型から外されると円形の開口部から突出する光透過部部分は、その断面において左右が対称の凸体となる。光素子は円形のターミナルスペーサの中央に固定され、この光素子の真上に光透過部の頂部が位置するようになることから、光の授受効率が向上する。
【００１３】
（ｄ）配線基板にターミナルスペーサを２個固定し、一方のターミナルスペーサ上に光を発光する光素子を有する半導体チップを固定し、他方のターミナルスペーサ上に光を受光する光素子を有する半導体チップを固定した測距センサでは、上記（ａ）〜（ｃ）に記載の効果を有するため、感度の良好な測距センサとなる。特に、上記（ｃ）のように、２個のターミナルスペーサを円板とすることによって、各ターミナルスペーサに固定した各光素子の光の授受効率を向上させることができることから、さらに感度の良好な測距センサとなる。なお、配線基板にさらに多くのターミナルスペーサを固定し、各ターミナルスペーサに所望の光素子を固定した光半導体装置では、各光素子の光の授受効率の向上から、特性の優れた光半導体装置となる。
【００１４】
（ｅ）本発明によれば、ターミナルスペーサの大きさを一定にし、同じ樹脂を用いることにより、再現性良く同一形状で表面が鏡面となる光透過部の作製が可能になる。この光透過部の形成は成形金型を使用しないことから安価に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００１６】
図１乃至図７は本発明の実施例１の光半導体装置に係わる図である。図１乃至図３は光半導体装置の構造に係わる図であり、図１は光半導体装置の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は封止体を取り除いた光半導体装置の平面図である。また、図４は光半導体装置の回路構成を示すブロック図である。
【００１７】
本実施例１の光半導体装置１は、回路的には、図４に示すように、信号処理回路（ＳＰＢ：Signal Processer Block）２によって受光素子（ＰＤ）３を制御する。信号処理回路２の外部電極端子は、第１電源端子（Ｖcc）、第２電源端子（ＧＮＤ）、出力端子（Ｖout ）である。
【００１８】
光半導体装置１は、外観的には図１乃至図３に示すように、四角形の配線基板５と、この配線基板５の上面に形成された一定厚さの封止体６と、封止体６の表面（上面）に一部が突出する凸状の円弧面を有する光透過部７と、配線基板５の下面に突出形成された外部電極端子８とからなっている。
【００１９】
光半導体装置１は、図１及び図３に示すように、四角形の配線基板５を有している。配線基板５は、例えば、厚さ０．６ｍｍ程度のガラスエポキシ樹脂基板である。前記配線基板５の上面（第１の面）５ａには、四角形（例えば、正方形）のターミナルスペーサ１０が絶縁性の接着剤１１を介して固定されている。ターミナルスペーサ１０は、例えば、０．２〜０．４ｍｍ程度の厚さのシリコン板からなり、その上面の表層部分には絶縁膜１２が形成されている。絶縁膜１２はシリコンを酸化した酸化膜からなっている。
【００２０】
ターミナルスペーサ１０の上面５ａの中央領域は光素子を有する半導体チップ１３が搭載される領域となっている。このチップ搭載領域には接着剤１４によって半導体チップ１３が固定されている。半導体チップ１３の上面が光の受け渡しを行う光授受面となっている。
【００２１】
また、チップ搭載領域を外れた領域には、チップ搭載領域の近傍からターミナルスペーサ１０の縁近傍に向かう細長い配線１５が設けられている。この配線１５は、図２及び図３に示すように、チップ搭載領域の両側に設けられている。配線１５は例えば、アルミニウム層である。
【００２２】
本実施例１では、光素子は受光素子であることから、半導体チップ１３の電極１３ａは２端子となり、これら電極１３ａと配線１５は導電性のワイヤ１６によって接続されている。半導体チップ１３の電極とターミナルスペーサ１０の配線との接続手段はこれに限定されるものではない。例えば、半導体チップ１３がフリップ・チップ接続構造である場合には、半導体チップ１３のフリップ・チップ接続用の電極をターミナルスペーサ１０の配線１５の一端に直接接続するようにする。
【００２３】
配線基板５は上面に所望パターンの配線２０を有し、前記上面とは反対面となる下面（第２の面）５ｂの４隅にはそれぞれ下地電極２１が形成されている（図２参照）。下地電極２１の表面には半田等によってバンプ電極２２が形成され、外部電極端子８が形成されている。下地電極２１と所定の配線２０は配線基板５を貫通して設けられる導体２３（図３参照）を介して電気的に接続されている。
【００２４】
ターミナルスペーサ１０の固定領域から外れた配線基板領域に、半導体チップ１３の光素子を制御する集積回路（信号処理回路：ＳＰＢ）を形成した半導体チップ２５が接着剤２６を介して固定されている。ターミナルスペーサ１０は絶縁性の接着剤１１によって配線基板５の上面に固定されることから、図３に示すように、一部の配線２０を電気的絶縁が維持できることからターミナルスペーサ１０の下側に位置させることできる。配線２０をターミナルスペーサ１０の下側に位置させることなく、ターミナルスペーサ１０の外側を引き回すことも可能である。ターミナルスペーサ１０の下側に配線２０を配置することは配線の長さを短くできる実益があるとともに、配線レイアウト設計の自由度が高くなる利点がある。
【００２５】
図３に示すように、半導体チップ２５の周囲の配線基板５の上面５ａには、特に限定はされないが、５本の配線２０が配置されている。各配線２０は導電性のワイヤ２７を介して半導体チップ２５の電極２５ａに接続されている。また、４本の配線２０はそれぞれ４隅の外部電極端子８に接続されるようにレイアウトされている。残りの１本の配線２０はターミナルスペーサ１０の１側部近傍に他端を位置させ、導電性のワイヤ２８を介してターミナルスペーサ１０の上面の配線１５に接続されている。一隅の外部電極端子８に接続される導体２３に連なる配線２０の端は、ターミナルスペーサ１０の配線１５の端近傍に位置し、導電性のワイヤ２９によって前記配線１５の端に接続されている。これにより、図４の回路を満足する構成になる。
【００２６】
光透過部７は、図２及び図３に示すように、正方形のターミナルスペーサ１０の上面に形成されている。光透過部７は、ターミナルスペーサ１０上に樹脂を所定量供給し、樹脂の表面張力を利用して表面を凸状の円弧面とし、そのまま硬化させて形成したものである。樹脂は透明体で弾性体からなる絶縁性の樹脂である。樹脂は例えば、シリコーン樹脂であり、樹脂の粘度が２００〜４００ｃｐのものが使用される。また、所望の凸状の円弧面を得るために、台座となるターミナルスペーサ１０は一辺の長さが５〜１０ｍｍとなる正方形板を使用する。受光素子は、例えば、一辺が０．２ｍｍ程度の正方形あるいは長方形であり、この状態では、面積が小さすぎて必要な凸状面が得られない。また、台座が大きすぎても樹脂が流れて所望の凸状面が得られない。このため、ターミナルスペーサ１０は一辺の長さが５〜１０ｍｍとなる正方形のものを選択して使用する。ターミナルスペーサとして長方形のものを使用すると、縦及び横における断面形状が異なり、均等な断面の光透過部７が得られなくなる。図３では、点々を施した領域が光透過部７であることを示す。また、破線で示す円形部分が封止体６の上面から露出（突出）する部分である。即ち、封止体６の形成時、光透過部７の頂部を所定高さ押し潰した状態で封止体６とされる平坦な樹脂層を形成することから、押し潰しを開放すると、光透過部７の頂部は樹脂の弾性力で復帰し、封止体６の上面から凸状に突出する。従って、破線で示す円形部分は封止体６の開口孔（開口部）３０となる。開口部３０に突出する光透過部７は所望の曲率Ｒとなる。
【００２７】
つぎに、光半導体装置１の製造方法について、図５乃至図７を参照して説明する。図５は光半導体装置の製造で使用する配線母基板の模式的斜視図である。図６は光半導体装置の製造における配線母基板準備工程からワイヤボンディング工程に至る各工程断面図である。また、図７は光半導体装置の製造における透明樹脂ポッティング工程から最終の切断分離工程に至る各工程断面図である。
【００２８】
光半導体装置１の製造では、図５に示すように、配線母基板３５が準備される。配線母基板３５は、図５に示すように、その平面方向に区画された製品形成部３６を複数有する構造になっている。製品形成部３６は、縦横にマトリックス状に整列配置されている。製品形成部３６は１個の光半導体装置１が製造される部分である。配線母基板３５を区画線に沿って縦横に切断することによって、配線母基板３５は配線基板５になる。配線基板５の構造については既に説明してあることから配線母基板３５の構造説明は省略する。
【００２９】
また、説明の便宜上、配線母基板３５においてターミナルスペーサ１０を固定する面を配線基板５との整合性を考慮して第１の面５ａと呼称し、その反対面となる面を第２の面５ｂと呼称する。第２の面５ｂは外部電極端子８が形成される面である。
【００３０】
配線母基板３５は、例えば、厚さ０．６ｍｍのガラスエポキシ樹脂基板からなっている。また、配線母基板３５はその両側に配線母基板３５の搬送及び位置決めに使用するガイド孔３７ａ，３７ｂが設けられている。
【００３１】
光半導体装置１の製造においては、図６（ａ）に示すように配線母基板３５を準備する。配線母基板３５の各製品形成部３６において、配線母基板３５の第１の面５ａに配線２０が設けられ、第２の面５ｂに下地電極２１が設けられている。図６及び図７では、一つの製品形成部３６を示し、一つの製品形成部３６において順次光半導体装置の製造が行われる状態を示す。また、図６及び図７において、配線母基板３５を上下に横切る一点鎖線が、隣接する製品形成部３６の境界線であり、また最終段階で配線母基板３５を切断する切断線であることを示す。
【００３２】
つぎに、各製品形成部３６に対して、図６（ｂ）に示すように、配線母基板３５の第１の面５ａに絶縁性の接着剤１１によってターミナルスペーサ１０を位置決め固定する。ターミナルスペーサ１０は、表面が凸状の円弧面となる光透過部７が形成できるように、例えば、厚さが０．２〜０．４ｍｍで一辺の長さが５〜１０ｍｍになる正方形のシリコン板からなっている。また、光透過部７となる樹脂がターミナルスペーサ１０上で所望の凸面が表面張力によって形成できるように、ターミナルスペーサ１０の上面の縁は液状の樹脂が流れ出さないように鋭利になっている。例えば、ターミナルスペーサ１０の周面は上面に対して直角な垂直壁となっている。また、ターミナルスペーサ１０は、前述のように、その上面は絶縁膜１２が形成され、かつこの絶縁膜１２上には配線１５が設けられた構造になっている。なお、本実施例では、ターミナルスペーサ１０を接着剤１１で直接配線母基板３５の第１の面５ａに固定したが、その固定状態を良好とするために、例えば、ターミナルスペーサ１０の固定領域に配線を形成する材料で固定パッドを形成しておいてもよい。
【００３３】
つぎに、図６（ｃ）に示すように、配線母基板３５の第１の面５ａの所定位置に接着剤２６を介して半導体チップ２５を固定する。また、ターミナルスペーサ１０の所定位置に接着剤１４を介して半導体チップ１３を固定する。半導体チップ１３には光素子として、図４で説明した受光素子３が形成されている。また、半導体チップ２５には図４で説明した前記受光素子を制御する集積回路（ＳＰＢ：信号処理回路２）が形成されている。なお、本実施例では、半導体チップ２５を接着剤２６で配線母基板３５上に直接固定し、半導体チップ１３を接着剤１４でターミナルスペーサ１０上に直接固定したが、固定状態を良好とするためにそれぞれチップの固定領域に配線を形成する材料で固定パッドを形成しておいてもよい。
【００３４】
つぎに、図６（ｄ）に示すように、ターミナルスペーサ１０上の半導体チップ１３の電極１３ａ（図３参照）と、ターミナルスペーサ１０上の配線１５を導電性のワイヤ１６で接続する。また、半導体チップ２５の電極２５ａ（図３参照）と、配線母基板３５の第１の面５ａに設けられた配線２０を導電性のワイヤ２７で接続する。さらに、ターミナルスペーサ１０上の配線１５と配線母基板３５上の配線２０を導電性のワイヤ２８，２９で接続する。ワイヤ２８は半導体チップ２５とターミナルスペーサ１０との間に設けられた配線２０と、ターミナルスペーサ１０上の配線１５を接続するワイヤであり、ワイヤ２９は下地電極２１に導体２３（図３参照）を介して接続される配線２０と、ターミナルスペーサ１０上の配線１５を接続するワイヤである。ワイヤ２８，２９は配線２０の端部と配線１５の端部を接続し、できるだけ短く形成されている。
【００３５】
つぎに、図７（ａ）に示すように、ターミナルスペーサ１０上に、図示しないディスペンサ等によって所定量の樹脂４０を塗布（供給）し、かつ硬化処理して表面が凸状の円弧面となる光透過部７を形成する。光透過部７はターミナルスペーサ１０の上面全体に形成され、配線１５、半導体チップ１３及びワイヤ１６，２８，２９を覆う。
【００３６】
半導体チップ１３は受光素子が形成され、その上面が外部との間での光のやり取りをする光授受面となる。そこで、この樹脂４０は硬化した状態で透明となる樹脂が使用される。また、電気的には絶縁性の樹脂が選択される。また、供給された樹脂４０が表面張力によって表面が凸状の円弧面を形成するように所定の粘度の樹脂が選択される。さらに、これは本実施例による製造方法に関係するものであるが、光透過部７の頂部に外力を加えて押し潰した後、外力を取り外した後は光透過部７の表面は元の半球状の円弧面に復帰する弾性力を有する樹脂が選択される。
【００３７】
このような各種の条件を満足する樹脂として、例えば、透明ゴム状チップコート材、即ち、樹脂の粘度が２００〜４００ｃｐとなるシリコーン樹脂を使用する。例えば、一辺が５ｍｍとなる正方形のターミナルスペーサ１０上に厚さ２ｍｍで、曲率Ｒが２.５ｍｍとなる凸状の光透過部７を形成することができる。樹脂４０は、１５０℃で１時間ベークされて硬化し、弾性体からなる透明の光透過部７になる。
【００３８】
光透過部７の半球状の円弧面は、樹脂の表面張力によって形成される面であることから、断面的に見て左右が対称となる凸面となり、かつまた凸状の円弧面は鏡面になる。形の良好な光透過部７の形成及び凸面の鏡面化は、成形金型等何らのものも使用せず、樹脂の粘度と台座であるターミナルスペーサ１０の大きさ等による表面張力によって形成できるため、光透過部７の形成コストが安価になる。
【００３９】
また、半導体チップ１３の中心が受光素子の中心となり、半導体チップ１３がターミナルスペーサ１０の中央に固定されることから、凸状の光透過部７の頂部の中心は受光素子の中心（光軸）に位置するようになり、レンズとして作用する光透過部７の光学中心が受光素子の光軸と一致するようになる。光素子がＬＥＤのような発光素子の場合には、光素子の光軸と光透過部７の中心（光軸）が一致することは光の発光効率を増大するために重要なものとなる。
【００４０】
つぎに、図７（ｂ）に示すように、例えば、トランスファモールディング装置の成形金型の下型４３と上型４４間に配線母基板３５を配置し、成形金型の型締めを行う。この型締めによって、配線母基板３５はその周縁部分が下型４３と上型４４のパーティング面（合わせ面）に挟持される。各製品形成部３６は下型４３と上型４４とによって形成されるキャビティ４５内に位置する。キャビティ４５の底面と天井面はいずれも平坦面となり、かつ平行になっている。下型４３の底面には、窪み４３ａが設けられ、配線母基板３５の第２の面５ｂに設けられる下地電極２１がこの窪み４３ａ内に入るようになる。これにより、配線母基板３５の第２の面５ｂは下型４３の平坦な底面に密着するようになる。
【００４１】
前記型締めによって配線母基板３５の上面側の光透過部７の頂部は成形金型の上型４４によって一定の高さ（例えば １.５ｍｍ）押し潰される。そして、この状態で成形金型の下型４３と上型４４とによって形成されたキャビティ４５内に絶縁性の樹脂が圧入され、かつ所定の温度でキュアされて一定厚さの樹脂層４６が形成される。樹脂層４６は絶縁性のエポキシ樹脂で形成される。エポキシ樹脂のトランスファモールディング装置でのキュアは１７０℃で２分である。
【００４２】
型開きによって上型４４が外されると、樹脂層４６の上面の開口孔（開口部）３０内に位置する光透過部７は、外力が取り外される結果、樹脂４０の弾力によって基に復帰し凸状の円弧面となる［図７（ｃ）参照］。
【００４３】
つぎに、図７（ｃ）に示すように、配線母基板３５の第２の面５ｂを上面とした状態で、第２の面５ｂに露出する下地電極２１に重ねてバンプ電極２２を形成する。バンプ電極２２は、例えば、半田ボールを取り付け、かつリフロー（再加熱処理）によって半球状に形成することによって形成する。
【００４４】
つぎに、配線母基板３５を各製品形成部３６の境界線で切断して、図７（ｄ）に示すように複数の光半導体装置１を製造する。この際、配線母基板３５は分割されて配線基板５となり、樹脂層４６は分割されて封止体６になる。
【００４５】
本実施例１によれば以下の効果を有する。
（１）ターミナルスペーサ１０の上面に形成される光透過部７は、ターミナルスペーサ上面に透明体で弾性体からなる絶縁性の樹脂４０を供給し、表面張力によって凸面状の円弧面（凸面）を形成させ、その後硬化処理することによって形成される。凸面は表面張力によって形成されることからいびつとならず良好な形の凸面が形成される。また、樹脂の表面には空気以外のものは触れることがないことから、表面には外力が加わらず、樹脂表面は硬化して鏡面となる。この結果、光透過部７を介する受光素子の受光効率は良好なものになる。
【００４６】
（２）光透過部７の形成後、樹脂層４６が形成される。この際、光透過部７の頂部は成形金型の上型４４の平坦面によって押し潰されるが、一度硬化して表面が鏡面になった光透過部７は、成形金型を取り外すことによって樹脂の弾力によってもとの状態（即ち、凸状の円弧面）に復帰し、表面も鏡面を維持することになる。なお、成形金型の接触時、光透過部表面に傷を付けないように、上型４４のキャビティ４５の平坦な天井面を鏡面化しておく手法も本発明では採用可能である。この場合、天井面は平坦面であることから、円弧面を鏡面化する場合に比較して作業が容易であり、かつ加工コストも易くなる実益もある。
【００４７】
（３）ターミナルスペーサ１０は正方形であることから、このターミナルスペーサ上に形成される凸状の光透過部７の頂部は正方形のターミナルスペーサ１０の中心に一致する。従って、受光素子の中心（光軸）がターミナルスペーサ１０の中心に位置するように受光素子を形成した半導体チップ１３を固定することにより、受光素子の受光効率が良好になる。
【００４８】
（４）本実施例１によれば、ターミナルスペーサ１０の大きさを一定にし、同じ樹脂４０を用いることにより、再現性良く同一形状で表面が鏡面となる光透過部７の作製が可能になる。この光透過部７の形成は成形金型を使用しないことから安価に製造でき、光半導体装置１の製造コスト低減が可能になる。
【実施例２】
【００４９】
図８及び図９は本発明の実施例２である光半導体装置に係わる図であり、図８は光半導体装置の断面図、図９は封止体を取り除いた光半導体装置の平面図である。
【００５０】
本実施例２では、ターミナルスペーサ１０に矩形枠状に設けた溝５０の内側の領域に光透過部７を形成する。図９及び図８に示すように、溝５０は正方形枠状に形成されている。また、実施例１の場合と同様に光透過部７となる樹脂４０が前記溝５０の内側で所望の凸面が表面張力によって形成できるように、溝５０の内側の縁は液状の樹脂４０が流れ出さないように鋭利になっている。即ち、溝５０の内側の縁を形成する内周面はターミナルスペーサ１０の上面に対して直角な垂直壁となっている。
【００５１】
本実施例２においても実施例１と同様に凸状の円弧面を有する光透過部７を安価に製造することができる。本実施例２の技術思想によれば、配線基板５の第１の面５ａに四角形枠状またはリング状に溝を設け、この溝によって囲まれる内側の領域に光透過部７を形成することもできる。
【実施例３】
【００５２】
図１０は本発明の実施例３及び実施例１である光半導体装置の概要を示す図である。図１０（ａ）は本実施例３の光半導体装置１の概要を示す断面図、図１０（ｂ）は実施例１の光半導体装置１の模式的断面図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）において、上方の図は光半導体装置１のターミナルスペーサ１０と光透過部７の開口孔（開口部）３０との関係を示す平面図であり、下方の図は上方の図に対応する光半導体装置部分の断面図である。
【００５３】
本実施例３の光半導体装置１は、図１０（ａ）に示すように、ターミナルスペーサ１０を円形として光透過部７を形成した構造になっている。実施例１の光半導体装置１は、図１０（ｂ）に示すように、既に説明したとおりターミナルスペーサ１０が正方形になっている。
【００５４】
本実施例３の光半導体装置１は、図１０（ａ）に示すように、円形のターミナルスペーサ１０の中心に半導体チップ１３が固定される構造になっている。また、図示しないが半導体チップ１３の中心に光素子が形成されている。従って、円形のターミナルスペーサ１０の中心に半導体チップ１３の中心が位置するように半導体チップ１３を固定することによって、光素子の中心がターミナルスペーサ１０の中心に位置することになる。
【００５５】
本実施例３においては、ターミナルスペーサ１０は円形となっていることから、ターミナルスペーサ１０の上面に液状の樹脂４０を所定量供給すると、樹脂の表面張力によって形成される凸面の中心はターミナルスペーサ１０の中心に位置するようになる。
【００５６】
また、ターミナルスペーサ１０が円形であることから、均一な表面張力によって形成された光透過部７はどの断面をとっても同一の凸断面となる。この結果、光透過部７の盛り上がり高さは、図１０（ｂ）に示す正方形のターミナルスペーサ１０の場合に比較して、図１０（ａ）に示すように高くなる。また、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、光透過部７の凸状の円弧面の曲率Ｒ１は正方形のターミナルスペーサ１０に形成した光透過部７の凸状の円弧面の曲率Ｒ２よりも小さくなる。従って、本実施例３の光半導体装置１の光透過部７はより厚い凸レンズ形状となる。この結果、本実施例３の光半導体装置１においては、光素子として受光素子３が形成されていることから、外部からの光を光透過部７によってより集光させて受光素子に光を集めることできる。また、光素子として発光素子を形成した場合、発光素子から発光された光を光透過部７によってより集光させて光透過部７の前方に放射させることができる。
【００５７】
また、本実施例３の場合は光透過部７が厚くなることから、封止体６の厚さを一定とした場合、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、開口孔（開口部）３０の直径が正方形のターミナルスペーサ１０の場合に比較して広くなる。また、光透過部７の頂部を押しつぶして樹脂層を形成する結果発生する開口孔３０はターミナルスペーサ１０と同心円となる。
【実施例４】
【００５８】
図１１乃至図１３は本発明の実施例４である光半導体装置に係わる図である。図１１は光半導体装置の断面図、図１２は封止体を取り除いた光半導体装置の平面図、図１３は光半導体装置の回路構成を示すブロック図である。
【００５９】
本実施例４の光半導体装置１は、回路的には、図１３に示すように、信号処理回路（ＳＰＢ：Signal Processer Block）２によって受光素子（ＰＤ）３を制御し、駆動回路（ＬＥＤ Ｄriv ）６０によって発光素子（発光ダイオード：ＬＥＤ）６１を制御する構成になっている。また、信号処理回路２及び駆動回路６０は制御回路（Ｃｔｌ）６２によって制御される構成になっている。外部電極端子としては、出力端子（Ｖout ）、第１電源端子（Ｖcc）、第２電源端子（ＧＮＤ）及び制御端子（Ｃtr）を有する。
【００６０】
信号処理回路２は出力端子（Ｖout ）、第１電源端子（Ｖcc）、第２電源端子（ＧＮＤ）に接続されている。駆動回路６０は第１電源端子（Ｖcc）、第２電源端子（ＧＮＤ）に接続されている。制御回路６２は制御端子（Ｃtr）、第１電源端子（Ｖcc）、第２電源端子（ＧＮＤ）に接続されている。
【００６１】
本実施例４の光半導体装置１は、実施例１の光半導体装置１の構造において、配線基板５とターミナルスペーサ１０との間に集積回路（ＩＣ）を形成した台座チップ６５を介在させる構造になっている。実施例１ではターミナルスペーサ１０は１個であるが、本実施例４の場合は円板からなる２個のターミナルスペーサ１０，１０ａが台座チップ６５上に固定される構造になっている。一方のターミナルスペーサ１０上に受光素子を形成した半導体チップ１３が固定され、他方のターミナルスペーサ１０ａ上にＬＥＤを形成した半導体チップ６６が固定される構造になっている。そして、それぞれのターミナルスペーサ１０，１０ａ上にはそれぞれチップ１３，６６を覆う光透過部７，７ａがそれぞれ設けられている。
【００６２】
図１１及び図１２は模式化した図面である。図１１及び図１２に示すように、光半導体装置１の下面には外部電極端子８が４個設けられている。これら外部電極端子８は正方形の各隅部に配置されている。外部電極端子８は、図１２に示すように、左上が出力端子（Ｖout ）、左下が第１電源端子（Ｖcc）、右上が制御端子（Ｃtr）、右下が第２電源端子（ＧＮＤ）である。台座チップ６５の四隅には前記外部電極端子８の機能とそれぞれ対応する電極６７が設けられている。各外部電極端子８は配線基板５を貫通する導体２３を介して配線基板５の第１の面５ａにそれぞれ設けられた配線２０に電気的に接続されている。電極６７と配線２０は導電性のワイヤ６８を介して接続されている。
【００６３】
図１１及び図１２に示すように、台座チップ６５上に円形のターミナルスペーサ１０が固定されている。このターミナルスペーサ１０の中心には半導体チップ１３がその中心を一致させるように固定されている。半導体チップ１３には図示しない受光素子（ＰＤ）が形成されている。半導体チップ１３の中心をターミナルスペーサ１０の中心に一致させるように固定することによって受光素子（ＰＤ）の中心は、ターミナルスペーサ１０の中心に一致する。そして、ターミナルスペーサ１０を覆う光透過部７の中心も受光素子（ＰＤ）の中心に一致している。
【００６４】
ターミナルスペーサ１０の上面には、半導体チップ１３の固定領域の近傍からターミナルスペーサ１０の外縁近傍に亘って延在する配線１５が２本設けられている。一方の配線１５の内端と半導体チップ１３の一方の電極１３ａは導電性のワイヤ１６で接続されている。この配線１５の外端は台座チップ６５に設けられた電極６９に導電性のワイヤ７０を介して接続されている。また、他方の配線１５の内端と半導体チップ１３の他方の電極１３ａは導電性のワイヤ１６で接続されている。この配線１５の外端は台座チップ６５に設けられた電極７１に導電性のワイヤ７２を介して接続されている。
【００６５】
図１１及び図１２に示すように、台座チップ６５上に円形のターミナルスペーサ１０ａが固定されている。このターミナルスペーサ１０ａの中心には半導体チップ６６がその中心を一致させるように固定されている。半導体チップ６６には図示しない発光素子（ＬＥＤ）が形成されている。半導体チップ６６の中心をターミナルスペーサ１０ａの中心に一致させるように固定することによって発光素子（ＬＥＤ）の中心は、ターミナルスペーサ１０ａの中心に一致する。そして、ターミナルスペーサ１０ａを覆う光透過部７ａの中心も発光素子（ＬＥＤ）の中心に一致している。
【００６６】
ターミナルスペーサ１０ａの上面には、半導体チップ６６の固定領域の近傍からターミナルスペーサ１０ａの外縁近傍に亘って延在する配線８５が２本設けられている。一方の配線８５の内端と半導体チップ６６の一方の電極６６ａは導電性のワイヤ８６で接続されている。この配線８５の外端は台座チップ６５に設けられた電極８７に導電性のワイヤ８８を介して接続されている。また、他方の配線８５の内端と半導体チップ６６の他方の電極６６ａは導電性のワイヤ８９で接続されている。この配線８５の外端は台座チップ６５に設けられた電極９０に導電性のワイヤ９１を介して接続されている。
【００６７】
ＬＥＤを有する半導体チップ６６を搭載するターミナルスペーサ１０ａは光透過部７ａで光を集光させて光透過部７ａの前方に放射させるため、受光素子（ＰＤ）を有する半導体チップ１３を搭載するターミナルスペーサ１０よりも小さく形成して半球面の曲率が小さくなるように配慮してある。また、光透過部７の開口孔（開口部）３０は大きくして光をより多く受光素子に集光させるようにしてある。
【００６８】
本実施例４の光半導体装置１は、配線基板５にターミナルスペーサを２個（ターミナルスペーサ１０，１０ａ）固定し、一方のターミナルスペーサ１０ａ上に光を発光する光素子を有する半導体チップ６６を固定し、他方のターミナルスペーサ１０上に光を受光する光素子を有する半導体チップ１３を固定した測距センサとしたものである。
【００６９】
このような測距センサは、それぞれの光透過部７，７ａの形状が良好であるとともに、凸面が鏡面となることから、光透過部７，７ａを通しての光の授受が良好となり、感度の良好な測距センサとなる。特に、２個のターミナルスペーサを円板としてあることから、光透過部７，７ａの凸状の曲率面を所望の曲率に安定して形成できるため、さらに感度の良好な測距センサとなる。
【００７０】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施例１である光半導体装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】封止体を取り除いた本実施例１の光半導体装置の平面図である。
【図４】本実施例１の光半導体装置の回路構成を示すブロック図である。
【図５】本実施例１の光半導体装置の製造で使用する配線母基板の模式的斜視図である。
【図６】本実施例１の光半導体装置の製造における配線母基板準備工程からワイヤボンディング工程に至る各工程断面図である。
【図７】本実施例１の光半導体装置の製造における透明樹脂ポッティング工程から切断分離工程に至る各工程断面図である。
【図８】本発明の実施例２である光半導体装置の断面図である。
【図９】封止体を取り除いた本実施例２の光半導体装置の平面図である。
【図１０】本発明の実施例による光半導体装置のターミナルスペーサと光透過部の関係を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施例４である光半導体装置の断面図である。
【図１２】封止体を取り除いた本実施例４の光半導体装置の平面図である。
【図１３】本実施例４の光半導体装置の回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…光半導体装置、２…信号処理回路、３…受光素子（ＰＤ）、５…配線基板、５ａ…上面（第１の面）、５ｂ…下面（第２の面）、６…封止体、７…光透過部、８…外部電極端子、１０…ターミナルスペーサ、１１…接着剤、１２…絶縁膜、１３…半導体チップ、１３ａ…電極、１４…接着剤、１５…配線、１６…ワイヤ、２０…配線、２１…下地電極、２２…バンプ電極、２３…導体、２５…半導体チップ、２６…接着剤、２７，２８，２９…ワイヤ、３０…開口孔（開口部）、３５…配線母基板、３６…製品形成部、４０…樹脂、４３…下型、４３ａ… 窪み、４４…上型、４５…キャビティ、４６…樹脂層、５０…溝、６０…駆動回路（ＬＥＤ Ｄriv ）、６１…発光素子（発光ダイオード：ＬＥＤ）、６２…制御回路（Ｃｔｌ）、６５…ＩＣチップ、６６…半導体チップ、６７…電極、６８…ワイヤ、６９…電極、７０…ワイヤ、７１…電極、７２…ワイヤ、８５…配線、８６…ワイヤ、８７…電極、８８…ワイヤ、９０…電極、９１…ワイヤ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は光半導体装置及びその製造方法に係わり、特に光素子を覆う光透過部の光授受面が凸面状（半球面状）の円弧面となる光半導体装置の製造に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光素子の一つとして発光ダイオード（ＬＥＤ）が知られている。発光ダイオードを形成した半導体チップ（以下発光ダイオードチップ［ＬＥＤチップ］とも呼称）を組み込んだ光半導体装置としてはつぎの構造が知られている。即ち、発光ダイオードチップを一対のリードの一方の先端面側に固定し、発光ダイオードチップの表面の電極と他方のリードの先端側を導電性のワイヤで接続し、リードの先端側を透明な樹脂体で封止した構造になっている。この構造では樹脂体は砲弾型となり、先端の半球状面から光を放射するようになる（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、別の構造としては、平面的に配置した一対のリードの一方のリードに発光ダイオードチップを固定し、発光ダイオードチップ等を光透過性材料で覆った構造が知られている。この構造においては、光透過性材料によって半球面状の光放射面が形成されている（例えば、特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１６３９７２号公報
【特許文献２】特開２００２−２８９９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発光ダイオードチップから放射される光を封止体の前方に効率よく放射させるためには、透明樹脂で形成する凸状封止体の表面の曲率を高精度に形成し、かつまた凸状封止体の表面を鏡面に仕上げる必要がある。この封止体は、樹脂成形を行う成形金型によって形成される。従って、成形金型の封止体を形成するキャビティ（窪み）の加工精度及び研磨精度は高精度なものが要求され、成形金型が高価となる。この結果、光半導体装置の製造コスト高騰の原因ともなっている。
本発明の目的は、光半導体装置において、光素子を覆う樹脂による光透過部の表面を樹脂の表面張力を利用して凸状の円弧面に形成することにある。
本発明の他の目的は、光半導体装置において、光素子を覆う凸状の光透過部の表面の鏡面化を図ることにある。
本発明の他の目的は、光素子の発光効率や受光効率を高めることができる光半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）本発明の光半導体装置は、
配線を有し下面に下地電極を有する配線基板を準備する工程と、
前記配線基板上に円形のターミナルスペーサを固定する工程と、
光素子が形成され上面に光の受け渡しを行う光授受面を有する半導体チップを前記ターミナルスペーサ上に前記光素子が中央となるように固定する工程と、
前記半導体チップの電極と配線基板の配線を接続手段によって電気的に接続する工程と、
前記半導体チップを覆うようにターミナルスペーサ上に透明体で弾性体からなる絶縁性樹脂を所定量供給（含む硬化処理）し、樹脂の表面張力によってターミナルスペーサ上に凸状に盛り上がった円弧面を有する光透過部を形成する工程と、
成形金型の平坦面で光透過部の頂部を所定高さ押し潰した状態で配線基板上に所定厚さの樹脂層を形成する工程と、
配線基板の裏面の下地電極にバンプ電極を形成する工程と、
配線基板を上面の樹脂層共々縦横に切断して複数の光半導体装置を形成する工程とによって製造される。
【０００７】
半導体チップの電極と配線基板の配線の接続は、導電性のワイヤで直接接続してもよく、また、ターミナルスペーサの上面に所望のパターンの配線を形成しておき、半導体チップの電極及び配線基板の配線は導電性のワイヤでターミナルスペーサの配線に接続する構造としてもよい。光素子は、例えば、発光素子（ＬＥＤ）または受光素子（ＰＤ）となる。光透過部の円弧面の形状はターミナルスペーサの大きさ及び樹脂の粘度によって決まり、大きすぎても小さすぎても良好な凸体の形成は難しい。例えば、樹脂の粘度が２００〜４００ｃｐの場合、ターミナルスペーサは直径が５〜１０ｍｍとなる。
【０００８】
このような製造方法によって製造された光半導体装置はより具体的には以下の構成になる。
光半導体装置は、
配線を有し、下面に外部電極端子を有する配線基板と、
前記配線基板の上面に固定される円形のターミナルスペーサと、
前記ターミナルスペーサの上面に固定され、光素子が形成され、上面に光の受け渡しを行う光授受面を有する半導体チップと、
前記半導体チップの電極と前記配線基板の配線を電気的に接続する接続手段と、
前記ターミナルスペーサの上面に前記半導体チップを覆うように凸状の円弧面に形成され、透明体で弾性体からなる絶縁性の樹脂で形成される光透過部と、
前記光透過部の所定領域を除き前記光透過部及び前記配線基板を覆う絶縁性の樹脂からなる封止体とを有し、
前記光透過部を覆わない前記封止体による開口部分に前記光透過部の一部が凸状に突出していることを特徴とする。
【０００９】
また、前記半導体チップは前記光素子が前記ターミナルスペーサの中央に位置するように固定される。前記ターミナルスペーサは所望パターンの配線を有し、前記所定の配線は前記半導体チップの電極及び前記配線基板の配線に接続手段（導電性のワイヤ）によってそれぞれ電気的に接続されている。前記ターミナルスペーサの周縁は前記配線基板の周縁の内側に位置している。前記配線基板の上面には前記光素子に電気的に接続される集積回路を形成した半導体チップが固定されている。前記ターミナルスペーサは円形であり、前記封止体の前記開口部分は前記ターミナルスペーサに対して同心円的に配置された円形となっている。また、前記配線基板の上面に前記光素子を有する半導体チップを固定するターミナルスペーサが２個固定されている。一方のターミナルスペーサ上には光を発光する光素子を有する半導体チップが固定され、他方のターミナルスペーサ上には光を受光する光素子を有する半導体チップが固定されて測距センサが形成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
前記（１）の手段によれば、（ａ）ターミナルスペーサ上面に形成される光透過部は、ターミナルスペーサ上面に透明体で弾性体からなる絶縁性の樹脂を供給し、表面張力によって凸面状の円弧面を形成させ、その後硬化処理することによって形成される。ターミナルスペーサは円形となっていることから、凸面は均一な表面張力によってどの断面をとっても同一の凸断面となる。また、樹脂の表面には空気以外のものは触れることがないことから、表面には外力が加わらず、樹脂表面は硬化して鏡面となる。従って、光透過部はその表面が鏡面となり、かつ所望の凸状の円弧面を有する構造となることから、光透過部を介しての光素子の光授受効率は良好なものになる。即ち、光素子が発光ダイオードのような発光素子の場合発光効率が向上し、光素子がホトダイオードのような受光素子の場合受光効率が向上する。
【００１１】
（ｂ）光透過部形成後、樹脂層が形成される。この際、光透過部の頂部は成形金型の平坦面によって押し潰されるが、一度硬化して表面が鏡面になった光透過部は、成形金型を取り外すことによって樹脂の弾力によってもとの状態（即ち、凸状の円弧面）に復帰し、表面も鏡面を維持することになる。成形金型の接触時、光透過部表面に傷を付けないように、成形金型の平坦面を鏡面化しておくことも好ましい。この平坦面の鏡面化は円弧面の鏡面化に比較して作業が容易であり、加工コストが多く掛からない実益もある。
【００１２】
（ｃ）ターミナルスペーサは円形であることから、このターミナルスペーサ上に形成される凸状の光透過部は樹脂の表面張力によって安定状態でその形を作り、かつ硬化処理されることから、その断面において左右が対称の凸体となる。また、成形金型の平坦面で光透過部頂部を押し下げると、弾力的に押し潰される光透過部の前記平坦面との接触縁は円形のターミナルスペーサに対して同心円的に位置する円となり、これが樹脂体の開口部分となる。このため、成形金型から外されると円形の開口部から突出する光透過部部分は、その断面において左右が対称の凸体となる。光素子は円形のターミナルスペーサの中央に固定され、この光素子の真上に光透過部の頂部が位置するようになることから、光の授受効率が向上する。
【００１３】
（ｄ）配線基板にターミナルスペーサを２個固定し、一方のターミナルスペーサ上に光を発光する光素子を有する半導体チップを固定し、他方のターミナルスペーサ上に光を受光する光素子を有する半導体チップを固定した測距センサでは、上記（ａ）〜（ｃ）に記載の効果を有するため、感度の良好な測距センサとなる。特に、上記（ｃ）のように、２個のターミナルスペーサを円板とすることによって、各ターミナルスペーサに固定した各光素子の光の授受効率を向上させることができることから、さらに感度の良好な測距センサとなる。なお、配線基板にさらに多くのターミナルスペーサを固定し、各ターミナルスペーサに所望の光素子を固定した光半導体装置では、各光素子の光の授受効率の向上から、特性の優れた光半導体装置となる。
【００１４】
（ｅ）本発明によれば、ターミナルスペーサの大きさを一定にし、同じ樹脂を用いることにより、再現性良く同一形状で表面が鏡面となる光透過部の作製が可能になる。この光透過部の形成は成形金型を使用しないことから安価に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００１６】
図１乃至図７は本発明の実施例１の光半導体装置に係わる図である。図１乃至図３は光半導体装置の構造に係わる図であり、図１は光半導体装置の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は封止体を取り除いた光半導体装置の平面図である。また、図４は光半導体装置の回路構成を示すブロック図である。
【００１７】
本実施例１の光半導体装置１は、回路的には、図４に示すように、信号処理回路（ＳＰＢ：Signal Processer Block）２によって受光素子（ＰＤ）３を制御する。信号処理回路２の外部電極端子は、第１電源端子（Ｖcc）、第２電源端子（ＧＮＤ）、出力端子（Ｖout ）である。
【００１８】
光半導体装置１は、外観的には図１乃至図３に示すように、四角形の配線基板５と、この配線基板５の上面に形成された一定厚さの封止体６と、封止体６の表面（上面）に一部が突出する凸状の円弧面を有する光透過部７と、配線基板５の下面に突出形成された外部電極端子８とからなっている。
【００１９】
光半導体装置１は、図１及び図３に示すように、四角形の配線基板５を有している。配線基板５は、例えば、厚さ０．６ｍｍ程度のガラスエポキシ樹脂基板である。前記配線基板５の上面（第１の面）５ａには、四角形（例えば、正方形）のターミナルスペーサ１０が絶縁性の接着剤１１を介して固定されている。ターミナルスペーサ１０は、例えば、０．２〜０．４ｍｍ程度の厚さのシリコン板からなり、その上面の表層部分には絶縁膜１２が形成されている。絶縁膜１２はシリコンを酸化した酸化膜からなっている。
【００２０】
ターミナルスペーサ１０の上面５ａの中央領域は光素子を有する半導体チップ１３が搭載される領域となっている。このチップ搭載領域には接着剤１４によって半導体チップ１３が固定されている。半導体チップ１３の上面が光の受け渡しを行う光授受面となっている。
【００２１】
また、チップ搭載領域を外れた領域には、チップ搭載領域の近傍からターミナルスペーサ１０の縁近傍に向かう細長い配線１５が設けられている。この配線１５は、図２及び図３に示すように、チップ搭載領域の両側に設けられている。配線１５は例えば、アルミニウム層である。
【００２２】
本実施例１では、光素子は受光素子であることから、半導体チップ１３の電極１３ａは２端子となり、これら電極１３ａと配線１５は導電性のワイヤ１６によって接続されている。半導体チップ１３の電極とターミナルスペーサ１０の配線との接続手段はこれに限定されるものではない。例えば、半導体チップ１３がフリップ・チップ接続構造である場合には、半導体チップ１３のフリップ・チップ接続用の電極をターミナルスペーサ１０の配線１５の一端に直接接続するようにする。
【００２３】
配線基板５は上面に所望パターンの配線２０を有し、前記上面とは反対面となる下面（第２の面）５ｂの４隅にはそれぞれ下地電極２１が形成されている（図２参照）。下地電極２１の表面には半田等によってバンプ電極２２が形成され、外部電極端子８が形成されている。下地電極２１と所定の配線２０は配線基板５を貫通して設けられる導体２３（図３参照）を介して電気的に接続されている。
【００２４】
ターミナルスペーサ１０の固定領域から外れた配線基板領域に、半導体チップ１３の光素子を制御する集積回路（信号処理回路：ＳＰＢ）を形成した半導体チップ２５が接着剤２６を介して固定されている。ターミナルスペーサ１０は絶縁性の接着剤１１によって配線基板５の上面に固定されることから、図３に示すように、一部の配線２０を電気的絶縁が維持できることからターミナルスペーサ１０の下側に位置させることできる。配線２０をターミナルスペーサ１０の下側に位置させることなく、ターミナルスペーサ１０の外側を引き回すことも可能である。ターミナルスペーサ１０の下側に配線２０を配置することは配線の長さを短くできる実益があるとともに、配線レイアウト設計の自由度が高くなる利点がある。
【００２５】
図３に示すように、半導体チップ２５の周囲の配線基板５の上面５ａには、特に限定はされないが、５本の配線２０が配置されている。各配線２０は導電性のワイヤ２７を介して半導体チップ２５の電極２５ａに接続されている。また、４本の配線２０はそれぞれ４隅の外部電極端子８に接続されるようにレイアウトされている。残りの１本の配線２０はターミナルスペーサ１０の１側部近傍に他端を位置させ、導電性のワイヤ２８を介してターミナルスペーサ１０の上面の配線１５に接続されている。一隅の外部電極端子８に接続される導体２３に連なる配線２０の端は、ターミナルスペーサ１０の配線１５の端近傍に位置し、導電性のワイヤ２９によって前記配線１５の端に接続されている。これにより、図４の回路を満足する構成になる。
【００２６】
光透過部７は、図２及び図３に示すように、正方形のターミナルスペーサ１０の上面に形成されている。光透過部７は、ターミナルスペーサ１０上に樹脂を所定量供給し、樹脂の表面張力を利用して表面を凸状の円弧面とし、そのまま硬化させて形成したものである。樹脂は透明体で弾性体からなる絶縁性の樹脂である。樹脂は例えば、シリコーン樹脂であり、樹脂の粘度が２００〜４００ｃｐのものが使用される。また、所望の凸状の円弧面を得るために、台座となるターミナルスペーサ１０は一辺の長さが５〜１０ｍｍとなる正方形板を使用する。受光素子は、例えば、一辺が０．２ｍｍ程度の正方形あるいは長方形であり、この状態では、面積が小さすぎて必要な凸状面が得られない。また、台座が大きすぎても樹脂が流れて所望の凸状面が得られない。このため、ターミナルスペーサ１０は一辺の長さが５〜１０ｍｍとなる正方形のものを選択して使用する。ターミナルスペーサとして長方形のものを使用すると、縦及び横における断面形状が異なり、均等な断面の光透過部７が得られなくなる。図３では、点々を施した領域が光透過部７であることを示す。また、破線で示す円形部分が封止体６の上面から露出（突出）する部分である。即ち、封止体６の形成時、光透過部７の頂部を所定高さ押し潰した状態で封止体６とされる平坦な樹脂層を形成することから、押し潰しを開放すると、光透過部７の頂部は樹脂の弾性力で復帰し、封止体６の上面から凸状に突出する。従って、破線で示す円形部分は封止体６の開口孔（開口部）３０となる。開口部３０に突出する光透過部７は所望の曲率Ｒとなる。
【００２７】
つぎに、光半導体装置１の製造方法について、図５乃至図７を参照して説明する。図５は光半導体装置の製造で使用する配線母基板の模式的斜視図である。図６は光半導体装置の製造における配線母基板準備工程からワイヤボンディング工程に至る各工程断面図である。また、図７は光半導体装置の製造における透明樹脂ポッティング工程から最終の切断分離工程に至る各工程断面図である。
【００２８】
光半導体装置１の製造では、図５に示すように、配線母基板３５が準備される。配線母基板３５は、図５に示すように、その平面方向に区画された製品形成部３６を複数有する構造になっている。製品形成部３６は、縦横にマトリックス状に整列配置されている。製品形成部３６は１個の光半導体装置１が製造される部分である。配線母基板３５を区画線に沿って縦横に切断することによって、配線母基板３５は配線基板５になる。配線基板５の構造については既に説明してあることから配線母基板３５の構造説明は省略する。
【００２９】
また、説明の便宜上、配線母基板３５においてターミナルスペーサ１０を固定する面を配線基板５との整合性を考慮して第１の面５ａと呼称し、その反対面となる面を第２の面５ｂと呼称する。第２の面５ｂは外部電極端子８が形成される面である。
【００３０】
配線母基板３５は、例えば、厚さ０．６ｍｍのガラスエポキシ樹脂基板からなっている。また、配線母基板３５はその両側に配線母基板３５の搬送及び位置決めに使用するガイド孔３７ａ，３７ｂが設けられている。
【００３１】
光半導体装置１の製造においては、図６（ａ）に示すように配線母基板３５を準備する。配線母基板３５の各製品形成部３６において、配線母基板３５の第１の面５ａに配線２０が設けられ、第２の面５ｂに下地電極２１が設けられている。図６及び図７では、一つの製品形成部３６を示し、一つの製品形成部３６において順次光半導体装置の製造が行われる状態を示す。また、図６及び図７において、配線母基板３５を上下に横切る一点鎖線が、隣接する製品形成部３６の境界線であり、また最終段階で配線母基板３５を切断する切断線であることを示す。
【００３２】
つぎに、各製品形成部３６に対して、図６（ｂ）に示すように、配線母基板３５の第１の面５ａに絶縁性の接着剤１１によってターミナルスペーサ１０を位置決め固定する。ターミナルスペーサ１０は、表面が凸状の円弧面となる光透過部７が形成できるように、例えば、厚さが０．２〜０．４ｍｍで一辺の長さが５〜１０ｍｍになる正方形のシリコン板からなっている。また、光透過部７となる樹脂がターミナルスペーサ１０上で所望の凸面が表面張力によって形成できるように、ターミナルスペーサ１０の上面の縁は液状の樹脂が流れ出さないように鋭利になっている。例えば、ターミナルスペーサ１０の周面は上面に対して直角な垂直壁となっている。また、ターミナルスペーサ１０は、前述のように、その上面は絶縁膜１２が形成され、かつこの絶縁膜１２上には配線１５が設けられた構造になっている。なお、本実施例では、ターミナルスペーサ１０を接着剤１１で直接配線母基板３５の第１の面５ａに固定したが、その固定状態を良好とするために、例えば、ターミナルスペーサ１０の固定領域に配線を形成する材料で固定パッドを形成しておいてもよい。
【００３３】
つぎに、図６（ｃ）に示すように、配線母基板３５の第１の面５ａの所定位置に接着剤２６を介して半導体チップ２５を固定する。また、ターミナルスペーサ１０の所定位置に接着剤１４を介して半導体チップ１３を固定する。半導体チップ１３には光素子として、図４で説明した受光素子３が形成されている。また、半導体チップ２５には図４で説明した前記受光素子を制御する集積回路（ＳＰＢ：信号処理回路２）が形成されている。なお、本実施例では、半導体チップ２５を接着剤２６で配線母基板３５上に直接固定し、半導体チップ１３を接着剤１４でターミナルスペーサ１０上に直接固定したが、固定状態を良好とするためにそれぞれチップの固定領域に配線を形成する材料で固定パッドを形成しておいてもよい。
【００３４】
つぎに、図６（ｄ）に示すように、ターミナルスペーサ１０上の半導体チップ１３の電極１３ａ（図３参照）と、ターミナルスペーサ１０上の配線１５を導電性のワイヤ１６で接続する。また、半導体チップ２５の電極２５ａ（図３参照）と、配線母基板３５の第１の面５ａに設けられた配線２０を導電性のワイヤ２７で接続する。さらに、ターミナルスペーサ１０上の配線１５と配線母基板３５上の配線２０を導電性のワイヤ２８，２９で接続する。ワイヤ２８は半導体チップ２５とターミナルスペーサ１０との間に設けられた配線２０と、ターミナルスペーサ１０上の配線１５を接続するワイヤであり、ワイヤ２９は下地電極２１に導体２３（図３参照）を介して接続される配線２０と、ターミナルスペーサ１０上の配線１５を接続するワイヤである。ワイヤ２８，２９は配線２０の端部と配線１５の端部を接続し、できるだけ短く形成されている。
【００３５】
つぎに、図７（ａ）に示すように、ターミナルスペーサ１０上に、図示しないディスペンサ等によって所定量の樹脂４０を塗布（供給）し、かつ硬化処理して表面が凸状の円弧面となる光透過部７を形成する。光透過部７はターミナルスペーサ１０の上面全体に形成され、配線１５、半導体チップ１３及びワイヤ１６，２８，２９を覆う。
【００３６】
半導体チップ１３は受光素子が形成され、その上面が外部との間での光のやり取りをする光授受面となる。そこで、この樹脂４０は硬化した状態で透明となる樹脂が使用される。また、電気的には絶縁性の樹脂が選択される。また、供給された樹脂４０が表面張力によって表面が凸状の円弧面を形成するように所定の粘度の樹脂が選択される。さらに、これは本実施例による製造方法に関係するものであるが、光透過部７の頂部に外力を加えて押し潰した後、外力を取り外した後は光透過部７の表面は元の半球状の円弧面に復帰する弾性力を有する樹脂が選択される。
【００３７】
このような各種の条件を満足する樹脂として、例えば、透明ゴム状チップコート材、即ち、樹脂の粘度が２００〜４００ｃｐとなるシリコーン樹脂を使用する。例えば、一辺が５ｍｍとなる正方形のターミナルスペーサ１０上に厚さ２ｍｍで、曲率Ｒが２.５ｍｍとなる凸状の光透過部７を形成することができる。樹脂４０は、１５０℃で１時間ベークされて硬化し、弾性体からなる透明の光透過部７になる。
【００３８】
光透過部７の半球状の円弧面は、樹脂の表面張力によって形成される面であることから、断面的に見て左右が対称となる凸面となり、かつまた凸状の円弧面は鏡面になる。形の良好な光透過部７の形成及び凸面の鏡面化は、成形金型等何らのものも使用せず、樹脂の粘度と台座であるターミナルスペーサ１０の大きさ等による表面張力によって形成できるため、光透過部７の形成コストが安価になる。
【００３９】
また、半導体チップ１３の中心が受光素子の中心となり、半導体チップ１３がターミナルスペーサ１０の中央に固定されることから、凸状の光透過部７の頂部の中心は受光素子の中心（光軸）に位置するようになり、レンズとして作用する光透過部７の光学中心が受光素子の光軸と一致するようになる。光素子がＬＥＤのような発光素子の場合には、光素子の光軸と光透過部７の中心（光軸）が一致することは光の発光効率を増大するために重要なものとなる。
【００４０】
つぎに、図７（ｂ）に示すように、例えば、トランスファモールディング装置の成形金型の下型４３と上型４４間に配線母基板３５を配置し、成形金型の型締めを行う。この型締めによって、配線母基板３５はその周縁部分が下型４３と上型４４のパーティング面（合わせ面）に挟持される。各製品形成部３６は下型４３と上型４４とによって形成されるキャビティ４５内に位置する。キャビティ４５の底面と天井面はいずれも平坦面となり、かつ平行になっている。下型４３の底面には、窪み４３ａが設けられ、配線母基板３５の第２の面５ｂに設けられる下地電極２１がこの窪み４３ａ内に入るようになる。これにより、配線母基板３５の第２の面５ｂは下型４３の平坦な底面に密着するようになる。
【００４１】
前記型締めによって配線母基板３５の上面側の光透過部７の頂部は成形金型の上型４４によって一定の高さ（例えば １.５ｍｍ）押し潰される。そして、この状態で成形金型の下型４３と上型４４とによって形成されたキャビティ４５内に絶縁性の樹脂が圧入され、かつ所定の温度でキュアされて一定厚さの樹脂層４６が形成される。樹脂層４６は絶縁性のエポキシ樹脂で形成される。エポキシ樹脂のトランスファモールディング装置でのキュアは１７０℃で２分である。
【００４２】
型開きによって上型４４が外されると、樹脂層４６の上面の開口孔（開口部）３０内に位置する光透過部７は、外力が取り外される結果、樹脂４０の弾力によって基に復帰し凸状の円弧面となる［図７（ｃ）参照］。
【００４３】
つぎに、図７（ｃ）に示すように、配線母基板３５の第２の面５ｂを上面とした状態で、第２の面５ｂに露出する下地電極２１に重ねてバンプ電極２２を形成する。バンプ電極２２は、例えば、半田ボールを取り付け、かつリフロー（再加熱処理）によって半球状に形成することによって形成する。
【００４４】
つぎに、配線母基板３５を各製品形成部３６の境界線で切断して、図７（ｄ）に示すように複数の光半導体装置１を製造する。この際、配線母基板３５は分割されて配線基板５となり、樹脂層４６は分割されて封止体６になる。
【００４５】
本実施例１によれば以下の効果を有する。
（１）ターミナルスペーサ１０の上面に形成される光透過部７は、ターミナルスペーサ上面に透明体で弾性体からなる絶縁性の樹脂４０を供給し、表面張力によって凸面状の円弧面（凸面）を形成させ、その後硬化処理することによって形成される。凸面は表面張力によって形成されることからいびつとならず良好な形の凸面が形成される。また、樹脂の表面には空気以外のものは触れることがないことから、表面には外力が加わらず、樹脂表面は硬化して鏡面となる。この結果、光透過部７を介する受光素子の受光効率は良好なものになる。
【００４６】
（２）光透過部７の形成後、樹脂層４６が形成される。この際、光透過部７の頂部は成形金型の上型４４の平坦面によって押し潰されるが、一度硬化して表面が鏡面になった光透過部７は、成形金型を取り外すことによって樹脂の弾力によってもとの状態（即ち、凸状の円弧面）に復帰し、表面も鏡面を維持することになる。なお、成形金型の接触時、光透過部表面に傷を付けないように、上型４４のキャビティ４５の平坦な天井面を鏡面化しておく手法も本発明では採用可能である。この場合、天井面は平坦面であることから、円弧面を鏡面化する場合に比較して作業が容易であり、かつ加工コストも易くなる実益もある。
【００４７】
（３）ターミナルスペーサ１０は正方形であることから、このターミナルスペーサ上に形成される凸状の光透過部７の頂部は正方形のターミナルスペーサ１０の中心に一致する。従って、受光素子の中心（光軸）がターミナルスペーサ１０の中心に位置するように受光素子を形成した半導体チップ１３を固定することにより、受光素子の受光効率が良好になる。
【００４８】
（４）本実施例１によれば、ターミナルスペーサ１０の大きさを一定にし、同じ樹脂４０を用いることにより、再現性良く同一形状で表面が鏡面となる光透過部７の作製が可能になる。この光透過部７の形成は成形金型を使用しないことから安価に製造でき、光半導体装置１の製造コスト低減が可能になる。
【実施例２】
【００４９】
図８及び図９は本発明の実施例２である光半導体装置に係わる図であり、図８は光半導体装置の断面図、図９は封止体を取り除いた光半導体装置の平面図である。
【００５０】
本実施例２では、ターミナルスペーサ１０に矩形枠状に設けた溝５０の内側の領域に光透過部７を形成する。図９及び図８に示すように、溝５０は正方形枠状に形成されている。また、実施例１の場合と同様に光透過部７となる樹脂４０が前記溝５０の内側で所望の凸面が表面張力によって形成できるように、溝５０の内側の縁は液状の樹脂４０が流れ出さないように鋭利になっている。即ち、溝５０の内側の縁を形成する内周面はターミナルスペーサ１０の上面に対して直角な垂直壁となっている。
【００５１】
本実施例２においても実施例１と同様に凸状の円弧面を有する光透過部７を安価に製造することができる。本実施例２の技術思想によれば、配線基板５の第１の面５ａに四角形枠状またはリング状に溝を設け、この溝によって囲まれる内側の領域に光透過部７を形成することもできる。
【実施例３】
【００５２】
図１０は本発明の実施例３及び実施例１である光半導体装置の概要を示す図である。図１０（ａ）は本実施例３の光半導体装置１の概要を示す断面図、図１０（ｂ）は実施例１の光半導体装置１の模式的断面図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）において、上方の図は光半導体装置１のターミナルスペーサ１０と光透過部７の開口孔（開口部）３０との関係を示す平面図であり、下方の図は上方の図に対応する光半導体装置部分の断面図である。
【００５３】
本実施例３の光半導体装置１は、図１０（ａ）に示すように、ターミナルスペーサ１０を円形として光透過部７を形成した構造になっている。実施例１の光半導体装置１は、図１０（ｂ）に示すように、既に説明したとおりターミナルスペーサ１０が正方形になっている。
【００５４】
本実施例３の光半導体装置１は、図１０（ａ）に示すように、円形のターミナルスペーサ１０の中心に半導体チップ１３が固定される構造になっている。また、図示しないが半導体チップ１３の中心に光素子が形成されている。従って、円形のターミナルスペーサ１０の中心に半導体チップ１３の中心が位置するように半導体チップ１３を固定することによって、光素子の中心がターミナルスペーサ１０の中心に位置することになる。
【００５５】
本実施例３においては、ターミナルスペーサ１０は円形となっていることから、ターミナルスペーサ１０の上面に液状の樹脂４０を所定量供給すると、樹脂の表面張力によって形成される凸面の中心はターミナルスペーサ１０の中心に位置するようになる。
【００５６】
また、ターミナルスペーサ１０が円形であることから、均一な表面張力によって形成された光透過部７はどの断面をとっても同一の凸断面となる。この結果、光透過部７の盛り上がり高さは、図１０（ｂ）に示す正方形のターミナルスペーサ１０の場合に比較して、図１０（ａ）に示すように高くなる。また、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、光透過部７の凸状の円弧面の曲率Ｒ１は正方形のターミナルスペーサ１０に形成した光透過部７の凸状の円弧面の曲率Ｒ２よりも小さくなる。従って、本実施例３の光半導体装置１の光透過部７はより厚い凸レンズ形状となる。この結果、本実施例３の光半導体装置１においては、光素子として受光素子３が形成されていることから、外部からの光を光透過部７によってより集光させて受光素子に光を集めることできる。また、光素子として発光素子を形成した場合、発光素子から発光された光を光透過部７によってより集光させて光透過部７の前方に放射させることができる。
【００５７】
また、本実施例３の場合は光透過部７が厚くなることから、封止体６の厚さを一定とした場合、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、開口孔（開口部）３０の直径が正方形のターミナルスペーサ１０の場合に比較して広くなる。また、光透過部７の頂部を押しつぶして樹脂層を形成する結果発生する開口孔３０はターミナルスペーサ１０と同心円となる。
【実施例４】
【００５８】
図１１乃至図１３は本発明の実施例４である光半導体装置に係わる図である。図１１は光半導体装置の断面図、図１２は封止体を取り除いた光半導体装置の平面図、図１３は光半導体装置の回路構成を示すブロック図である。
【００５９】
本実施例４の光半導体装置１は、回路的には、図１３に示すように、信号処理回路（ＳＰＢ：Signal Processer Block）２によって受光素子（ＰＤ）３を制御し、駆動回路（ＬＥＤ Ｄriv ）６０によって発光素子（発光ダイオード：ＬＥＤ）６１を制御する構成になっている。また、信号処理回路２及び駆動回路６０は制御回路（Ｃｔｌ）６２によって制御される構成になっている。外部電極端子としては、出力端子（Ｖout ）、第１電源端子（Ｖcc）、第２電源端子（ＧＮＤ）及び制御端子（Ｃtr）を有する。
【００６０】
信号処理回路２は出力端子（Ｖout ）、第１電源端子（Ｖcc）、第２電源端子（ＧＮＤ）に接続されている。駆動回路６０は第１電源端子（Ｖcc）、第２電源端子（ＧＮＤ）に接続されている。制御回路６２は制御端子（Ｃtr）、第１電源端子（Ｖcc）、第２電源端子（ＧＮＤ）に接続されている。
【００６１】
本実施例４の光半導体装置１は、実施例１の光半導体装置１の構造において、配線基板５とターミナルスペーサ１０との間に集積回路（ＩＣ）を形成した台座チップ６５を介在させる構造になっている。実施例１ではターミナルスペーサ１０は１個であるが、本実施例４の場合は円板からなる２個のターミナルスペーサ１０，１０ａが台座チップ６５上に固定される構造になっている。一方のターミナルスペーサ１０上に受光素子を形成した半導体チップ１３が固定され、他方のターミナルスペーサ１０ａ上にＬＥＤを形成した半導体チップ６６が固定される構造になっている。そして、それぞれのターミナルスペーサ１０，１０ａ上にはそれぞれチップ１３，６６を覆う光透過部７，７ａがそれぞれ設けられている。
【００６２】
図１１及び図１２は模式化した図面である。図１１及び図１２に示すように、光半導体装置１の下面には外部電極端子８が４個設けられている。これら外部電極端子８は正方形の各隅部に配置されている。外部電極端子８は、図１２に示すように、左上が出力端子（Ｖout ）、左下が第１電源端子（Ｖcc）、右上が制御端子（Ｃtr）、右下が第２電源端子（ＧＮＤ）である。台座チップ６５の四隅には前記外部電極端子８の機能とそれぞれ対応する電極６７が設けられている。各外部電極端子８は配線基板５を貫通する導体２３を介して配線基板５の第１の面５ａにそれぞれ設けられた配線２０に電気的に接続されている。電極６７と配線２０は導電性のワイヤ６８を介して接続されている。
【００６３】
図１１及び図１２に示すように、台座チップ６５上に円形のターミナルスペーサ１０が固定されている。このターミナルスペーサ１０の中心には半導体チップ１３がその中心を一致させるように固定されている。半導体チップ１３には図示しない受光素子（ＰＤ）が形成されている。半導体チップ１３の中心をターミナルスペーサ１０の中心に一致させるように固定することによって受光素子（ＰＤ）の中心は、ターミナルスペーサ１０の中心に一致する。そして、ターミナルスペーサ１０を覆う光透過部７の中心も受光素子（ＰＤ）の中心に一致している。
【００６４】
ターミナルスペーサ１０の上面には、半導体チップ１３の固定領域の近傍からターミナルスペーサ１０の外縁近傍に亘って延在する配線１５が２本設けられている。一方の配線１５の内端と半導体チップ１３の一方の電極１３ａは導電性のワイヤ１６で接続されている。この配線１５の外端は台座チップ６５に設けられた電極６９に導電性のワイヤ７０を介して接続されている。また、他方の配線１５の内端と半導体チップ１３の他方の電極１３ａは導電性のワイヤ１６で接続されている。この配線１５の外端は台座チップ６５に設けられた電極７１に導電性のワイヤ７２を介して接続されている。
【００６５】
図１１及び図１２に示すように、台座チップ６５上に円形のターミナルスペーサ１０ａが固定されている。このターミナルスペーサ１０ａの中心には半導体チップ６６がその中心を一致させるように固定されている。半導体チップ６６には図示しない発光素子（ＬＥＤ）が形成されている。半導体チップ６６の中心をターミナルスペーサ１０ａの中心に一致させるように固定することによって発光素子（ＬＥＤ）の中心は、ターミナルスペーサ１０ａの中心に一致する。そして、ターミナルスペーサ１０ａを覆う光透過部７ａの中心も発光素子（ＬＥＤ）の中心に一致している。
【００６６】
ターミナルスペーサ１０ａの上面には、半導体チップ６６の固定領域の近傍からターミナルスペーサ１０ａの外縁近傍に亘って延在する配線８５が２本設けられている。一方の配線８５の内端と半導体チップ６６の一方の電極６６ａは導電性のワイヤ８６で接続されている。この配線８５の外端は台座チップ６５に設けられた電極８７に導電性のワイヤ８８を介して接続されている。また、他方の配線８５の内端と半導体チップ６６の他方の電極６６ａは導電性のワイヤ８９で接続されている。この配線８５の外端は台座チップ６５に設けられた電極９０に導電性のワイヤ９１を介して接続されている。
【００６７】
ＬＥＤを有する半導体チップ６６を搭載するターミナルスペーサ１０ａは光透過部７ａで光を集光させて光透過部７ａの前方に放射させるため、受光素子（ＰＤ）を有する半導体チップ１３を搭載するターミナルスペーサ１０よりも小さく形成して半球面の曲率が小さくなるように配慮してある。また、光透過部７の開口孔（開口部）３０は大きくして光をより多く受光素子に集光させるようにしてある。
【００６８】
本実施例４の光半導体装置１は、配線基板５にターミナルスペーサを２個（ターミナルスペーサ１０，１０ａ）固定し、一方のターミナルスペーサ１０ａ上に光を発光する光素子を有する半導体チップ６６を固定し、他方のターミナルスペーサ１０上に光を受光する光素子を有する半導体チップ１３を固定した測距センサとしたものである。
【００６９】
このような測距センサは、それぞれの光透過部７，７ａの形状が良好であるとともに、凸面が鏡面となることから、光透過部７，７ａを通しての光の授受が良好となり、感度の良好な測距センサとなる。特に、２個のターミナルスペーサを円板としてあることから、光透過部７，７ａの凸状の曲率面を所望の曲率に安定して形成できるため、さらに感度の良好な測距センサとなる。
【００７０】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施例１である光半導体装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】封止体を取り除いた本実施例１の光半導体装置の平面図である。
【図４】本実施例１の光半導体装置の回路構成を示すブロック図である。
【図５】本実施例１の光半導体装置の製造で使用する配線母基板の模式的斜視図である。
【図６】本実施例１の光半導体装置の製造における配線母基板準備工程からワイヤボンディング工程に至る各工程断面図である。
【図７】本実施例１の光半導体装置の製造における透明樹脂ポッティング工程から切断分離工程に至る各工程断面図である。
【図８】本発明の実施例２である光半導体装置の断面図である。
【図９】封止体を取り除いた本実施例２の光半導体装置の平面図である。
【図１０】本発明の実施例による光半導体装置のターミナルスペーサと光透過部の関係を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施例４である光半導体装置の断面図である。
【図１２】封止体を取り除いた本実施例４の光半導体装置の平面図である。
【図１３】本実施例４の光半導体装置の回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…光半導体装置、２…信号処理回路、３…受光素子（ＰＤ）、５…配線基板、５ａ…上面（第１の面）、５ｂ…下面（第２の面）、６…封止体、７…光透過部、８…外部電極端子、１０…ターミナルスペーサ、１１…接着剤、１２…絶縁膜、１３…半導体チップ、１３ａ…電極、１４…接着剤、１５…配線、１６…ワイヤ、２０…配線、２１…下地電極、２２…バンプ電極、２３…導体、２５…半導体チップ、２６…接着剤、２７，２８，２９…ワイヤ、３０…開口孔（開口部）、３５…配線母基板、３６…製品形成部、４０…樹脂、４３…下型、４３ａ… 窪み、４４…上型、４５…キャビティ、４６…樹脂層、５０…溝、６０…駆動回路（ＬＥＤ Ｄriv ）、６１…発光素子（発光ダイオード：ＬＥＤ）、６２…制御回路（Ｃｔｌ）、６５…ＩＣチップ、６６…半導体チップ、６７…電極、６８…ワイヤ、６９…電極、７０…ワイヤ、７１…電極、７２…ワイヤ、８５…配線、８６…ワイヤ、８７…電極、８８…ワイヤ、９０…電極、９１…ワイヤ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線を有し、下面に外部電極端子を有する配線基板と、
前記配線基板の上面に固定されるターミナルスペーサと、
前記ターミナルスペーサの上面に固定され、光素子が形成され、上面に光の受け渡しを行う光授受面を有する半導体チップと、
前記半導体チップの電極と前記配線基板の配線を電気的に接続する接続手段と、
前記ターミナルスペーサの上面に前記半導体チップを覆うように半球状に形成され、透明体で弾性体からなる絶縁性の樹脂で形成される光透過部と、
前記光透過部の所定領域を除き前記光透過部及び前記配線基板を覆う絶縁性の樹脂からなる封止体とを有し、
前記光透過部を覆わない前記封止体による開口部分に前記光透過部部分が半球状に突出していることを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記ターミナルスペーサは所望パターンの配線を有し、前記所定の配線は前記半導体チップの電極及び前記配線基板の配線に接続手段によってそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記ターミナルスペーサの周縁は前記配線基板の周縁の内側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記配線基板の上面には前記光素子に電気的に接続される集積回路を形成した半導体チップが固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項５】
前記ターミナルスペーサは円形であり、前記封止体の前記開口部分は前記ターミナルスペーサに対して同心円的に配置された円形となっていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項６】
前記ターミナルスペーサは前記半導体チップを固定する領域を囲む溝が上面に形成され、前記溝の内側の領域に前記光透過部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項７】
前記溝は円形のリング状であり、前記封止体による開口部分は前記溝に対して同心円的に配置された円形となっていることを特徴とする請求項６に記載の光半導体装置。
【請求項８】
前記光素子は光を発光する光素子または光を受光する光素子であることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項９】
前記配線基板の上面に前記光素子を有する半導体チップを固定するターミナルスペーサが複数固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項１０】
前記配線基板上には２個の前記ターミナルスペーサが固定され、一方のターミナルスペーサ上には光を発光する光素子を有する半導体チップが固定され、他方のターミナルスペーサ上には光を受光する光素子を有する半導体チップが固定されて測距センサが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項１１】
第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有し、前記第１の面に縦横に区画された複数の製品形成部を有し、前記製品形成部は前記第１の面に形成される所望パターンの配線と、前記第２の面に形成され前記配線に貫通導体を介して電気的に接続される複数の下地電極とを有する構成となる配線母基板を準備する工程と、
前記各製品形成部の前記第１の面に上面に所望パターンの配線を有するターミナルスペーサを固定する工程と、
前記ターミナルスペーサの上面に、光素子が形成され上面に光の受け渡しを行う光授受面を有する第１の半導体チップを固定する工程と、
前記各製品形成部の前記第１の面に前記光素子に電気的に接続される集積回路を形成した第２の半導体チップを固定する工程と、
前記第１及び第２の半導体チップの各電極と前記所定の配線、前記所定の配線と前記所定の配線を導電性のワイヤでそれぞれ接続する工程と、
前記ターミナルスペーサ上に前記半導体チップを覆うように透明体で弾性体からなる絶縁性の樹脂を所定量供給しかつ硬化処理し、樹脂の表面張力を利用して凸状に光透過部を形成する工程と、
成形金型の平坦面で前記光透過部の最も厚い部分を所定長さ押し潰し、この状態で前記配線母基板の第１の面に絶縁性の樹脂によって所定厚さの樹脂層を形成することによって、前記樹脂層の表面に凸状に突出する前記光透過部部分を形成する工程と、
前記製品形成部の前記第２の面の前記下地電極層に重ねて突起電極を形成する工程と、
前記配線母基板の前記区画で切断して複数の光半導体装置を複数製造する工程とを有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ターミナルスペーサを円形に形成しておき、前記ターミナルスペーサ中央上面に前記光授受面が位置するように前記半導体チップを固定することを特徴とする請求項１１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記ターミナルスペーサの上面に前記半導体チップを固定する領域を囲む溝を形成しておき、前記溝の内側の中央領域に前記光授受面が位置するように前記半導体チップを固定し、前記溝の内側の領域に前記光透過部を形成することを特徴とする請求項１１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記製品形成部に複数の前記ターミナルスペーサを固定することを特徴とする請求項１１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記製品形成部に２個の前記ターミナルスペーサを固定し、一方のターミナルスペーサ上には光を発光する光素子を有する半導体チップを固定し、他方のターミナルスペーサ上には光を受光する光素子を有する半導体チップを固定して測距センサを形成することを特徴とする請求項１１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１】
配線を有し、下面に外部電極端子を有する配線基板と、
前記配線基板の上面に固定されるターミナルスペーサと、
前記ターミナルスペーサの上面に固定され、光素子が形成され、上面に光の受け渡しを行う光授受面を有する半導体チップと、
前記半導体チップの電極と前記配線基板の配線を電気的に接続する接続手段と、
前記ターミナルスペーサの上面に前記半導体チップを覆うように半球状に形成され、透明体で弾性体からなる絶縁性の樹脂で形成される光透過部と、
前記光透過部の所定領域を除き前記光透過部及び前記配線基板を覆う絶縁性の樹脂からなる封止体とを有し、
前記光透過部を覆わない前記封止体による開口部分に前記光透過部部分が半球状に突出していることを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記ターミナルスペーサは所望パターンの配線を有し、前記所定の配線は前記半導体チップの電極及び前記配線基板の配線に接続手段によってそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記ターミナルスペーサの周縁は前記配線基板の周縁の内側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記配線基板の上面には前記光素子に電気的に接続される集積回路を形成した半導体チップが固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項５】
前記ターミナルスペーサは円形であり、前記封止体の前記開口部分は前記ターミナルスペーサに対して同心円的に配置された円形となっていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項６】
前記ターミナルスペーサは前記半導体チップを固定する領域を囲む溝が上面に形成され、前記溝の内側の領域に前記光透過部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項７】
前記溝は円形のリング状であり、前記封止体による開口部分は前記溝に対して同心円的に配置された円形となっていることを特徴とする請求項６に記載の光半導体装置。
【請求項８】
前記光素子は光を発光する光素子または光を受光する光素子であることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項９】
前記配線基板の上面に前記光素子を有する半導体チップを固定するターミナルスペーサが複数固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項１０】
前記配線基板上には２個の前記ターミナルスペーサが固定され、一方のターミナルスペーサ上には光を発光する光素子を有する半導体チップが固定され、他方のターミナルスペーサ上には光を受光する光素子を有する半導体チップが固定されて測距センサが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項１１】
第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有し、前記第１の面に縦横に区画された複数の製品形成部を有し、前記製品形成部は前記第１の面に形成される所望パターンの配線と、前記第２の面に形成され前記配線に貫通導体を介して電気的に接続される複数の下地電極とを有する構成となる配線母基板を準備する工程と、
前記各製品形成部の前記第１の面に上面に所望パターンの配線を有するターミナルスペーサを固定する工程と、
前記ターミナルスペーサの上面に、光素子が形成され上面に光の受け渡しを行う光授受面を有する第１の半導体チップを固定する工程と、
前記各製品形成部の前記第１の面に前記光素子に電気的に接続される集積回路を形成した第２の半導体チップを固定する工程と、
前記第１及び第２の半導体チップの各電極と前記所定の配線、前記所定の配線と前記所定の配線を導電性のワイヤでそれぞれ接続する工程と、
前記ターミナルスペーサ上に前記半導体チップを覆うように透明体で弾性体からなる絶縁性の樹脂を所定量供給しかつ硬化処理し、樹脂の表面張力を利用して凸状に光透過部を形成する工程と、
成形金型の平坦面で前記光透過部の最も厚い部分を所定長さ押し潰し、この状態で前記配線母基板の第１の面に絶縁性の樹脂によって所定厚さの樹脂層を形成することによって、前記樹脂層の表面に凸状に突出する前記光透過部部分を形成する工程と、
前記製品形成部の前記第２の面の前記下地電極層に重ねて突起電極を形成する工程と、
前記配線母基板の前記区画で切断して複数の光半導体装置を複数製造する工程とを有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ターミナルスペーサを円形に形成しておき、前記ターミナルスペーサ中央上面に前記光授受面が位置するように前記半導体チップを固定することを特徴とする請求項１１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記ターミナルスペーサの上面に前記半導体チップを固定する領域を囲む溝を形成しておき、前記溝の内側の中央領域に前記光授受面が位置するように前記半導体チップを固定し、前記溝の内側の領域に前記光透過部を形成することを特徴とする請求項１１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記製品形成部に複数の前記ターミナルスペーサを固定することを特徴とする請求項１１に記載の光半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記製品形成部に２個の前記ターミナルスペーサを固定し、一方のターミナルスペーサ上には光を発光する光素子を有する半導体チップを固定し、他方のターミナルスペーサ上には光を受光する光素子を有する半導体チップを固定して測距センサを形成することを特徴とする請求項１１に記載の光半導体装置の製造方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−１１４７３７（Ｐ２００６−１１４７３７Ａ）
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０１３２８（Ｐ２００４−３０１３２８）
【出願日】平成１６年１０月１５日（２００４．１０．１５）
【出願人】（０００１００９９７）株式会社アキタ電子システムズ (41)
【出願人】（５０２３０４３６７）株式会社アキタセミコンダクタ (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１５日（２００４．１０．１５）
【出願人】（０００１００９９７）株式会社アキタ電子システムズ (41)
【出願人】（５０２３０４３６７）株式会社アキタセミコンダクタ (5)
【Ｆターム（参考）】
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