JP4159147B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子と受光素子とを、またはそれらを個別に樹脂封止した半導体装置に関するものであり、特に装置の薄形化に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近、サブノートパソコン、携帯情報端末、電子スチルカメラ等のマルチメディア機器がめざましい発展を遂げている。これらの機器は、携帯性を求められることから外部とのデータ送受信にも簡便なものが要求され、赤外線等の光信号を用いることによりコードレスで外部機器と本体とを接続する装置を備えたものが多い。その中でも光信号として波長が870nmの赤外線を用いるIrDA(Infrared Data Association)規格が最も普及している。
【0003】
IrDA規格によるデータ通信を利用するためには、接続すべき両方の機器に、赤外線信号を発する発光素子と、赤外線信号を受ける受光素子とを備える必要がある。発光素子と受光素子とは、それぞれ別個のパッケージとして電子機器に組み込まれる場合もあるし、両者が1つのパッケージに収納されたモジュールとして供給される場合もある。
【0004】
図3に、発光素子と受光素子とを1つのパッケージに収納した赤外線データ通信用の半導体装置の例を示す(例えば、特開平10−70304号)。この装置は、装置本体1内に、半導体チップの形態で提供された受光素子2と発光素子3とを収納したもので、少なくとも赤外線に対して透明な樹脂で樹脂モールドしたものである。特に受光素子2においては、受光用のホトダイオードPDと、アンプ回路等の周辺回路とを同一チップ内に集積化する場合もある。
【0005】
半導体チップで提供された受光素子2のホトダイオードPDは、半導体チップの表面に対して垂直方向に光を受ける構造になっている。そのため、受光素子2、発光素子3共に、半導体チップに対して垂直に光信号6を発光/受光する構造になっており、該光信号6の集光のために各素子の上方に、半球体レンズ4、5を樹脂で形成している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
電子機器における軽薄短小化の要求に対応するためには、プリント基板上に固着する電子部品自体の高さを制限することが不可欠である。しかしながら、光信号6がプリント基板に対して垂直方向に導入するように図3の装置本体1を実装すると、レンズ4、5の存在等により装置本体1の高さが高く、全体の薄形化が困難である欠点があった。
【0007】
一方、図4に示すようにリードを折り曲げてレンズ4、5を横にすることで、プリント基板7に対して水平方向に光信号6を導入する様にする事も可能である。しかし、受光素子2と発光素子3の半導体チップを垂直に立てるようにして実装することから、実装時の高さを半導体チップの大きさ以下にすることが原理的に不可能であり、やはり薄形化が困難である欠点があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題に鑑みて成され、アイランド上に半導体チップを固着し、前記半導体チップの電極パッドとリード端子とをワイヤ接続し、前記リード端子の一部を含めて前記半導体チップを樹脂封止し、該封止体の側面から前記リード端子を外部に導出した半導体装置であって、
前記半導体チップの上方の前記封止体に所定の深さの溝を有し、
前記リード端子が前記アイランドの位置に対して第1の高さで前記封止体の側面から外部に導出され、
前記封止体の内部に延在するリード端子が、前記アイランドの位置と前記第1の高さとの中間に位置する第2の高さで延在する部分を有し、
前記ワイヤが前記第2の高さで延在する部分に接続されていることを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は受光素子2と発光素子3とを1つのパッケージに収納したもので、図1(A)は本発明の構造を示す平面図、図2(A)は図1のAA線断面図、図2(B)は図1のBB線断面図を示している。
【0010】
これらの図中、21は受光素子2を搭載するアイランド、22は発光素子3を搭載するアイランド、23は外部接続用のリード端子を各々示している。これらは鉄または銅系の素材からなるリードフレームによって提供されており、各アイランド21、22の表面に受光素子2と発光素子3が半田などの接着剤で固着されている。
【0011】
受光素子2は、半導体チップとして提供されたPINホトダイオード等であり、周辺の駆動回路等を同一チップ上に集積化したものでもよい。図中の符号PDは受光素子2のホトダイオード部分(受光面)を示している。半導体チップの表面には電極パッド30が形成され、ボンディングワイヤ24によって電極パッドとリード23とが接続されている。
【0012】
発光素子3は、半導体チップとして提供された、例えば波長870nmの赤外光を発光するLEDチップである。LEDはチップの全体で発光し、全方位に光が発散する素子である。そのため、チップを固着するアイランド22を円錐形の「お椀」のような形状に加工し、アイランド22の中心部に固着した発光素子3からの光信号6をアイランド22の傾斜した側壁22aで反射させて、光を一方向に集めるような構造としている。前記アイランド22はアノードまたはカソードの一方の端子となり、チップ表面に形成した電極パッド30が他方の端子となる。他方の端子となる電極パッド30は、ボンディングワイヤ24により所定のリード端子23に接続されている。
【0013】
各アイランド21、22に固着された発光素子2と受光素子3は、リード23の先端部を含めて少なくとも赤外光に対して透明な樹脂でトランスファーモールドされる。樹脂は封止体25を構成し、封止体25の一表面にはアイランド21、22の裏面が封止体25表面と同一平面を成して露出する。
【0014】
リード端子23は封止体25の一方の側面25aの中間近傍から、アイランド21、22に対して第1の高さ(図2(A):t1)で外部に導出され、表面実装用途に適するように、Z字型に折り曲げられている。封止体25の内部に延在するリード端子23は、前記第1の高さt1を維持しながら各アイランド21、22の近傍まで延在する。リード端子23の一部はアイランド21、22に連続するアイランドリード23a、23bであり、これらはアイランド21、22と第1の高さt1との差を作るための曲げ加工が施されている。該曲げ加工が施された部分は封止体25の内部に封止される。
【0015】
また、一部のリード23cについては、封止体25の内部において曲げ加工が施されており、第1の高さt1とアイランド21、22の高さとの間に位置する第2の高さt2で延在させている。
【0016】
受光素子2のホトダイオード部分PDの上部には、封止体25の樹脂を所定の深さに凹ませて凹部26を形成し、凹部26の側壁によって反射面27を構成している。この反射面27は、封止体25をトランスファーモールドする際に、金型に凹部26に対応する雄型部分を形成しておくことによって形成するか、あるいは完成後に封止体25の表面を削ることで形成される。そして、反射面27は、封止体25の他の側面25bから導入させた光信号6を、反射させて受光素子2のホトダイオード部分PDに到達させる役割を果たす。
【0017】
尚、反射面27は、その境界における材料の屈折率の違いにより反射面となる。そのために、封止体25の全体が梨地加工されているのに対して、反射面27はそれより表面荒さが小さい鏡面加工としている。また、反射率を向上するために反射面27の表面を遮光性の金属被膜などで覆っても良い。
【0018】
一方、受光素子2と同様に、発光素子3側にもその上方に凹部26と反射面27を形成する。発光素子3から発光された信号光6を反射面27で反射し、封止体25の他の側壁25bから外部に出射する機能を有する。
【0019】
この様に、凹部26で形成した反射面27で光信号6を封止体25の他の側面25bから出入射させることで、封止体25全体の高さを低く抑えることが可能である。尚、他の側面25bに光信号6の集光を行うレンズ体を樹脂で一体化成形しても良い。
【0020】
上述の半導体装置において、反射面27で反射させることからいくつかの制約があることが明らかである。制約の一つは、凹部26の位置と深さである。反射面27が、ある設計された反射角度を維持した上で、平面視(図1のように観測して)でホトダイオード部PDまたは発光素子3の全表面を覆う事が必要だからである。当然、凹部26の最深部26aはホトダイオードPDまたは発光素子3より一側面25a側にシフトしている必要がある。制約のもう一つは、リード端子23の配置である。封止体25の他の側面25b側から光信号6を入射/出射させることから、各半導体チップの電気的接続を行う為のリード端子23は、封止体25の一側面25a側に集中して配置するのが簡便である。また、半導体チップの電極パッド30も一側面25a側に配置すると、ワイヤ24のループ長さを短縮できて簡便である。
【0021】
係る制約下において、電極パッド30とリード端子23とをボンディングワイヤ24で接続しようとすると、図2(A)から明らかなようにワイヤ24aのループが凹部26の最深部と干渉する場合があり得る。特に発光素子3側においては、半導体チップのチップサイズが比較的小さくしかも電極パッドがその中心付近に配置されている場合が多いので、電極パッド30が凹部26の最深部近傍に位置することが多く、前記干渉が生じやすい。また、受光素子2側でも電極パッド30が凹部26の最深部に近い位置に配置されている場合には同様の干渉が生じる場合がある。
【0022】
本発明は、リード端子23の先端部分に第2の高さt2で延在する部分31を形成し、第2の高さt2で延在する部分にワイヤ24を接続することにより、ワイヤループの高さを抑えてワイヤ24と凹部26との干渉を回避している。他の干渉しない電極パッド30では図2(B)に示したように第1の高さt1を持つリード端子23に接続している。むろん、全部のリード端子23に第2の高さt2を持たせる曲げ加工を施しても良い。
【0023】
以上に説明したとおり、本発明の半導体装置は、光信号6の伝達経路を折り曲げることによって、係る装置をプリント基板上に表面実装した時に、封止体25の側面25bから光信号6を出入射することができ、これによってプリント基板全体の高さを低く抑えることができ、電子機器の薄形化を推進することができるものである。その際に、リード端子23の先端の高さを下げる曲げ加工を施すことによって凹部26とワイヤ24との干渉を回避して、半導体装置全体の高さが増大することを防止したものである。
【0024】
尚、光半導体装置としては、受光素子2と発光素子3の両方を封止した構造の他、どちらか一方を封止した装置であっても良い。
【0025】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、凹部26で反射面27を設けることにより、樹脂の側面25bから光信号6の出入斜を行える光半導体装置を実現できる利点を有する。この装置は、封止体25の全体の高さを小さくできるので、プリント基板に実装したときに大幅な薄形化を実現できるものである。
【0026】
更に、リード端子23cの先端部分に第2の高さt2で延在する部分31を設けることにより、ワイヤループの高さを抑え、もってボンディングワイヤ24と凹部26の最深部との干渉を回避できる利点を有する。また、干渉を防止することで装置全体の高さを薄形化できる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態を説明する平面図である。
【図2】第1の実施の形態を説明する断面図である。
【図3】従来例を説明する斜視図である。
【図4】従来例を説明する斜視図である。
Claims (1)
- アイランド上に発光または受光用の半導体チップを固着し、前記半導体チップの電極パッドとリード端子とをワイヤ接続し、前記リード端子の一部を含めて前記半導体チップを樹脂封止し、該封止体の側面から前記リード端子を外部に導出した半導体装置であって、
前記半導体チップの上方の前記封止体に、光学的な反射面を有する所定の深さの凹部を有し、前記反射面で光信号を反射し前記封止体の側面から、または前記封止体の側面へ光学信号を伝達するものであり、
前記リード端子が前記アイランドの位置に対して第1の高さで前記封止体の側面から外部に導出され、
前記封止体の内部に延在するリード端子が、前記アイランドの位置と前記第1の高さとの中間に位置する第2の高さで延在する部分を有し、
前記ワイヤが前記第2の高さで延在する部分に接続されていることを特徴とする半導体装置。
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