JP4159147B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【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。
【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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-
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