JP7023707B2 - 光電変換装置及び光電変換装置の製造方法 - Google Patents
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また、光電変換素子をリードフレームにフリップチップ実装した後に、光電変換素子及びリードフレームの周囲を樹脂材料で覆って樹脂封止する場合、光電変換素子とリード端子との間に樹脂材料が入り込まないと、光電変換素子とリード端子との実装強度が低下してしまう。そのため、この問題を解決する方法として、例えば、光電変換素子をリードフレームにフリップチップ実装した後、光電変換素子とリードフレームとの間に、樹脂材料を充填し硬化させることでいわゆるアンダーフィルを形成し、アンダーフィルを形成した後、光電変換素子の周囲を樹脂材料で覆い、硬化させて樹脂封止することにより、光電変換素子の実装強度を補強する方法も提案されている。
そこでこの発明は、上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、光電変換装置の生産性の低下を伴うことなく、光電変換素子の実装強度を向上させることの可能な光電変換装置及び光電変換装置の製造方法を提供することを目的としている。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一部分には同一符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。
(1)光電変換装置の構成
図1は、本発明の第一実施形態に係る光電変換装置1の一例を示す概略構成図である。
図1(a)は、光電変換装置1の底面図、図1(b)は図1(a)のA-A′断面を示す断面図、図1(c)は光電変換装置1の平面図、図1(d)は図1(c)のB-B′断面を示す断面図である。なお、図1(d)は光電変換装置1を、基板10にハンダ10aで実装した状態での断面図を示す。
光電変換素子11は光電変換機能又は電光変換機能を有し、例えば、赤外線センサ又は発光ダイオード等で構成される。光電変換素子11は、平面視が略正方形の略直方体形状を有し、Au等で形成される金属ボール14を介してリード端子12に電気的に接続される。
リード端子12は、平面視で、光電変換素子11の四つの角部それぞれに対応して四つ設けられ、互いに導通しないように配置される。また、各リード端子12は、平面視で、光電変換素子11の角部と重なるように配置される。
光電変換素子11は、四つのリード端子12の長方形部12bの一部と、光電変換素子11の角部の一部とが平面視で重なるように配置される。
封止部13は、金属ボール14を介して接続された光電変換素子11とリード端子12との間の隙間にも入り込んで、光電変換素子11とリード端子12と金属ボール14とを一体に封止する。
そして、露出面11aと、露出面11aに連続する側面のうち溝部13b内に露出している領域11bとが光出入射部11cとなり、光電変換素子11からの光が出射されるか又は光電変換素子11への光が入射されるようになっている。
図2は、第一実施形態に係る光電変換装置1の製造方法を示す工程図である。
図2(a)に示すように、まず、初めに、耐熱テープ21を用意し、この耐熱テープ21の粘着層に、後に複数のリード端子12となるリードフレーム22の裏面、つまり、リード端子12の正方形部12a側となる面を貼付する。耐熱テープ21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(例えばポリイミドテープ等)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方が好ましい。
リードフレーム22は、例えば、図1に示す四つのリード端子12を組として、複数組のリード端子12が、リード端子12の長手方向の側面に露出する延長部12dの端部及び短手方向の側面に露出する延長部12cの端部がそれぞれ他の組のリード端子の対応する延長部12d及び延長部12cと接続されて一体に形成されてなる。
そして、上金型23と下金型24とにより挟まれた空間の、フィルム25及び耐熱テープ21の内側に、溶融したエポキシ樹脂等からなる封止樹脂をサイドから注入し充填する。これにより、封止樹脂により、リードフレーム22と光電変換素子11と金属ボール14とを一体に封止し、封止部13を形成する。
ここで、上金型23と下金型24とを重ね合わせることにより、図2(b)に示すように、フィルム25の光電変換素子11と対向する領域の周囲にしわが寄り、光電変換素子11の側面にフィルム25の余剰分が溜まる。そのため、この状態で上金型23及び下金型24間に封止樹脂を充填して一体に成形すると、図2(c)に示すように、フィルム25の余剰分が溜まっている部分に、溝部13bが形成されることになる。
光電変換装置1は、図1に示すように、光電変換素子11の露出面11aの周囲に溝部13bを備えており、露出面11aと、露出面11aに連続する側面の溝部13b内に露出した領域11bとが、光電変換素子11の光出入射部11cとなっている。そのため、光電変換素子11の側面のうち領域11bが露出した分だけ、光電変換素子11の光出入射量を増大させることができる。
また、溝部13b内に露出する領域11bの大きさは、溝部13bの深さにより調整することができる。したがって、溝部13bの形状を調整することによって光電変換素子11の光出入射量を調整することができる。
しわの発生状況は、例えば、上金型23及び下金型24間に封止樹脂を充填する前のフィルム25を露出面11aに密着させた状態において、フィルム25にかかる圧力の大きさ、フィルム25の厚みや、フィルム25と封止樹脂との摩擦力等、によって変化することから、これらを調整することによって調整することができる。したがって、これらを調整することによって、溝部13bの形状、より具体的には溝部13b内に露出する領域11bの大きさを調整ができ、その結果、光電変換装置1の光出入射量を調整することができる。
例えば、光出入射量を小さくする又は指向性を高めるためには、溝部13bの深さを浅くして溝部13b内に露出する領域11bを小さくし、光出入射量を大きくする又は指向性を弱める場合には、溝部13bの深さを大きくして溝部13b内に露出する領域11bを大きくすればよい。
また、光電変換装置1において、四つのリード端子12は、封止部13の底面つまり、光電変換装置1の底面だけでなく、底面から四つの側面それぞれにかけて連続して露出している。そのため、例えば図1(d)に示すように、底面から側面にかけてハンダ10aで、光電変換装置1を基板10等に実装することによって、その実装強度を向上させることができる。また、光電変換装置1の向かい合う側面それぞれでリード端子12が露出しているため、向かい合う側面どうしをハンダ10aで実装することによって、光電変換装置1を向かい合う側面両側から支持することができ、実装強度をより向上させることができる。
(1)光電変換装置の構成
図3は、本発明の第二実施形態に係る光電変換装置1の一例を示す概略構成図である。
図3(a)は、第二実施形態に係る光電変換装置1の底面図、図3(b)は図3(a)のA-A′断面における断面図、図3(c)は光電変換装置1の平面図、図3(d)は図3(c)のB-B′断面における断面図である。なお、図3(d)は、基板10に実装した状態での断面図を示す。
第二実施形態に係る光電変換装置1は、第一実施形態における光電変換装置において、リード端子30の形状が異なること以外は、同様であるので、同一部には同一符号を付与し、その詳細な説明は省略する。
図3に示すように、第二実施形態に係る光電変換装置1は平面視が正方形の略直方体形状を有し、光電変換素子11と、リード端子30と、光電変換素子11とリード端子30とを封止する封止部40とを備え、封止部40が、光電変換装置1の外形を形作っている。
リード端子30は、光電変換素子11の四つの角部それぞれに対応して四つ設けられ、互いに導通しない位置に配置される。また、各リード端子30は、平面視で、光電変換素子11の角部と重なるように配置される。各リード端子30は、底面がアルファベットのL字状を有し、上面が正方形状を有し、正方形状の部分(以下、正方形部という。)31は、L字状の部分(以下、L字状部という。)32のL字の両端に相当する部分(以後、先端部という。)32aと平面視で重なる位置に配置され、L字状の底面から上面側に近づくにつれて収縮して、二つの正方形状の部分31に収縮した形状となっている。
また、各リード端子30は、L字状部32の角部32bが光電変換装置1の中央側となるように配置され、四つのリード端子30は互いに隣り合うリード端子とL字状部32が平行となるように配置される。
封止部40は、金属ボール14を介して電気的に接続された光電変換素子11とリード端子30との間の隙間にも入り込んで、光電変換素子11とリード端子30と金属ボール14とを一体に封止する。
また、光電変換装置1の一つの側面において、第一のリード端子30の第一部分33の端部と、第一のリード端子30と隣り合う第二のリード端子30の第一部分33の端部とが露出し、同様に他の側面においても、それぞれ隣り合う二つのリード端子30の第一部分33の端部がそれぞれ露出し、各側面で二つずつ合計八つの第一部分33の端部が露出している。つまり、図3(d)に示すように、各リード端子30はその一部が、封止部40の底面及び上面さらに底面と上面とに連続する側面において、連続して露出している。また、これら、封止部40の各側面から露出している、光電変換素子11の露出面11a、リード端子30の第一部分33の端部は、各側面と面一に形成される。
溝部41は、光電変換素子11の露出面11aに連続する側面の一部が溝部41内に露出しており、例えば、露出面11aの四辺に沿って形成され、且つ、各辺の中央に近い部分ほど溝幅が広くなっている。
そして、露出面11aと、露出面11aに連続する側面のうち溝部41内に露出している領域11bが、光電変換素子11からの光を出射又は光電変換素子11への光を入射する光出入射部11cとなっている。
また、リード端子30の正方形部31の周囲に溝部42が形成されている。
図4は、第二実施形態における光電変換装置1の製造方法を示す工程図である。
図4(a)に示すように、まず、初めに、耐熱テープ21を用意し、この耐熱テープ21の粘着層に、後に複数のリード端子30となるリードフレーム52の裏面、つまり、リード端子30のL字状部32側を貼付する。
リードフレーム52は、例えば、図3に示す四つのリード端子30を組として、平面視でリード端子30の先端部32aの端部どうしが、光電変換装置1の幅方向及び長さ方向に連続して一体に形成される。
次に、このリードフレーム52のうちの、組をなす四つのリード端子30となる部分の第二部分34の上面と、光電変換素子11の四つの角部それぞれとが対向するように位置決めし、光電変換素子11とリードフレーム52とを金属ボール14を介して電気的に接続する。また、このとき、接合した後の、リードフレーム52の上面と、光電変換素子11の上面とが面一となるようにする。
次に、このようにして封止部40を成形した後、上金型53及び下金型54を開き、上金型53からフィルム25を剥がし、下金型24から封止樹脂によって一体に成形された、光電変換素子11及びリードフレーム52を含む封止物を、上金型23及び下金型24間から取り出す。そして、耐熱テープ21がついた状態の樹脂封止物56を得る(図4(c))。
この第二実施形態に係る光電変換装置1においても、上記第一実施形態に係る光電変換装置1と同等の作用効果を得ることができると共に、この第二実施形態においては、光電変換素子11の上面とリード端子30となるリードフレーム52の上面とが面一となるようにしている。そのため、フィルム25を介してリードフレーム52の上面が上金型53と接することになり、上金型53の下金型54側への移動が、リードフレーム52によっても制限されることになる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
11 光電変換素子
12 リード端子
13 封止部
13b 溝部
14 金属ボール
30 リード端子
40 封止部
41、42 溝部
Claims (6)
- 光電変換機能又は電光変換機能を有し、光を受光又は発光する光電変換素子と、
リード端子と、
前記光電変換素子と前記リード端子とを電気的に接続する接続部と、
前記光電変換素子と前記リード端子の一部と前記接続部とを一体に封止する封止部と、
を備え、
前記封止部は前記光電変換素子と前記リード端子との間に入り込んでおり、
前記光電変換素子の一の面は前記封止部から露出し、
前記封止部は、前記光電変換素子の前記一の面の周囲に溝部を有し、前記一の面に連続する他の面の一部が前記溝部内に露出しており、
さらに、前記封止部の、前記一の面が露出した面と、当該一の面が露出した面と向かい合う面と、前記一の面が露出した面と前記向かい合う面との両方に連続する面とのそれぞれとから、前記リード端子の一部が連続して露出しており、
前記光電変換素子の前記一の面と前記他の面の前記溝部内に露出した部分とから、前記光電変換素子からの光を出射又は前記光電変換素子への光を入射する光電変換装置。 - 前記リード端子は、
第一部分と、
当該第一部分よりも高さが低く、前記第一部分と隣接して前記光電変換素子側に配置される第二部分と、を有し、
側面視で、前記光電変換素子は前記第二部分よりも上方に配置され、前記第一部分と前記光電変換素子の前記他の面とが向かい合っている請求項1に記載の光電変換装置。 - 前記光電変換素子は、前記第二部分の上面に前記接続部を介して配置されている請求項2に記載の光電変換装置。
- 前記リード端子を複数備え、
前記光電変換素子は、平面視で、少なくとも一部が、複数の前記リード端子の前記第二部分の上面それぞれと重なる位置に配置され、
前記光電変換素子と前記複数のリード端子とは、それぞれ一つの前記接続部により電気的に接続されている請求項3に記載の光電変換装置。 - 光電変換機能又は電光変換機能を有し光を受光又は発光する光電変換素子の一部と、互いに離間して配置された複数のリード端子それぞれの一部とが平面視で重なるように、前記光電変換素子の一の面と向かい合う面と前記複数のリード端子それぞれの一方の面とを導電性材料により電気的に接続する接続工程と、
金型内に、前記光電変換素子の前記一の面と前記金型との間に保護シートが挟み込まれるように、前記導電性材料により接続された前記光電変換素子及び前記リード端子を配置する配置工程と、
前記金型内に封止樹脂を充填し、前記光電変換素子と前記リード端子との間に前記封止樹脂が入り込むようにして、前記光電変換素子、前記リード端子及び前記導電性材料を一体に樹脂封止する封止工程と、
を備え、
前記封止工程では、前記封止樹脂により形成された封止部から前記光電変換素子の前記一の面が露出するように樹脂封止を行い、
前記リード端子は、前記封止部の、前記一の面が露出した面と、当該一の面が露出した面と向かい合う面と、前記一の面が露出した面と前記向かい合う面との両方に連続する面とのそれぞれとから、一部が連続して露出する形状である光電変換装置の製造方法。 - 前記保護シートの、前記光電変換素子の周囲と向かい合う領域にしわが生じるように、前記金型によって圧力を加える請求項5に記載の光電変換装置の製造方法。
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