JP2000077686A - 半導体装置の実装構造 - Google Patents
半導体装置の実装構造Info
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Abstract
り薄形化した半導体装置を、アイランド22の裏面をプ
リント配線33に固定する世湯に実装することで、光信
号のぶれと放熱性を改善した、光半導体装置の実装構造
を得る。 【解決手段】 少なくとも受光素子2をアイランド21
上に固定し、周囲を透明な樹脂でモールドして封止体2
5とする。発光素子3の上部に反射面27を形成し、封
止体の側面25bにレンズ28を形成する。発光素子3
から発光された光信号6反射面27で反射し、側面のレ
ンズ28から出射する。封止体25の裏面にはアイラン
ド21、22の裏面が露出する。露出した裏面をプリン
ト基板30のプリント配線33上に半田付け固定する。
Description
子とを個別に或いは同時に樹脂封止した光半導体装置の
実装構造に関するものであり、特に薄形化に関するもの
である。
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。
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。
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。
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。
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4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。
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。
みて成され、少なくとも1つの発光素子を固定するアイ
ランドと、前記アイランドの裏面側を露出するように前
記発光素子を封止した封止体と、を具備する半導体装置
を基板上に実装した半導体装置の実装構造であって、前
記基板の表面に金属薄膜を形成し、前記金属薄膜の表面
に前記アイランドの裏面を熱的に結合するように前記封
止体を固定することを特徴とするものである。
先立ち、実装する半導体装置の構造を説明する。本実施
の形態で用いる半導体装置は、例えば、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2
にその構造を示す(A)平面図と(B)AA線断面図
を、図3に裏面側から見たときの平面図を示した。
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。
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。
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の傾斜した側壁で上方向
に反射させ、光を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が他方の端子と
なる。他方の端子となる電極パッドは、ボンディングワ
イヤ24により所定の箇所に接続されている。
素子2と受光素子3は、リード23の先端部を含めて赤
外光あるいは紫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の一表面には図3に示したように、アイランド2
1、22の裏面が封止体25表面と同一平面を成して露
出する。リード23は封止体25の一側面25aの中間
から外部に導出され、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。
PDの上部には、樹脂を凹ませた凹部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の他の側面25bから受光素
子2の表面に対して水平に入射した光信号6を、垂直下
方向に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。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り、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2
7の表面はそれより表面荒さが小さい鏡面加工としてい
る。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。反射面27を形成す
る凹部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。
凸状のレンズ28を形成している。レンズ28は、反射
面27での反射を考慮した上で、受光素子2のホトダイ
オード部分PDの表面か或いはそれよりもやや深い位置
に焦点を持つような略円筒形の凸曲面(装置の外部から
観測して)とほぼ垂直な側壁を持つような形状で加工さ
れている。そして、図2(A)に記載した光信号6の経
路からも明瞭に理解される様に、封止体25の他の側面
25bから導入した光信号6を、円筒曲面の中心軸に向
かって集光する役割を果たす。このレンズ28は、封止
体25を樹脂封止する際に、封止体25と一体化するよ
うに形成するのが簡便であり、また、反射面27と同様
に鏡面加工されている。
樹脂の剥離性を考慮して、図2(B)に示したように、
その側壁に1〜5度のテーパ角度θを持たせても良い。
にも同様に反射面27と凸状のレンズ28を配置する。
受光素子2側とはその曲率などの設計を異ならせるため
に各々別個に設ける事が可能である。受光素子2とは光
信号6の方向が逆であり、伝搬経路としては同じであ
る。つまり、発光素子3から発光した信号光6を反射面
27で反射し、レンズ28を介して封止体25の側壁2
5bから外部に出射する機能を持つ。
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を伝搬
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。
発光素子3の両方を封止した構造の他、発光素子3だけ
を封止した装置であっても良い。また、反射面27を形
成するための形態として、反射面27を持つ部分を凸状
に突起させたような形態でも良い。更に、レンズ28の
形態は、円筒形レンズの他、球体レンズでも良い事は言
うまでもない。
信号6を曲折する反射面27を設けた半導体装置は、半
導体チップを「横置き」にできるので、封止体25の高
さtを小さくできるメリットがある。例えば、図4、図
5に示した従来の装置ではレンズ4、5の存在などによ
り4mm以下の高さを得ることが困難であったのに対
し、図2、図3に示した半導体装置では、装置全体の高
さtを1.5mm程度にまで減じることが容易となっ
た。
発明の1実施の形態を説明する。図1(A)はプリント
基板30の金属薄膜パターンを示す平面図で、図1
(B)(C)は実装時の半導体装置を示す断面図であ
る。尚、図1(B)は発光素子3の部分を示す断面図、
図1(C)は受光素子2の部分を示す断面図である。
するためのプリント基板30の表面には、封止体25の
各リード端子23に対応するプリント配線31と、アイ
ランド21に対応するプリント配線32、およびアイラ
ンド22に対応するプリント配線33が描画されてい
る。基板30の表面には他にも、各電子部品間の回路接
続を行うためのプリント配線(図示せず)が多数描画さ
れている。プリント配線31が各電子部品間の電気接続
を行うためのものであるのに対し、プリント配線32、
33は電気的に独立した島状のパターンで描画されてい
る。もちろん、回路素子間接続を行うためのパターンと
して兼用しても良い。
封止体25を位置合わせして、その上に設置する。各リ
ード端子23とプリント配線31とが図示接続箇所34
で半田付け固定され、加えて、アイランド21とプリン
ト配線32とが接続箇所35で、アイランド22とプリ
ント配線33とが接続箇所36で各々半田付け固定され
る。プリント配線32、33は少なくとも各アイランド
21、22よりも大きな面積で描画されている。封止体
25はレンズ28が外方を向くように基板30の終端付
近に設置される。必要に応じて、レンズ28の前方に光
学窓や光学レンズが配置される。尚、図1(B)によ
り、発光素子3を固定するアイランド22の形状、即ち
円錐形の形状と、光信号6をアイランドの側壁22aで
反射して垂直方向に集光する機能とが理解される。
プリント配線32、33に半田付けすることは、以下の
効果を生む。第1に、リード端子23とアイランド2
1、22とで基板30上に表面実装するので、図1
(B)に符号37で示した封止体25の上下方向のぶれ
を防止できる。このことは、反射させた光信号6の方向
性を確定し、実装時のぶれを防止する効果を生む。第2
に、半田付けによって熱的にも結合させたので、特に発
光素子3において、その放熱特性を改善できる効果を生
む。上記の半導体装置は、光信号6の伝達経路を屈折さ
せたことにより薄形化が可能な装置であるものの、封止
体25を薄形化することにより樹脂の全体量が少なくな
り、その分だけ樹脂の熱容量が小さくなるものである。
LED素子は動作電流が100〜400mAと比較的大
きく、その分発熱が大きいので、樹脂の熱容量が小さく
なることは、LEDチップの温度上昇を招く。本発明で
は、アイランド22をプリント配線33に熱的に結合す
ることによって、LEDチップの放熱特性を改善したも
のである。これにより、LED素子の発光特性を安定さ
せることができる。
を曲折する半導体装置を実装することで、筐体の大幅な
薄形化が可能である。そして、アイランド22裏面をプ
リント配線33に接続することによって、封止体25の
上下方向のぶれを解消し、更には発光素子の放熱性を改
善できるものである。
反射面27を設けることにより光信号6を反射させて受
光素子2に到達させる構成としたので、樹脂の側面25
b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
さを低くできるので、プリント基板30に実装したとき
に筐体32の大幅な薄形化を実現できるものである。
33に半田付け固定した構成としたことにより、光信号
6の方向性のぶれをなくし、発光素子3の発光特性のば
らつきがない、実装構造を得ることができるものであ
る。
断面図、(C)断面図である。
である。
Claims (3)
- 【請求項1】 少なくとも1つの発光素子を固定するア
イランドと、前記アイランドの裏面側を露出するように
前記発光素子を封止した封止体と、を具備する半導体装
置を基板上に実装した半導体装置の実装構造であって、 前記基板の表面に金属薄膜を形成し、前記金属薄膜の表
面に前記アイランドの裏面を熱的に結合するように前記
封止体を固定することを特徴とする半導体装置の実装構
造。 - 【請求項2】 少なくとも1つの発光素子を固定するア
イランドと、前記アイランドの裏面側を露出するように
前記発光素子を封止した封止体と、前記発光素子の上部
の前記封止体に形成した反射面とを具備し、前記発光素
子から発せられた光信号を前記反射面で反射して前記発
光素子の表面に対して水平方向に前記光信号を伝搬する
半導体装置を、基板上に実装した半導体装置の実装構造
であって、 前記基板の表面に金属薄膜を形成し、前記金属薄膜の表
面に前記アイランドの裏面を熱的に結合するように前記
封止体を固定することを特徴とする半導体装置の実装構
造。 - 【請求項3】 前記封止体の側面から外部接続用のリー
ド端子が導出され、前記リード端子と前記アイランド裏
面とで前記封止体の水平を維持するように前記基板上に
実装することを特徴とする請求項1または2記載の半導
体装置の実装構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10243778A JP2000077686A (ja) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | 半導体装置の実装構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10243778A JP2000077686A (ja) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | 半導体装置の実装構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000077686A true JP2000077686A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=17108842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10243778A Pending JP2000077686A (ja) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | 半導体装置の実装構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000077686A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100609592B1 (ko) | 2004-11-19 | 2006-08-08 | 서울반도체 주식회사 | 측면 방출 발광 다이오드 및 그것에 적합한 렌즈 |
| JP2007184642A (ja) * | 2007-03-28 | 2007-07-19 | Toshiba Electronic Engineering Corp | 光半導体パッケージ |
| US7317181B2 (en) | 2001-12-07 | 2008-01-08 | Hitachi Cable, Ltd. | Light-emitting unit and method for producing same as well as lead frame used for producing light-emitting unit |
| JP2009200531A (ja) * | 2001-04-10 | 2009-09-03 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | 放射線を発する構成素子に用いられる導体フレームおよびハウジング、放射線を発する構成素子ならびに該構成素子を製造するための方法 |
| JP2014042079A (ja) * | 2013-12-02 | 2014-03-06 | Toshiba Electronic Engineering Corp | 光半導体パッケージ |
-
1998
- 1998-08-28 JP JP10243778A patent/JP2000077686A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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