JPH065906A - モノリシック型光結合装置の製造方法 - Google Patents
モノリシック型光結合装置の製造方法Info
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- JPH065906A JPH065906A JP16276392A JP16276392A JPH065906A JP H065906 A JPH065906 A JP H065906A JP 16276392 A JP16276392 A JP 16276392A JP 16276392 A JP16276392 A JP 16276392A JP H065906 A JPH065906 A JP H065906A
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- optical coupling
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- coupling device
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 受発光両素子の製作工程および実装工数を簡
略化する。 【構成】 ベースとなる半導体基板21に凹部22を設
け、エピタキシャル成長にて光結合素子10を一度に形
成した後、フォトリソグラフィ法およびエッチング手法
を用いて発光素子11と受光素子12に分離する。受発
光素子11,12の電極31,32を同一面上に形成
し、導電バンプ47を形成し、接続を容易にする。
略化する。 【構成】 ベースとなる半導体基板21に凹部22を設
け、エピタキシャル成長にて光結合素子10を一度に形
成した後、フォトリソグラフィ法およびエッチング手法
を用いて発光素子11と受光素子12に分離する。受発
光素子11,12の電極31,32を同一面上に形成
し、導電バンプ47を形成し、接続を容易にする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、受発光一体型のモノリ
シック型光結合装置の製造方法に関する。
シック型光結合装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図7,8に、従来の技術により作製され
た光結合装置(フォトカプラ)の構成を示す。図7は斜
視図、図8は断面図である。
た光結合装置(フォトカプラ)の構成を示す。図7は斜
視図、図8は断面図である。
【0003】図示の如く、鉄系もしくは銅系の金属リー
ドフレーム1,2の先端部に、発光素子3(LEDチッ
プ)と受光素子4(フォトダイオードチップやフォトト
ランジスタチップ)を各々ダイボンドし、その後Auワ
イヤー等による接続が施され、それらは対向して配置さ
れる。そして、前記受発光素子3,4は、これらチップ
の保護および光量子効率向上の目的で、透光性絶縁材料
5による一次モールドを施した後、前記リードフレーム
1,2の保護と外乱光遮蔽のために、遮光性樹脂6で二
次モールドされていた。
ドフレーム1,2の先端部に、発光素子3(LEDチッ
プ)と受光素子4(フォトダイオードチップやフォトト
ランジスタチップ)を各々ダイボンドし、その後Auワ
イヤー等による接続が施され、それらは対向して配置さ
れる。そして、前記受発光素子3,4は、これらチップ
の保護および光量子効率向上の目的で、透光性絶縁材料
5による一次モールドを施した後、前記リードフレーム
1,2の保護と外乱光遮蔽のために、遮光性樹脂6で二
次モールドされていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術により作製
された光結合装置では、発光素子3がGaAs系半導
体、受光素子4がSi系半導体と、その構成材料が夫々
異なるため、各々の素子3,4は別工程で作製しなけれ
ばならなかった。
された光結合装置では、発光素子3がGaAs系半導
体、受光素子4がSi系半導体と、その構成材料が夫々
異なるため、各々の素子3,4は別工程で作製しなけれ
ばならなかった。
【0005】また、上記光結合装置の構造上、発光素子
3と受光素子4は各々一個以上、合計二個以上のリード
フレーム1,2に搭載する必要があった。したがって、
従来の技術方式では、個々の素子3,4を実装するため
に作製にかかる工数が多く、また、各素子3,4間の幅
にもバラツキがあった。
3と受光素子4は各々一個以上、合計二個以上のリード
フレーム1,2に搭載する必要があった。したがって、
従来の技術方式では、個々の素子3,4を実装するため
に作製にかかる工数が多く、また、各素子3,4間の幅
にもバラツキがあった。
【0006】さらに、光結合装置の小型化を考える場
合、受発光素子3,4と実装基板とを接続しているボン
ディングワイヤーに係る信頼性を考慮しなければなら
ず、このため、基板側での電気的接続用ワイヤーボンデ
ィングパッドの設定が不可避であった。
合、受発光素子3,4と実装基板とを接続しているボン
ディングワイヤーに係る信頼性を考慮しなければなら
ず、このため、基板側での電気的接続用ワイヤーボンデ
ィングパッドの設定が不可避であった。
【0007】また、リードフレーム1,2と外装モール
ド樹脂としての遮光性樹脂6との膨張係数の違いによ
り、両材料間での密着性に係る不安定要素を包含してい
た。
ド樹脂としての遮光性樹脂6との膨張係数の違いによ
り、両材料間での密着性に係る不安定要素を包含してい
た。
【0008】本発明は、上記課題に鑑み、受発光両素子
の製作工程および実装工数を簡略化し、各素子間の幅の
バラツキを軽減し、実装基板への接続を容易とし、かつ
各部材間の膨張係数の違いを考慮する必要がなくなるモ
ノリシック型光結合装置の製造方法の提供を目的とす
る。
の製作工程および実装工数を簡略化し、各素子間の幅の
バラツキを軽減し、実装基板への接続を容易とし、かつ
各部材間の膨張係数の違いを考慮する必要がなくなるモ
ノリシック型光結合装置の製造方法の提供を目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明請求項1による課
題解決手段は、図1〜6の如く、発光素子11と受光素
子12とを有する光結合装置の製造方法において、半導
体基板21の電極形成面またはこれと反対側の面に凹部
22を形成し、該凹部22の表面上に、発光素子11お
よび受光素子12としての光結合素子10をエピタキシ
ャル成長法により同時に一体形成し、前記電極形成面ま
たはこれと反対側の面に、受発光素子11,12間の一
部を切り欠くように溝26を形成し、該溝26に透光性
絶縁材料27を充填して光路を形成し、発光素子11と
受光素子12との間の透光性絶縁材料27以外の部分を
エッチングにて除去して受発光間を電気的に分離し、前
記電極形成面に外部回路との接続用電極31,32をパ
ターン形成するものである。
題解決手段は、図1〜6の如く、発光素子11と受光素
子12とを有する光結合装置の製造方法において、半導
体基板21の電極形成面またはこれと反対側の面に凹部
22を形成し、該凹部22の表面上に、発光素子11お
よび受光素子12としての光結合素子10をエピタキシ
ャル成長法により同時に一体形成し、前記電極形成面ま
たはこれと反対側の面に、受発光素子11,12間の一
部を切り欠くように溝26を形成し、該溝26に透光性
絶縁材料27を充填して光路を形成し、発光素子11と
受光素子12との間の透光性絶縁材料27以外の部分を
エッチングにて除去して受発光間を電気的に分離し、前
記電極形成面に外部回路との接続用電極31,32をパ
ターン形成するものである。
【0010】本発明請求項2による課題解決手段は、請
求項1記載の各接続用電極31,32に、実装基板上に
直接実装するための導電バンプ47を形成するものであ
る。
求項1記載の各接続用電極31,32に、実装基板上に
直接実装するための導電バンプ47を形成するものであ
る。
【0011】本発明請求項3による課題解決手段は、上
面に収納凹部42を有する樹脂ケース41を射出成形ま
たはトランスファ成形等によって成形し、前記収納凹部
42から樹脂ケース41の側面あるいは下面にかけて、
薄膜状の立体配線部43a〜43dを立体的に引き回し
て形成し、請求項1記載の光結合素子10を前記収納凹
部42内に搭載し、該収納凹部42を封止樹脂48で封
止するものである。
面に収納凹部42を有する樹脂ケース41を射出成形ま
たはトランスファ成形等によって成形し、前記収納凹部
42から樹脂ケース41の側面あるいは下面にかけて、
薄膜状の立体配線部43a〜43dを立体的に引き回し
て形成し、請求項1記載の光結合素子10を前記収納凹
部42内に搭載し、該収納凹部42を封止樹脂48で封
止するものである。
【0012】
【作用】上記請求項1による課題解決手段において、発
光素子11および受光素子12を同一の半導体基板21
上でモノリシックに形成するため、従来別々の工程で作
製していたものを同時工程で一体的に作製でき、工程の
単純化を図ることができる。さらに、受発光素子11,
12間の間隔を、高精度にかつ短距離に取ることができ
る。したがって、光の利用効率を上げることが可能とな
る。
光素子11および受光素子12を同一の半導体基板21
上でモノリシックに形成するため、従来別々の工程で作
製していたものを同時工程で一体的に作製でき、工程の
単純化を図ることができる。さらに、受発光素子11,
12間の間隔を、高精度にかつ短距離に取ることができ
る。したがって、光の利用効率を上げることが可能とな
る。
【0013】また、これまでチップの上部と下部とに別
れて形成されていた電極を、同一平面上に形成できるの
で、光結合素子10と樹脂ケース41あるいは外部の実
装基板との接続を平面的に行なうことができ、さらに、
請求項2のように、電極31,32をバンプ化すること
で、従来使用していたAuワイヤー等を用いた接続を改
善することができ、ワイヤー断線等の不良の発生が無く
なり、その結果、製品の信頼性が向上する。
れて形成されていた電極を、同一平面上に形成できるの
で、光結合素子10と樹脂ケース41あるいは外部の実
装基板との接続を平面的に行なうことができ、さらに、
請求項2のように、電極31,32をバンプ化すること
で、従来使用していたAuワイヤー等を用いた接続を改
善することができ、ワイヤー断線等の不良の発生が無く
なり、その結果、製品の信頼性が向上する。
【0014】請求項3では、立体配線を施した樹脂ケー
ス41を用いることにより、従来のような金属リードフ
レーム、モールド樹脂間の熱膨張係数の違いによる外装
モールド樹脂の剥離およびクラック等の発生を防止する
ことができる。また、リードレス化したことにより金属
リードピンの曲がりや変形も無くなる。
ス41を用いることにより、従来のような金属リードフ
レーム、モールド樹脂間の熱膨張係数の違いによる外装
モールド樹脂の剥離およびクラック等の発生を防止する
ことができる。また、リードレス化したことにより金属
リードピンの曲がりや変形も無くなる。
【0015】あるいは、請求項1および2の製造方法に
より得られるモノリシック型の光結合素子10は、電気
回路配線等を有するプリント基板上へ直接実装が可能で
あるため、プリント配線基板等のさらなる高密度実装が
可能となる。
より得られるモノリシック型の光結合素子10は、電気
回路配線等を有するプリント基板上へ直接実装が可能で
あるため、プリント配線基板等のさらなる高密度実装が
可能となる。
【0016】
【実施例】(第一実施例)図1は本発明の第一実施例を
示すモノリシック型光結合装置の各製造工程図面であ
り、(A)は半導体基板に凹部を形成した状態を示す
図、(B)は凹部に半導体成長層をエピタキシャル成長
させた図、(C)は半導体成長層の中央部分を除去して
溝を形成した図、(D)は溝に透光性絶縁材料を充填し
た図、(E)は凹部を光反射膜で塞いだ図、(F)は樹
脂ケースに搭載した図、図2はモノリシック型光結合装
置の外観斜視図、図3は本発明の第一実施例のモノリシ
ック型光結合装置を搭載する樹脂ケースであって、
(A)は平面図、(B)は(A)のA−A断面図、
(C)は側面図、(D)は(A)のB−B断面図、
(E)は正面図、(F)は底面図、図4は光結合素子を
外部実装基板上に直接実装した外観斜視図である。
示すモノリシック型光結合装置の各製造工程図面であ
り、(A)は半導体基板に凹部を形成した状態を示す
図、(B)は凹部に半導体成長層をエピタキシャル成長
させた図、(C)は半導体成長層の中央部分を除去して
溝を形成した図、(D)は溝に透光性絶縁材料を充填し
た図、(E)は凹部を光反射膜で塞いだ図、(F)は樹
脂ケースに搭載した図、図2はモノリシック型光結合装
置の外観斜視図、図3は本発明の第一実施例のモノリシ
ック型光結合装置を搭載する樹脂ケースであって、
(A)は平面図、(B)は(A)のA−A断面図、
(C)は側面図、(D)は(A)のB−B断面図、
(E)は正面図、(F)は底面図、図4は光結合素子を
外部実装基板上に直接実装した外観斜視図である。
【0017】本実施例の光結合装置は、図示の如く、入
力電源にて駆動発光する発光素子11からの光を受光素
子12にて受光し、再び電気的信号に光電変換して出力
するものであって、前記両素子11,12が、一体的な
光結合素子10としてモノリシックに成長形成されたも
のである。
力電源にて駆動発光する発光素子11からの光を受光素
子12にて受光し、再び電気的信号に光電変換して出力
するものであって、前記両素子11,12が、一体的な
光結合素子10としてモノリシックに成長形成されたも
のである。
【0018】該光結合素子10は、次のように製造され
る。
る。
【0019】まず、図1(A)の如く、例えば、GaA
s製の半導体基板21の表面の一部を、フォトリソグラ
フィ法と選択エッチング液を用いてメサ型にエッチング
し、凹部22を形成する。該凹部22の幅および深さ
は、形成する両素子11,12の大きさによって規定さ
れる。
s製の半導体基板21の表面の一部を、フォトリソグラ
フィ法と選択エッチング液を用いてメサ型にエッチング
し、凹部22を形成する。該凹部22の幅および深さ
は、形成する両素子11,12の大きさによって規定さ
れる。
【0020】次に、図1(B)の如く、凹部22を含め
た半導体基板21の表面上に、エピタキシャル成長によ
り、P型クラッド層(P−Ga1-yAlyAs)23、P
型活性層(P−Ga1-xAlxAs)24およびN型クラ
ッド層(N−Ga1-yAlyAs)25を順次成長させ
る。ここで、化学式中のx,yは、x>yの関係にある
ものとする。
た半導体基板21の表面上に、エピタキシャル成長によ
り、P型クラッド層(P−Ga1-yAlyAs)23、P
型活性層(P−Ga1-xAlxAs)24およびN型クラ
ッド層(N−Ga1-yAlyAs)25を順次成長させ
る。ここで、化学式中のx,yは、x>yの関係にある
ものとする。
【0021】そして、各半導体成長層23〜25につい
て、イオンビームエッチング、化学エッチングあるいは
研磨等を行い、半導体基板21の凸状の表面部分が露出
するまで除去する。これにて、半導体成長層23〜25
は凹部22内に限定される。
て、イオンビームエッチング、化学エッチングあるいは
研磨等を行い、半導体基板21の凸状の表面部分が露出
するまで除去する。これにて、半導体成長層23〜25
は凹部22内に限定される。
【0022】また、図1(C)の如く、半導体基板21
の凹部22内の半導体成長層23〜25の中央部分に、
フォトリソグラフィ法とエッチング手法を用いて表溝2
6を形成し、発光素子11と受光素子12を分断する。
この際、半導体基板21の凹部22が露出するまで除去
しておく。
の凹部22内の半導体成長層23〜25の中央部分に、
フォトリソグラフィ法とエッチング手法を用いて表溝2
6を形成し、発光素子11と受光素子12を分断する。
この際、半導体基板21の凹部22が露出するまで除去
しておく。
【0023】図1(D)の如く、表溝26に、発光素子
11と受光素子12との間の光路確保のため、SiO2
等の透光性絶縁材料27を、スパッタリング、蒸着ある
いはP−CVD等の手法を用いて充填する。なお、該透
光性絶縁材料27は、光結合に実使用する光の波長を透
過するものであればどのようなものでも良く、例えば、
ポリイミド等の樹脂材料を用いて形成しても良い。
11と受光素子12との間の光路確保のため、SiO2
等の透光性絶縁材料27を、スパッタリング、蒸着ある
いはP−CVD等の手法を用いて充填する。なお、該透
光性絶縁材料27は、光結合に実使用する光の波長を透
過するものであればどのようなものでも良く、例えば、
ポリイミド等の樹脂材料を用いて形成しても良い。
【0024】その後、半導体基板21の透光性絶縁材料
27形成側と逆側の裏面の一部を、フォトリソグラフィ
法と選択エッチング液を用いてメサ型にエッチングし、
裏溝28を形成する。この際、裏側からみて透光性絶縁
材料27を完全に露出させる。これにより、光結合素子
内では発光素子11と受光素子12とは完全に電気的に
分離された構造となる。
27形成側と逆側の裏面の一部を、フォトリソグラフィ
法と選択エッチング液を用いてメサ型にエッチングし、
裏溝28を形成する。この際、裏側からみて透光性絶縁
材料27を完全に露出させる。これにより、光結合素子
内では発光素子11と受光素子12とは完全に電気的に
分離された構造となる。
【0025】さらに、図1(E)の如く、露出した半導
体成長層23〜25や透光性絶縁材料27からの光の漏
れを防止して光の利用効率を向上させるため、半導体成
長層23〜25および透光性絶縁材料27の表面にAl
2O3等の光反射膜29をEB蒸着法等により成膜する。
体成長層23〜25や透光性絶縁材料27からの光の漏
れを防止して光の利用効率を向上させるため、半導体成
長層23〜25および透光性絶縁材料27の表面にAl
2O3等の光反射膜29をEB蒸着法等により成膜する。
【0026】次に、この光反射膜29の一部をエッチン
グし、外部回路との電気的接続用の電極31,32を形
成する。
グし、外部回路との電気的接続用の電極31,32を形
成する。
【0027】該電極31,32の形成においては、N電
極31として例えばAuGe/Niをスパッタリング等
の手法により形成する。また、P電極32としては例え
ばAu/Znを同様にスパッタリング等の手法を用いて
形成する。この時、P・N両電極31,32とも、光の
吸収層として作用するので、寸法はできる限り小さく
し、望ましくはボンディング可能最小形状にしておく。
また、該接続用電極31,32には、外部への接続作業
の容易のため、Au等の導電バンプ47を形成してお
く。
極31として例えばAuGe/Niをスパッタリング等
の手法により形成する。また、P電極32としては例え
ばAu/Znを同様にスパッタリング等の手法を用いて
形成する。この時、P・N両電極31,32とも、光の
吸収層として作用するので、寸法はできる限り小さく
し、望ましくはボンディング可能最小形状にしておく。
また、該接続用電極31,32には、外部への接続作業
の容易のため、Au等の導電バンプ47を形成してお
く。
【0028】しかる後、光結合素子10を、スクライブ
手法やダイシング等により個々のチップに分割形成す
る。
手法やダイシング等により個々のチップに分割形成す
る。
【0029】そして、図1(F)に示すように、光結合
素子10を樹脂ケース41に収納する。
素子10を樹脂ケース41に収納する。
【0030】該樹脂ケース41は、図3(A)〜(F)
の如く、リードフレームを用いずに、小型、薄型の一体
化した部品を得るためのMolded Interco
nnection Device法(以下、MID法と
称す)を用いたものである。ここで、MID法とは、射
出成形またはトランスファ成形等によって得られた成形
品に化学めっき等の方法でフレームレスにて電気回路を
形成したものである。
の如く、リードフレームを用いずに、小型、薄型の一体
化した部品を得るためのMolded Interco
nnection Device法(以下、MID法と
称す)を用いたものである。ここで、MID法とは、射
出成形またはトランスファ成形等によって得られた成形
品に化学めっき等の方法でフレームレスにて電気回路を
形成したものである。
【0031】該樹脂ケース41の基本材料としては、熱
硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が用いられ、熱硬化性樹脂を
用いる場合はトランスファ成形等法、熱可塑性樹脂を用
いる場合は射出成形法等の手法を用いて、多数個取り形
状の基板状に一体形成し、チップ搭載・封止後、スクラ
イブ手法やダイシング手法等を用いて個々の単位に分割
してなる。
硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が用いられ、熱硬化性樹脂を
用いる場合はトランスファ成形等法、熱可塑性樹脂を用
いる場合は射出成形法等の手法を用いて、多数個取り形
状の基板状に一体形成し、チップ搭載・封止後、スクラ
イブ手法やダイシング手法等を用いて個々の単位に分割
してなる。
【0032】該樹脂ケース41の上面には、前記光結合
素子10を収納するための収納凹部42が形成されてい
る。該収納凹部42には、金属メッキ技術、スパッタリ
ング技術あるいは蒸着技術等により、薄膜状の立体配線
部43a〜43dが立体的に形成されている。該各立体
配線部43a〜43dは、図3(A)〜(F)の如く、
前記光結合素子10と接続するためのランド部44a〜
44dを有し、収納凹部42の底面から樹脂ケース41
の上面および側面のスルーホール45を介して裏面電極
46a〜46dにまで夫々引きまわしされている。該裏
面電極46a〜46dは、他の実装基板等への実装時の
半田付け用パッドとして使用される。
素子10を収納するための収納凹部42が形成されてい
る。該収納凹部42には、金属メッキ技術、スパッタリ
ング技術あるいは蒸着技術等により、薄膜状の立体配線
部43a〜43dが立体的に形成されている。該各立体
配線部43a〜43dは、図3(A)〜(F)の如く、
前記光結合素子10と接続するためのランド部44a〜
44dを有し、収納凹部42の底面から樹脂ケース41
の上面および側面のスルーホール45を介して裏面電極
46a〜46dにまで夫々引きまわしされている。該裏
面電極46a〜46dは、他の実装基板等への実装時の
半田付け用パッドとして使用される。
【0033】前記モノリシック型光結合素子10は、樹
脂ケース41の収納凹部42内の立体配線部43a〜4
3dの各ランド部44a〜44dに、導電バンプ47等
を介して直接搭載される。
脂ケース41の収納凹部42内の立体配線部43a〜4
3dの各ランド部44a〜44dに、導電バンプ47等
を介して直接搭載される。
【0034】該光結合素子10の収納凹部42への搭載
後、黒色エポキシ樹脂等の遮光性封止樹脂48によって
樹脂封止しておく。
後、黒色エポキシ樹脂等の遮光性封止樹脂48によって
樹脂封止しておく。
【0035】以上のように、本実施例によるモノリシッ
ク型光結合装置においては、MID法、すなわち、樹脂
ケース41の立体配線部43a〜43dを、金属メッキ
技術、スパッタリング技術或いは蒸着技術等によって施
したリードフレームレスの構造であり、金属リードフレ
ームとモールド用樹脂材料との間の熱膨張係数等の違い
を考慮する必要が無い。したがって、従来から発生して
いた、金属リードフレームと封止樹脂との間の剥離も発
生しない。さらに、リードフレームレス化したことによ
り、金属リードピンの曲がりや変形も無くなる。
ク型光結合装置においては、MID法、すなわち、樹脂
ケース41の立体配線部43a〜43dを、金属メッキ
技術、スパッタリング技術或いは蒸着技術等によって施
したリードフレームレスの構造であり、金属リードフレ
ームとモールド用樹脂材料との間の熱膨張係数等の違い
を考慮する必要が無い。したがって、従来から発生して
いた、金属リードフレームと封止樹脂との間の剥離も発
生しない。さらに、リードフレームレス化したことによ
り、金属リードピンの曲がりや変形も無くなる。
【0036】また、本実施例においては、光結合素子1
0の封止用に遮光性封止樹脂48を使用している。した
がって、外装樹脂ケース41としては、遮光性を考慮す
る必要は無く、耐熱性・耐湿性等にのみ留意して選定す
れば良い。また、反対に遮光性封止樹脂48と樹脂ケー
ス41とを同じ材料の遮光性樹脂で形成することによ
り、異種材料を用いた場合の密着不良から来る剥離等が
防止できる。
0の封止用に遮光性封止樹脂48を使用している。した
がって、外装樹脂ケース41としては、遮光性を考慮す
る必要は無く、耐熱性・耐湿性等にのみ留意して選定す
れば良い。また、反対に遮光性封止樹脂48と樹脂ケー
ス41とを同じ材料の遮光性樹脂で形成することによ
り、異種材料を用いた場合の密着不良から来る剥離等が
防止できる。
【0037】また、図4に示すように、上記光結合素子
10は、通常のいわゆる表面実装タイプ(SMT)のチ
ップ部品として、プリント基板51等の各種基板上に直
接実装することも可能である。この場合は、光結合素子
10をAuバンプ等を用いてダイボンディング後に、遮
光性封止樹脂52をポッティングし、光結合素子10を
外乱光から遮光する。
10は、通常のいわゆる表面実装タイプ(SMT)のチ
ップ部品として、プリント基板51等の各種基板上に直
接実装することも可能である。この場合は、光結合素子
10をAuバンプ等を用いてダイボンディング後に、遮
光性封止樹脂52をポッティングし、光結合素子10を
外乱光から遮光する。
【0038】このようにすれば、樹脂ケースを用いるこ
と無く、直接モノリシック型光結合素子をベアチップ部
品としてプリント基板51上に実装することができるの
で、プリント基板51等の高密度実装化に対応できる。
と無く、直接モノリシック型光結合素子をベアチップ部
品としてプリント基板51上に実装することができるの
で、プリント基板51等の高密度実装化に対応できる。
【0039】(第二実施例)図5は本発明の第二実施例
を示すモノリシック型光結合装置の各製造工程図面であ
り、(A)は半導体基板に凹部を形成した状態を示す
図、(B)は凹部に半導体成長層をエピタキシャル成長
させた図、(C)は半導体基板の裏面に溝を形成した
図、(D)は溝に透光性絶縁材料を充填し凹部を光反射
膜で塞いだ図、図6は本発明の第二実施例のモノリシッ
ク型光結合装置を搭載する樹脂ケースであって、(A)
は平面図、(B)は(A)のC−C断面図、(C)は側
面図、(D)は(A)のD−D断面図、(E)は正面
図、(F)は底面図である。
を示すモノリシック型光結合装置の各製造工程図面であ
り、(A)は半導体基板に凹部を形成した状態を示す
図、(B)は凹部に半導体成長層をエピタキシャル成長
させた図、(C)は半導体基板の裏面に溝を形成した
図、(D)は溝に透光性絶縁材料を充填し凹部を光反射
膜で塞いだ図、図6は本発明の第二実施例のモノリシッ
ク型光結合装置を搭載する樹脂ケースであって、(A)
は平面図、(B)は(A)のC−C断面図、(C)は側
面図、(D)は(A)のD−D断面図、(E)は正面
図、(F)は底面図である。
【0040】図示の如く、本実施例の光結合装置は、半
導体成長層23〜25を形成する凹部として、予め発光
側と受光側とに別々に分けて形成し、両凹部22a,2
2bの間の光路を、半導体基板21の裏側から形成した
ものである。
導体成長層23〜25を形成する凹部として、予め発光
側と受光側とに別々に分けて形成し、両凹部22a,2
2bの間の光路を、半導体基板21の裏側から形成した
ものである。
【0041】本実施例の光結合素子10は、次のように
製造される。
製造される。
【0042】まず、図5(A)の如く、半導体基板21
の表面の一部を、フォトリソグラフィ法および選択エッ
チング液を用いてメサ型にエッチングし、一対の凹部2
2a,22bを並置形成する。該各凹部22a,22b
の幅および深さは、形成する各素子11,12の大きさ
によって規定される。
の表面の一部を、フォトリソグラフィ法および選択エッ
チング液を用いてメサ型にエッチングし、一対の凹部2
2a,22bを並置形成する。該各凹部22a,22b
の幅および深さは、形成する各素子11,12の大きさ
によって規定される。
【0043】次に、図5(B)の如く、凹部22a,2
2bを含めた半導体基板21の表面上に、エピタキシャ
ル成長により、P型クラッド層(P−Ga1-yAlyA
s)23、P型活性層(P−Ga1-xAlxAs)24お
よびN型クラッド層(N−Ga1-yAlyAs)25を順
次積層成長させる(x>y)。
2bを含めた半導体基板21の表面上に、エピタキシャ
ル成長により、P型クラッド層(P−Ga1-yAlyA
s)23、P型活性層(P−Ga1-xAlxAs)24お
よびN型クラッド層(N−Ga1-yAlyAs)25を順
次積層成長させる(x>y)。
【0044】また、該半導体成長層23〜25の半導体
基板21から突出した部分は、イオンビームエッチン
グ、化学エッチング或いは研磨等にて除去する。
基板21から突出した部分は、イオンビームエッチン
グ、化学エッチング或いは研磨等にて除去する。
【0045】そして、図5(C)の如く、半導体基板2
1の裏面の一部に、フォトリソグラフィ法および選択エ
ッチング液を用いてメサ型にエッチングし、裏溝26を
形成する。このとき、裏溝26は、半導体基板21の両
凹部22a,22bの間の位置、すなわち半導体成長層
23〜25が形成されていない部分に対応する位置に形
成する。また、裏溝26の底面の位置は、N型クラッド
層(N−Ga1-yAlyAs)25の底面部より充分深く
なるまでエッチングを行う。
1の裏面の一部に、フォトリソグラフィ法および選択エ
ッチング液を用いてメサ型にエッチングし、裏溝26を
形成する。このとき、裏溝26は、半導体基板21の両
凹部22a,22bの間の位置、すなわち半導体成長層
23〜25が形成されていない部分に対応する位置に形
成する。また、裏溝26の底面の位置は、N型クラッド
層(N−Ga1-yAlyAs)25の底面部より充分深く
なるまでエッチングを行う。
【0046】上記工程で形成された裏溝26に、図5
(D)の如く、受・発光素子間の光路確保の目的で、S
iO2等の透光性絶縁材料27を、スパッタリング、蒸
着或はP−CDV等の手法を用いて形成する。形成領域
は、少なくともP型クラッド層(P−Ga1-yAlyA
s)23が完全に隠れる位置まで積層する。なお、透光
性絶縁材料27は、実使用する光の波長を透過するもの
であれば良く、例えば、ポリイミド等の樹脂材料を用い
て形成しても良い。
(D)の如く、受・発光素子間の光路確保の目的で、S
iO2等の透光性絶縁材料27を、スパッタリング、蒸
着或はP−CDV等の手法を用いて形成する。形成領域
は、少なくともP型クラッド層(P−Ga1-yAlyA
s)23が完全に隠れる位置まで積層する。なお、透光
性絶縁材料27は、実使用する光の波長を透過するもの
であれば良く、例えば、ポリイミド等の樹脂材料を用い
て形成しても良い。
【0047】次に、半導体基板21の表面を、半導体基
板21の表側(図5(C)中の21a)が無くなるま
で、研磨する。これにより、半導体成長層23〜25の
発光側と受光側とは電気的に完全に分離された構造とな
る。
板21の表側(図5(C)中の21a)が無くなるま
で、研磨する。これにより、半導体成長層23〜25の
発光側と受光側とは電気的に完全に分離された構造とな
る。
【0048】さらに、図5(D)の如く、エッチング手
法等により露出した半導体成長層23〜25と透光性絶
縁材料27からの光の漏れを防止するためと、光の利用
効率向上を目的として、Al2O3等の光反射膜29をE
B蒸着法等により成膜する。
法等により露出した半導体成長層23〜25と透光性絶
縁材料27からの光の漏れを防止するためと、光の利用
効率向上を目的として、Al2O3等の光反射膜29をE
B蒸着法等により成膜する。
【0049】次に、この光反射膜29の一部をエッチン
グし、受・発光各々の素子部と外部回路との電気的接続
用の電極31,32を形成する。
グし、受・発光各々の素子部と外部回路との電気的接続
用の電極31,32を形成する。
【0050】電極31,32の形成においては、N電極
31として例えばAuGe/Niをスパッタリング等の
手法により形成する。P電極32としては例えばAu/
Znを同様にスパッタリング等の手法を用いて形成す
る。このとき、P・N両電極31,32とも、吸収層と
して作用するので、電極寸法はできる限り小さくし、望
ましくはボンディング可能な最小形状にする必要があ
る。
31として例えばAuGe/Niをスパッタリング等の
手法により形成する。P電極32としては例えばAu/
Znを同様にスパッタリング等の手法を用いて形成す
る。このとき、P・N両電極31,32とも、吸収層と
して作用するので、電極寸法はできる限り小さくし、望
ましくはボンディング可能な最小形状にする必要があ
る。
【0051】最後に、この基板をスクライブ手法やダイ
シング等により基板から個々のチップに分割形成する。
シング等により基板から個々のチップに分割形成する。
【0052】そして、本実施例の光結合素子10を、例
えば図6(A)〜(F)に示した樹脂ケース41に収納
し、光結合装置が完成する。該樹脂ケース41は第一実
施例と同様にMID法にて作成されたものである。
えば図6(A)〜(F)に示した樹脂ケース41に収納
し、光結合装置が完成する。該樹脂ケース41は第一実
施例と同様にMID法にて作成されたものである。
【0053】本実施例による光結合装置においても第一
実施例と同様の効果を奏することは言うまでもない。
実施例と同様の効果を奏することは言うまでもない。
【0054】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。
【0055】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明請
求項1によると、受発光素子を同一半導体基板上に一体
形成しているため、従来の光結合装置に較べて製造工程
が単純で、短時間に、精度良く造ることができる。ま
た、受発光素子間の距離が短くできるので、光の利用効
率が上がり、高効率・低電流化が期待できる。
求項1によると、受発光素子を同一半導体基板上に一体
形成しているため、従来の光結合装置に較べて製造工程
が単純で、短時間に、精度良く造ることができる。ま
た、受発光素子間の距離が短くできるので、光の利用効
率が上がり、高効率・低電流化が期待できる。
【0056】請求項2によると、電極に導電バンプを設
けることにより、光結合素子をダイレクトに樹脂ケース
内のランド部やプリント基板等の配線回路上に直接ボン
ディングできる。したがって、従来使用していた様な、
Auワイヤー等によるボンディングが不要となるため、
チップ保護等の目的で使用される樹脂の応力による影響
を受けることが無く、ワイヤー断線等の不良の無い高信
頼性の製品を提供することができる。また、従来より用
いられていた外部配線回路上の二次側ワイヤーボンディ
ング用パッドを設ける必要が無いので、ケースサイズを
コンパクト化できる。さらに、チップ面に対して張力が
均等にかかるように電極パッドを設計することにより、
ダイボンディングの際のマンハッタン(浮き上がり)現
象も防ぐことができる。また、光結合素子をプリント配
線基板上等に直接実装することにより、従来のものに比
べてより高密度な実装が達成される。
けることにより、光結合素子をダイレクトに樹脂ケース
内のランド部やプリント基板等の配線回路上に直接ボン
ディングできる。したがって、従来使用していた様な、
Auワイヤー等によるボンディングが不要となるため、
チップ保護等の目的で使用される樹脂の応力による影響
を受けることが無く、ワイヤー断線等の不良の無い高信
頼性の製品を提供することができる。また、従来より用
いられていた外部配線回路上の二次側ワイヤーボンディ
ング用パッドを設ける必要が無いので、ケースサイズを
コンパクト化できる。さらに、チップ面に対して張力が
均等にかかるように電極パッドを設計することにより、
ダイボンディングの際のマンハッタン(浮き上がり)現
象も防ぐことができる。また、光結合素子をプリント配
線基板上等に直接実装することにより、従来のものに比
べてより高密度な実装が達成される。
【0057】請求項3によると、リードフレームレス形
状の樹脂ケースを用いて、上記チップを封止することに
より、リードフレームと外装モールド樹脂材料との間の
熱膨張係数の違いによる、クラック・剥離等の、両材料
間での密着性に係る信頼性上の問題も解消される。ま
た、リードレス化したことにより、金属リードピン化の
曲がりや変形も無くなるといった優れた効果がある。
状の樹脂ケースを用いて、上記チップを封止することに
より、リードフレームと外装モールド樹脂材料との間の
熱膨張係数の違いによる、クラック・剥離等の、両材料
間での密着性に係る信頼性上の問題も解消される。ま
た、リードレス化したことにより、金属リードピン化の
曲がりや変形も無くなるといった優れた効果がある。
【図1】本発明の第一実施例を示すモノリシック型光結
合装置の各製造工程図面であり、(A)は半導体基板に
凹部を形成した状態を示す図、(B)は凹部に半導体成
長層をエピタキシャル成長させた図、(C)は半導体成
長層の中央部分を除去して溝を形成した図、(D)は溝
に透光性絶縁材料を充填した図、(E)は凹部を光反射
膜で塞いだ図、(F)は樹脂ケースに搭載した図
合装置の各製造工程図面であり、(A)は半導体基板に
凹部を形成した状態を示す図、(B)は凹部に半導体成
長層をエピタキシャル成長させた図、(C)は半導体成
長層の中央部分を除去して溝を形成した図、(D)は溝
に透光性絶縁材料を充填した図、(E)は凹部を光反射
膜で塞いだ図、(F)は樹脂ケースに搭載した図
【図2】モノリシック型光結合装置の外観斜視図
【図3】本発明の第一実施例のモノリシック型光結合装
置を搭載する樹脂ケースであって、(A)は平面図、
(B)は(A)のA−A断面図、(C)は側面図、
(D)は(A)のB−B断面図、(E)は正面図、
(F)は底面図
置を搭載する樹脂ケースであって、(A)は平面図、
(B)は(A)のA−A断面図、(C)は側面図、
(D)は(A)のB−B断面図、(E)は正面図、
(F)は底面図
【図4】光結合素子を外部実装基板上に直接実装した外
観斜視図
観斜視図
【図5】本発明の第二実施例を示すモノリシック型光結
合装置の各製造工程図面であり、(A)は半導体基板に
凹部を形成した状態を示す図、(B)は凹部に半導体成
長層をエピタキシャル成長させた図、(C)は半導体基
板の裏面に溝を形成した図、(D)は溝に透光性絶縁材
料を充填し凹部を光反射膜で塞いだ図
合装置の各製造工程図面であり、(A)は半導体基板に
凹部を形成した状態を示す図、(B)は凹部に半導体成
長層をエピタキシャル成長させた図、(C)は半導体基
板の裏面に溝を形成した図、(D)は溝に透光性絶縁材
料を充填し凹部を光反射膜で塞いだ図
【図6】本発明の第二実施例のモノリシック型光結合装
置を搭載する樹脂ケースであって、(A)は平面図、
(B)は(A)のC−C断面図、(C)は側面図、
(D)は(A)のD−D断面図、(E)は正面図、
(F)は底面図
置を搭載する樹脂ケースであって、(A)は平面図、
(B)は(A)のC−C断面図、(C)は側面図、
(D)は(A)のD−D断面図、(E)は正面図、
(F)は底面図
【図7】従来の光結合装置の斜視図
【図8】従来の光結合装置の断面図
【符号の説明】 10 光結合素子 11 発光素子 12 受光素子 21 半導体基板 22 凹部 26 溝 27 透光性絶縁材料 31,32 接続用電極 41 樹脂ケース 42 収納凹部 43a〜43d 立体配線部 47 導電バンプ 48 封止樹脂
Claims (3)
- 【請求項1】 発光素子と受光素子とを有する光結合装
置の製造方法において、半導体基板の電極形成面または
これと反対側の面に凹部を形成し、該凹部の表面上に、
発光素子および受光素子としての光結合素子をエピタキ
シャル成長法により同時に一体形成し、前記電極形成面
またはこれと反対側の面に、受発光素子間の一部を切り
欠くように溝を形成し、該溝に透光性絶縁材料を充填し
て光路を形成し、発光素子と受光素子との間の透光性絶
縁材料以外の部分をエッチングにて除去して受発光間を
電気的に分離し、前記電極形成面に外部回路との接続用
電極をパターン形成することを特徴とするモノリシック
型光結合装置の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の各接続用電極に、実装基
板上に直接実装するための導電バンプを形成することを
特徴とするモノリシック型光結合装置の製造方法。 - 【請求項3】 上面に収納凹部を有する樹脂ケースを射
出成形またはトランスファ成形等によって成形し、前記
収納凹部から樹脂ケースの側面あるい下面にかけて、薄
膜状の立体配線部を立体的に引き回して形成し、請求項
1記載の光結合素子を前記収納凹部内に搭載し、該収納
凹部を封止樹脂で封止することを特徴とするモノリシッ
ク型光結合装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16276392A JPH065906A (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | モノリシック型光結合装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16276392A JPH065906A (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | モノリシック型光結合装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065906A true JPH065906A (ja) | 1994-01-14 |
Family
ID=15760767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16276392A Pending JPH065906A (ja) | 1992-06-22 | 1992-06-22 | モノリシック型光結合装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065906A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08264823A (ja) * | 1995-01-27 | 1996-10-11 | Sharp Corp | 光結合素子 |
| US7235804B2 (en) | 2005-06-16 | 2007-06-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing optocoupler |
-
1992
- 1992-06-22 JP JP16276392A patent/JPH065906A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08264823A (ja) * | 1995-01-27 | 1996-10-11 | Sharp Corp | 光結合素子 |
| US7235804B2 (en) | 2005-06-16 | 2007-06-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for manufacturing optocoupler |
| CN100452336C (zh) * | 2005-06-16 | 2009-01-14 | 夏普株式会社 | 制造光耦合器的方法 |
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