JPH09307145A

JPH09307145A - 光半導体装置

Info

Publication number: JPH09307145A
Application number: JP11724896A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Tamemoto; 広昭為本
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 1996-05-13
Filing date: 1996-05-13
Publication date: 1997-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】本願発明は、光半導体素子を利用した発光ダイ
オードや光センサーなどの光半導体装置に関し、特に、
光効率に優れ、かつ耐久性にも優れた光半導体装置に関
する。【解決手段】本願発明は、パッケージ内に配置された光
半導体素子と、該光半導体素子の一方の電極を第１のパ
ッケージ電極に接続する導電性ワイヤーと、前記光半導
体素子が透光性絶縁体を介して配置された第２のパッケ
ージ電極と、前記光半導体素子の他方の電極を第２のパ
ッケージ電極に電気的に接続する導電性ワイヤーと、を
有し、少なくとも前記第２のパッケージ電極の光半導体
素子が配置される配置部が平滑面を有し、且つ少なくと
も前記第２のパッケージ電極の導電性ワイヤーが接続さ
れる接続部が粗面である光半導体装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、光半導体素子を利用
した発光ダイオードや光センサーなどの光半導体装置に
関し、特に、光特性に優れ、かつ信頼性にも優れた光半
導体装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、光を電気に変換する受光素子或い
は電気を光に変換する発光素子を利用した光半導体装置
が様々な環境下で使用され高性能化の要求がますます求
められている。このような光半導体装置としては、レベ
ルメータ、ディスプレイ、バックライト、光センサーや
太陽電池等が挙げられる。光半導体装置は、光半導体素
子である発光素子や受光素子を外部からの力、水分、塵
芥などから保護するために樹脂保護体などであるパッケ
ージ内に収容するなどして使用される。外部からの電力
をパッケージに設けられたパッケージ電極、電気的接続
部材などを介して光半導体素子に供給し或いは、逆に光
半導体素子から外部に電力を供給し光半導体装置として
駆動する。このような光半導体装置の利用効率を高める
ためには、光半導体素子に入射する或いは放出する光を
有効に利用する必要がある。即ち、光半導体素子が配置
される電極の反射率を高め表面を高反射率とすることな
どが考えられる。このような電極表面粗さを規定したも
のとしては、特開昭６２−７６５７７号公報が挙げられ
る。

【０００３】一方、半導体は、反射光を有効利用させる
ために透光性絶縁基板上に配置させる、或いは透光性絶
縁体である樹脂によってパッケージ電極上に固定するも
のがある。このような光半導体装置は、上述の光素子と
は異なり小型化、軽量化、生産性及び信頼性向上などの
ために光半導体素子の各電極とパッケージ電極とを導電
性ワイヤーなどを用いそれぞれ電気的に接続させる必要
がある。このような光半導体素子の各電極とパッケージ
電極とを導電性ワイヤーでそれぞれ電気的に接続させた
光半導体装置の具体的一例を図３に示す。この光半導体
装置は、パッケージに表面が平滑面であるパッケージ電
極を有し、パッケージ電極上にペーストを利用して光半
導体素子を固定させる。光半導体素子の各電極を各パッ
ケージ電極と導電性ワイヤーによってそれぞれ電気的に
接続させてある。これによって、効率が高い光半導体装
置とすることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、効率向
上及び信頼性が求められる今日においては上記構成の光
半導体装置では十分でなく、温湿度変化が大きい環境下
においても更なる高輝度低電力化及び／又は高感度低ノ
イズ化や信頼性が求められている。本願発明は上記問題
点に鑑み光半導体装置の特性効率が高く信頼性の高い光
半導体装置とすることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願発明は、パッケージ
内に配置された光半導体素子と、該光半導体素子の一方
の電極を第１のパッケージ電極に接続する導電性ワイヤ
ーと、前記光半導体素子が透光性絶縁体を介して配置さ
れた第２のパッケージ電極と、前記光半導体素子の他方
の電極を第２のパッケージ電極に電気的に接続する導電
性ワイヤーと、を有し、少なくとも前記第２のパッケー
ジ電極の光半導体素子が配置される配置部が平滑面を有
し、且つ少なくとも前記第２のパッケージ電極の導電性
ワイヤーが接続される接続部が粗面である光半導体装置
である。

【０００６】また、前記平滑面は、０．１Ｓ以上０．８
Ｓ以下の光半導体装置、前記粗面は、１．６Ｓ以上１０
Ｓ以下の光半導体装置でもある。さらに、前記光半導体
素子が発光素子である光半導体装置であり、前記透光性
絶縁体がペースト樹脂である光半導体装置でもある。

【０００７】

【発明の実施の形態】本願発明者の種々の実験の結果、
光半導体装置の光特性及び信頼性が光半導体素子が設け
られた電極面及び電気的接続部材が接続された電極面の
凹凸によることを見いだし、これに基づいて本願発明を
するに至った。

【０００８】本願発明の構成による特性向上は、パッケ
ージ電極上に光半導体素子の固定面と光半導体素子と電
極を電気的に接続させる電気的接続部材の固定面とを形
成した場合、特に温湿度変化が大きくなれば同一電極面
であるが故に光半導体素子の固定面及び電気的接続部材
の接着強度が低下するなどにより光半導体装置の特性が
不安定化する、所望の特性を有しない、或いは光半導体
装置として機能しなくなる場合があると考えられる。さ
らに、光半導体素子自体が発熱する発光素子の場合は特
に顕著になると考えられる。

【０００９】本願発明は、光半導体素子の固定される近
傍では平滑な電極表面を有し、電気的接続部材の接続さ
れる近傍では粗な電極表面とし、それぞれ機能分離して
使用する。これにより光半導体素子直下の光特性を向上
させると共に導電性ワイヤー、光半導体素子自体の接着
性が向上でき信頼性及び効率が高い小型軽量な光半導体
装置とすることができるものである。

【００１０】本願発明の光半導体素子が透光性絶縁体を
介して固定されるパッケージ電極面では、表面粗さが、
０．１Ｓ以上０．８Ｓ以下とすることによって光半導体
素子の剥離を防ぎつつ光半導体素子から或いは光半導体
素子への光の利用効率を高めることができる。また、ボ
ンディングされるパッケージ電極の表面粗さを１．６Ｓ
以上１０Ｓ以下とすることによってボンディング強度を
増し密着性を向上させることができる。さらに、光半導
体素子の固定用ペーストの硬化時に生ずる流動性を抑制
することにより光半導体素子の接着強度を向上させるこ
ともできる。以下、本願発明の一例を図面を用いて説明
する。

【００１１】図１及び図２は、本願発明の光半導体装置
を示した模式図である。サファイヤ等の透光性絶縁基板
上に窒化ガリウム系半導体を用いた発光層が積層さたＬ
ＥＤチップを光半導体素子として用いている。ＬＥＤチ
ップの透光性絶縁基板と一方のパッケージ電極とが、エ
ポキシ樹脂などにより接着固定させてある。光半導体素
子である窒化ガリウム系半導体素子の表面と、外部回路
などと、を電気的に接続させるために光半導体素子が置
かれているパッケージ電極上に導電性ワイヤーである金
線などを介して一方の電極と電気的に接続させてある。
また、他方の電極を他のパッケージ電極と導電性ワイヤ
ーである金線などを介して接続させてある。光半導体素
子の発光層より導出された光の一部は、透光性絶縁基板
を透過しパッケージ電極で反射され反射光を有効利用す
ることが図られる。光の反射に大きく関与するＬＥＤチ
ップが固着されたパッケージ電極及びその近傍を平滑な
鏡面状としたことにより、ＬＥＤチップより下方へ導出
された光の反射率は極めて高く、光のパッケージ外部へ
の取り出し効率が著しく高くなる。一方、導電性ワイヤ
ーがボンディング接続されるパッケージ電極及びその近
傍を粗面とすることにより、粗面にワイヤが食い込む投
錨効果も相乗しワイヤ接合強度が高くなる。従って、光
半導体装置は高信頼性化される。さらに、図２（Ｂ）に
示すようにＬＥＤチップが固定される平滑面に隣接して
粗面を設けることにより硬化時に流動性を増したダイボ
ンド樹脂の広がりが粗面により少なくなりＬＥＤチップ
とパッケージ電極とを接着固定される樹脂が多くなり接
着性をさらに向上させることもできる。

【００１２】本願発明者は、光半導体装置においてパッ
ケージ電極の表面粗さを、ＬＥＤチップがマウントされ
た部分及びその近傍、導電性ワイヤーが接合される部分
及びその近傍についてそれぞれ変化させたものを種々作
製し、光出力の測定及び冷熱サイクル試験を行い図４に
示した。図４中のＡ曲線は、ＬＥＤチップがマウントさ
れた部分及びその近傍の表面粗さと光出力の関係を測定
した結果である。測定サンプルの導電性ワイヤー接合部
表面は全サンプルとも５Ｓと一定にしてある。Ａ曲線よ
りＬＥＤチップがマウントされた部分及びその近傍の表
面粗さが小さい程、光出力が増加していることが分かっ
た。また図４中のＢ曲線は、ワイヤ接合部の表面粗さと
冷熱サイクル試験でこの接合部が破断するまでのサイク
ル数を測定した結果である。Ｂ曲線よりワイヤ接合部の
表面粗さが増加する程、破断に至るまでのサイクル数も
増加し信頼性が高くなることが分かる。なお、Ａ、Ｂ両
曲線とも試験結果より得られた各プロット点を近似して
結んだ曲線を示したものである。なお、Ａ曲線は、ＬＥ
Ｄチップがマウントされた部分及びその近傍の電極表面
平均粗さが０．８Ｓの時の光半導体素子の光出力を100%
として光出力を相対表示したものである。同様に、Ｂ曲
線は、導電性ワイヤー接合部の電極表面の平均粗さが
１．６Ｓの時の冷熱サイクル試験でこの接合部が破断す
るまでのサイクル数を100%として破断サイクル数を相対
表示したものである。図４においてＬＥＤチップがマウ
ントされた部分及びその近傍の電極表面が、図中Ｃ線よ
り左側の領域にあることにより、光利用効率を極めて高
くできることが裏付けされる。また導電性ワイヤー接合
部の電極表面が、図中Ｄ線より右の領域にあることによ
り光半導体装置の信頼性を極めて高くすることができる
ことも裏付けされる。以下、本願発明の各構成につい
て詳述する。

【００１３】（パッケージ電極の平滑面及び粗面１０
１、１０２、２０１）本願発明の平滑面及び粗面とは、
パッケージ電極表面の凹凸程度のことをいい非接触法で
あるレーザー顕微鏡などによって測定することができ
る。具体的には、測定面にレーザー光を照射スキャニン
グしながらその反射光の焦点を探すことで測定面の凹凸
を焦点位置によって求め粗さを測定することができる。
本願発明の光半導体素子が透光性絶縁体を介して固定さ
れるパッケージ電極面では、表面粗さが好ましくは、
０．１Ｓ以上０．８Ｓ以下であり、より好ましくは０．
１Ｓ以上０．５Ｓ以下さらに好ましくは、０．１Ｓ以上
０．３Ｓ以下である。０．１Ｓ以上０．８Ｓ以下とする
ことによって光半導体素子の剥離を防ぎつつ光半導体素
子から或いは光半導体素子への光の利用効率を高めるこ
とができる。すなわち、０．１Ｓ以下の平滑面では光の
反射効率を向上させることができるが温湿度サイクルの
激しい環境下においては、光半導体素子をパッケージ電
極に固定する樹脂などの剥離が生じやすくなる。一方、
０．８Ｓ以下とすることにより反射効率を向上させるこ
とができる。

【００１４】本願発明の電気的接続部材である導電性ワ
イヤーが接続されるパッケージ電極面は、好ましくは、
１．６Ｓ以上１０Ｓ以下であり、より好ましくは、５Ｓ
以上１０Ｓ以下さらに好ましくは７．５Ｓ以上１０Ｓ以
下である。１．６Ｓ以上１０Ｓ以下とすることによって
金属ワイヤーなどの接着強度を増すと共に樹脂ペースト
の硬化時における流動性を抑制することができる。光半
導体素子が固定される底面において平滑性が高いため粗
面によって樹脂ペーストの流動を抑制することは密着性
が大きく向上させることができる。したがって、温湿度
サイクルの激しい環境下においても金属ワイヤーやＬＥ
Ｄチップの密着性を向上させることができる。

【００１５】このような粗面は、パッケージ電極全体を
まず平滑面として製作し、その後、光半導体素子が固定
されるダイボンドされる部分近傍をマスキングし、パッ
ケージ電極にエッチング処理又はショットブラスト処理
等で電極の表面を荒らす処理を加えることによって比較
的簡単に形成させることができる。或いは全体が粗面し
た電極のワイヤ接合部をマスキングし、光半導体素子が
マウントされる部分及びその近傍を電解研磨で鏡面状に
仕上げることによっても形成させることができる。粗面
及び平滑面は、エッチング時間、エッチング溶液、ブラ
スト時間、ブラスト材或いは電界研磨時間、研磨剤など
を種々選択することによって所望に形成させることがで
きる。

【００１６】（パッケージ電極）本願発明に用いられる
パッケージ電極とは、パッケージ外部からの電力を内部
に配置された光半導体素子に供給させるため或いはパッ
ケージ内部の電力を外部に供給させるためのものであ
る。したがって、所望に応じて種々の形状とすることが
できパッケージから延長して構成されていてもよく、ま
た一体に形成されていても良い。少なくとも一つのパッ
ケージ電極上には、光半導体素子を配置すると共に光半
導体素子の電極と電気的に接続される電気的接続部材が
接続される。パッケージ電極は、所望に応じて種々の大
きさに形成させることができる。光半導体素子が発光素
子の場合、パッケージ電極は、光半導体素子を配置する
と共に光半導体素子から放出された熱を外部に放熱させ
るため熱伝導性がよいことが好ましい。また、パッケー
ジ電極上に光半導体素子が配置されることから発光素子
が放出した光を有効利用させるため反射率が高いことが
好ましい。この様なパッケージ電極としては、銅、りん
青銅などの銅系合金、鉄系合金あるいはメタライズニッ
ケル等の素地金属の上に、金或いは銀等の貴金属メッキ
を施したものが好適に用いられる。この様なパッケージ
電極は電気伝導度、熱伝導度によって種々利用できるが
加工性の観点から０．１ｍｍから２ｍｍの板厚が好まし
い。

【００１７】（パッケージ１０３）パッケージ１０３
は、発光素子及び／又は受光素子を凹部に固定保護する
と共に外部との電気的接続が可能な如く電極を有するも
のである。また、パッケージは、光半導体素子や電気的
接続部材をさらに外部環境から保護するために透光性保
護部材などをパッケージの凹部に収容させてもよい。し
たがって、パッケージは、透光性保護部材との接着性が
よく透光性保護部材よりも剛性の高いものが求められ
る。また、透光性保護部材との接着性を向上させ熱膨張
時に透光性保護部材から働く力を外部に向かわせるため
に筒状部を外部に向けて広がる摺鉢形状としても良い。
さらに、可視光に分光特性を有する発光素子を収容し利
用させるためには遮光機能を持たせるために着色してい
ることが好ましい。

【００１８】また、光半導体素子と外部とを電気的に遮
断させるために絶縁性を有することが望まれる。さら
に、パッケージは、光半導体素子などからの熱の影響を
うけた場合、保護体との密着性を考慮して熱膨張率の小
さい物が好ましい。パッケージの内部表面は、エンボス
加工させて接着面積を増やしたり、プラズマ処理して保
護体との密着性を向上させることもできる。

【００１９】この様なパッケージとしてポリカーボネー
ト樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶
ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂、ガラスエポキ
シ等を用いることができる。パッケージには、あらかじ
め発光素子が載せることができ発光素子の一方の電極と
電気的に接続できるパッケージ電極と、発光素子の他方
の電極と接続できる各電極と、を有している。したがっ
て、パッケージは電極と一体的に形成させてもよく、パ
ッケージが複数に分かれはめ込みなどにより組み合わせ
て構成させてもよい。この様なパッケージは、インサー
ト成形などにより比較的簡単に形成することができる。

【００２０】（光半導体素子１０４）本願発明に用いら
れる光半導体素子１０４としては、各種半導体によって
形成させた受光素子や発光素子があげられる。受光素子
としては、液晶成長法を利用して形成させたＧｅ、Ｓ
ｉ、ＩｎＡｓ、ＣｄＳ等の単結晶半導体や多結晶半導体
を用いたもの。プラズマ、熱、光などエネルギーを利用
した各種ＣＶＤ法などにより形成させたＳｉ、ＳｉＣ、
ＳｉＧｅ等の微結晶、非晶質の半導体を用いた光センサ
ー、太陽電池などが挙げられる。半導体の構造としては
ＰＮ接合やＰＩＮ接合を有したホモ構造、ヘテロ構造の
ものなど種々挙げられる。半導体の材料やその混晶度に
よって受光素子の受光波長を種々選択できる。ガラス、
耐熱性樹脂や金属基板上に上記構成の半導体を所望の大
きさに形成し電気的接続をとることによって受光素子が
形成できる。受光素子の電極としてはスパッタリングや
真空蒸着により形成させたＡｌ、Ａｇ、Ａｕ等の各種金
属やＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＺｎＯ２などの金属酸化物さら
にはｎ⁺の半導体などを利用することができる。

【００２１】一方、発光素子としては液相成長法やＭＯ
ＣＶＤ法等により基板上にＧａＡｌＮ、ＺｎＳ、ＺｎＳ
ｅ、ＳｉＣ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ、
ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＡｌＩｎＧａＮ等の半導体を発光
層として形成させたＬＥＤ、ＬＤ等が用いられる。半導
体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合
を有したホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルへテロ構
成のものが挙げられる。半導体層の材料やその混晶度に
よって発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択するこ
とができる。さらに、量子効果を持たせるため発光層を
単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とさせても良い。
こうしてできた半導体に真空蒸着、スパッタリングや
熱、光、放電エネルギーなどを利用した各種ＣＶＤ法を
用いて所望の電極を形成させる。発光素子の場合、上記
電極が形成された半導体ウエハー等をダイヤモンド製の
刃先を有するブレードが回転するダイシングソーにより
直接フルカットするか、又は刃先幅よりも広い幅の溝を
切り込んだ後（ハーフカット）、外力によって半導体ウ
エハーを割る。あるいは、先端のダイヤモンド針が往復
直線運動するスクライバーにより半導体ウエハーに極め
て細いスクライブライン（経線）を例えば碁盤目状に引
いた後、外力によってウエハーを割り半導体ウエハーか
らチップ状にカットする。

【００２２】発光素子を野外などの使用を考慮する場
合、高輝度な半導体材料として緑色及び青色を窒化ガリ
ウム系化合物半導体を用いることが好ましく、また、赤
色ではガリウム・アルミニウム・砒素系の半導体やアル
ミニウム・インジュウム・ガリウム・燐系の半導体を用
いることが好ましいが、用途によって種々利用できるこ
とは言うまでもない。

【００２３】こうして形成させた光半導体素子は、所望
によってパッケージ内に複数配置することができる。例
えば、発光素子と受光素子とを同一のパッケージ内に配
したり、発光波長の異なる発光素子として青色を２個、
緑色及び赤色をそれぞれ１個ずつなどとすることが出来
る。また、発光波長は必ずしも青色、緑色、赤色に限ら
れる物ではなく、所望に応じて黄色などが発光できるよ
うに半導体のバンドギャプを調節すれば良い。具体的な
例としては、青緑色ＬＥＤチップに挟まれた黄色ＬＥＤ
チップを用いて白色光を発光させることが出来る。フル
カラー発光させるためには、ＲＧＢの発光色を発光する
光半導体素子を用いることができる。フルカラー発光色
とするためにはＲ（赤色）の発光波長が６００ｎｍから
７００ｎｍ、Ｇ（緑色）の発光波長が４９５ｎｍから５
６５ｎｍ、Ｂ（青色）の発光波長が４３０ｎｍから４９
０ｎｍであることが好ましい。

【００２４】また、透光性絶縁基板上に形成された光半
導体素子は、放熱性向上のためにＡｇペーストなどの接
着剤を利用してパッケージ電極と接着固定させても良
い。

【００２５】（導電性ワイヤー１０５）本願発明に用い
られる導電性ワイヤー１０５とは、光半導体素子の各電
極及びパッケージ電極と電気的に接続するためのもので
ある。したがって、光半導体素子の電極やパッケージ電
極との密着性や電気伝導度がよいものが求められる。導
電性ワイヤーはワイヤーボンディング機器によって比較
的簡単に接続させることができる。導電性ワイヤーは、
光半導体素子の電極材料、パッケージ電極材料などによ
って種々選択することができるが、取り扱い易さなどか
ら金線などが好適に用いれる。

【００２６】（透光性保護部材１０６）透光性保護部材
１０６は、光半導体素子１０４であるＬＥＤチップ、光
センサーやその電気的接続のためのワイヤー等を外部
力、塵芥や水分などから保護するために設けられる。し
たがって、透光性保護体と発光素子とが密着して形成さ
れていてもよいし、放熱性や応力緩和のため発光素子と
密着していなくとも良い。また、透光性保護体は、透過
率の異なる層の多層構成など所望に応じて２層以上に分
割させて構成させてもよい。この様な透光性保護体の材
料として具体的には、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリ
コン樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリ
ル樹脂などが好適に用いられる。以下、本願発明の具体
的実施例について詳述するが本願発明はこの具体的実施
例のみに限定されるものでないことは言うまでもない。

【００２７】（透光性絶縁体１０７）本願発明に用いら
れる透光性絶縁体１０７とは、絶縁性を有し光電変換素
子が発光或いは受光する波長感度において実質的に透光
或いは半透明のものである。したがって、半導体が形成
された透光性絶縁基板でもよいし、半導体素子をパッケ
ージ電極に固定させるための接着剤でもよい。半導体が
形成された透光性絶縁基板は、形成される半導体によっ
て種々好適に用いられるが窒化物ガリウム系半導体で
は、サファイヤ基板等が好適に用いられる。また、接着
剤として具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂やイ
ミド樹脂などの熱硬化性樹脂が好適にあげられる。さら
に、透光性絶縁基板を透光性樹脂で接着させたものも透
光性絶縁体となることは言うまでもない。

【００２８】

【実施例】

［実施例１］光半導体素子として青色の発光色を有する
ＬＥＤチップを用いた。発光素子の半導体発光層として
ＩｎＧａＮ（発光波長４７０ｎｍ）を使用してＬＥＤチ
ップを構成させた。具体的には、厚さ４００μｍのサフ
ァイヤ基板上にＮ型及びＰ型窒化ガリウム化合物半導体
をＭＯＣＶＤ成長法でそれぞれ５μｍ、１μｍ堆積させ
ヘテロ構造のＰＮ接合を形成させる。なお、Ｐ型窒化ガ
リウム半導体は、Ｐ型ドーパントであるＭｇをドープし
た後アニールし形成させてある。次に、ＬＥＤチップの
各電極となるようＰ型用の電極としてＭｇをまた、Ｎ型
用電極としてＡｌを使用しスパッタリングにより電極を
形成させた後、半導体ウエハーをスクライバーによって
スクライブラインを引き、外力によって３５０μｍ角の
大きさに切断しＬＥＤチップを構成させる。

【００２９】パッケージ電極としてりん青銅板上に銀メ
ッキさせ平滑面を構成させた。このときの平滑面は、
０．５Ｓである。次にＬＥＤチップがダイボンドされる
部分近傍をレジストによってマスキングし、ショットブ
ラスト処理によりワイヤーが接続される近傍の表面を荒
らした。この部分の粗面は、７．５Ｓである。マスクを
除去後、平滑面及び粗面化処理されたパッケージ電極を
液晶ポリマー内にインサート成形させてパッケージ凹部
及び外部底面にパッケージ電極表面が露出するパッケー
ジを形成させた。ＬＥＤチップをパッケージ内の凹部に
設けられたパッケージ電極上にダイボンダによってエポ
キシ樹脂を用い１２０℃１５時間で硬化させ固定させ
た。ワイヤーホンデング機器を用いて直径０．０３ｍｍ
のＡｕ線をＬＥＤチップの各電極及びＬＥＤが積せ置か
れ粗面化処理されたパッケージ電極及び他方の電極とな
るパッケージ電極にそれぞれワイヤーボンデイングし
た。次に、パッケージ内の凹部に透光性保護体として無
着色のエポキシ樹脂を充填させ１２０℃１６時間で硬化
させた。こうしてＬＥＤチップが封入された光半導体装
置を１００個形成した。

【００３０】この光半導体装置に２０ｍＡの電流を流し
その平均光出力及び−３０℃１時間と８５℃湿度８５％
１時間の温湿度サイクル試験を５００回繰り返した。温
湿度サイクル試験の後２０ｍＡの電流を流し発光の有無
を調べた。光出力と信頼性（耐冷熱サイクル数）の積で
示される出力・信頼性指数を比較例１、比較例２及び比
較例３と共に表１に示す。

【００３１】（比較例１）電極全体の表面粗さが平均
０．５Ｓのパッケージ電極を用いた以外、実施例１と同
様にして１００個の光半導体装置を形成させた。実施例
１と同様にして出力・信頼指数の平均を調べた。

【００３２】（比較例２）電極全体の表面粗さが平均
７．５Ｓのパッケージ電極を用いた以外、実施例１と同
様にして１００個の光半導体装置を形成させた。実施例
１と同様にして出力・信頼指数の平均を調べた。

【００３３】（比較例３）電極全体の表面粗さが平均
４．０Ｓのパッケージ電極を用いた以外、実施例１と同
様にして１００個の光半導体装置を形成させた。実施例
１と同様にして出力・信頼指数の平均を調べた。

【００３４】（実施例２）パッケージ電極として、電極
全体を粗面したりん青銅板用いた。このときの粗面は、
７．５Ｓである。各電極のワイヤ接合部として光半導体
素子の周縁をそれぞれ同心円上にレジストでマスキング
し、ＬＥＤチップ及び光センサーがマウントされる部分
及びその近傍などを電解研磨で鏡面状に仕上げた。この
平滑面の凹凸は、０．１Ｓである。マスクを除去後、粗
面及び平滑面化処理されたパッケージ電極を形成させ
た。この各パッケージ電極を液晶ポリマー内にインサー
ト成形させてパッケージ凹部及び外部底面にパッケージ
電極表面が露出したパッケージを形成させた。

【００３５】光半導体素子としてガラス基板上にプラズ
マＣＶＤ法によって形成させたアモルファスシリコン受
光層を有する光センサーと、サファイヤ基板上に液晶成
長法によって形成させた窒化ガリウム半導体発光層を有
するＬＥＤチップと、をパッケージ内の凹部に設けられ
たパッケージ電極の平滑面上にダイボンダによってエポ
キシ樹脂を用い固定硬化させた。このときのエポキシ樹
脂は粗面がダム作用し流動を抑制していた。なお、電極
中心に受光素子と発光素子とを区分させる遮光部を形成
させてある。ワイヤーホンデング機器を用いて直径０．
０３ｍｍのＡｕ線をＬＥＤチップ及び光センサーの各電
極、パッケージ電極の粗面にそれぞれワイヤーボンデイ
ングした。次に、パッケージ内の凹部に透光性保護体と
して無着色のエポキシ樹脂を充填させ１２０℃１６時間
で硬化させた。

【００３６】こうしてＬＥＤチップ及び光センサーが封
入された光半導体装置としてのフォトインタラプタを１
００個形成した。形成された光半導体装置は、実施例１
と同様良好な光特性を示した上に信頼性が優れている。

【発明の効果】以上説明したように、本願発明の請求項
１の構成により、光半導体装置において光半導体素子が
積置されるパッケージ電極表面の粗さを、高反射率が必
要な部分すなわち光半導体素子がマウントされた近傍部
では平滑面とし、また接合強度が必要なワイヤボンディ
ング部分では接合面積の増大、及び投錨効果が得られる
よう粗面として、高出力及び／又は高感度かつ高信頼性
とすることができる。また、本願発明の請求項２の構成
とすることにより、より発光効率及び／又は受光感度の
優れた光半導体装置とすることができる。本願発明の請
求項３の構成とすることにより、より使用環境の厳しい
条件下においても優れた特性を有する光半導体装置とす
ることができる。本願発明の請求項４の構成とすること
により、光半導体素子自身が発熱する光半導体装置にお
いても良好な特性を有する光半導体装置とすることがで
きる。本願発明の請求項５の構成とすることにより、光
半導体素子を固定する樹脂硬化時の流動を抑制しより使
用環境の厳しい条件下においても優れた特性を有する光
半導体装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の光半導体装置の概略断面図であり、
図１（Ａ）は、光半導体装置の概略平面図であり、図１
（Ｂ）は、図１（Ａ）のｘ−ｘ断面図である。

【図２】本願発明の別の光半導体装置の概略断面図であ
り、図２（Ａ）は、光半導体装置の概略平面図であり、
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のｘ−ｘ断面図である。

【図３】本願発明と比較のための光半導体装置の概略平
面図であり、図３（Ａ）は、光半導体装置の概略平面図
であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のｘ−ｘ断面図であ
る。

【図４】電極表面の平滑性及び粗面性が、信頼性及び反
射率にどのように影響するかを測定した結果を示す図で
ある。図４のＡは、光半導体素子がマウントされた部分
及びその近傍の表面粗さと光出力との関係を表し、図４
のＢは、ワイヤ接合部の表面粗さと冷熱サイクル試験で
接合部が破断するまでのサイクル数との関係を示す。

【符号の説明】

１０１・・・ワイヤ接合部のパッケージ電極（粗面部）１０２・・・ＬＥＤチップの固着部及びその近傍のパッ
ケージ電極（平滑面部）１０３・・・パッケージ電極支持部材（パッケージ本
体）１０４・・・ＬＥＤチップ１０５・・・ＬＥＤチップ表面より導出されたワイヤ１０６・・・パッケージモールド封止部材１０７・・・透光性絶縁体２０１・・・ワイヤ接合部のパッケージ電極（粗面部）３０２・・・パッケージ電極３０３・・・パッケージ電極支持部材（パッケージ本
体）３０４・・・ＬＥＤチップ３０５・・・ＬＥＤチップ表面より導出されたワイヤ３０６・・・パッケージモールド封止部材

【表１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パッケージ内に配置された光半導体素子
と、該光半導体素子の一方の電極を第１のパッケージ電
極に接続する導電性ワイヤーと、前記光半導体素子が透
光性絶縁体を介して配置された第２のパッケージ電極
と、前記光半導体素子の他方の電極を第２のパッケージ
電極に電気的に接続する導電性ワイヤーと、を有し、少なくとも前記第２のパッケージ電極の光半導体素子が
配置される配置部が平滑面を有し、且つ少なくとも前記
第２のパッケージ電極の導電性ワイヤーが接続される接
続部が粗面であることを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】前記平滑面は、０．１Ｓ以上０．８Ｓ以下
である請求項１記載の光半導体装置。
【請求項３】前記粗面は、１．６Ｓ以上１０Ｓ以下であ
る請求項１記載の光半導体装置。
【請求項４】前記光半導体素子が発光素子である請求項
１記載の光半導体装置。
【請求項５】前記透光性絶縁体がペースト樹脂である請
求項１記載の光半導体装置。