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JP4780933B2 - Optical semiconductor device - Google Patents
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JP4780933B2 - Optical semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、受光素子または受光部を有する半導体素子を具備する光半導体装置に関するものである。   The present invention relates to an optical semiconductor device including a light receiving element or a semiconductor element having a light receiving portion.

フォトダイオード,ラインセンサ,イメージセンサ等の光半導体素子を具備した光半導体装置は、例えば、凹形状の絶縁基体の内側に光半導体素子が搭載された構成となっている。光半導体素子は、接合材を介して絶縁基体に接合されている。そして、例えば平板状の蓋体が、接合材を介して絶縁基体の上面に接合されている。   An optical semiconductor device including an optical semiconductor element such as a photodiode, a line sensor, or an image sensor has, for example, a configuration in which the optical semiconductor element is mounted inside a concave insulating base. The optical semiconductor element is bonded to the insulating substrate via a bonding material. Then, for example, a flat cover is joined to the upper surface of the insulating base via a joining material.

なお、光半導体素子と絶縁基体とを接合する接合材には、例えば、銀,アルミニウム等の金属や、シリカ等の無機材のフィラーを混入させたエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等が用いられている。ここで、従来の接合材の塗布方法としては、例えば光半導体素子がラインセンサのように長方形状のものである場合には、絶縁基体の光半導体素子に対応する部位に接合材を線状に塗布する方法、若しくは、絶縁基体の光半導体素子に対応する部位に接合材を点状に塗布する方法が用いられてきた。そして、その接合材の上に光半導体素子を位置合わせして搭載し、光半導体素子を接合材に押し付けるようにして光半導体素子と絶縁基体との接合面の全域に接合材を押し広げて、光半導体素子と絶縁基体とを接合していた。なお、接合材は、その一部が絶縁基体の光半導体素子に対応する領域からはみ出し、そのはみ出した部分が傾斜面状または緩やかな曲面のメニスカス状となっていた。
特開2001−298032号公報 特開平5−291313号公報
As a bonding material for bonding the optical semiconductor element and the insulating base, for example, an epoxy resin or a polyimide resin mixed with a metal such as silver or aluminum or a filler of an inorganic material such as silica is used. Here, as a conventional method of applying the bonding material, for example, when the optical semiconductor element is rectangular like a line sensor, the bonding material is linearly formed at a portion corresponding to the optical semiconductor element of the insulating base. A method of applying, or a method of applying a bonding material in a dotted manner to a portion of the insulating substrate corresponding to the optical semiconductor element has been used. Then, the optical semiconductor element is aligned and mounted on the bonding material, and the bonding material is spread over the entire bonding surface between the optical semiconductor element and the insulating base so as to press the optical semiconductor element against the bonding material. The optical semiconductor element and the insulating base were joined. Note that a part of the bonding material protruded from a region corresponding to the optical semiconductor element of the insulating base, and the protruding part was an inclined surface or a gently curved meniscus shape.
JP 2001-298032 A JP-A-5-291313

しかしながら、従来の光半導体装置において、特に光半導体素子がラインセンサのように長方形状のものである場合には、光半導体素子と絶縁基体とを接合する接合材が、光半導体素子の短辺側から剥がれ、光半導体素子の位置ずれが発生するおそれがあった。このように接合材が光半導体素子の短辺側から剥がれてしまう現象に関して、その原因を検討したところ、次の2つの原因が考えられた。1つ目の原因は、光半導体素子と絶縁基体との熱膨張の差による熱応力等の応力が、光半導体素子の短辺側に集中してしまうことであった。2つ目の原因は、接合材のうち絶縁基体の光半導体素子に対応する領域からはみ出した部分が傾斜面状または緩やかな曲面のメニスカス状となっており、光半導体素子の短辺側に集中した応力を吸収または分散することが困難なことであった。   However, in the conventional optical semiconductor device, particularly when the optical semiconductor element is rectangular like a line sensor, the bonding material for bonding the optical semiconductor element and the insulating base is the short side of the optical semiconductor element. As a result, the optical semiconductor element may be displaced. As described above, the cause of the phenomenon in which the bonding material is peeled off from the short side of the optical semiconductor element was examined, and the following two causes were considered. The first cause is that stress such as thermal stress due to the difference in thermal expansion between the optical semiconductor element and the insulating base is concentrated on the short side of the optical semiconductor element. The second cause is that the portion of the bonding material that protrudes from the region of the insulating base corresponding to the optical semiconductor element is an inclined surface or a gently curved meniscus, and is concentrated on the short side of the optical semiconductor element. It was difficult to absorb or disperse the stress.

そして、光半導体素子の短辺側における接合強度を向上させることを目的に、絶縁基体の光半導体素子に対応する領域において、光半導体素子の短辺側の接合材を厚く塗布する方法も考えられるが、この方法では、光半導体素子が傾いて搭載されてしまうおそれがあった。特に、近年、フォトダイオード,ラインセンサ,イメージセンサ等の光半導体素子は、画像の精細化および光検知の高精度化の要求に応じてたいへん精細に形成されており、光半導体素子のわずかな傾きによっても大きな影響が現れるようになってきた。   For the purpose of improving the bonding strength on the short side of the optical semiconductor element, a method of thickly applying the bonding material on the short side of the optical semiconductor element in the region corresponding to the optical semiconductor element of the insulating base is also conceivable. However, in this method, there is a possibility that the optical semiconductor element is mounted with an inclination. In particular, in recent years, optical semiconductor elements such as photodiodes, line sensors, and image sensors have been formed very finely in response to demands for finer images and higher accuracy of light detection. It has come to have a big influence.

従って、本発明は、上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、長方形状の光半導体素子が搭載された場合に、光半導体素子の短辺側における接合強度を向上させることにより、近年における画像の精細化および光検知の高精度化の要求に応じた信頼性の高い光半導体装置を提供することである。   Accordingly, the present invention has been completed in view of the above problems, and its object is to improve the bonding strength on the short side of an optical semiconductor element when a rectangular optical semiconductor element is mounted. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a highly reliable optical semiconductor device that meets the recent demands for finer images and higher accuracy of light detection.

本発明の光半導体装置は、上面に光半導体そしの搭載部が形成された絶縁基体と、該絶縁基体の前記上面から側面または下面にかけて形成された配線導体と、前記搭載部に接合
材を介して接合されて搭載されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された長方形状の光半導体素子と、前記絶縁基体の前記上面に、前記光半導体素子が収納される空間を形成するように取着された、少なくとも一部が透光性部材から成る蓋体とを具備しており、前記接合材は、前記光半導体素子の短辺側の側面を被覆しているとともに、前記側面を被覆している部分の表面が波形にうねった凹凸状に形成されていることを特徴とするものである。
An optical semiconductor device according to the present invention includes an insulating base having an optical semiconductor mounting portion formed on an upper surface, a wiring conductor formed from the upper surface to a side surface or a lower surface of the insulating base, and a bonding material interposed between the mounting portions. A rectangular optical semiconductor element that is mounted and bonded, and an electrode is electrically connected to the wiring conductor, and a space for accommodating the optical semiconductor element is formed on the upper surface of the insulating base. And a lid made of at least a part made of a translucent member, and the bonding material covers the side surface on the short side of the optical semiconductor element and covers the side surface. The surface of the part which is carrying out is formed in the uneven | corrugated shape which wavy in the waveform .

また、本発明の光半導体装置は、好ましくは、前記接合材は、前記光半導体素子の前記短辺側の前記側面を被覆している部分の前記表面の縦断面形状が、前記側面から外側に向かって凹状部および凸状部が連続的に形成された形状であることを特徴とするものである。   In the optical semiconductor device of the present invention, preferably, the bonding material has a longitudinal cross-sectional shape of the surface of the portion covering the side surface on the short side of the optical semiconductor element, outward from the side surface. The concave portion and the convex portion have a shape formed continuously.

また、本発明の光半導体装置は、好ましくは、前記接合材は、前記光半導体素子の前記短辺側の前記側面のうち高さ方向における下端から中央までを被覆していることを特徴とするものである。   The optical semiconductor device of the present invention is preferably characterized in that the bonding material covers from the lower end to the center in the height direction of the side surface on the short side of the optical semiconductor element. Is.

また、本発明の光半導体装置は、好ましくは、前記接合材は、前記光半導体素子の前記側面に接する箇所より外縁部の方が薄いことを特徴とするものである。   In the optical semiconductor device of the present invention, preferably, the bonding material has an outer edge portion thinner than a portion in contact with the side surface of the optical semiconductor element.

また、本発明の光半導体装置は、好ましくは、前記接合は、前記外縁部において、外縁に近づくに伴って漸次薄くなることを特徴とするものである。
The optical semiconductor device according to the present invention is preferably characterized in that the bonding material gradually becomes thinner at the outer edge portion as the outer edge is approached.

また、本発明の光半導体装置は、好ましくは、前記接合材は、前記光半導体素子の長辺側の側面を被覆していることを特徴とするものである。   The optical semiconductor device of the present invention is preferably characterized in that the bonding material covers a side surface on the long side of the optical semiconductor element.

本発明の光半導体装置によれば、接合材が光半導体素子の短辺側の側面を被覆しているとともに、側面を被覆する部分の表面が波形にうねった凹凸状に形成されていることにより、光半導体素子の短辺側における接合強度を向上させることができるとともに、光半導体素子の短辺側における接合材に集中しがちな応力を効果的に吸収、分散させることができる。すなわち、接合材が光半導体素子の短辺側の側面を被覆していることにより、その接合強度を向上させることができ、側面を被覆する部分の表面が波形にうねった凹凸状に形成されていることにより、その凹凸の表面に沿って応力を吸収、分散させることができる。その結果、長方形状の光半導体素子の短辺側からの剥がれを抑制し、信頼性の高い光半導体装置を提供することができる。
According to the optical semiconductor device of the present invention, the bonding material covers the side surface on the short side of the optical semiconductor element, and the surface of the portion covering the side surface is formed in an uneven shape wavy. The bonding strength on the short side of the optical semiconductor element can be improved, and stress that tends to concentrate on the bonding material on the short side of the optical semiconductor element can be effectively absorbed and dispersed. That is, since the bonding material covers the side surface on the short side of the optical semiconductor element, the bonding strength can be improved, and the surface of the portion covering the side surface is formed in an uneven shape wavy. As a result, stress can be absorbed and dispersed along the uneven surface. As a result, peeling of the rectangular optical semiconductor element from the short side can be suppressed, and an optical semiconductor device with high reliability can be provided.

また、本発明の光半導体装置によれば、好ましくは、接合材の光半導体素子の短辺側の側面を被覆している部分の表面の縦断面形状が、側面から外側に向かって凹状部および凸状部が連続的に形成された形状であることにより、光半導体素子の短辺側の接合材に加わる応力を凹状部および凸状部により効果的に分散させることができる。すなわち、凹部においては、傾斜面の上方に向かって応力が分散され、また、さらに外側に位置する凸部においては、傾斜面の上方に向かって応力が集中される。従って、側面を被覆している接合材の全体としては、応力が分散され、剥がれが生じやすい箇所に応力が集中することを抑制することが可能となる。また、応力が集中する凸部が、光半導体素子との間に凹部を挟んで形成されていることにより、光半導体素子との接合面における剥がれも抑制することができる。   Further, according to the optical semiconductor device of the present invention, preferably, the longitudinal cross-sectional shape of the surface of the bonding material covering the side surface on the short side of the optical semiconductor element has a concave portion and an outward surface from the side surface. Since the convex portions are continuously formed, the stress applied to the bonding material on the short side of the optical semiconductor element can be effectively dispersed by the concave portions and the convex portions. That is, in the concave portion, the stress is dispersed toward the upper side of the inclined surface, and in the convex portion located further outside, the stress is concentrated toward the upper side of the inclined surface. Therefore, as a whole of the bonding material covering the side surfaces, it is possible to suppress the stress from being concentrated at a place where stress is dispersed and peeling is likely to occur. Further, since the convex portion where stress is concentrated is formed with the concave portion interposed between the optical semiconductor element and the optical semiconductor element, peeling at the joint surface with the optical semiconductor element can be suppressed.

また、本発明の光半導体装置によれば、好ましくは、接合材が、光半導体素子の短辺側の側面のうち高さ方向における下端から中央までを被覆していることにより、光半導体素子の短辺側における接合強度をさらに向上させることができる。   Further, according to the optical semiconductor device of the present invention, preferably, the bonding material covers from the lower end to the center in the height direction of the side surface on the short side of the optical semiconductor element. The bonding strength on the short side can be further improved.

また、本発明の光半導体装置によれば、好ましくは、接合材の光半導体素子の側面に接する箇所より外縁部の方が薄いことにより、外縁部に応力が集中することをより抑えることができ、接合材の外縁からの剥がれを抑制することが可能となる。   Further, according to the optical semiconductor device of the present invention, preferably, the outer edge portion is thinner than the portion of the bonding material that contacts the side surface of the optical semiconductor element, so that stress concentration on the outer edge portion can be further suppressed. It becomes possible to suppress peeling from the outer edge of the bonding material.

また、本発明の光半導体装置によれば、好ましくは、接合が、外縁部における厚さが、外縁に向かうに伴って漸次薄くなっていることにより、接合材の外縁部に応力が集中することをより抑えることができ、外縁からの剥がれを抑制することが可能となる。 Further, according to the optical semiconductor device of the present invention, preferably, the bonding material, the thickness of the outer edges, by which is gradually thinner along with towards the outer edge, stress is concentrated on the outer edge portion of the bonding material This can be further suppressed, and peeling from the outer edge can be suppressed.

また、本発明の光半導体装置によれば、好ましくは、接合材が、前記光半導体素子の長辺側の側面を被覆していることにより、光半導体素子の長辺側においても、接合材の内部に生じる応力を分散させることができ、接合材の外縁からの剥がれをさらに抑制することができる。   Moreover, according to the optical semiconductor device of the present invention, preferably, the bonding material covers the side surface on the long side of the optical semiconductor element, so that the bonding material is also formed on the long side of the optical semiconductor element. Stress generated inside can be dispersed, and peeling from the outer edge of the bonding material can be further suppressed.

本発明の光半導体装置について、以下、図面を参照して詳細に説明する。図1(a)は、本発明の光半導体装置の実施の形態の一例を示す断面図であり、図1(b)は、図1(a)に示した光半導体装置おいてXで示した箇所の拡大図である。本発明の光半導体装置は、光半導体素子101と、光半導体素子が搭載された絶縁基体102と、光半導体素子101と絶縁基体102とを接合する接合材103と、絶縁基体102に形成され光半導体素子101と電気的に接続された配線導体104と、絶縁基体102に取着された蓋体105とを備える。   The optical semiconductor device of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. 1A is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of an optical semiconductor device of the present invention, and FIG. 1B is indicated by X in the optical semiconductor device shown in FIG. It is an enlarged view of a location. The optical semiconductor device of the present invention includes an optical semiconductor element 101, an insulating base 102 on which the optical semiconductor element is mounted, a bonding material 103 that joins the optical semiconductor element 101 and the insulating base 102, and a light formed on the insulating base 102. A wiring conductor 104 electrically connected to the semiconductor element 101 and a lid 105 attached to the insulating base 102 are provided.

光半導体素子101は、平面視において長方形状の外観を有する。この光半導体素子101は、例えば、PD(Photodiode Device),ラインセンサ,イメージセンサ,CCD(Charge Coupled Device)等の受光素子や、EPROM(Erasable and Programmable ROM)等の受光部を有する半導体素子等である。この光半導体素子101は、上面に受光部が設けられている。また、光半導体素子101は、上面の受光部の周囲に、電源用や信号用等の電極106が設けられている。   The optical semiconductor element 101 has a rectangular appearance in plan view. The optical semiconductor element 101 is, for example, a light receiving element such as a PD (Photodiode Device), a line sensor, an image sensor, a CCD (Charge Coupled Device), or a semiconductor element having a light receiving portion such as an EPROM (Erasable and Programmable ROM). is there. The optical semiconductor element 101 has a light receiving portion on the upper surface. In addition, the optical semiconductor element 101 is provided with electrodes 106 for power supply and signal around the light receiving portion on the upper surface.

絶縁基体102は、上面に光半導体素子101が搭載される搭載部を有する。図1に示した例おいて、絶縁基体102は、内側に搭載部を有する凹形状のものである。この絶縁基体102は、例えば、アルミナ質焼結体(アルミナセラミックス),窒化アルミニウムセラミックス,炭化珪素セラミックス,窒化珪素セラミックス,ガラスセラミックス等のセラミックスや、樹脂等から成る。ここで、絶縁基体102が、アルミナ質焼結体から成り、底板部と側壁部とが一体焼成により形成されている場合の絶縁基体102の製造方法について説明する。まず、アルミナ,シリカ等の原料粉末を有機溶剤および上面樹脂バインダーとともにシート状に成形して、複数のセラミックグリーンシートを製造する。そして、一部のセラミックグリーンシートに打ち抜き加工を施し、枠状のセラミックグリーンシートを製造する。その後、枠状のセラミックグリーンシートが上層に位置するようにセラミックグリーンシートを積層し、原料粉末の組成に応じて約1300℃〜1600℃の温度で焼成する。以上により、絶縁基体102が成形される。なお、絶縁基体102は、板状のアルミナ質焼結体の上面の外周部に枠状のアルミナ質焼結体を接合することにより形成してもよい。   The insulating base 102 has a mounting portion on which the optical semiconductor element 101 is mounted on the upper surface. In the example shown in FIG. 1, the insulating base 102 has a concave shape having a mounting portion inside. The insulating base 102 is made of, for example, ceramics such as alumina sintered body (alumina ceramics), aluminum nitride ceramics, silicon carbide ceramics, silicon nitride ceramics, glass ceramics, or resin. Here, a manufacturing method of the insulating substrate 102 in the case where the insulating substrate 102 is made of an alumina sintered body and the bottom plate portion and the side wall portion are formed by integral firing will be described. First, raw material powders such as alumina and silica are formed into a sheet shape together with an organic solvent and an upper surface resin binder to produce a plurality of ceramic green sheets. A part of the ceramic green sheets is punched to produce a frame-shaped ceramic green sheet. Thereafter, the ceramic green sheets are laminated so that the frame-shaped ceramic green sheet is positioned in the upper layer, and fired at a temperature of about 1300 ° C. to 1600 ° C. according to the composition of the raw material powder. Thus, the insulating base 102 is formed. The insulating substrate 102 may be formed by bonding a frame-like alumina sintered body to the outer peripheral portion of the upper surface of the plate-like alumina sintered body.

接合材103は、光半導体素子101を絶縁基体102の上面に接合するために用いられる。接合材103は、光半導体素子101の短辺側の側面を被覆するように設けられている。また、接合材103は、光半導体素子101の底面と絶縁基体102との間から光半導体素子101の側面側の絶縁基体102上へ延在している。この接合材103の光半導体素子101の短辺側の側面を被覆する部分(側面被覆部103a)の表面が、凹凸状に形成されている。側面被覆部103aを縦断面で見た場合、この凹凸は波形にうねっている。すなわち、接合材103は、側面被覆部103aの表面の縦断面形状が、側面から外側に向かって凹状部および凸状部が連続的に形成された形状となっているのがよい。   The bonding material 103 is used for bonding the optical semiconductor element 101 to the upper surface of the insulating base 102. The bonding material 103 is provided so as to cover the side surface on the short side of the optical semiconductor element 101. The bonding material 103 extends from between the bottom surface of the optical semiconductor element 101 and the insulating base 102 onto the insulating base 102 on the side surface side of the optical semiconductor element 101. The surface of the portion (side surface covering portion 103a) that covers the side surface on the short side of the optical semiconductor element 101 of the bonding material 103 is formed in an uneven shape. When the side surface covering portion 103a is viewed in a longitudinal section, the unevenness is wavy. That is, in the bonding material 103, the longitudinal cross-sectional shape of the surface of the side surface covering portion 103a is preferably a shape in which concave portions and convex portions are continuously formed from the side surface toward the outside.

ここで、この接合材103の成形方法について説明する。まず、光半導体素子101を絶縁基体102の上面に搭載する際に、光半導体素子101の形状に合わせて細長く、かつ、長辺方向において光半導体素子101より長くなるように、絶縁基体102の上面に接合材103を塗布する。そして、塗布された接合材103上に光半導体素子101を搭載した後に、光半導体素子101の短辺側の外側から光半導体素子101の方向へ向けて接合材103に外力を加えて、接合材103の表面を波形に褶曲させる。また、他の接合材103の成形方法として、波形の治具を接合材103の表面に押し付けて、接合材103の表面を波形に成型する方法もある。   Here, a method of forming the bonding material 103 will be described. First, when the optical semiconductor element 101 is mounted on the upper surface of the insulating base 102, the upper surface of the insulating base 102 is elongated in accordance with the shape of the optical semiconductor element 101 and longer than the optical semiconductor element 101 in the long side direction. The bonding material 103 is applied to the substrate. Then, after mounting the optical semiconductor element 101 on the applied bonding material 103, an external force is applied to the bonding material 103 from the outer side of the short side of the optical semiconductor element 101 toward the optical semiconductor element 101, The surface of 103 is bent into a waveform. As another method for forming the bonding material 103, there is a method in which a corrugated jig is pressed against the surface of the bonding material 103 to shape the surface of the bonding material 103 into a wave shape.

なお、接合材103は、図1(b)に示すように、側面被覆部103aの縦断面において、短辺側側面から外縁に向かうに伴って厚さが薄くなっており(第1の部位)、続いて外縁に向かうに伴って厚さが厚くなっており(第2の部位)、さらに続いて外縁に向かうに伴って厚さが薄くなっている(第3の部位)形状としておくことが好ましい。このような形状をとることにより、応力を効果的に分散させることが可能となる。すなわち、外縁に向かうに従って厚さが厚くなる第2の部位により、応力を上方向に分散させることができる。   In addition, as shown in FIG.1 (b), the thickness of the joining material 103 becomes thin in the longitudinal cross-section of the side surface covering part 103a from the short side surface to the outer edge (first part). Then, the thickness increases as it goes to the outer edge (second part), and further the thickness decreases as it goes to the outer edge (third part). preferable. By taking such a shape, the stress can be effectively dispersed. That is, the stress can be dispersed upward by the second portion whose thickness increases toward the outer edge.

また、光半導体素子101を絶縁基体102に接合する際に、絶縁基体102における光半導体素子101の短辺に対応する部位より光半導体素子101の外周部に対応する部位の方が厚くなるように、接合材103を絶縁基体102の上面に塗布しておいてもよい。この場合は、接合材103上に光半導体素子101を搭載したときに、接合材103の表面張力により第2の部位を形成することが可能となり、生産性を向上させることが可能となる。すなわち、接合材103上に光半導体素子101を搭載したときに、光半導体素子101による加重により接合材103は下方へ移動する。さらにその外側における接合材103は厚く設けられているため、第2の部位を容易に形成することが可能となる。   Further, when the optical semiconductor element 101 is bonded to the insulating base 102, the part corresponding to the outer peripheral portion of the optical semiconductor element 101 is thicker than the part corresponding to the short side of the optical semiconductor element 101 in the insulating base 102. Alternatively, the bonding material 103 may be applied to the upper surface of the insulating substrate 102. In this case, when the optical semiconductor element 101 is mounted on the bonding material 103, the second portion can be formed by the surface tension of the bonding material 103, and productivity can be improved. That is, when the optical semiconductor element 101 is mounted on the bonding material 103, the bonding material 103 moves downward due to the weight applied by the optical semiconductor element 101. Furthermore, since the bonding material 103 on the outer side is provided thick, the second portion can be easily formed.

このように、本発明の光半導体装置では、光半導体素子101の短辺側の側面が接合材103により被覆されていることにより、光半導体素子101と絶縁基体102との接合をより強固なものとすることができる。そして、本発明の光半導体装置では、接合材103の光半導体素子101の短辺側の側面を被覆する部分(側面被覆部103a)の表面が凹凸状に形成されている(表面が波形にうねっている)ことにより、接合材103に生じる応力を、表面の凹凸(波形の表面)に沿って分散させることが可能となる。このように、本発明の光半導体装置によれば、例えばラインセンサのような長方形状の光半導体素子101において、短辺側に応力が集中することにより発生する剥がれ等を抑制することができる。そして、光半導体素子101により外光を正常に受光することができ、他の外部機器や素子に正常な電気信号を送信することができる。   As described above, in the optical semiconductor device of the present invention, since the side surface on the short side of the optical semiconductor element 101 is covered with the bonding material 103, the bonding between the optical semiconductor element 101 and the insulating base 102 is made stronger. It can be. In the optical semiconductor device of the present invention, the surface of the portion (side surface covering portion 103a) that covers the short side surface of the optical semiconductor element 101 of the bonding material 103 is formed in a concavo-convex shape (the surface undulates). Therefore, the stress generated in the bonding material 103 can be dispersed along the surface irregularities (corrugated surface). As described above, according to the optical semiconductor device of the present invention, in a rectangular optical semiconductor element 101 such as a line sensor, it is possible to suppress peeling or the like that occurs due to stress concentration on the short side. Then, external light can be normally received by the optical semiconductor element 101, and normal electrical signals can be transmitted to other external devices and elements.

また、接合材103は、光半導体素子101の短辺側の側面のうち高さ方向における下端から中央までを被覆していることが好ましい。このような構成により、光半導体素子101をより確実に接合することができる。また、接合材103は、光半導体素子101の側面に接する箇所の厚さより外縁部の厚さの方が薄いことが好ましい。このような構成により、接合材103に生じる応力が接合材103の外縁部に集中することを抑えることができ、接合材103が内部応力により外縁部から剥がれることを抑制することできる。さらには、接合材103は、外縁部において、外縁に向かうに伴って厚さが薄くなっていることが好ましい。このような構成により、接合材103の外縁部に応力が集中することをより抑えることができ、外縁からの剥がれをより抑制することが可能となる。また、接合材103は、光半導体素子101の長辺側の側面を被覆するように形成されていてもよい。そして、長辺側の側面の被覆部の表面が凹凸状に形成されていてもよい。すなわち、長辺側側面の被覆部の表面が波形に成形されていてもよい。この構成により、半導体素子101と絶縁基体102との接合をより強固なものとすることが可能となる。   Moreover, it is preferable that the bonding material 103 covers the side surface on the short side of the optical semiconductor element 101 from the lower end to the center in the height direction. With such a configuration, the optical semiconductor element 101 can be more reliably bonded. Moreover, it is preferable that the thickness of the outer edge portion of the bonding material 103 is thinner than the thickness of the portion in contact with the side surface of the optical semiconductor element 101. With such a configuration, it is possible to suppress the stress generated in the bonding material 103 from being concentrated on the outer edge portion of the bonding material 103, and to prevent the bonding material 103 from being peeled off from the outer edge portion due to internal stress. Furthermore, it is preferable that the bonding material 103 has a thickness that decreases toward the outer edge at the outer edge. With such a configuration, it is possible to further suppress the concentration of stress on the outer edge portion of the bonding material 103, and to further prevent peeling from the outer edge. Further, the bonding material 103 may be formed so as to cover the side surface on the long side of the optical semiconductor element 101. And the surface of the coating | coated part of the side surface of a long side may be formed in uneven | corrugated shape. That is, the surface of the covering portion on the side surface on the long side may be formed into a corrugated shape. With this configuration, the bonding between the semiconductor element 101 and the insulating base 102 can be made stronger.

配線導体104は、絶縁基体102の上面から下面にかけて形成され、光半導体素子101の電極とボンディングワイヤ107を介して電気的に接続されている。配線導体104は、絶縁基体102の上面から側面にかけて形成されていてもよい。配線導体104は、タングステン,モリブデン,マンガン,銅,銀,パラジウム,白金,金等の金属材料から成り、メタライズ層,メッキ層,蒸着層,金属箔層等の形態で絶縁基体102の所定部位に形成される。配線導体104は、例えばタングステンのメタライズ層からなる場合であれば、タングステンの粉末を有機溶剤,樹脂バインダーとともに混練した金属ペーストを、絶縁基体102となるセラミックグリーンシートにスクリーン印刷法等により印刷することにより形成される。なお、配線導体104は、絶縁基体102の下面や側面に導出している部分に、Fe−Ni−Co合金,銅,銅合金等から成るリード端子をろう付け等により取着してもよい。また、配線導体104の露出表面に金メッキや錫メッキ等のメッキ層を被着させておいてもよい。   The wiring conductor 104 is formed from the upper surface to the lower surface of the insulating base 102, and is electrically connected to the electrode of the optical semiconductor element 101 via the bonding wire 107. The wiring conductor 104 may be formed from the upper surface to the side surface of the insulating base 102. The wiring conductor 104 is made of a metal material such as tungsten, molybdenum, manganese, copper, silver, palladium, platinum, or gold, and is provided on a predetermined portion of the insulating base 102 in the form of a metallized layer, a plating layer, a vapor deposition layer, a metal foil layer, or the like. It is formed. If the wiring conductor 104 is made of, for example, a tungsten metallized layer, a metal paste obtained by kneading tungsten powder together with an organic solvent and a resin binder is printed on a ceramic green sheet serving as the insulating base 102 by a screen printing method or the like. It is formed by. Note that the lead conductors made of Fe—Ni—Co alloy, copper, copper alloy, or the like may be attached to the portion of the wiring conductor 104 led to the lower surface or side surface of the insulating base 102 by brazing or the like. Further, a plating layer such as gold plating or tin plating may be deposited on the exposed surface of the wiring conductor 104.

なお、ボンディングワイヤ107は、その長さを0.3mm〜3.0mmとすることが好ましい。ボンディングワイヤ107の長さが0.3mm未満では、ボンディングワイヤ107が短すぎて十分なループを形成することが困難となり、光半導体素子101の電極106と配線導体104とを確実に接続することが困難となる。また、ボンディングワイヤ107の長さが3.0mmを超えると、ボンディングワイヤ107が長くなりすぎループが不要に高くなる傾向があり、不要なインダクタンスが発生して高周波信号の伝送特性が劣化するおそれがある。   The bonding wire 107 preferably has a length of 0.3 mm to 3.0 mm. If the length of the bonding wire 107 is less than 0.3 mm, it is difficult to form a sufficient loop because the bonding wire 107 is too short, and the electrode 106 of the optical semiconductor element 101 and the wiring conductor 104 can be reliably connected. It becomes difficult. Also, if the length of the bonding wire 107 exceeds 3.0 mm, the bonding wire 107 tends to be too long and the loop tends to become unnecessarily high, which may cause unnecessary inductance and deteriorate the transmission characteristics of the high frequency signal. is there.

蓋体105は、光半導体素子101が収納される空間を形成するように、接合材108を介して絶縁基体102に取着されている。蓋体105は、全体若しくは一部が透光性部材から成る。図1に示した光半導体装置において、蓋体105は、ガラス,石英,サファイア,透明樹脂等の透光性材料を板状に成形したものである。また、図示しないが、絶縁基体102を平板状のものとする場合には、凹形状の蓋体を用いてもよい。この場合には、凹形状の蓋体の一部が透光性部材から成る。また、蓋体105の上面若しくは下面の少なくとも一方に、紫外線を遮断するための光学膜を形成しておいてもよい。   The lid 105 is attached to the insulating base 102 via a bonding material 108 so as to form a space in which the optical semiconductor element 101 is accommodated. The lid 105 is entirely or partially made of a light transmissive member. In the optical semiconductor device shown in FIG. 1, the lid 105 is formed by forming a translucent material such as glass, quartz, sapphire, or transparent resin into a plate shape. Although not shown, when the insulating base 102 has a flat plate shape, a concave lid may be used. In this case, a part of the concave lid is made of a translucent member. Further, an optical film for blocking ultraviolet rays may be formed on at least one of the upper surface and the lower surface of the lid 105.

接合材108は、例えば、アクリル系樹脂,エポキシ系樹脂,フェノール系樹脂,クレゾール系樹脂等の樹脂接着剤から成る。なお、接着剤7には、余計な外光を遮断することを目的として、黒色,茶褐色,暗褐色,暗緑色,濃青色等の暗色系の顔料や染料を混入させておいてもよい。また、接合材108は、ガラス等の無機材料から成るものや、無機材料から成るフィラー粉末を樹脂接着剤に添加したものもよい。   The bonding material 108 is made of, for example, a resin adhesive such as an acrylic resin, an epoxy resin, a phenol resin, or a cresol resin. The adhesive 7 may be mixed with dark pigments or dyes such as black, brown, dark brown, dark green, and dark blue for the purpose of blocking extraneous external light. Further, the bonding material 108 may be made of an inorganic material such as glass, or a filler powder made of an inorganic material added to a resin adhesive.

また、接合材108が透明な樹脂接着剤から成る場合、接合材108の屈折率が透明な蓋体105の屈折率と等しくなるようにしておくことが好ましい。この場合、接合材108と蓋体105との界面における光の反射や散乱等を抑制することができ、光半導体素子101に余計な反射光や散乱光が入射することを抑制することが可能となる。また、接合材108が透明な樹脂接着剤から成る場合、その内部に含まれる気泡の体積が30体積%以下であることが好ましい。気泡の体積が30体積%を超えると、接合材108の接合力が低下するとともに、気泡によって光半導体素子101に余計な反射光や散乱光が入射する可能性がある。接合材108に含まれる気泡の割合を小さくするためには、減圧室や真空装置内で接合材108を取り扱う方法や、予め接合材108に含まれる気泡を真空脱泡する方法等がある。   Further, when the bonding material 108 is made of a transparent resin adhesive, it is preferable that the refractive index of the bonding material 108 be equal to the refractive index of the transparent lid 105. In this case, reflection or scattering of light at the interface between the bonding material 108 and the lid 105 can be suppressed, and excess reflected light or scattered light can be prevented from entering the optical semiconductor element 101. Become. Further, when the bonding material 108 is made of a transparent resin adhesive, it is preferable that the volume of bubbles contained therein is 30% by volume or less. When the volume of the bubbles exceeds 30% by volume, the bonding force of the bonding material 108 decreases, and extra reflected light or scattered light may enter the optical semiconductor element 101 due to the bubbles. In order to reduce the ratio of bubbles contained in the bonding material 108, there are a method of handling the bonding material 108 in a decompression chamber or a vacuum apparatus, a method of vacuum degassing bubbles previously included in the bonding material 108, and the like.

また、蓋体105の外周部に遮光性の樹脂膜を貼り付けておいてもよい。このような構成により、半導体素子101に余計な外光が入射されることを抑えることができる。   Further, a light-shielding resin film may be attached to the outer peripheral portion of the lid 105. With such a configuration, it is possible to prevent extraneous external light from entering the semiconductor element 101.

(a)は本発明の光半導体装置の実施の形態の一例を示す断面図であり、(b)は(a)に示した光半導体装置のX箇所の拡大図である。(A) is sectional drawing which shows an example of embodiment of the optical semiconductor device of this invention, (b) is an enlarged view of X location of the optical semiconductor device shown to (a).

符号の説明Explanation of symbols

101・・・光半導体素子
102・・・絶縁基体
103・・・接合材
104・・・配線導体
105・・・蓋体
106・・・電極
107・・・ボンディングワイヤ
108・・・接合材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Optical semiconductor element 102 ... Insulating base | substrate 103 ... Bonding material 104 ... Wiring conductor 105 ... Cover 106 ... Electrode 107 ... Bonding wire 108 ... Bonding material

Claims (6)

上面に光半導体素子の搭載部が形成された絶縁基体と、該絶縁基体の前記上面から側面または下面にかけて形成された配線導体と、前記搭載部に接合材を介して接合されて搭載されるとともに電極が前記配線導体に電気的に接続された長方形状の光半導体素子と、前記絶縁基体の前記上面に、前記光半導体素子が収納される空間を形成するように取着された、少なくとも一部が透光性部材から成る蓋体とを具備しており、前記接合材は、前記光半導体素子の短辺側の側面を被覆しているとともに、前記側面を被覆している部分の表面が波形にうねった凹凸状に形成されていることを特徴とする光半導体装置。 An insulating base having an optical semiconductor element mounting portion formed on the upper surface, a wiring conductor formed from the upper surface to the side surface or the lower surface of the insulating base, and being mounted by being bonded to the mounting portion via a bonding material A rectangular optical semiconductor element having an electrode electrically connected to the wiring conductor, and at least a part attached to form a space for accommodating the optical semiconductor element on the upper surface of the insulating base Includes a lid made of a translucent member, and the bonding material covers the side surface on the short side of the optical semiconductor element, and the surface of the portion covering the side surface is corrugated. An optical semiconductor device, wherein the optical semiconductor device is formed in an uneven shape. 前記接合材は、前記光半導体素子の前記短辺側の前記側面を被覆している部分の前記表面の縦断面形状が、前記側面から外側に向かって凹状部および凸状部が連続的に形成された形状であることを特徴とする請求項1記載の光半導体装置。   In the bonding material, the longitudinal cross-sectional shape of the surface of the portion covering the side surface on the short side of the optical semiconductor element is formed such that a concave portion and a convex portion are continuously formed from the side surface toward the outside. 2. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the optical semiconductor device has a shape. 前記接合材は、前記光半導体素子の前記短辺側の前記側面のうち高さ方向における下端から中央までを被覆していることを特徴とする請求項1または請求項2記載の光半導体装置。   3. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the bonding material covers from the lower end to the center in the height direction of the side surface on the short side of the optical semiconductor element. 前記接合材は、前記光半導体素子の前記側面に接する箇所より外縁部の方が薄いことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の光半導体装置。   4. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein an outer edge portion of the bonding material is thinner than a portion in contact with the side surface of the optical semiconductor element. 前記接合は、前記外縁部における厚さが、外縁に向かうに伴って漸次薄くなっていることを特徴とする請求項4記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to claim 4, wherein the bonding material has a thickness that gradually decreases with increasing thickness toward the outer edge. 前記接合材は、前記光半導体素子の長辺側の側面を被覆していることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の光半導体装置。   The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the bonding material covers a side surface on a long side of the optical semiconductor element.
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