光学半导体器件、光连接器以及电子设备制造技术

公开了一种光学半导体器件（１ａ），其包括：具有穿通孔（７）的引线框（４），设置在引线框（４）的一个表面上从而使光学部分（６）面对穿通孔（７）并与其交叠的半导体光学元件（３），覆盖半导体光学元件（３）并设置在引线框（４）一个表面上的非透明模制树脂的第一模制部分（９），以及覆盖穿通孔（７）并设置在引线框（４）另一表面上的第二模制部分（１０）。面对第一模制部分（９）的第二模制部分（１０）的面对表面的面积小于面对第二模制部分（１０）的第一模制部分（９）的面对表面的面积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有半导体光学元件的光学半导体器件，以及具有该光学半导体器件的光连接器和电子设备。更具体而言，本专利技术涉及一种用于使用光纤作为传输介质来发送和接收光信号的光通信链路等的光学半导体器件以及具有该光学半导体器件的光连接器和电子设备。
技术介绍
通常，已知存在将诸如LED(发光二极管)和PD(光电二极管)的半导体光学元件耦合到光纤的光学半导体器件，其中光纤已用于住宅和汽车中的设备之间的光通信。在这些光学半导体器件中，图9所示的使用透明树脂的传递模塑法制造的光学半导体器件得到广泛应用。图9所示的光学半导体器件101这样构造使得用透明树脂110密封设置在引线框104上的半导体光学元件103，并且半导体光学元件103通过形成在部分透明树脂110外部的透镜108光耦合到光纤102。半导体光学元件103经由连线105电连接到引线框104。此外，在某些情况下，在引线框104上安装用于驱动和控制半导体光学元件103的半导体器件。与例如使用玻璃透镜的光学半导体器件相比，利用传递模塑法的光学半导体器件具有易于以低成本制造的特性。众所周知的是，具有填料的掺杂树脂模制材料允许对于线性膨胀系数以及热导率的调整，因此使用添加有填料的模制树脂(通常是黑色的)来密封不需要光学特性的半导体元件。由于上述使用透明树脂110的光学半导体器件101的重点在于光学特性，所以难以用填料添加树脂(或者仅使用少量的填料来添加树脂)，因此光学半导体器件101具有耐环境性能的问题(包括耐热冲击性以及热耗散)。因此，如图10所示，已提出了具有改进结构的光学半导体器件，其中通过添加有填料的彩色模制树脂来进行密封(例如见JP 2000-173947A)。在图10所示的光学半导体器件201中，半导体光学元件203安装在引线框204上，只有其光学部分206附着到玻璃透镜208上，在半导体光学元件203的光学部分206周围的电极经由连线205电连接到引线框204上。然后，利用添加有填料的彩色模制树脂209进行传递模塑法，从而能够用彩色模制树脂209密封半导体光学元件203和连线205而不使彩色模制树脂209阻挡光路，光通过该光路进入半导体光学元件203并从其输出。如图10所示，光学半导体器件被构造为使得玻璃透镜208安装在光学部分206上并且用彩色模制树脂209密封半导体光学元件203，而玻璃透镜208的一部分包含在彩色模制树脂209中。然而，以这种结构进行树脂密封的实际方法并未在JP 2000-173947A中公开。通常，用于传递模塑法的树脂是小颗粒，这引起树脂从几μm的空间中泄漏的现象。因此，JP2000-173947A中所述的这种结构被认为是难以实现的。而且，在使用诸如CCD(电荷耦合器件)的具有相对大的尺寸(几平方毫米至几十平方毫米)的半导体光学元件的情况下，有可能将玻璃透镜设置在光学部分上。然而，诸如LED的具有小尺寸(几百平方μm)的半导体光学元件，具有极小的光学部分，需要使用尺寸同样极小的玻璃透镜，由此引起了问题，包括(i)难以设计能够提供光学效应的透镜；(ii)难以制造微小的玻璃透镜；(iii)难以将光学部分和玻璃透镜结合并对准。此外，如果使用了大于半导体光学元件的光学部分的玻璃透镜，则靠近半导体光学元件的光学部分的电极也结合到玻璃透镜，这使得不可能进行引线键合。对于上述光学半导体器件，也已公开了利用树脂透镜的方法。然而，在使用诸如LED的具有小尺寸的半导体光学元件的情况下，光学部分较小，因此由于相同的原因而在实际应用中存在困难。此外，在使用树脂透镜的情况下，由于透镜的耐热性，需要在安装树脂透镜之前用彩色模制树脂执行模塑，这需要通过压力接触或以微小间隙握持半导体光学元件的光学部分和模具，以防止彩色树脂进入半导体光学元件的光学部分。这使得防止半导体光学元件的损坏和高精度模具控制(以及防止引线框的变形)成为必要，给制造带来了困难。特别是在诸如LED的具有小尺寸的半导体光学元件的情况下，很难控制从而防止彩色模制树脂进入光学部分同时保护连线。
技术实现思路
考虑到以上情况，本专利技术的一个目的是提供一种光学半导体器件，其能够以简单的结构提供极佳的耐环境性能和高可靠性，以高耦合效率获得尺寸和价格的减小，并且使用诸如LED和PD的具有小尺寸的半导体光学元件。为了达到以上目的，根据本专利技术，提供了一种光学半导体器件，包括具有至少一个穿通孔的引线框；至少一个半导体光学元件，其具有光学部分并设置在所述引线框的一个表面上，使所述光学部分面对所述穿通孔并与所述穿通孔交叠；第一模制部分，其覆盖所述半导体光学元件并且由设置在所述引线框的一个表面上的非透明模制树脂制成；以及第二模制部分，其覆盖所述穿通孔并且由设置在所述引线框的另一表面上的透明模制树脂制成，其中面对所述第一模制部分的所述第二模制部分的面对表面的面积小于面对所述第二模制部分的所述第一模制部分的面对表面的面积。此处，半导体光学元件的光学部分指的是例如半导体光学元件的光从其发出的半导体光学元件的一部分，或者是接收光的半导体光学元件的一部分。例如，在半导体光学元件是LED的情况下，光学部分指的是发光表面，在半导体光学元件是PD的另一情况下，光学部分指的是光接收表面。本专利技术的光学半导体器件包括第一模制部分和第二模制部分，第一模制部分覆盖所述半导体光学元件并且由设置在所述引线框的一个表面上的非透明模制树脂制成；第二模制部分覆盖所述穿通孔并且由设置在所述引线框的另一表面上的透明模制树脂制成。因此，例如在半导体光学元件是光接收器件的情况下，穿过第二模制部分和引线框的穿通孔的光入射到半导体光学元件的光学部分(光接收表面)上。同时，在半导体光学元件是发光器件的情况下，从半导体光学元件的光学部分(输出表面)输出的光经由引线框的穿通孔和第二模制部分输出。因此，以简单的构造，能够通过非透明模制树脂实现对于半导体光学元件和连线(将半导体光学元件和引线框彼此电连接)等的密封，从而有可能实现能够在高温下扩展工作范围、耐环境性极佳并且可靠性高的光学半导体器件。此外，能够同时以高耦合效率实现尺寸减小和价格降低，并且能够利用诸如LED或PD的小尺寸的半导体光学元件。由于面对所述第一模制部分的所述第二模制部分的面对表面的面积小于面对所述第二模制部分的所述第一模制部分的面对表面的面积，所以能够降低第一模制部分和第二模制部分之间线性膨胀系数的差异所致的双金属结构的影响，从而防止树脂的剥离和破裂并改善耐环境性能。在一个实施例的光学半导体器件中，非透明模制树脂包含填料。根据该实施例的半导体光学元件，由于使用了包含填料的非透明模制树脂用于第一模制部分，有可能降低光学半导体元件、引线框和接合线之间线性膨胀系数的差异。因此，能够制造不出现接合线的断开、封装破裂等并且可靠性高的光学半导体器件。在一个实施例中，半导体光学元件包括发光器件和光接收器件，并且所述光学半导体器件还包括用于所述发光器件的信号处理电路部件，其设置在所述引线框上并电连接到所述发光器件；以及用于所述光接收器件的信号处理电路部件，其设置在所述引线框上并电连接到所述光接收器件。根据该实施例的光学半导体器件，能够将所述发光器件、所述光接收器件、所述用于发光器件的信号处理电路部件和所述用于光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学半导体器件，包括：具有至少一个穿通孔的引线框；至少一个半导体光学元件，其具有光学部分并设置在所述引线框的一个表面上，使所述光学部分面对所述穿通孔并与所述穿通孔交叠；第一模制部分，其覆盖所述半导体光学元件并且由 设置在所述引线框的一个表面上的非透明模制树脂制成；以及第二模制部分，其覆盖所述穿通孔并且由设置在所述引线框的另一表面上的透明模制树脂制成，其中面对所述第一模制部分的所述第二模制部分的面对表面的面积小于面对所述第二模制部分的所 述第一模制部分的面对表面的面积。

【技术特征摘要】
JP 2004-7-26 217100/041.一种光学半导体器件，包括具有至少一个穿通孔的引线框；至少一个半导体光学元件，其具有光学部分并设置在所述引线框的一个表面上，使所述光学部分面对所述穿通孔并与所述穿通孔交叠；第一模制部分，其覆盖所述半导体光学元件并且由设置在所述引线框的一个表面上的非透明模制树脂制成；以及第二模制部分，其覆盖所述穿通孔并且由设置在所述引线框的另一表面上的透明模制树脂制成，其中面对所述第一模制部分的所述第二模制部分的面对表面的面积小于面对所述第二模制部分的所述第一模制部分的面对表面的面积。2.根据权利要求1所述的光学半导体器件，其中所述半导体光学元件包括发光器件和光接收器件，并且所述光学半导体器件还包括用于所述发光器件的信号处理电路部件，其设置在所述引线框上并电连接到所述发光器件；以及用于所述光接收器件的信号处理电路部件，其设置在所述引线框上并电连接到所述光接收器件。3.根据权利要求2所述的光学半导体器件，其中所述引线框的所述穿通孔包括面对所述发光器件的用于发光器件的穿通孔和面对所述光接收器件的用于光接收器件的穿通孔，所述第二模制部分具有覆盖所述用于发光器件的穿通孔的信号发送部件和覆盖所述用于光接收器件的穿通孔的信号接收部件，并且所述信号发送部件和所述信号接收部件彼此分离。4.根据权利要求2所述的光学半导体器件，其中所述引线框的所述穿通孔包括面对所述发光器件的用于发光器件的穿通孔和面对所述光接收器件的用于光接收器件的穿通孔，所述第二模制部分具有覆盖所述用于发光器件的穿通孔的信号发送部件，覆盖所述用于光接收器件的穿通孔的信号接收部件，以及将所述信号发送部件和所述信号接收部件彼此连...

【专利技术属性】
技术研发人员：沟口隆敏，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]