JP2000068530A

JP2000068530A - 光送受信モジュール

Info

Publication number: JP2000068530A
Application number: JP10237317A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kawaratani; 正彦瓦谷
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-08-24
Filing date: 1998-08-24
Publication date: 2000-03-03

Abstract

(57)【要約】【課題】レンズの位置に拘わらず高い受光性能又は発
光性能を得ることができ、これにより、薄型化及び軽量
化を実現することができる光送受信モジュールを提供す
る。【解決手段】発光ダイオード素子１及び受光素子２
は、夫々表面がレンズ形状となるように内部樹脂材１０
で覆われており、発光ダイオード素子１、受光素子２、
制御用回路３、リードフレーム及びボンディングワイヤ
は全て、内部樹脂材１０と異なる屈折率を有するパッケ
ージ用樹脂材１１により封止されている。更に、発光側
レンズ４及び受光側レンズ５は、夫々発光ダイオード素
子１及び受光素子２の側面から離間した位置で、レンズ
光軸が発光ダイオード素子１の発光面及び受光素子２の
受光面に対して平行となるように配置され、パッケージ
用樹脂材１１の側面に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は携帯情報端末機器等
に搭載される光送受信モジュールに関し、特に、薄型化
することができる光送受信モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＩｒＤＡ（Infrared data as
sociation）準拠の光送受信モジュールは公知である
（“ELECTORONIC DESIGN”, Feb. 23 1998, p.80）。図
７は従来の光送受信モジュールを示す正面図であり、図
８はその断面図である。また、図９は基板に実装された
光送受信モジュールを示す正面図である。図７及び図８
に示すように、複数のリード端子２８を有するリードフ
レーム２９の同一面上に、発光ダイオード（ＬＥＤ）素
子２１、受光素子２２及び制御用回路２３がはんだによ
り融着されている。但し、リードフレーム２９は、発光
ダイオード素子２１、受光素子２２及び制御用回路２３
が融着されている位置間で電気的に絶縁されている。ま
た、光の指向角を調整する発光側レンズ２４及び受光側
レンズ２５は、その光出射及び光入射のレンズ光路３４
が、夫々、発光ダイオード素子２１の発光面及び受光素
子２２の受光面に対して直交するように配置されてお
り、発光側レンズ２４及び受光側レンズ２５が、リード
フレーム２９上に融着された発光ダイオード素子２１、
受光素子２２及び制御用回路２３と共にパッケージ用樹
脂材３１により封止されている。

【０００３】更に、図９に示すように、パッケージ用樹
脂材３１から延出したリード端子２８を有する光送受信
モジュール３３は、このリード端子２８が実装基板２６
上に形成された回路（図示せず）に接続されることによ
り、実装基板２６上に実装されている。

【０００４】このように構成された光送受信モジュール
３３においては、発光ダイオード素子２１から出射され
た光を発光側レンズ２４を介して外部に照射すると共
に、外部からの光を受光側レンズ２５を介して受光素子
２２により受光するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の光送受信モジュールは、実装基板２６上への実装
されたときのパッケージ厚Ｈ２を薄型化することができ
ないという問題点がある。この理由について、以下に説
明する。即ち、従来の光送受信モジュールにおいては、
光出射及び光入射のレンズ光軸（光路３４）が、発光ダ
イオード素子２１の発光面及び受光素子２２の受光面に
対して直交するように発光側レンズ２４及び受光側レン
ズ２５が配置されているので、光送受信モジュール３３
のパッケージ厚さは素子の面積により決定されるからで
ある、特に、受光素子２２の受光面積は受光感度に大き
く影響するので、受光感度を高めるためには受光面積を
より一層大きく設計する必要がある。

【０００６】例えば、１辺の長さが４ｍｍである受光素
子を使用した場合に、パッケージ用樹脂材で素子を封止
するためには、製品の品質を考慮すると、素子の周辺か
ら数ｍｍ、例えば０．５ｍｍ以上の許容幅が必要とな
る。従って、パッケージ厚Ｈ２は５ｍｍ以上となり、小
型化及び薄型化が要求されている携帯情報端末機器に搭
載することが困難となる。このように、従来の光送受信
モジュール３３の厚さは、受光素子２２の１辺の長さよ
りも厚くなり、それ以上薄型化することはできない。

【０００７】また、従来の光送受信モジュール３３は、
リードフレーム２９の同一面上に発光ダイオード素子２
１及び受光素子２２が融着されており、これらの発光面
と受光面とは平行になっている。そして、レンズ光軸
（光路３４）が発光面及び受光面に対して直交するよう
に、発光側レンズ２４及び受光側レンズ２５が配置され
ているので、光入射及び光出射の方向を異なる方向に設
定することができない。

【０００８】なお、他の光送受信モジュールとして、小
型化又は実装面積の縮小化を図った種々のモジュールが
提案されている（特開平１０−４１５３９号公報、特開
平１０−４１５４０号公報及び特開昭６３−２１１６８
７号公報）。

【０００９】しかし、これらの光送受信モジュールにお
いても、レンズの位置を自由に設定することができない
ので、薄型化を図ってレンズの位置を変更すると、受光
性能及び発光性能が低下してしまう。

【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、レンズの位置に拘わらず高い受光性能又は
発光性能を得ることができ、これにより、薄型化及び軽
量化を実現することができる光送受信モジュールを提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光送受信モ
ジュールは、光を受光する受光面を有する受光素子と、
前記受光素子の受光面上に形成され内部に導入された光
を前記受光面に入射させる受光素子用内部封止材と、前
記受光素子用内部封止材を被覆し前記受光素子用内部封
止材と異なる屈折率を有するパッケージ用封止材と、前
記受光素子用内部封止材の内部に外部からの入射光を導
入する受光側レンズと、を有することを特徴とする。

【００１２】前記受光側レンズは、そのレンズ光軸が前
記受光面に対して平行となる位置に配置されていること
が好ましい。また、本発明に係る光送受信モジュール
は、前記受光素子が実装される実装基板を有し、前記受
光素子は前記受光面が前記実装基板の表面に平行となる
方向で前記実装基板上に実装されていることが好まし
い。但し、レンズ光軸と受光面、及び受光面と実装基板
の表面とは、いずれも、厳密に平行である必要はなく、
実質的に平行であればよい。

【００１３】また、前記受光素子用内部封止材、前記パ
ッケージ用封止材及び前記受光側レンズは光透過性樹脂
からなるものとすることができ、前記受光素子用内部封
止材はシリコンゲル樹脂からなり、前記パッケージ用封
止材はエポキシ樹脂からなるものとすることができる。

【００１４】本発明に係る他の光送受信モジュールは、
光を発光する発光面を有する発光素子と、前記発光素子
から発光された光を外部に出射する発光側レンズと、前
記発光素子の発光面上に形成され前記発光素子から発光
された光を前記発光側レンズに集光させる発光素子用内
部封止材と、前記発光素子用内部封止材を被覆し前記発
光素子用内部封止材と異なる屈折率を有するパッケージ
用封止材と、を有することを特徴とする。

【００１５】前記発光側レンズは、そのレンズ光軸が前
記発光面に対して平行となる位置に配置されていること
が好ましい。また、本発明に係る光送受信モジュール
は、前記発光素子が実装される実装基板を有し、前記発
光素子は前記発光面が前記実装基板の表面に平行となる
方向で前記実装基板上に実装されていることが好まし
い。但し、レンズ光軸と発光面、及び発光面と実装基板
の表面とは、いずれも、厳密に平行である必要はなく、
実質的に平行であればよい。

【００１６】また、前記発光素子用内部封止材、前記パ
ッケージ用封止材及び前記発光側レンズは光透過性樹脂
からなるものとすることができ、前記発光素子用内部封
止材はシリコンゲル樹脂からなり、前記パッケージ用封
止材はエポキシ樹脂からなるものとすることができる。

【００１７】本発明においては、受光素子上に形成され
た受光素子用内部封止材とこの内部封止材を覆うパッケ
ージ用封止材が互いに異なる屈折率を有しており、両者
の界面がレンズとしての効果を有しているので、受光側
レンズにより受光素子用内部封止材の内部に光を導入す
ると、この光はレンズ効果を有する界面で反射して、内
部封止材内に閉じこめられ、受光素子の表面に到達す
る。従って、受光側レンズの位置に拘わらず、レンズに
入射した光を効率よく受光素子の受光面に集光させるこ
とができる。

【００１８】また、発光素子を有する光送受信モジュー
ルにおいても同様に、発光素子の発光面から発光された
光が、発光素子用内部封止材とパッケージ用封止材との
界面において反射した後に、発光側レンズを介して出射
されるので、発光側レンズの位置に拘わらず、発光素子
の発光面から発光された光を効率よく光送受信モジュー
ルの外側に出射することができる。

【００１９】また、本発明において、内部封止材内に導
入された光は、内部封止材の表面形状によって、受光素
子の受光面又は発光側レンズに効率よく入射させること
ができるので、外部から光が入射される受光側レンズ及
び外部に光を出射する発光側レンズの位置を自由に設定
することができる。従って、レンズの光軸と受光面又は
発光面とが平行となる位置にレンズが配置されている
と、受光素子又は発光素子を有する光送受信モジュール
を基板上に実装する場合に、受光面又は発光面が基板の
表面に対して平行になる方向で両者を配置することがで
きる。この場合に、実装状態におけるパッケージ厚は受
光面又は発光面の面積に依存することがないので、光送
受信モジュールを薄型化することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る光送
受信モジュールについて、添付の図面を参照して具体的
に説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る光送受
信モジュールを示す平面図である。また、図２は図１の
Ａ−Ａ線に沿う断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ線に
沿う断面図である。図４は第１の実施例に係る光送受信
モジュールが実装基板上に実装された状態を示す側面図
である。図１乃至図４に示すように、対向する１対の辺
から外側に向かって延出する複数のリード端子８を有す
るリードフレーム９上に、発光ダイオード素子（発光素
子）１、受光素子２及び制御用回路３がはんだにより融
着されている。発光ダイオード素子１、受光素子２及び
制御用回路３と各リード端子８とは、金製のボンディン
グワイヤ（図示せず）により結線されており、これによ
り、両者が電気的に導通されている。但し、リードフレ
ーム９は、発光ダイオード素子１、受光素子２及び制御
用回路３が融着されている位置間において電気的に絶縁
されている。

【００２１】また、発光ダイオード素子１及び受光素子
２は、夫々表面がレンズ形状となるように内部樹脂材
（内部封止材）１０で覆われており、発光ダイオード素
子１、受光素子２、制御用回路３、リードフレーム５及
びボンディングワイヤは全て、内部樹脂材１０と異なる
屈折率を有するパッケージ用樹脂材（パッケージ用封止
材）１１により封止されている。更に、発光側レンズ４
及び受光側レンズ５は、夫々発光ダイオード素子１及び
受光素子２の側面から離間した位置で、レンズ光軸が発
光ダイオード素子１の発光面及び受光素子２の受光面に
対して平行となるように配置され、パッケージ用樹脂材
１１の側面に設けられている。

【００２２】このようにして、光送受信モジュール１３
が構成されており、この光送受信モジュール１３は、発
光ダイオード素子１の発光面及び受光素子２の受光面が
実装基板６の表面に平行になるように配置されて、リー
ド端子８が実装基板６上に形成された回路（図示せず）
に接続されることにより、実装基板６上に実装されてい
る。

【００２３】なお、本実施例において、内部樹脂材１
０、パッケージ用樹脂材１１、発光側レンズ４及び受光
側レンズ５の材料としては、いずれも赤外線を透過する
ことができる樹脂が使用されている。例えば、パッケー
ジ用樹脂材１１としてはエポキシ樹脂を使用し、パッケ
ージ用樹脂材より低い屈折率を有する内部樹脂材１０と
しては、シリコンゲル樹脂を使用することができる。但
し、発光ダイオード素子１の発光面上に形成される内部
樹脂材（発光素子用内部封止材）と、受光素子２の受光
面上に形成される内部樹脂材（受光素子用内部封止材）
とは、同一の材料からなるものであっても、互いに異な
る材料からなるものであってもよい。

【００２４】また、本実施例において、パッケージ用樹
脂材１１の側面に設けられた受光側レンズ５の焦点１２
は、内部樹脂材１０内ではなく、レンズ５における光の
出射面から受光素子２の受光面中心までの距離の約２倍
の位置となるように、受光側レンズ５が設計されてお
り、発光側レンズ４についても同様に設計されている。
更に、内部樹脂材１０とパッケージ用樹脂材１１との界
面により構成されるレンズの焦点７は、受光素子２の受
光面近傍ではなく、受光面全体に光が散乱するように、
界面から受光面までの距離の２倍以上の位置となるよう
に、内部樹脂材１０の形状が設計されている。

【００２５】このように構成された第１の実施例におい
ては、図３に示すように、光送受信モジュールの側面か
ら、受光側レンズ５を介して受光素子２の受光面に平行
な方向に光１４が入射されると、受光側レンズ５により
内部樹脂材１０に向かって光１４が導入される。そし
て、内部樹脂材１０の内部を透過した光１４は、パッケ
ージ用樹脂材１１と異なる屈折率を有する内部樹脂材１
０内に閉じこめられ、内部樹脂材１０とパッケージ用樹
脂材１１との界面において反射して、受光素子２の表面
に到達する。従って、受光側レンズ５に入射した光を効
率よく受光素子２の受光面に集光させることができる。

【００２６】発光ダイオード素子１側についても同様
に、発光ダイオード素子１の発光面から発光された光
が、内部樹脂材１０とパッケージ用樹脂材１１との界面
において反射した後に、発光側レンズ４を介して出射さ
れるので、発光ダイオード素子１の発光面から発光され
た光を効率よく光送受信モジュール１３の外側に出射す
ることができる。

【００２７】本実施例においては、図４に示すように、
発光ダイオード素子１の発光面及び受光素子２の受光面
を、実装基板６の表面に対して平行となるように素子１
及び２を配置することができるので、実装状態における
パッケージ厚Ｈ１を薄型化することができる。例えば、
本実施例により、実装状態におけるパッケージ厚Ｈ１を
従来の１／５にすることができる。即ち、一般的に使用
されている受光素子の厚さは数百μｍであるので、パッ
ケージ厚Ｈ１を１．５ｍｍ以下で形成することができ、
例えば、ＰＣカードで要求される２．０ｍｍ以下のパッ
ケージ厚を実現することができる。

【００２８】なお、図１乃至図４に示す第１の実施例に
おいては、発光側レンズ４及び受光側レンズ５がパッケ
ージ用樹脂材１１の同一面に設けられているが、本発明
においては、発光側レンズ４及び受光側レンズ５を互い
に異なる面に設けることができる。

【００２９】図５は本発明の第２の実施例に係る光送受
信モジュールを示す平面図であり、図６は第２の実施例
に係る光送受信モジュールが実装基板上に実装された状
態を示す側面図である。但し、図５及び図６に示す第２
の実施例において、図１乃至図４に示す第１の実施例と
異なる点は、発光側レンズ４の位置のみであるので、図
５及び図６において図１及び図４と同一物には同一符号
を付して、その詳細な説明は省略する。図５及び図６に
示すように、第２の実施例においては、発光側レンズ４
と受光側レンズ５とが、夫々パッケージ用樹脂材１１の
対向する側面に設けられている。

【００３０】このように構成された第２の実施例におい
ても、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
また、内部樹脂材１０内に導入された光は、形成する内
部樹脂材１０の形状によって受光素子２の受光面又は発
光側レンズ４に入射させることができるので、第２の実
施例に示すように、外部から光が入射されるレンズ及び
外部に光を出射するレンズの位置を自由に設定すること
ができる。

【００３１】なお、第１及び第２の実施例においては、
発光側レンズ４及び受光側レンズ５のレンズ光軸が、夫
々発光ダイオード素子１の発光面及び受光素子２の受光
面に対して平行となるようにレンズ４及び５を配置して
いるが、本発明においては、レンズ４及び５の位置は限
定されず、レンズ光軸が発光面及び受光面に対して傾斜
するようにレンズ４及び５を配置しても同様の効果を得
ることができる。即ち、内部樹脂材１０内に光を導入さ
せることができれば、内部樹脂材１０と、これと異なる
屈折率を有するパッケージ用樹脂材１１との界面による
レンズ効果により、光を受光素子２の受光面又は発光側
レンズ４に入射させることができる。また、一方のレン
ズのみを、レンズ光軸が発光面又は受光面に平行となる
ように配置してもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
受光素子又は発光素子上に形成された内部封止材とこの
内部封止材を覆うパッケージ用封止材が互いに異なる屈
折率を有しており、両者の界面がレンズとしての効果を
有しているので、内部封止材の内部に光を導入すること
により、この光を効率よく受光素子の受光面又は発光側
レンズに集光させることができ、レンズの位置に拘わら
ず光送受信モジュールの性能を向上させることができ
る。また、本発明によれば、外部から光が入射される受
光側レンズ及び外部に光を出射する発光側レンズの位置
を自由に設定することができるので、光送受信モジュー
ルを薄型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る光送受信モジュー
ルを示す平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図４】第１の実施例に係る光送受信モジュールが実装
基板上に実装された状態を示す側面図である。

【図５】本発明の第２の実施例に係る光送受信モジュー
ルを示す平面図である。

【図６】第２の実施例に係る光送受信モジュールが実装
基板上に実装された状態を示す側面図である。

【図７】従来の光送受信モジュールを示す正面図であ
る。

【図８】従来の光送受信モジュールを示す断面図であ
る。

【図９】従来の光送受信モジュールが基板上に実装され
た状態を示す正面図である。

【符号の説明】

１，２１；発光ダイオード素子２，２２；受光素子３，２３；制御用回路４，２４；発光側レンズ５，２５；受光側レンズ６，２６；実装基板７，１２；焦点８，２８；リード端子９，２９；リードフレーム１０；内部樹脂材１１，３１；パッケージ用樹脂材１３，３３；光送受信モジュール１４；光３４；光路Ｈ１，Ｈ２；パッケージ厚

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を受光する受光面を有する受光素子
と、前記受光素子の受光面上に形成され内部に導入され
た光を前記受光面に入射させる受光素子用内部封止材
と、前記受光素子用内部封止材を被覆し前記受光素子用
内部封止材と異なる屈折率を有するパッケージ用封止材
と、前記受光素子用内部封止材の内部に外部からの入射
光を導入する受光側レンズと、を有することを特徴とす
る光送受信モジュール。
【請求項２】前記受光側レンズは、そのレンズ光軸が
前記受光面に対して平行となる位置に配置されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の光送受信モジュール。
【請求項３】前記受光素子が実装される実装基板を有
し、前記受光素子は前記受光面が前記実装基板の表面に
平行となる方向で前記実装基板上に実装されていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の光送受信モジュー
ル。
【請求項４】前記受光素子用内部封止材、前記パッケ
ージ用封止材及び前記受光側レンズは光透過性樹脂から
なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に
記載の光送受信モジュール。
【請求項５】前記受光素子用内部封止材はシリコンゲ
ル樹脂からなり、前記パッケージ用封止材はエポキシ樹
脂からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
１項に記載の光送受信モジュール。
【請求項６】光を発光する発光面を有する発光素子
と、前記発光素子から発光された光を外部に出射する発
光側レンズと、前記発光素子の発光面上に形成され前記
発光素子から発光された光を前記発光側レンズに集光さ
せる発光素子用内部封止材と、前記発光素子用内部封止
材を被覆し前記発光素子用内部封止材と異なる屈折率を
有するパッケージ用封止材と、を有することを特徴とす
る光送受信モジュール。
【請求項７】前記発光側レンズは、そのレンズ光軸が
前記発光面に対して平行となる位置に配置されているこ
とを特徴とする請求項６に記載の光送受信モジュール。
【請求項８】前記発光素子が実装される実装基板を有
し、前記発光素子は前記発光面が前記実装基板の表面に
平行となる方向で前記実装基板上に実装されていること
を特徴とする請求項６又は７に記載の光送受信モジュー
ル。
【請求項９】前記発光素子用内部封止材、前記パッケ
ージ用封止材及び前記発光側レンズは光透過性樹脂から
なることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に
記載の光送受信モジュール。
【請求項１０】前記発光素子用内部封止材はシリコン
ゲル樹脂からなり、前記パッケージ用封止材はエポキシ
樹脂からなることを特徴とする請求項６乃至９のいずれ
か１項に記載の光送受信モジュール。
【請求項１１】光を受光する受光面を有する受光素子
と、前記受光素子の受光面上に形成され内部に導入され
た光を前記受光面に入射させる受光素子用内部封止材
と、前記受光素子用内部封止材の内部に外部からの入射
光を導入する受光側レンズと、光を発光する発光面を有
する発光素子と、前記発光素子から発光された光を外部
に出射する発光側レンズと、前記発光素子の発光面上に
形成され前記発光素子から発光された光を前記発光側レ
ンズに集光させる発光素子用内部封止材と、前記受光素
子用内部封止材及び前記発光素子用内部封止材と異なる
屈折率を有し前記受光素子用内部封止材及び前記発光素
子用内部封止材を被覆して前記受光素子と前記発光素子
とを互いに固定するパッケージ用封止材と、を有するこ
とを特徴とする光送受信モジュール。