JP2007035810A - Optical communication module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば赤外線を用いたデータ通信に用いられる光通信モジュールに関する。 The present invention relates to an optical communication module used for data communication using infrared rays, for example.
ノートパソコン、携帯電話、電子手帳などの電子機器における双方向通信には、発光素子および受光素子を備えた光通信モジュールが用いられている。このような光通信モジュールには、たとえばIrDA準拠の赤外線データ通信モジュールが含まれる。 An optical communication module including a light emitting element and a light receiving element is used for bidirectional communication in electronic devices such as notebook computers, mobile phones, and electronic notebooks. Such optical communication modules include, for example, IrDA compliant infrared data communication modules.
この種の従来の赤外線データ通信モジュールの一例を図6に示す。この赤外線データ通信モジュールXは、基板90と、基板90に搭載された発光素子92と、レンズ部を有する樹脂パッケージ93とを備えている。基板91には、凹部91が形成されており、その底面91aに発光素子92が搭載されている。凹部91の側面91bは、断面円形状であり、基板90の垂線方向に対して傾斜しており、図中上側を向いている。発光素子92は、図中上方および側方に赤外線を発光可能に構成されている。凹部91の内面を金属のメッキによって覆えば、底面91aおよび側面91bを比較的反射率が高い反射面とすることができる。これにより、発光素子92から図中側方に進行する光を側面91bにより反射させて図中上方へと向かわせることが可能である。このように、赤外線データ通信モジュールXにおいては、出射する赤外線の光量を大きくすることにより、データ通信の確実化が図られている。
An example of this type of conventional infrared data communication module is shown in FIG. The infrared data communication module X includes a
ノートパソコン、携帯電話、電子手帳などの電子機器については、年々小型化が図られている。また、これらの電子機器の高機能化を図るために、これらの電子機器に搭載される電子部品の高密度実装化が著しい。このため、赤外線データ通信モジュールXにも、小型化の要請が強い。特に基板90の幅(図中奥行方向寸法)を小さくするには、側面91bの直径を小さくする必要がある。この側面91bの大きさは、発光素子92の大きさにほぼ比例する。しかしながら、発光素子92の小型化は困難である。発光素子92を小さくすると、発光素子92からの発光量が小さくなり、赤外線データ通信モジュールXによる通信可能距離が短くなるなどの不具合が生じるからである。このように、赤外線データ通信モジュールXの小型化について、いまだ改善の余地があった。
Electronic devices such as notebook computers, mobile phones, and electronic notebooks are becoming smaller year by year. In addition, in order to increase the functionality of these electronic devices, electronic components mounted on these electronic devices are markedly mounted with high density. For this reason, the infrared data communication module X is also strongly requested to be downsized. In particular, in order to reduce the width of the substrate 90 (the dimension in the depth direction in the figure), it is necessary to reduce the diameter of the side surface 91b. The size of the side surface 91 b is substantially proportional to the size of the
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、小型化を図ることが可能な光通信モジュールを提供することをその課題とする。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and an object of the present invention is to provide an optical communication module that can be miniaturized.
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本発明によって提供される光通信モジュールは、表面に開口する凹部が形成された基板と、上記凹部の底面に搭載された発光素子と、を備える光通信モジュールであって、上記凹部は、上記基板の垂線方向に対して上記表面側を向くように傾斜した第1側面と、上記第1側面よりも上記底面寄りに位置しており、かつ上記基板の垂線方向に対する傾斜角が上記第1側面よりも小である第2側面と、を有していることを特徴としている。 An optical communication module provided by the present invention is an optical communication module comprising a substrate having a recess formed on a surface thereof, and a light emitting element mounted on the bottom surface of the recess, wherein the recess is the substrate. A first side surface inclined so as to face the surface side with respect to the normal direction, and a position closer to the bottom surface than the first side surface, and an inclination angle of the substrate with respect to the normal direction is greater than that of the first side surface. And a second side surface that is also small.
このような構成によれば、たとえば、上記凹部の側面全体が一定の傾斜角を有するテーパ面とされた構成と比べて、上記第2側面の分だけ上記凹部の平面視寸法を小さくすることができる。これにより、上記光通信モジュールの小型化を図ることができる。一方、上記発光素子からの光を上記第1側面により反射させて、効率よく出射することができる。 According to such a configuration, for example, the planar view size of the concave portion can be reduced by the amount of the second side surface as compared with a configuration in which the entire side surface of the concave portion is a tapered surface having a certain inclination angle. it can. Thereby, size reduction of the said optical communication module can be achieved. On the other hand, the light from the light emitting element can be reflected by the first side surface and emitted efficiently.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1側面は、上記基板の表面に繋がっており、かつ上記基板の垂線方向に対する傾斜角が一定であり、上記第2側面は、上記底面と繋がっており、かつ上記基板の垂線方向に延びる筒状である。このような構成によれば、上記第1側面の面積をより大きくすることが可能であり、上記発光素子からの光を効率よく出射するのに有利である。また、上記第2側面は上記基板が延びる方向にはまったく広がらない形状となる。したがって、上記光通信モジュールの小型化に好適である。 In a preferred embodiment of the present invention, the first side surface is connected to the surface of the substrate, the inclination angle with respect to the normal direction of the substrate is constant, and the second side surface is connected to the bottom surface. And a cylindrical shape extending in the direction perpendicular to the substrate. According to such a configuration, the area of the first side surface can be increased, which is advantageous in efficiently emitting light from the light emitting element. The second side surface has a shape that does not spread at all in the direction in which the substrate extends. Therefore, it is suitable for downsizing of the optical communication module.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1側面と上記第2側面とが直接繋がっている。このような構成によれば、上記第1側面の面積を大きくするのに好適である。 In a preferred embodiment of the present invention, the first side surface and the second side surface are directly connected. Such a configuration is suitable for increasing the area of the first side surface.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1側面は、上記基板の垂線方向に対する傾斜角が30〜40°である。このような構成によれば、上記発光素子から斜め上方へと向かう光の多くを上記基板の垂線方向へと向かわせるのに好適である。 In a preferred embodiment of the present invention, the first side surface has an inclination angle of 30 to 40 ° with respect to the normal direction of the substrate. According to such a configuration, most of the light traveling obliquely upward from the light emitting element is suitable for directing in the perpendicular direction of the substrate.
本発明の好ましい実施の形態においては、少なくとも上記第1側面を覆う金属膜をさらに備えている。このような構成によれば、上記第1側面を比較的反射率が高い面とすることが可能であり、上記発光素子からの光を効率よく出射するのに有利である。 In a preferred embodiment of the present invention, a metal film covering at least the first side surface is further provided. According to such a configuration, the first side surface can be a surface having a relatively high reflectance, which is advantageous for efficiently emitting light from the light emitting element.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1および図2は、本発明に係る赤外線データ通信モジュールの第1実施形態を示している。図1に示すように、本実施形態の赤外線データ通信モジュールA1は、基板1、発光素子2、受光素子3、駆動IC4、樹脂パッケージ5、ワイヤ8を具備して構成されている。なお、図2は、赤外線データ通信モジュールA1を図1における図中上方からみた場合の平面図であり、便宜上樹脂パッケージ5、ワイヤ8、およびワイヤ8が接続された配線パターンが省略されている。
1 and 2 show a first embodiment of an infrared data communication module according to the present invention. As shown in FIG. 1, the infrared data communication module A <b> 1 of this embodiment includes a
基板1は、図2に示すように全体として平面視長矩形状であり、ガラスエポキシなどの樹脂により形成されている。図1に示すように、基板1には、凹部11が形成されている。凹部11は、発光素子2を基板1の表面に対して埋没した状態で搭載するためのものである。また、凹部11は、発光素子2から発された赤外線を図1における図中上方へと効率よく向かわせる機能を有する。
As shown in FIG. 2, the
凹部11は、底面11a,第1側面11b、および第2側面11cを有している。底面11aには、金属膜6を介して発光素子2が搭載されている。第1側面11bは、基板1の図中上面と繋がっており、基板1の垂線方向Nに対して傾斜した断面円形状のテーパ面となっている。第1側面11bは、金属膜6によって覆われていることにより、比較的反射率が高い反射面となっている。本実施形態においては、第1側面11bの垂線方向Nに対する傾斜角θ1は、35°とされている。後述する赤外線を反射させる機能を適切に発揮させるためには、傾斜角θ1は、30〜40°程度であることが好ましい。第2側面11cは、底面11aと第1側面11bとに繋がっており、垂線方向Nに延びる円筒形状である。凹部11は、たとえば基板1の図中上面側からコーン状のドリル刃を用いて第1側面11bを形成した後に、円筒状のドリルを用いて第2側面11cを形成するといった機械加工を施すことにより形成される。本実施形態においては、凹部11は、その深さが0.18〜0.23mm程度とされる。第1側面11bは、その深さが0.08〜0.17mm程度、図1における上端の直径が0.8〜1.2mm程度、下端の直径が0.6〜0.6mm程度とされる。第2側面11cは、その深さが0.1mm程度、その直径が0.6〜0.7mm程度とされる。なお、第2側面11cは、後述する発光素子2の高さに合わせてその高さを0.06〜0.1mm程度とすることが好ましい。
The
凹部11は、金属膜6により覆われている。金属膜6は、底面11aに発光素子2をボンディングするため、および第1側面11bを比較的反射率が高い面とするためのものである。金属膜6は、たとえばCu層、Ni層、およびのAu層からなる積層構造とされている。これらのCu層、Ni層、およびAu層の厚さは、たとえばそれぞれ5μm、5μm、0.5μm程度とされる。金属膜6のうち底面11aを覆う部分は、発光素子2をボンディングするために利用される。また、金属膜6のうち第1側面11bを覆う部分は、発光素子2から発せられた光のうち第1側面11bへと向かってきた赤外線を図中上方へと反射するのに利用される。図2に示すように、金属膜6には、凹部11を囲うように平面視ドーナツ状の鍔部が形成されている。この鍔部から延びる部分は、グランド接続用の端子7に繋がっている。金属膜6の形成は、たとえばCu、Ni、およびAuを用いたメッキ処理を順に施した後に、エッチングを用いたパターニングを施すことにより行う。
The
図2に示すように、基板1の一端縁には複数の端子7が形成されている。端子7は、基板1の溝部12を覆うように形成されている。溝部12は、断面円弧状であり、図1に示した基板1の垂線方向Nに延びている。図2において、複数の端子7のうち図中右端に位置するものは、グランド接続用である。
As shown in FIG. 2, a plurality of
発光素子2は、たとえば、赤外線を発することができる赤外線発光ダイオードなどからなり、図1に示すようにワイヤ8により図示された配線パターンと接続されている。本実施形態においては、発光素子2は、平面視寸法が0.35mm角程度、その高さが0.16mm程度とされる。すなわち、発光素子2は、凹部11の第2側面11cにより、その2/3の高さに相当する部分が囲われている。
The
受光素子3は、たとえば、赤外線を感知することができるPINフォトダイオードなどからなり、ワイヤ8により図示された配線パターンと接続されている。受光素子3の図1における上面には、受光面(図示略)が形成されている。この受光面に赤外線が照射されると、その赤外線の強さに応じた出力信号が受光素子3から出力される。
The
駆動IC4は、発光素子2および受光素子3による送受信動作を駆動制御するためのものである。駆動IC4は、ワイヤ8により図示された配線パターンと接続され、かつ上記配線パターンを通じて発光素子2および受光素子3に接続されている。
The driving
樹脂パッケージ5は、たとえば顔料を含んだエポキシ樹脂により形成されており、赤外線以外のあらゆる波長の光に対しては透光性を有しない反面、赤外線に対しては透光性を有する。この樹脂パッケージ5は、トランスファーモールド法などの手法により形成されており、図1に示すように発光素子2、受光素子3、および駆動IC4を覆うように基板1上に設けられている。樹脂パッケージ5には、2つのレンズ部51,52が一体的に形成されている。レンズ部51,52は、いずれも図中上方に膨出した形状とされている。レンズ部51は、発光素子2の正面に位置しており、発光素子2から放射された赤外線を集光しつつ出射するように構成されている。レンズ部52は、受光素子3の正面に位置しており、赤外線データ通信モジュールA1に送信されてきた赤外線を集光して受光素子3に入射するように構成されている。
The
次に、赤外線データ通信モジュールA1の作用について説明する。 Next, the operation of the infrared data communication module A1 will be described.
本実施形態によれば、発光素子2から発せられた赤外線を効率よく出射することができる。凹部11のうち、図1における図中上側に位置する第1側面11bは、いわゆるテーパ面とされている。発光素子2から斜め上方へと比較的浅い角度で発せられた赤外線Lは、第1側面11bへと向かう。赤外線Lは、第1側面11bを覆う金属膜6により反射され、レンズ部51へと向けられる。したがって、発光素子2から発せられた赤外線の多くをレンズ部51を通して赤外線データ通信モジュールA1外へと出射することができる。特に、第1側面11bは、基板1の垂線方向Nに対する傾斜角θ1が35°とされている。これは、発光素子2からの赤外線Lを効率よく図中上方へと反射するのに好適である。赤外線Lを適切に反射するには、傾斜角θ1を30〜40°とすることが好ましい。
According to this embodiment, the infrared rays emitted from the
凹部11は、その側面が第1側面11bおよび第2側面11cのみからなる。このため、第1側面11bの面積を大きくするのに適しており、赤外線Lをより多く図中上方へと反射するのに有利である。
The side surface of the
また、本実施形態によれば、赤外線データ通信モジュールA1の小型化を図ることが可能である。一般に、発光素子2のうち実際に発光する部分は、図1における図中上側寄りの1/3程度の部分である。発光素子2の図中下側2/3程度の部分からは、ほとんど発光がなされない。本実施形態においては、この下側2/3程度の部分は、基板1の垂線方向Nに延びる円筒状とされた第2側面11cにより囲われている。このため、たとえば図6に示された従来技術による例のように、発光素子92の下端までを囲うテーパ状の側面91bを有する凹部91と比べて、凹部11は第1側面11cの分だけ平面視寸法が小さくなる。これにより、図2に示すように、基板1における凹部11のスペースを小さくすることができる。したがって、基板1の図中上下方向寸法(幅)を小さくすることが可能であり、赤外線データ通信モジュールA1の小型化を図るのに適している。
In addition, according to the present embodiment, it is possible to reduce the size of the infrared data communication module A1. In general, the portion of the
第1側面11bが金属膜6により覆われていることにより、第1側面11bは、比較的反射率が高い反射面とされている。このような反射面は、発光素子2からの赤外線Lが反射されるときの減衰を抑制するのに適しており、発光素子2から発せられた赤外線Lの出射効率を高めるのに好適である。
Since the
図3〜5は、本発明に係る赤外線データ通信モジュールの他の実施形態を示している。なお、これらの図においては、上記実施形態と類似の要素については、同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。 3 to 5 show other embodiments of the infrared data communication module according to the present invention. In these drawings, elements similar to those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
図3は、本発明に係る赤外線データ通信モジュールの第2実施形態を示している。同図に示された赤外線データ通信モジュールA2は、第1側面11bと第2側面11cとの間に第3側面11dが介在している点が、上述した実施形態と異なっている。第3側面11dは、凹部11の中心寄りに膨出したリング状の曲面とされている。第3側面11dは、第1側面11bおよび第2側面11cとは、幾何的に連続な状態で繋がっている。
FIG. 3 shows a second embodiment of the infrared data communication module according to the present invention. The infrared data communication module A2 shown in the figure is different from the above-described embodiment in that the
このような実施形態によっても、発光素子2からの赤外線Lを適切に図中上方へと反射しつつ、赤外線データ通信モジュールA2の小型化を図ることができる。また、赤外線データ通信モジュールA2の小型化が進められると、発光素子2および凹部11のサイズもさらに小さくなる。凹部11が微細となるほど、第1側面11bと第2側面11cとが直接繋がるように凹部11を形成することは、機械加工の工作精度から困難な場合がある。本実施形態によれば、曲面とされた第3側面を設けることにより、機械加工に対する要求精度を緩和するという効果が期待できる。
Also in such an embodiment, the infrared data communication module A2 can be reduced in size while appropriately reflecting the infrared ray L from the
図4は、本発明に係る赤外線データ通信モジュールの第3実施形態を示している。同図に示された赤外線データ通信モジュールA3は、第1側面11bと第2側面11cとが連続した曲面とされている点が、上述したいずれの実施形態とも異なっている。第1側面11bと第2側面11cとは、それぞれ連続した曲面の上側部分と下側部分である。この曲面は、図中上方から下方に向かうほど、基板1の垂線方向Nに対する傾斜角が小とされている。これにより、第2側面11cの垂線方向Nに対する平均傾斜角は、第1側面11bの平均傾斜角よりも小とされている。このような実施形態によっても、発光素子2からの赤外線Lを適切に図中上方へと反射しつつ、赤外線データ通信モジュールA3の小型化を図ることができる。
FIG. 4 shows a third embodiment of an infrared data communication module according to the present invention. The infrared data communication module A3 shown in the figure is different from any of the above-described embodiments in that the
図5は、本発明に係る赤外線データ通信モジュールの第4実施形態を示している。同図に示された赤外線データ通信モジュールA4は、第1側面11bと第2側面11cとが直接繋がっている点は、上述した第1実施形態と同様であるが、第2側面11cが基板1の垂線方向Nに対して傾斜している点が異なっている。第2側面11cの傾斜角θ2は、第1側面11bの傾斜角θ1よりも小とされている。このような実施形態によっても、発光素子2からの赤外線Lを適切に図中上方へと反射しつつ、赤外線データ通信モジュールA4の小型化を図ることができる。また、第2側面11cが図中上方に向けて開いた形状であることにより、発光素子2の底面11aへのボンディング作業や、発光素子2の図中上面へのワイヤボンディング作業において、基板1が不当に干渉することを回避可能である。
FIG. 5 shows a fourth embodiment of an infrared data communication module according to the present invention. The infrared data communication module A4 shown in the figure is the same as the first embodiment described above in that the
本発明に係る光通信モジュールは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る光通信モジュールの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The optical communication module according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the optical communication module according to the present invention can be modified in various ways.
凹部としては、断面円形状のものに限定されず、たとえば断面多角形状のものであってもよい。発光素子および受光素子としては、赤外線を発光もしくは受光可能なものに限定されず、可視光を発光もしくは受光可能なものを用いても良い。つまり、光通信モジュールとしては、赤外線データ通信モジュールに限定されず、可視光を用いた通信方式のものであっても良い。また、光通信モジュールとしては、双方向通信が可能なものに限定されず、発光素子のみを備えたデータ送信モジュールであってもよい。 The recess is not limited to a circular cross section, and may be a polygonal cross section, for example. The light emitting element and the light receiving element are not limited to those capable of emitting or receiving infrared rays, and those capable of emitting or receiving visible light may be used. That is, the optical communication module is not limited to the infrared data communication module, and may be a communication system using visible light. Further, the optical communication module is not limited to a module capable of bidirectional communication, and may be a data transmission module including only a light emitting element.
A1、A2,A3,A4 赤外線データ通信モジュール(光通信モジュール)
L 赤外線
N 基板の垂線方向
θ1,θ2 傾斜角
1 基板
2 発光素子
3 受光素子
4 駆動IC
5 樹脂パッケージ
6 金属膜
7 端子部
8 ワイヤ
11 凹部
11a 底面
11b 第1側面
11c 第2側面
11d 第3側面
12 溝部
51,52 レンズ部
A1, A2, A3, A4 Infrared data communication module (optical communication module)
L Infrared N Normal direction θ 1 , θ 2 inclination angle of
5
Claims (5)
上記凹部の底面に搭載された発光素子と、
を備える光通信モジュールであって、
上記凹部は、上記基板の垂線方向に対して上記表面側を向くように傾斜した第1側面と、上記第1側面よりも上記底面寄りに位置しており、かつ上記基板の垂線方向に対する傾斜角が上記第1側面よりも小である第2側面と、を有していることを特徴とする、光通信モジュール。 A substrate on which a recess opening on the surface is formed;
A light emitting device mounted on the bottom surface of the recess,
An optical communication module comprising:
The recess has a first side surface inclined so as to face the surface side with respect to the normal direction of the substrate, and is positioned closer to the bottom surface than the first side surface, and an inclination angle with respect to the normal direction of the substrate And a second side surface that is smaller than the first side surface.
上記第2側面は、上記底面と繋がっており、かつ上記基板の垂線方向に延びる筒状である、請求項1に記載の光通信モジュール。 The first side surface is connected to the surface of the substrate, and the inclination angle with respect to the normal direction of the substrate is constant,
The optical communication module according to claim 1, wherein the second side surface has a cylindrical shape that is connected to the bottom surface and extends in a direction perpendicular to the substrate.
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