JP2007088026A - 光通信モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 集積回路素子の誤動作を適切に防止することが可能な光通信モジュールおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】 基板１と、基板１に搭載された発光素子２および受光素子３と、発光素子２および受光素子３を駆動制御するための集積回路素子４と、発光素子２、受光素子３、および集積回路素子４を封止する樹脂パッケージ５と、を備えた赤外線データ通信モジュールＡであって、樹脂パッケージ５は、発光素子２および受光素子３を封止する透光性樹脂部５１，５２と、集積回路素子４を封止する遮光性樹脂部５３とを含んでおり、遮光性樹脂部５３は、少なくともその一部が露出している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子機器における双方向通信などに用いられる光通信モジュールおよびその製造方法に関する。

従来の光通信モジュールの一例を図１０に示す。同図に示された光通信モジュールＸは、基板９１に搭載された発光素子９２、受光素子９３、集積回路素子９４、および樹脂パッケージ９５を備えている。樹脂パッケージ９５には、発光素子９２および受光素子９３の正面に位置する２つのレンズ９５ａ，９５ｂが形成されている。発光素子９２は、赤外線を発光可能に構成されている。発光素子９２、受光素子９３、および集積回路素子９４には、複数のワイヤ９８が接続されている。発光素子９２の全体、および受光素子９３の図中上面は、透光性保護樹脂９７により覆われている。透光性保護樹脂９７は、発光素子９２や受光素子９３に不当な応力が発生することを防止するためのものである。集積回路素子９４は、遮光性保護樹脂９６により覆われている。遮光性保護樹脂９６は、外来の光あるいは発光素子９２からの光を遮蔽することにより、集積回路素子９４の誤動作を回避するためのものであり、遮光性樹脂材料を塗布することにより形成されている。発光素子９２から発せられた赤外線は、レンズ９５ａにより指向性を高められて図中上方へと出射される。一方、図中上方から向かってきた赤外線は、レンズ９５ｂにより受光素子９３へと集光される。このようにして、光通信モジュールＸによる赤外線を用いた双方向通信がなされる。

しかしながら、光通信モジュールＸの製造工程において、遮光性保護樹脂９６を形成する際に、集積回路素子９４を完全に封止するように上記遮光性樹脂材料を塗布することは困難である。たとえば、上記遮光性樹脂材料を塗布する際に、ワイヤ９８が上記遮光性樹脂材料の流動を阻止する場合がある。この場合、遮光性保護樹脂９６には、集積回路素子９４に通じる孔が形成されるおそれがある。外来の光あるいは発光素子９２からの光がこの孔を通して集積回路素子９４に到達すると、集積回路素子９４が誤動作してしまう。このように、光通信モジュールＸは、集積回路素子９４の遮光対策について、未だ改善の余地があった。

特開２００１−７７４０４号公報

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、集積回路素子の誤動作を適切に防止することが可能な光通信モジュールおよびその製造方法を提供することをその課題とする。

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。

本発明の第１の側面によって提供される光通信モジュールは、基板と、上記基板に搭載された発光素子および受光素子と、上記発光素子および上記受光素子を駆動制御するための集積回路素子と、上記発光素子、上記受光素子、および上記集積回路素子を封止する樹脂パッケージと、を備えた光通信モジュールであって、上記樹脂パッケージは、上記発光素子および上記受光素子を封止する１以上の透光性樹脂部と、上記集積回路素子を封止する遮光性樹脂部とを含んでおり、上記遮光性樹脂部は、少なくともその一部が露出していることを特徴としている。

このような構成によれば、上記遮光性樹脂部を上記樹脂パッケージの比較的大部分を占めるものとすることができる。したがって、上記遮光性樹脂部により外来の光あるいは上記発光素子からの光を遮蔽するのに適しており、上記集積回路素子の誤動作防止を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記発光素子および上記受光素子は、上記集積回路素子を挟んで離間配置されており、それぞれが別体とされた２つの上記透光性樹脂部を備えており、上記２つの透光性樹脂部の一方は、上記発光素子を封止しており、上記２つの透光性樹脂部の他方は、上記受光素子を封止しており、上記２つの透光性樹脂部は、上記遮光性樹脂部を挟んで離間配置されている。このような構成によれば、上記遮光性樹脂部が上記樹脂パッケージに占める割合を大きくすることが可能であり、その遮光効果を高めることができる。また、上記発光素子から発せられた光が上記集積回路素子に向かってくることを抑制するのに適している。

本発明の第２の側面によって提供される光通信モジュールの製造方法は、発光素子、受光素子、および集積回路素子を基板に搭載する基板搭載工程と、上記集積回路素子を遮光性樹脂により金型を用いて封止する工程と、上記発光素子および上記受光素子を透光性樹脂により金型を用いて封止する工程と、を含んでいることを特徴としている。

このような構成によれば、上記集積回路素子を上記遮光性樹脂により密閉することが可能である。上記遮光性樹脂を塗布することにより上記集積回路素子を封止する工程とは異なり、上記集積回路素子に通じる孔が形成されるおそれがない。したがって、上記集積回路素子を適切に遮光することが可能である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板搭載工程においては、複数ずつの上記発光素子、上記受光素子、および上記集積回路素子を集合基板に搭載し、複数の上記集積回路素子を封止する遮光性樹脂体を金型成形する工程と、複数の上記受光素子を封止するもの、および複数の上記発光素子を封止するもの、を含む２以上の透光性樹脂体を金型成形する工程と、上記集合基板、上記遮光性樹脂体、および上記透光性樹脂体を一括して切断する工程と、を有する。このような構成によれば、上記光通信モジュールを効率よく製造することができる。

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。

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。

図１および図２は、本発明に係る光通信モジュールの一例としての赤外線データ通信モジュールを示している。図示された赤外線データ通信モジュールＡは、基板１、発光素子２、受光素子３、集積回路素子４、樹脂パッケージ５を具備しており、赤外線を用いた双方向通信が可能に構成されている。

基板１は、たとえばガラスエポキシ樹脂により、全体として平面視長矩形状に形成されている。基板１の図中上面には、配線パターン（図示略）が形成されている。基板１には、発光素子２、受光素子３、および集積回路素子４が搭載されている。図２に示すように、基板１の図中左側には、凹部が形成されている。この凹部は、その内面に金属膜（図示略）がメッキにより形成されており、発光素子２からの光を図中上方へと反射させる機能を発揮する。

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、基板１の凹部内に搭載されている。発光素子２は、ワイヤ６により上記配線パターンと接続されている。

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６により上記配線パターンと接続されている。受光素子３は、赤外線を受光すると、その光量に応じた出力信号を出力可能に構成されている。

集積回路素子４は、発光素子２および受光素子３による送受信動作を制御するためのものである。集積回路素子４は、複数のワイヤ６により上記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。

樹脂パッケージ５は、発光素子２、受光素子３、および集積回路素子４を保護するためのものであり、２つの透光性樹脂部５１，５２と遮光性樹脂部５３とからなる。２つの透光性樹脂部５１，５２は、基板１の両端寄りに離間して配置されている。透光性樹脂部５１は、発光素子２を封止しており、透光性樹脂部５２は、受光素子３を封止している。２つの透光性樹脂部５１，５２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、可視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。２つの透光性樹脂部５１，５２には、それぞれレンズ５１ａ，５２ａが形成されている。レンズ５１ａは、発光素子２の図中上方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５２ａは、受光素子３の図中上方正面に位置しており、赤外線データ通信モジュールＡ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。

遮光性樹脂部５３は、集積回路素子４を封止しており、外来の光あるいは発光素子２からの光を遮断して集積回路素子４が誤動作することを防止するためのものである。遮光性樹脂部５３は、全体が略直方体形状であって、２つの透光性樹脂部５１，５２の間に介在しており、その図中上面およびこの上面に繋がる２つの側面が露出している。これにより、遮光性樹脂部５３は、樹脂パッケージ５のうち中央寄りの比較的大部分を占めている。遮光性樹脂部５３は、たとえばエポキシ樹脂を主成分として、可視光を遮断吸収するための染料、紫外線の一部を遮断吸収するための黒色顔料であるカーボンブラック、および広い波長領域において光を吸収可能な酸化チタンなどが含有された樹脂により形成されている。

次に、赤外線データ通信モジュールＡの製造方法の一例について図３〜図９を参照しつつ以下に説明する。

まず、図３に示すように集合基板１Ａを用意する。この集合基板１Ａは、図中左右方向に延びる長矩形状であり、ガラスエポキシ樹脂からなる。集合基板１Ａは、図１に示す基板１を複数個形成可能なサイズとされる。集合基板１Ａには、配線パターン（図示略）を形成しておく。この配線パターンを形成した後に、集合基板１Ａの片面に、複数ずつの発光素子２、受光素子３、および集積回路素子４を搭載する。この際、マトリクス状の配置とされた樹脂成形体形成予定領域５Ａ’を設定しておき、各樹脂成形体形成予定領域５Ａ’に、２つずつの発光素子２、受光素子３、および集積回路素子４を配置する。さらに、図１および図２に示す複数のワイヤ６をワイヤボンディングの手法により形成する。

次いで、図４に示すように、金型Ｍ１を集合基板１Ａに押し当てる。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図に金型Ｍ１を追加したものである。金型Ｍ１には、複数の凹部Ｍ１ａ，Ｍ１ｂが形成されている。凹部Ｍ１ａは、図中奥行き方向を長手方向とする断面矩形状の凹部である。凹部Ｍ１ｂは、図中奥行き方向を長手方向とする断面半楕円形状の凹部である。図示されたように、２つの凹部Ｍ１ｂは、凹部Ｍ１ａを挟んで配置されている。金型Ｍ１を集合基板１Ａに押し当てる際には、凹部Ｍ１ａ内に２つの集積回路素子４を収容し、凹部Ｍ１ｂ内に発光素子２または受光素子３を収容する。これにより、凹部Ｍ１ａと集合基板１Ａのうち凹部Ｍ１ａに対向する部分とにより、空隙部Ｃ１が形成される。

金型Ｍ１を集合基板１Ａに押し付けた状態で、遮光性樹脂材料を空隙部Ｃ１内に充填する。この遮光性樹脂材料としては、たとえば上述した遮光性樹脂部５３を形成するためのエポキシ樹脂を溶融させたものを用いる。この遮光性樹脂材料を冷却した後に金型Ｍ１から集合基板１Ａを離間させると、図５に示すように遮光性樹脂成形体５３Ａが形成される。図６に示すように、集合基板１Ａには、複数の遮光性樹脂成形体５３Ａがマトリクス状に配置される。各遮光性樹脂成形体５３Ａは、各樹脂成形体形成予定領域５Ａ’の中央寄りに位置している。集積回路素子４およびこれに繋がる複数のワイヤ６は、遮光性樹脂成形体５３Ａにより封止される。金型Ｍ１を用いて遮光性樹脂成形体５３Ａを形成することにより、空隙部Ｃ１内の隅々に上記遮光性樹脂材料を容易に充填することができる。このため、遮光性樹脂成形体５３Ａに集積回路素子４に通じる孔などが不当に形成されるおそれがない。

複数の遮光性樹脂成形体５３Ａを形成した後は、図７に示すように、金型Ｍ２を集合基板１Ａに押し当てる。金型Ｍ２には、複数の凹部Ｍ２ａが形成されている。各凹部Ｍ２ａは、全体が扁平な直方体形状であり、４つの半球形状部分を有している。また、各凹部Ｍ２ａの図中奥行き方向の寸法は、金型Ｍ１の凹部Ｍ１ａおよび遮光性樹脂成形体５３Ａと略同一である。金型Ｍ２を集合基板１Ａに押し付ける際には、各凹部Ｍ２ａ内に各遮光性樹脂成形体５３Ａを収容する。これにより、凹部Ｍ２ａと集合基板１Ａのうち凹部Ｍ２ａに対向する部分と遮光性樹脂成形体５３Ａとにより、２つの空隙部Ｃ２が形成される。

金型Ｍ２を集合基板１Ａに押し付けた状態で、透光性樹脂材料を空隙部Ｃ２内に充填する。この透光性樹脂材料としては、たとえば上述した透光性樹脂部５１，５２を形成するためのエポキシ樹脂を溶融させたものを用いる。この透光性樹脂材料を冷却した後に金型Ｍ２から集合基板１Ａを離間させると、図８に示すように、透光性樹脂成形体５１Ａ，５２Ａが形成される。透光性樹脂成形体５１Ａ，５２Ａと遮光性樹脂成形体５３とは、樹脂成形体５Ａを一体的に構成している。図９に示すように、集合基板１Ａには、複数の樹脂成形体５Ａがマトリクス状に配置される。

複数の樹脂成形体５Ａを形成した後は、図９に示す複数の切断線ＣＬに沿って、集合基板１Ａおよび複数の樹脂成形体５Ａを切断する。この切断により、図１および図２に示す赤外線データ通信モジュールＡを複数個製造することができる。

次に、赤外線データ通信モジュールＡの作用について説明する。

本実施形態によれば、集積回路素子４は、樹脂パッケージ５の比較的大部分を占める遮光性樹脂部５３により覆われる。また、遮光性樹脂部５３は、金型Ｍ１を用いて形成されるため、たとえば遮光性樹脂材料を塗布することにより形成される場合と異なり、集積回路素子４に通じる孔が形成されてしまうおそれがない。したがって、遮光性樹脂部５３により外来の光や発光素子２からの光を適切に遮蔽することが可能であり、集積回路素子４の誤動作を防止するのに適している。

２つの透光性樹脂部５１，５２が互いに別体とされており、遮光性樹脂部５３を挟んで離間配置されている。これにより、発光素子２から発せられた光が透光性樹脂部５１内において乱反射しても、この光が集積回路素子４に向かってくることを回避できる。したがって、集積回路素子４の誤動作防止に好適である。

本発明に係る光通信モジュールおよびその製造方法は、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およびその製造方法の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

遮光性樹脂部５３の形状は、直方体形状に限定されず、たとえば断面半円形状であってもよい。本発明でいう透光性樹脂部は、上記実施形態のように互いに別体とされた透光性樹脂部５１，５２とされることが遮光効果を高める上で好ましいが、これに限定されず、一体成形されたものであってもよい。

本発明に係る光通信モジュールは、赤外線を用いた通信を可能に構成したものに限定されず、あらゆる波長の光を用いた通信を可能に構成してもよい。

本発明に係る光通信モジュールの一例を示す全体斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 本発明に係る光通信モジュールの製造方法の一例に用いられる集合基板を示す要部平面図である。 本発明に係る光通信モジュールの製造方法の一例において、集合基板に遮光性樹脂部を形成するための金型を押し当てた状態を示す要部断面図である。 本発明に係る光通信モジュールの製造方法の一例における、遮光性樹脂部の形成工程を示す要部断面図である。 本発明に係る光通信モジュールの製造方法の一例における、遮光性樹脂部の形成工程を示す要部平面図である。 本発明に係る光通信モジュールの製造方法の一例において、集合基板に透光性樹脂部を形成するための金型を押し当てた状態を示す要部断面図である。 本発明に係る光通信モジュールの製造方法の一例における、透光性樹脂部の形成工程を示す要部断面図である。 本発明に係る光通信モジュールの製造方法の一例における、透光性樹脂部の形成工程を示す要部平面図である。 従来の光通信モジュールの一例を示す断面図である。

符号の説明

Ａ 赤外線データ通信モジュール（光通信モジュール）
Ｍ１，Ｍ２ 金型
１ 基板
１Ａ 集合基板
２ 発光素子
３ 受光素子
４ 集積回路素子
５ 樹脂パッケージ
５Ａ 樹脂成形体
５Ａ’ 樹脂成形体形成予定領域
６ ワイヤ
５１，５２ 透光性樹脂部
５１ａ，５２ａ レンズ
５１Ａ，５２Ａ 透光性樹脂成形体
５３ 遮光性樹脂部
５３Ａ 遮光性樹脂成形体

Claims (4)

1. 基板と、
   上記基板に搭載された発光素子および受光素子と、
   上記発光素子および上記受光素子を駆動制御するための集積回路素子と、
   上記発光素子、上記受光素子、および上記集積回路素子を封止する樹脂パッケージと、
   を備えた光通信モジュールであって、
   上記樹脂パッケージは、上記発光素子および上記受光素子を封止する１以上の透光性樹脂部と、上記集積回路素子を封止する遮光性樹脂部とを含んでおり、
   上記遮光性樹脂部は、少なくともその一部が露出していることを特徴とする、光通信モジュール。
2. 上記発光素子および上記受光素子は、上記集積回路素子を挟んで離間配置されており、
   それぞれが別体とされた２つの上記透光性樹脂部を備えており、
   上記２つの透光性樹脂部の一方は、上記発光素子を封止しており、上記２つの透光性樹脂部の他方は、上記受光素子を封止しており、
   上記２つの透光性樹脂部は、上記遮光性樹脂部を挟んで離間配置されている、請求項１に記載の光通信モジュール。
3. 発光素子、受光素子、および集積回路素子を基板に搭載する基板搭載工程と、
   上記集積回路素子を遮光性樹脂により金型を用いて封止する工程と、
   上記発光素子および上記受光素子を透光性樹脂により金型を用いて封止する工程と、を含んでいることを特徴とする、光通信モジュールの製造方法。
4. 上記基板搭載工程においては、複数ずつの上記発光素子、上記受光素子、および上記集積回路素子を集合基板に搭載し、
   複数の上記集積回路素子を封止する遮光性樹脂体を金型成形する工程と、
   複数の上記受光素子を封止するもの、および複数の上記発光素子を封止するもの、を含む２以上の透光性樹脂体を金型成形する工程と、
   上記集合基板、上記遮光性樹脂体、および上記透光性樹脂体を一括して切断する工程と、を有する、請求項３に記載の光通信モジュールの製造方法。

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