JP2007088027A - 光通信モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂パッケージの熱収縮に起因する反りを抑制可能な光通信モジュールを提供すること。
【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１および受光素子３の正面に形成された２つのドーム状のレンズ５１Ａ，５１Ｂを有し、かつ発光素子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には、基板１とは反対側に開口する２つの溝５２Ａ，５２Ｂが形成されている。
【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に関する。

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。

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３に示す。同図に示された赤外線データ通信モジュール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９６が接続されている。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、赤外線データ通信モジュールＸによる赤外線を用いた双方向通信がなされる。

赤外線データ通信モジュールＸの製造工程においては、たとえば金型を用いて樹脂パッケージ９５が形成される。この形成においては、あらかじめ発光素子９２、受光素子９３、および集積回路素子９４が搭載された基板９１に上記金型を押し当てる。次いで、上記金型内に、溶融状態となるように昇温されたエポキシ樹脂を充填する。この際、基板９１も、上記エポキシ樹脂により昇温される。そして、上記エポキシ樹脂を冷却することにより、樹脂パッケージ９５が形成される。

しかしながら、樹脂パッケージ９５の材料としては、赤外線を透過させつつ、２つのレンズ９５ａ，９５ｂを適切に成形可能な材料、たとえばエポキシ樹脂が用いられる場合が多い。一方、基板１の材料としては、絶縁性に優れ、比較的強度が高い材料、たとえばガラスエポキシ樹脂が用いられる場合が多い。上記エポキシ樹脂と上記ガラスエポキシ樹脂とは、線膨張係数が大きく異なる。一般的に、エポキシ樹脂の線膨張係数は、ガラスエポキシ樹脂の線膨張係数の約４倍程度である。このため、上記冷却時における樹脂パッケージ９５の収縮量が、基板９１の収縮量よりも顕著に大きくなる。この収縮量の相違に起因した熱応力により、赤外線データ通信モジュールＸは、図中上方に反ってしまう。このようなことでは、発光素子９２、受光素子９３、および集積回路素子９４に応力が発生し、これらの素子が破損するおそれがあった。また、ワイヤ９６が断線してしまう場合があった。さらに、赤外線データ通信モジュールＸをたとえば電子機器の回路基板などにハンダリフローの手法により実装する際に、赤外線データ通信モジュールＸの一部が上記回路基板から浮き上がってしまうという不具合が生じていた。

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、樹脂パッケージの熱収縮に起因する反りを抑制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。

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、上記発光素子および上記受光素子の正面に形成された２つのドーム状のレンズを有し、かつ上記発光素子、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には、上記基板とは反対側に開口する１以上の溝が形成されていることを特徴としている。

このような構成によれば、上記光通信モジュールの製造工程において、金型を用いて上記樹脂パッケージを形成する場合に、上記樹脂パッケージの熱収縮に起因する熱応力を低減することが可能である。したがって、上記光通信モジュールの反りを抑制し、上記発光素子、上記受光素子、および上記集積回路素子の破損を防止することができる。また、上記光通信モジュールをハンダリフローの手法により適切に実装することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板は、長矩形状であり、上記発光素子、上記受光素子、および上記集積回路素子は、上記基板の長手方向に配列されており、上記溝は、上記基板の短手方向に延びており、かつ上記樹脂パッケージを横断している。このような構成によれば、上記樹脂パッケージの熱収縮により上記基板の長手方向に過大な熱応力が発生することを効果的に防止することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記集積回路素子は、上記発光素子と上記受光素子との間に配置されており、上記２つのレンズは、上記基板の長手方向両端寄りの位置に、平面部を挟んで互いに離間配置されており、上記樹脂パッケージには、上記平面部を挟んで互いに離間配置された２つの上記溝が形成されている。このような構成によれば、比較的厚肉とされる上記２つのレンズと、比較的薄肉とされる上記平面部とを上記溝により区画することが可能である。厚みが異なる部分どうしが繋げられた箇所には、熱応力が集中しやすい。この熱応力の集中を適切に回避することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記発光素子、上記受光素子、および上記集積回路素子のいずれかに接続された１以上のワイヤをさらに備えており、上記溝は、上記基板の面内方向において上記ワイヤを避けた位置に形成されている。このような構成によれば、上記ワイヤが断線することを防止するのに好適である。

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。上記ガラスエポキシ樹脂の線膨張係数は、１７×１０^-6／℃程度である。

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、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、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。この樹脂パッケージ５は、トランスファモールド法などの手法により形成されており、発光素子２、受光素子３、および集積回路素子４を覆うように基板１上に設けられている。上記エポキシ樹脂の線膨張係数は、７５×１０^-6／℃程度であり、基板１を形成する上記ガラスエポキシ樹脂の線膨張係数の４倍以上である。

樹脂パッケージ５には、２つのレンズ５１Ａ，５１Ｂが一体的に形成されている。レンズ５１Ａ，５１Ｂは、いずれも図中上方に膨出した形状とされており、平面部５ａを挟んで基板１の長手方向両端寄りに離間配置されている。レンズ５１Ａ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５１Ｂ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。

樹脂パッケージ５には、２つの溝５２Ａ，５２Ｂが形成されている。２つの溝５２Ａ，５２Ｂは、いずれも断面矩形状であり、図中上方に開口している。２つの溝５２Ａ，５２Ｂは、平面部５ａを挟んで互いに離間配置されている。溝５２Ａは、レンズ５１Ａと隣り合っている。溝５２Ｂは、レンズ５１Ｂと隣り合っている。図２に示すように、２つの溝５２Ａ，５２Ｂは、基板１の面内方向において、発光素子２、受光素子３、集積回路素子４、および複数のワイヤ６を避けた位置に形成されている。本実施形態においては、溝５２Ａ，５２Ｂは、その深さが図２における平面部５ａの高さの約２／３とされている。

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、樹脂パッケージ５は、２つの溝５２Ａ，５２Ｂにより、レンズ５１Ａ、平面部５ａ、およびレンズ５２Ａの３つの部分に区画される。樹脂パッケージ５を形成する際には、レンズ５１Ａ、平面部５ａ、およびレンズ５２Ａがそれぞれ個別に収縮するのにきわめて近い状態となる。これにより、樹脂パッケージ５から基板１に対してその長手方向に過大な収縮力が作用することを抑制することが可能である。したがって、赤外線データ通信モジュールＡに反りが生じることを防止することができる。これにより、発光素子２、受光素子３．および集積回路素子４の破損防止や、ワイヤ６の断線防止を図ることができる。また、赤外線データ通信モジュールＡをたとえば電子機器の回路基板にハンダリフローの手法を用いて適切に実装することができる。

２つの溝５２Ａ，５２Ｂは、基板１の短手方向において樹脂パッケージ５を横断している。これにより、樹脂パッケージ５が基板１の長手方向に過大に収縮することを効果的に抑制することができる。レンズ５１Ａ，５１Ｂと平面部５ａとが、２つの溝５２Ａ，５２Ｂによって区画されていることにより、樹脂パッケージ５は、厚さが顕著に異なる部分どうしがほとんど分離された構造となっている。これにより、厚さの相違による熱応力の集中を適切に防止することが可能である。

２つの溝５２Ａ，５２Ｂが、いずれも複数のワイヤ６を避けた位置に形成されていることにより、複数のワイヤ６が過大に変形されることを回避できる。また、樹脂パッケージ５を形成するための金型のうち、２つの溝５２Ａ，５２Ｂを形成するための部分が、複数のワイヤ６に不当に接触してしまうこともない。

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。

溝５２Ａ，５２Ｂは、断面矩形状のものに限定されず、断面楔形状、断面台形状など、樹脂パッケージ５の収縮力を緩和させるのに適した形状であればよい。特に、断面楔形状または断面台形状とすれば、樹脂パッケージ５を金型から抜きやすくするという効果が期待できる。溝５２Ａ，５２Ｂに加えて、さらに追加の溝が形成された構成としてもよい。

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。

本発明に係る赤外線データ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。 従来の赤外線データ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）
１ 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 平面部
６ ワイヤ
５１Ａ，５１Ｂ レンズ
５２Ａ，５２Ｂ 溝

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、
   上記発光素子および上記受光素子の正面に形成された２つのドーム状のレンズを有し、かつ上記発光素子、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には、上記基板とは反対側に開口する１以上の溝が形成されていることを特徴とする、光通信モジュール。
2. 上記基板は、長矩形状であり、
   上記発光素子、上記受光素子、および上記集積回路素子は、上記基板の長手方向に配列されており、
   上記溝は、上記基板の短手方向に延びており、かつ上記樹脂パッケージを横断している、請求項１に記載の光通信モジュール。
3. 上記集積回路素子は、上記発光素子と上記受光素子との間に配置されており、
   上記２つのレンズは、上記基板の長手方向両端寄りの位置に、平面部を挟んで互いに離間配置されており、
   上記樹脂パッケージには、上記平面部を挟んで互いに離間配置された２つの上記溝が形成されている、請求項２に記載の光通信モジュール。
4. 上記発光素子、上記受光素子、および上記集積回路素子のいずれかに接続された１以上のワイヤをさらに備えており、
   上記溝は、上記基板の面内方向において上記ワイヤを避けた位置に形成されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の光通信モジュール。

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