JP2007305709A - 光通信モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】熱応力による破損を抑制するとともに、低コスト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。
【解決手段】発光素子２と、発光素子２から発せられる光を受光可能な受光素子３と、発光素子２および受光素子３を駆動制御する駆動ＩＣ４と、発光素子２、受光素子３、および駆動ＩＣ４を覆う樹脂パッケージ５と、を備えた赤外線データ通信モジュールＡ１であって、発光素子２、受光素子３、および駆動ＩＣ４が搭載されたリードフレーム１をさらに備えており、樹脂パッケージ５は、発光素子２および受光素子３を覆う透光部と、リードフレーム１に対して発光素子２および受光素子３とは反対側に位置する非透光部５２とを有している。
【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７に示す（たとえば、特許文献１参照）。同図に示された赤外線データ通信モジュールＸは、ガラスエポキシ樹脂からなる基板９１に搭載された発光素子９３、受光素子９４、駆動ＩＣ９５、および樹脂パッケージ９６を備えている。基板９１には、金属膜からなる配線パターン９２が形成されている。発光素子９３、受光素子９４、および駆動ＩＣ９５は、配線パターン９２に対してワイヤ９７によって接続されている。発光素子９３は、赤外線を発光可能に構成されている。受光素子９４は、受光面に受けた赤外線の光量に応じた起電力を生じることが可能に構成されている。樹脂パッケージ９６には、発光素子９３および受光素子９４の正面に位置する２つのレンズ９６ａ，９６ｂが形成されている。発光素子９３から発せられた赤外線は、レンズ９６ａにより指向性を高められて出射される。一方、図中上方から向かってきた赤外線は、レンズ９６ｂにより受光素子９４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。基板９１の下面には、配線パターン９２に導通する複数の端子（図示略）が形成されている。赤外線データ通信モジュールＸは、これらの複数の端子を用いてたとえばリフローの手法によって回路基板などに面実装される。

しかしながら、赤外線データ通信モジュールＸがリフローの手法によって面実装されるときには、赤外線データ通信モジュールＸはリフロー炉内において高温状態とされる。このとき、基板９１と樹脂パッケージ９６との線膨張係数の違いによって赤外線データ通信モジュールＸに熱応力が生じる。この熱応力が大きいと発光素子９３、受光素子９４、および駆動ＩＣ９５を導通させるワイヤ９７が断線するおそれが大きいという不具合があった。また、ガラスエポキシ樹脂からなる基板９１を用いるとともに、この基板９１にスルーホール加工や金メッキなどを施すことにより上記複数の端子を形成することは、赤外線データ通信モジュールＸの製造コストの増大をもたらしていた。

特開２００２−３２４９１６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、熱応力による破損を抑制するとともに、低コスト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。

本発明によって提供される光通信モジュールは、発光素子と、上記発光素子から発せられる光を受光可能な受光素子と、上記発光素子および上記受光素子を駆動制御する駆動ＩＣと、上記発光素子、上記受光素子、および上記駆動ＩＣを覆う樹脂パッケージと、を備えた光通信モジュールであって、上記発光素子、上記受光素子、および上記駆動ＩＣが搭載されたリードフレームをさらに備えており、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覆う透光部と、上記リードフレームに対して上記発光素子および上記受光素子とは反対側に位置する非透光部とを有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、上記非透光部をたとえばガラスエポキシ樹脂などの基板用の材料によって形成する必要が無い。このため、上記透光部と上記非透光部との線膨張係数の差を、たとえばガラスエポキシ樹脂からなる基板とエポキシ樹脂からなる樹脂パッケージとの線膨張係数の差よりも小さく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が面実装されるときの熱応力によるワイヤ断線などの不具合を抑制することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記透光部と上記非透光部とは、互いの樹脂成分がほぼ同一とされている。このような構成によれば、上記透光部と上記非透光部との線膨張係数をほどんと同じとすることが可能である。したがって、熱応力によるワイヤ断線などの不具合を抑制するのに好適である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記リードフレームには、上記非透光部から露出する面実装用の複数の端子が形成されている。このような構成によれば、上記発光素子および上記受光素子が通信に適した方向を向くように上記赤外線データ通信モジュールを面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、上記リードフレームには、上記非透光部を貫通する複数の貫通部が形成されており、上記複数の端子は、それぞれが上記複数の貫通部の先端に繋がっている。このような構成によれば、上記発光素子、上記受光素子および上記駆動ＩＣと上記複数の端子とを適切に導通させることが可能である。また、これらの貫通部は、たとえば上記リードフレームの材料となる打ち抜き加工された金属プレートに対して折り曲げ加工を施すことにより容易に形成することができる。

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〜図４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。本実施形態の赤外線データ通信モジュールＡ１は、リードフレーム１、発光素子２、受光素子３、駆動ＩＣ４、および樹脂パッケージ５を備えている。赤外線データ通信モジュールＡ１は、ＩｒＤＡ（Infrared Data Association）規格に準拠した赤外線を用いた双方向通信が可能に構成されている。なお、図１においては、樹脂パッケージ５の透光部５１を理解の便宜のため省略している。

リードフレーム１は、ＣｕまたはＮｉ合金などからなり、発光素子２、受光素子３、および駆動ＩＣ４を支持するとともに、これらへの電源供給や信号の送受を行うためのものである。リードフレーム１は、ボンディングパッド１１，１２，１３、および複数のリード１４，１５を有している。ボンディングパッド１１は、発光素子２がボンディングされる部分であり、底部１１ａとテーパ部１１ｂとが形成されている。底部１１ａは円形状であり、図２に示すように樹脂パッケージ５の非透光部５２内方に位置している。テーパ部１１ｂは、底部１１ａに繋がっており、発光素子２の光軸方向において末広がり状とされている。発光素子２から図２の左右方向に発せられた光は、テーパ部１１ｂによって反射され、レンズ５１ａへと進行させられる。ボンディングパッド１２，１３は、それぞれ受光素子３および駆動ＩＣ４がボンディングされる部分であり、いずれも矩形平板状とされている。

複数のリード１４，１５は、それぞれが帯状とされており、図１に示すように赤外線データ通信モジュールＡ１の一つの長辺寄りに配列されている。図１および図３に示すように、リード１４は、パッド部１４ａ、貫通部１４ｂ、および端子部１４ｃを有している。パッド部１４ａは、矩形状とされており、ボンディングパッド１２，１３と略同じ高さに設けられている。パッド部１４ａには、その他端が受光素子３および駆動ＩＣ４などに接続されたワイヤ６がボンディングされている。貫通部１４ｂは、非透光部５２を貫通しており、パッド部１４ａと端子部１４ｃとに繋がっている。端子部１４ｃは、赤外線データ通信モジュールＡ１をリフローの手法などを用いて面実装するために利用される端子であり、非透光部５２のうち、発光素子２、受光素子３および駆動ＩＣ４とは反対側に位置する下面から露出している。リード１５は、ボンディングパッド１１に繋がっており、図４に示すように、貫通部１５ｂおよび端子部１５ｃを有している。端子部１５ｃは、複数の端子部１４ｃとともに赤外線データ通信モジュールＡ１を面実装するための端子として用いられる。

図５は、赤外線データ通信モジュールＡ１の製造工程の一工程を示しており、リードフレーム１Ａに対して発光素子２、受光素子３および駆動ＩＣ４がボンディングされた状態を示している。リードフレーム１Ａは、図１〜図４に示したリードフレーム１を作製するためのものであり、リードフレーム１となるべき部分と、これを囲うフレーム１６，１７，１８を有している。リードフレーム１Ａは、たとえばＣｕまたはＮｉ合金のプレートを打ち抜き加工することによって作製されている。フレーム１６，１８にはボンディングパッド１２，１３が繋がっている。フレーム１７からは、複数のリード１４，１５が延びている。図中において想像線で示された領域が樹脂パッケージ５によって覆われる領域である。切断線Ｃｌにおいてリードフレーム１Ａを切断した後に、リード１４，１５に対して折り曲げ加工を施すことにより、図３および図４に示すパッド部１４ａ、貫通部１４ｂ，１５ｂ、および端子部１４ｃ，１５ｃを形成することができる。

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る。図２に示すように、発光素子２は、その下面が導電性接着剤によってボンディングパッド１１にダイボンディングされており、その上面がワイヤ６によりリードフレーム１の適所に接続されている。

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２つのリード１４のパッド部１４ａと接続されている。受光素子３は、受光面に赤外線を受光すると、その光量に応じた起電力を生じることが可能に構成されている。

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制御するためのものである。駆動ＩＣ４は、ワイヤ６によりリードフレーム１と接続され、かつリードフレーム１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、および駆動ＩＣ４と、リードフレーム１の大部分とを覆っており、これらを保護するためのものである。図２に示すように、樹脂パッケージ５は、透光部５１と非透光部５２とを有している。透光部５１は、リードフレーム１に対して、発光素子２、受光素子３、および駆動ＩＣ４が搭載された側に位置しており、発光素子２、受光素子３、および駆動ＩＣ４を覆っている。透光部５１は、たとえばエポキシ樹脂からなり、発光素子２から発光される赤外線を透光可能に構成されている。透光部５１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指向性を高めて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Ａ１に送信されてきた赤外線を集光して受光素子３の受光面に入射させるように構成されている。透光部５１の材質としては、全ての波長の光を透光させるエポキシ樹脂のほかに、たとえば染料を混入したエポキシ樹脂など赤外線を透光させる一方、ほとんどの可視光を遮蔽するものを用いてもよい。

図２に示すように、非透光部５２は、リードフレーム１を挟んで透光部５１とは反対側に位置している。非透光部５２は、たとえば染料を混入した黒色のエポキシ樹脂からなり、ほとんどの波長の光を遮蔽するものとされている。本実施形態においては、透光部５１と非透光部５２とを形成するエポキシ樹脂は、同一の樹脂成分のものである。樹脂パッケージ５の形成は、たとえばリードフレーム１に発光素子２、受光素子３、および駆動ＩＣ４をボンディングした後に、まず非透光部５２をモールド形成し、次いでワイヤ６をボンディングした後に透光部５１をモールド成形することによってなされる。

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。

本実施形態によれば、樹脂パッケージ５の透光部５１と非透光部５２とをほとんど同じ線膨張係数を有するものとすることができる。これにより、たとえばリフローの手法を用いて赤外線データ通信モジュールＡ１を回路基板に面実装するときには、透光部５１と非透光部５２との熱膨張差に起因する熱応力がほとんど生じない。したがって、ワイヤ６が断線することなど熱応力による不具合を解消することができる。

リードフレーム１の片面側を覆うように非透光部５２を設けることにより、受光素子３や駆動ＩＣ４に可視光などが入射することを低減することが可能である。これにより、受光素子３からノイズが発生することや、駆動ＩＣ４が誤作動することを抑制することができる。

端子部１４ｃ，１５ｃは、図５に示すリードフレーム１Ａの一部を折り曲げ加工することによって製造することが可能である。これは、たとえばガラスエポキシ樹脂製の基板の一部に孔あけ加工し、この孔に金メッキを施すことによって端子を形成する場合と比べて格段に容易な手法である。また、樹脂パッケージ５の透光部５１および非透光部５２をいずれもエポキシ樹脂を主成分とする構成とすることにより、ガラスエポキシ樹脂製の基板を用いた構成と比べて、製造コストを低減することが可能である。

図６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。なお、本図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。本実施形態の赤外線データ通信モジュールＡ２は、受光素子３および駆動ＩＣ４がボンディングされるボンディングパッド１２，１３の構造が、上述した第１実施形態と異なっている。本実施形態においては、ボンディングパッド１２，１３がリードフレーム１のうちこれらを囲う部分よりも非透光部５２側にシフトした構造とされている。このようなボンディングパッド１２，１３は、たとえば図５に示したリードフレーム１Ａに対して、矩形断面を有するパンチとダイとを用いてせん断加工を施すことによって形成することができる。

このような実施形態によれば、受光素子３および駆動ＩＣ４の側方をリードフレーム１によって囲うことが可能である。これにより、受光素子３および駆動ＩＣ４に可視光などが入射することをさらに防止することが可能である。したがって、ノイズの発生や誤作動を抑制するのに好適である。

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。

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、可視光をはじめとする様々な波長の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、たとえば可視光を用いた通信方式のものであっても良い。

本発明に係る赤外線データ通信モジュールの第１実施形態を示す要部平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 図１に示した赤外線データ通信モジュールの製造に用いられるリードフレームを示す要部平面図である。 本発明に係る赤外線データ通信モジュールの第２実施形態を示す断面図である。 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

Ａ１，Ａ２ 赤外線データ通信モジュール（光通信モジュール）
１ リードフレーム
２ 発光素子
３ 受光素子
４ 駆動ＩＣ
５ 樹脂パッケージ
１１，１２，１３ ボンディングパッド
１２ａ 底部
１２ｂ テーパ部
１４，１５ リード
１４ａ パッド部
１４ｂ，１５ｂ 貫通部
１４ｃ，１５ｃ 端子部
１６，１７，１８ フレーム
５１ 透光部
５１ａ，５１ｂ レンズ
５２ 非透光部
６ ワイヤ

Claims (4)

1. 発光素子と、
   上記発光素子から発せられる光を受光可能な受光素子と、
   上記発光素子および上記受光素子を駆動制御する駆動ＩＣと、
   上記発光素子、上記受光素子、および上記駆動ＩＣを覆う樹脂パッケージと、
   を備えた光通信モジュールであって、
   上記発光素子、上記受光素子、および上記駆動ＩＣが搭載されたリードフレームをさらに備えており、
   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覆う透光部と、上記リードフレームに対して上記発光素子および上記受光素子とは反対側に位置する非透光部とを有していることを特徴とする、光通信モジュール。
2. 上記透光部と上記非透光部とは、互いの樹脂成分がほぼ同一とされている、請求項１に記載の光通信モジュール。
3. 上記リードフレームには、上記非透光部から露出する面実装用の複数の端子が形成されている、請求項１または２に記載の光通信モジュール。
4. 上記リードフレームには、上記非透光部を貫通する複数の貫通部が形成されており、上記複数の端子は、それぞれが上記複数の貫通部の先端に繋がっている、請求項３に記載の光通信モジュール。

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