JP2010134890A

JP2010134890A - 光学マウスのｃｏｂモジュール及び光学マウス

Info

Publication number: JP2010134890A
Application number: JP2009003311A
Authority: JP
Inventors: Chin-Lin Liu; 錦霖劉
Original assignee: Elan Microelectronics Corp
Current assignee: Elan Microelectronics Corp
Priority date: 2008-12-04
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2010-06-17
Also published as: TWI498774B; TW201022992A; US8952896B2; US20090256804A1

Abstract

【課題】光学マウスのＣＯＢモジュール及び光学マウスの提供。
【解決手段】本発明の光学マウスのＣＯＢモジュールは、光学マウスの制御回路と光学部品を統合するものであり、公知の光学マウスが光路偏移を起こし易い欠点を改善し画像形成の明晰度を向させる。ボタン及びローラー構造をＣＯＢモジュールに独立設置する他、光学マウスの設計自由性を大幅に広げ、設計変更コストを削減、製造時の位置照準及び修正要求を低下させるものである。
【選択図】図３

Description

本発明は一種の光学マウスに関するもので、特に光学マウスの板チップ（Chip-on-Board;COB）モジュールに係る。

光学マウスは図１のように構成され、大量生産及び実装の為にそれらの部品はそれぞれ生産される。実装時、光源部品１２及びセンサチップ１４は印刷回路板（ＰＣＢ）１６に半田付けされ、光源固定台１０は緊密状態に係合する印刷回路板１６に固定して光源部品１２の揺れを防ぐ。印刷回路板１６には光線を通過させる開口１６２を設け、開口１６２の下方にはレンズ１８を配置し、印刷回路板１６とレンズ１８は組み合わせて固定配置する。レンズ１８は凹部１９２及びポカヨケ１９４を底台１９に組み合わせて光路を光透過孔１９６に照準させる。

図２には図１の光学マウスの光路を示す。光源部品１２は一般には赤色ダイオード（ＬＥＤ）であり、光線は光源部品１２から出射した後、レンズ１８の屈折及び反射を経て光透過孔１９６を通過しマウス下方の平面に投射され、反射後の光線は更にレンズ１８を経てセンサチップ１４に画像形成する。机面の特徴及び粗さ程度が異なる故、反射光力の強弱も異なり、これにより画像の特徴が示される。マウスが移動する時、センサチップ１４は連続的な図案を獲得し、画像の特徴位置の違いにより、各画像前後に対し照合分析処理を行い、マウスの移動方向及び位置移動を判断する。言い換えれば、画像形成品質の良し悪しが主にマウス性能に影響する結果となる。よって、光学マウス中の各部品間に弛みや位置ズレが発生した時、机面の反射光は正確な光路をセンサチップ１４に投射できなくなり、センサチップ１４の獲得する画像は移動したりはっきりせずに、不正確な画像が認識される。
分散式の光学部品は各メーカーの金型が異なる故、マウス底部の高さが異なり、部品間の密着度及び固定効果は良好でない等の問題を引き起こし、光学マウスを操作する場合、垂直方向の弛みが起き易く光線経路の偏移と照準不可を生じさせる。

生産時の実装誤差を低下させる為に、特許文献１においてレンズのセンサチップへのパッケージ、特許文献２においてレンズとＬＥＤのセンサチップへのパッケージ、特許文献３においてレンズ、ＬＥＤ、及びマウスの制御装置チップのセンサチップへのパッケージを開示している。しかしこれらの公知技術の統合度合は高いがＣＯＢ構造ではなく、ウェハピン位置の制限を受け、ピン設計を変更すると、全パッケージのリードフレームは金型を再度作り直さなければならず、費用も時間もかかりコスト高となる。
また、特許文献４及び特許文献５においてＣＯＢパッケージによる光学マウスの実現が開示されている。これはセンサチップを裸チップ形式で比較的小さな第二ＰＣＢに半田付けし、前記第二ＰＣＢを更に光学マウスの第一ＰＣＢに固定する。この種の光学マウスの統合度は高くなくＣＯＢのＰＣＢを別のＰＣＢに固定する故、第二ＣＯＢとも呼ぶ。

米国特許第６４６２３３０号明細書米国特許第７０４５７７５号明細書米国特許第７１９９３５０号明細書米国特許第６５４１７６２号明細書米国特許第６６５３７２４号明細書

本発明の目的の一つは高統合性を持つ光学マウスのＣＯＢモジュールを提供することにある。前記モジュール化した構造によって光学部品の位置を絶対的に固定し、光学部品間の弛みや位置移動を防止し、光路の照準を更に高め、光学部品生産時の実装時間及び修正時間を完全に省き歩留まりを効果的に向させる。

本発明のもう一つの目的は光学マウスを提供することにあり、ヒューマンインターフェースのメカニズムをＣＯＢモジュールに単独設計する他、光学マウス設計の変更自由度を広げることが可能である。

本発明に基づき、光学マウスのＣＯＢモジュールはモジュール印刷回路板を含み、センサ回路を備えるチップはＣＯＢ形式で印刷回路板に半田付けし、その他の受動部品及び光源部品もまた印刷回路板に半田付けし、制御回路はセンサ回路を備えるチップに統合されるか、別の独立したチップを半田付けした印刷回路板に作製し、光路を形成するレンズによって光源部品の光線はセンサ回路を備えるチップに画像を形成する。

本発明に基づき、光学マウスは前述のＣＯＢモジュールをマウス底部に固定する。前記マウス底部に備える光透過孔は光線を通過させる為のものであり、ボタン及びローラー構造をマウス底部に設置する。配線は前記ボタン及びローラー構造とモジュール印刷回路板に連結する。

請求項１の発明は、モジュール印刷回路板と、
ＣＯＢ構造によりモジュール印刷回路板に半田付けするセンサ回路を備えるチップと、モジュール印刷回路板に半田付けする光源部品と、
前記センサ回路を備えるチップ及び前記光源部品に照準させるレンズと、
モジュール印刷回路板に半田付けする受動部品とを備え、
前記制御回路は前記センサ回路を備えるチップに統合するか、或いはモジュール印刷回路板のチップに別に半田付けすることを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュールとしている。
請求項２の発明は、請求項１記載の光学マウスのＣＯＢモジュールにおいて、前記光源部品は赤色ダイオードを含むことを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュールとしている。
請求項３の発明は、請求項１記載の光学マウスのＣＯＢモジュールにおいて、前記光学マウスのＣＯＢモジュールは更に不透明のフォトレジスタを備え、前記フォトレジスタに備える二つの開口はそれぞれセンサ回路を備えるチップ及び光源部品に照準することを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュールとしている。
請求項４の発明は、請求項３記載の光学マウスのＣＯＢモジュールにおいて、前記レンズは前記フォトレジスタ内に嵌合することを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュールとしている。
請求項５の発明は、請求項３記載の光学マウスのＣＯＢモジュールにおいて、前記レンズはモジュール印刷回路板に嵌合することを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュールとしている。
請求項６の発明は、請求項１記載の光学マウスのＣＯＢモジュールにおいて、前記光学マウスのＣＯＢモジュールは更にレンズを被覆する外殻体を備え、前記外殻体に備えるカット溝は光線を通過させることを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュールとしている。
請求項７の発明は、請求項１記載の光学マウスのＣＯＢモジュールにおいて、前記センサ回路を備えるチップ及び光源部品はモジュール印刷回路板の同一面に半田付けすることを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュールとしている。
請求項８の発明は、請求項１記載の光学マウスのＣＯＢモジュールにおいて、前記レンズのセンサ回路を備えるチップに近接する箇所にフォトレジスト層を塗布することを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュールとしている。
請求項９の発明は、請求項１記載の光学マウスのＣＯＢモジュールにおいて、該モジュール印刷回路板は更に出力端を含み、該COBモジュールと外部コンピュータとの通信に提供することを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュールとしている。
請求項１０の発明は、請求項１記載の光学マウスのＣＯＢモジュールにおいて、該モジュール印刷回路板は更入力端を含み、該光学マウスのボタンとローラー信号を受信することを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュールとしている。

請求項１１の発明は、光透過孔を備えるマウス底部と、
前記マウス底部に設置するボタン及びローラー構造と、
前記マウス底部に配置しモジュール印刷回路板を備えるＣＯＢモジュールと、
ＣＯＢ構造によってモジュール印刷回路板に半田付けするセンサ回路を備えるチップと、
モジュール印刷回路板に半田付けする光源部品と、
センサ回路を備えるチップ及び光源部品に照準させるレンズと、
モジュール印刷回路板に半田付けする受動部品とを備え、
制御回路はセンサ回路を備えるチップに統合されるか、モジュール印刷回路板のチップに別に半田付けされ、配線はボタン及びローラー構造とモジュール印刷回路板に連結することを特徴とする光学マウスとしている。
請求項１２の発明は、請求項１１記載の光学マウスにおいて、前記光学マウスは更に嵌合構造を含みＣＯＢモジュールをマウス底部に固定することを特徴とする光学マウスとしている。
請求項１３の発明は、請求項１１記載の光学マウスにおいて、前記モジュール印刷回路板は出力端を備え、マウス制御信号を出力することを特徴とする光学マウスとしている。
請求項１４の発明は、請求項１１記載の光学マウスにおいて、前記光源部品は赤色ダイオードを備えることを特徴とする光学マウスとしている。
請求項１５の発明は、請求項１１記載の光学マウスにおいて、前記光学マウスのＣＯＢモジュールは更に不透明のフォトレジスタを備え、前記フォトレジスタに備える二つの開口はそれぞれセンサ回路を備えるチップ及び光源部品に照準することを特徴とする光学マウスとしている。
請求項１６の発明は、請求項１５記載の光学マウスにおいて、前記レンズは前記フォトレジスタ内に嵌合することを特徴とする光学マウスとしている。
請求項１７の発明は、請求項１５記載の光学マウスにおいて、前記レンズはモジュール印刷回路板に嵌合することを特徴とする光学マウスとしている。
請求項１８の発明は、請求項１１記載の光学マウスにおいて、前記光学マウスのＣＯＢモジュールは更にレンズを被覆する外殻体を備え、前記外殻体に備えるカット溝は光線を通過させることを特徴とする光学マウスとしている。
請求項１９の発明は、請求項１１記載の光学マウスにおいて、前記センサ回路を備えるチップ及び光源部品はモジュール印刷回路板の同一面に半田付けすることを特徴とする光学マウスとしている。
請求項２０の発明は、請求項１１記載の光学マウスにおいて、前記レンズのセンサ回路を備えるチップに近接する箇所にフォトレジスト層を塗布することを特徴とする光学マウスとしている。

本発明は光学マウスの部品及び制御回路を統合するもので設計の自由度及び画像形成の明晰度を向させ製造及び設計変更に係るコストを削減することが可能である。

公知の光学マウスの光源部品構成図である。公知の光源部品の組み立て完了後の断面図である。本発明のＣＯＢモジュールに関する第一実施例図である。本発明の光学マウスに関する実施例図である。本発明のＣＯＢモジュールに関する第二実施例の側面図である。本発明のＣＯＢモジュールに関する第三実施例の側面図である。本発明のＣＯＢモジュールに関する第四実施例図である。

図３の実施例に示す通り光学マウスのＣＯＢモジュール３０はモジュール印刷回路板３２を備え、その上に回路を設置する。電気抵抗やコンデンサ等の受動部品はデュアル・インライン・パッケージ（ＤＩＰ）又は表面実装デバイス（ＳＭＤ）パッケージを採用してプラグ溶接もしくは表面実装技術（ＳＭＴ）によりモジュール印刷回路板３２に固定する。簡略化する為に、図３中には受動部品及び配線図等の詳細は示さないが、これらの技術熟達者であるなら理解することは可能である。センサ回路と制御回路のモジュールチップ４２統合にはＣＯＢ構造によりモジュール印刷回路板３２に半田付けする。例えばＬＥＤの光源部品４４はＤＩＰもしくはＳＭＤパッケージの形式によってプラグ溶接もしくはＳＭＴを使ってモジュール印刷回路板３２に半田付けし、フォトレジスタ３６はレンズ４０の位置を固定する。良好なのは非透明材料により作製されたものであり、二つの貫通孔３６２、貫通孔３６４を設け、特定光路の光線を通過させる迷光除去作用を備える。光源部品４４が生じる光線は貫通孔３６２を通過してレンズ４０により屈折され、外殻体３８のカット溝３８４及びマウス底部４６の光透過孔４６３を経てマウス底部４６に接触した表面に投射される。レンズ４０は更に乱反射や散乱する光線をモジュールチップ４２で画像形成し、識別によってマウス移動の距離、方向等の情報を獲得する。本実施例は全ての光学部品をモジュール化構造に統合し、これにより各光学部品間の位置は絶対的に固定されて光路の正確度を高め画像形成を明晰にし、生産時の実装及び光学部品の修正時間を省くことが可能となる。本実施例において、モジュールチップ４２はＣＯＢパッケージ技術によりモジュール印刷回路板３２の下方向の一面に半田付けされるのが最良である。前記ＣＯＢモジュール３０は光学マウスに対しモジュール印刷回路板３２を必要とするだけである。その他の実施例において、画像センサ回路とマウス制御回路はそれぞれ二つの単独のチップに分けることができ、それぞれをモジュール印刷回路板３２に半田付けするが、センサ回路を備えるチップは光路を照準させることが必要となる。

本発明採用のＣＯＢ構造は設計に更なる自由性を持たせている。ウェハピン機能に増減等の変化がある時、モジュール印刷回路板３２の回路設計を変更し配列し直すだけでよく、金型を再度作り直してパッケージのリードフレーム設計を変更する必要がなく、これにより設計の自由性を広げ、設計変更コストを節約することが可能となる。

図４は本発明に関する光学マウスの分解図であり、ボタン及びローラー構造４６１はＣＯＢモジュール３０において独立する他、例えばマウス底部４６に設置し、ボタン及びローラー構造４６１操作で発生するボタン信号及びローラー信号は配線４６２を通過してモジュール印刷回路板３２の入力端３２８に送られ、モジュールチップ４２はマウスの移動情報及びローラー、ボタン信号に基づいて演算し、最後に出力端３２６に連結したＵＳＢケーブル４８からマウス制御信号をパソコン本機に出力する。図３及び図４に示す通り本実施例においてフォトレジスタ３６はレンズ４０とモジュールチップ４２、光源部品４４間の距離及び対応関係を固定して維持する為のものであり、外殻体３８をフォトレジスタ３６とレンズ４０を被覆して固定すると、ホゾ３８２がモジュール印刷回路板３２に予め設置した嵌合孔３２２に嵌合される。また、その他の実施例においては、フォトレジスタ３６にホゾ３８２を設置するか、或いはレール、ネジ等のその他の相互に嵌合する嵌合装置や構造を使うことによりホゾ３８２と嵌合孔３２２を代替することも可能である。ＣＯＢモジュール３０の組合せ完成後、ネジをマウス底部４６の螺状柱４６５に螺着して組み合わせるモジュール台４６４をマウス底部４６に固定する。

公知の光学マウスは光学部品を統合するだけで、マウス制御装置は別に独立したチップと受動部品を共に主の印刷回路板に半田付けすることにより実現しており、ボタン及びローラー構造もまた主の印刷回路板に設置し、よってマウス設計者が一旦、マウスの外形を調節してボタン及びローラーの位置を変更したいと思ったのなら再度配列を変化させ主印刷回路板の回路を変化させなければならなかった。実装時には、光学マウスを正確に作動させる為には、ボタン位置、ローラー位置を同時に合わせ、並びに光路位置を正確に照準させなければならない。本実施例の光学マウスはレンズ４０及びマウス制御装置をＣＯＢモジュール３０中に統合し、並びにボタン及びローラー構造４６１をマウス底部４６に独立設置することにより、マウス設計者はボタン及びローラー構造４６１と光透過孔４６３間の相対関係を自由に調節し、マウス底部４６の形状及び大きさを自由に変化させることが可能となる。ＣＯＢモジュール３０の光経路が光透過孔４６３を通過するだけでよく、設計の変更自由性が高く、位置照準要求は低い。本発明の提供するＣＯＢモジュールはパソコンケーブル線及びボタンとローラー信号に連結した後、完全な光学マウス機能を有し、実際生産においては、公知の各技術と比較して更に人力及び時間を節約することが可能となる。

図５は本発明のＣＯＢモジュールに関する第二実施例の側面図である。モジュールチップ４２及び光源部品４４をモジュール印刷回路板３２に半田付けする。フォトレジスタ５４はフォトレジスト及びレンズ５５保護の機能を兼ね備えており、嵌合構造５４２と嵌合構造５４４を設けてレンズ４０を嵌合させ、ＣＯＢモジュール５０を形成する。前記光源部品４４の提供する光線はフォトレジスタ５４を通過して、レンズ４０で反射しマウス底部４６の光透過孔を通過することにより、乱反射や散乱する光線はレンズ４０を経てモジュールチップ５２に画像を形成する。本実施例において、フォトレジスタ５４は図３実施例のフォトレジスタ３６及び外殻体３８を統合したものに相当し、これにより部品を減少させている。

図６は本発明のＣＯＢモジュールに関する第三実施例の側面図である。ＣＯＢモジュール６０中のレンズ６５はモジュール印刷回路板３２に嵌合してフォトレジスタ６４を固定し、前記フォトレジスタ６４の二つの開口はそれぞれモジュール印刷回路板３２のモジュールチップ４２及び光源部品４４に照準させて半田付けし、光源部品４４の出射する光線を通過させる。本実施例においてレンズ６５は図３実施例のレンズ４０及び外殻体３８を統合したものに相当し、これにより部品を減少させている。

図７は本発明のＣＯＢモジュールに関する第四実施例図である。モジュールチップ４２及び光源部品４４はモジュール印刷回路板３２に半田付けし、レンズ７４をモジュール印刷回路板３２に嵌合し、ＣＯＢモジュール７０を形成する。モジュールチップ４２に近接するレンズ７４の表面にはフォトレジスト層７４５を塗布して前記実施例におけるフォトレジスタ機能を代替する。光源部品４４の提供する光線はレンズ７４によって反射されマウス底部４６の光透過孔を通過して乱反射や散乱する光線はレンズ７４を経てモジュールチップ４２に画像を形成する。本実施例において、レンズ７４は図３実施例のレンズ４０及び外殻体３８を統合したものに相当するだけでなく、独立するフォトレジスタ３６を少なくする。その他の実施例において、光源部品４４に近接するレンズ７４の表面にフォトレジスト層を塗布すると光源部品４４の光出射方向を調節することが可能となる。

１０光源固定台
１２光源部品
１４センサチップ
１６印刷回路板
１６２開口
１８レンズ
１９底台
１９２凹部
１９４ポカヨケ
１９６光透過孔
３０ＣＯＢモジュール
３２モジュール印刷回路板
３２２嵌合孔
３２６出力端
３２８入力端
３６フォトレジスタ
３６２貫通孔
３６４貫通孔
３８外殻体
３８２ホゾ
３８４カット溝
４０レンズ
４２モジュールチップ
４４光源部品
４６マウス底部
４６１ボタン及びローラー構造
４６２配線
４６３光透過孔
４６４モジュール台
４６５螺状柱
４８ＵＳＢケーブル
５０ＣＯＢモジュール
５２モジュールチップ
５４フォトレジスタ
５４２嵌合構造
５４４嵌合構造
５５レンズ
６０ＣＯＢモジュール
６４フォトレジスタ
６５レンズ
７０ＣＯＢモジュール
７４レンズ
７４５フォトレジスト層

Claims

モジュール印刷回路板と、
ＣＯＢ構造によりモジュール印刷回路板に半田付けするセンサ回路を備えるチップと、モジュール印刷回路板に半田付けする光源部品と、
前記センサ回路を備えるチップ及び前記光源部品に照準させるレンズと、
モジュール印刷回路板に半田付けする受動部品とを備え、
前記制御回路は前記センサ回路を備えるチップに統合するか、或いはモジュール印刷回路板のチップに別に半田付けすることを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュール。
請求項１記載の光学マウスのＣＯＢモジュールにおいて、前記光源部品は赤色ダイオードを含むことを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュール。
請求項１記載の光学マウスのＣＯＢモジュールにおいて、前記光学マウスのＣＯＢモジュールは更に不透明のフォトレジスタを備え、前記フォトレジスタに備える二つの開口はそれぞれセンサ回路を備えるチップ及び光源部品に照準することを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュール。
請求項３記載の光学マウスのＣＯＢモジュールにおいて、前記レンズは前記フォトレジスタ内に嵌合することを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュール。
請求項３記載の光学マウスのＣＯＢモジュールにおいて、前記レンズはモジュール印刷回路板に嵌合することを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュール。
請求項１記載の光学マウスのＣＯＢモジュールにおいて、前記光学マウスのＣＯＢモジュールは更にレンズを被覆する外殻体を備え、前記外殻体に備えるカット溝は光線を通過させることを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュール。
請求項１記載の光学マウスのＣＯＢモジュールにおいて、前記センサ回路を備えるチップ及び光源部品はモジュール印刷回路板の同一面に半田付けすることを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュール。
請求項１記載の光学マウスのＣＯＢモジュールにおいて、前記レンズのセンサ回路を備えるチップに近接する箇所にフォトレジスト層を塗布することを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュール。
請求項１記載の光学マウスのＣＯＢモジュールにおいて、該モジュール印刷回路板は更に出力端を含み、該COBモジュールと外部コンピュータとの通信に提供することを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュール。
請求項１記載の光学マウスのＣＯＢモジュールにおいて、該モジュール印刷回路板は更入力端を含み、該光学マウスのボタンとローラー信号を受信することを特徴とする光学マウスのＣＯＢモジュール。
光透過孔を備えるマウス底部と、
前記マウス底部に設置するボタン及びローラー構造と、
前記マウス底部に配置しモジュール印刷回路板を備えるＣＯＢモジュールと、
ＣＯＢ構造によってモジュール印刷回路板に半田付けするセンサ回路を備えるチップと、
モジュール印刷回路板に半田付けする光源部品と、
センサ回路を備えるチップ及び光源部品に照準させるレンズと、
モジュール印刷回路板に半田付けする受動部品とを備え、
制御回路はセンサ回路を備えるチップに統合されるか、モジュール印刷回路板のチップに別に半田付けされ、配線はボタン及びローラー構造とモジュール印刷回路板に連結することを特徴とする光学マウス。
請求項１１記載の光学マウスにおいて、前記光学マウスは更に嵌合構造を含みＣＯＢモジュールをマウス底部に固定することを特徴とする光学マウス。
請求項１１記載の光学マウスにおいて、前記モジュール印刷回路板は出力端を備え、マウス制御信号を出力することを特徴とする光学マウス。
請求項１１記載の光学マウスにおいて、前記光源部品は赤色ダイオードを備えることを特徴とする光学マウス。
請求項１１記載の光学マウスにおいて、前記光学マウスのＣＯＢモジュールは更に不透明のフォトレジスタを備え、前記フォトレジスタに備える二つの開口はそれぞれセンサ回路を備えるチップ及び光源部品に照準することを特徴とする光学マウス。
請求項１５記載の光学マウスにおいて、前記レンズは前記フォトレジスタ内に嵌合することを特徴とする光学マウス。
請求項１５記載の光学マウスにおいて、前記レンズはモジュール印刷回路板に嵌合することを特徴とする光学マウス。
請求項１１記載の光学マウスにおいて、前記光学マウスのＣＯＢモジュールは更にレンズを被覆する外殻体を備え、前記外殻体に備えるカット溝は光線を通過させることを特徴とする光学マウス。
請求項１１記載の光学マウスにおいて、前記センサ回路を備えるチップ及び光源部品はモジュール印刷回路板の同一面に半田付けすることを特徴とする光学マウス。
請求項１１記載の光学マウスにおいて、前記レンズのセンサ回路を備えるチップに近接する箇所にフォトレジスト層を塗布することを特徴とする光学マウス。