JP3696178B2 - 光リモコン用受光モジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光リモコンなどに好適な受光モジュ−ルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、オ−ディオ装置、空調機器、テレビジョン受信器など多くの室内機器においては、赤外光が雑音に強くまた比較的多くの情報量を短時間に伝達できるので、発光ダイオ−ドと受光素子を利用した光リモコンが使用されている。その光リモコンに用いる受光モジュ−ルは例えば実開平１−１０２８３４号公報に示されるように、受光素子と回路素子をプリント基板上に載置し、シ−ルドケ−スに収納してこれを構成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかして上述の受光モジュ−ルでは、受光素子と回路素子との配線が複雑なため両者間で雑音を拾い易い。またプリント基板を用いるため占有体積が大きいという欠点が有る。そこで一つの半導体基板上に受光素子と回路素子を集積する事が試みられるが、実用に至っていない。何故ならば受光素子の出力が低く、応答速度が遅く、あるいは回路素子に光が当る事により誤動作を生じ易いからである。故に本発明は上述の欠点を鑑みてなされたものであり、すなわち雑音を拾いにくい受光モジュ−ルを提供するものである。また、小型の受光モジュ−ルを提供するものである。また、応答速度の早い受光モジュ−ルを提供するものである。また、誤動作を生じにくい受光モジュ−ルを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の光リモコン用受光モジュールは請求項１に記載のように、
・ 受光素子と、
・ 前記受光素子の出力信号を増幅して出力する回路素子と、
・ リード部と、前記受光素子及び回路素子が固着される素子固定部と、前記素子固定部の延長上に設けられた舌片部とを有し、所定電位に接続される第1リードフレームと、
・ 前記回路素子の出力電極と配線を介して接続された信号出力用の第２リードフレームと、
を備えた光リモコン用受光モジュールであって、
前記素子固定部におけるリード部の前方に前記回路素子を、更に前記回路素子の前方に前記受光素子をそれぞれ固着することによって前記素子固定部の一方の面に前記受光素子と前記回路素子のみを固着し、前記受光素子の出力側電極と前記回路素子の入力側電極とを配線手段により直接接続し、更に前記舌片部は前記受光素子の光導入孔が設けられているとともに、前記受光素子と前記回路素子を覆うように折り曲げ加工されており、前記素子固定部と前記受光素子と前記回路素子と前記第２リードフレームの配線の接続部を赤外光に対して透光性を有しかつ可視光に対して遮光性を有する樹脂で一体に覆っていることを特徴とする。
【０００５】
この様に請求項1記載の発明は、受光素子とその出力信号を増幅して出力する回路素子を備えるので、両者を単独に製作する際、最適の比抵抗を選択する事により受光素子の出力を高めて応答速度を早くできる。さらに、受光素子と回路素子の両方を金属製のリードフレームの素子固定部に固着するとともに光導入孔を有する舌片部によって覆うので、このリードフレームを素子の上下を覆うシールド板として機能させ、耐雑音特性が良好な受光モジュールとする事ができる。また、素子を覆う舌片部は、リードフレームの素子固定部の延長上部分を折り曲げ加工して設けられるので、別途シールド板を装着する場合に比べて組み立て作業性が良好になる。特に、舌片部には受光素子の光導入孔が設けられているので、一般的なシールド構造では得られない受光モジュールに最適な構造を提供する事ができる。
【０００８】
また、前記素子固定部と前記受光素子と前記回路素子と前記第２リードフレームの配線の接続部を赤外光に対して透光性を有しかつ可視光に対して遮光性を有する樹脂で一体に覆うことにより、舌片部との相乗効果によって、外部の可視光に起因する誤動作を防止して受光モジュールの耐雑音特性を良好にして光リモコン用に好適な構成とすることができる。
【０００９】
請求項２に記載のように、前記回路素子の所定電位に接続される電極と前記第1リードフレームとの間を配線手段により接続することにより、前記回路素子と前記第１リードフレームの電位を同電位に保って回路素子の電位変動を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の第１実施形態を図１、図２、図３に従って説明する。図１は本実施形態に係る受光モジュ−ルの平面断面図、図２は図１のＡＡ断面図である。これらの図に於て、フレ−ム１は金属性の板からなり、複数のリードフレームからなる。リードフレームの１つは、幅の広い素子固定部１１とリ−ド部１２を有している。リ−ド部１２に略平行に他のリ−ドフレ−ム１３、１４が２本配置されている。
【００１１】
受光素子２は例えばシリコンＰＩＮホトダイオ−ドからなり、フレ−ム１の素子固定部１１に導電性接着剤を介して固着されている。受光素子２は電極２１、半導体基板（Ｐ層）２２、Ｉ層２３、空乏層２４、拡散層（Ｎ層）２５、他の電極２６から構成されている。Ｉ層２３はシリコンに濃度１０14ｃｍ-3程度のＰ型不純物を添加されたものである。半導体基板２２は、このＩ層２３の下部に選択拡散され、濃度１０19〜１０20ｃｍ-3のＰ型不純物が添加されている。拡散層（ｎ層）２５はＩ層２３の上部に部分的に選択拡散され、濃度１０19〜１０20ｃｍ-3のＮ型不純物が添加されている。空乏層２４はＮ層２５の表面からＩ層２３の内部に部分的に延びて形成されたもので、キャリア濃度が非常に少ない領域である。
【００１２】
回路素子３は素子固定部１１上に導電性接着剤を介して固着されている。回路素子３は断面図で示す様に、電極３０１、半導体基板（Ｐ層）３０２、Ｎ+（埋込層）３０３、Ｎ層３０４、Ｎ+層３０５と３０６、Ｐ層３０７、ＳｉＯ2層３０８、導電層３０９、導電層３１０、他の電極３１１、３１２、３１３、３１４から構成されている。この様に受光素子２と回路素子３はそれぞれフレ−ム１と接続される電極２１と３０１上に同一導電型（Ｐ型）の半導体基板２２と３０２を有している。
【００１３】
金属細線４１、４２、４３、４４は金等からなる配線手段で、それぞれ受光素子２の他の電極２６と回路素子３の他の電極３１１との間、素子固定部１１と他の電極３１３との間、他のリ−ドフレ−ム１３と他の電極３１２との間、他のリ−ドフレ−ム１４と他の電極３１４との間に接続されている。そして好ましくは、この回路素子３の周辺をカ−ボン入りシリコ−ン等の遮光性樹脂５が覆う様に設けられている。
【００１４】
フレ−ム１の素子固定部１１と受光素子２と回路素子３又は遮光性樹脂５は、エポキシ樹脂等からなりかつ受光素子２の必要な波長の光（概ね赤外光）に対して透光性を有しかつ他の波長の光（特に可視光）に対して遮光性を有する黒色の樹脂６で一体に覆われている。
【００１５】
次にこの受光モジュ−ルの動作を図３のブロック図に従い説明する。この図に於て回路素子３は、例えばＡＢＬＣ３１５と増幅器３１６とリミッタ３１７とフィルタ３１８と検波回路３１９と波形整形回路３２０とトランジスタ３２１と抵抗３２２の各回路からなる。受光素子２のアノ−ド側（電極２１）はフレ−ム１を介してアノ−ド共通タイプとして接地電位に接続され、カソ−ド側（他の電極２６）は回路素子３の入力に接続されている。ＡＢＬＣ３１５はオ−トバイアスロジックレベルコントロ−ルであり、受光素子２に一定の逆バイアス電位を与える。他のリ−ドフレ−ム１４に印加される電位Ｖｃｃは回路素子３内の各回路に電圧を与える。リ−ド部１２は電源電位、すなわち接地電位に接続されている。この様にして電気信号を変調された赤外光を受けとった受光素子２からの信号は回路素子３を経て、他のリ−ドフレ−ム１３に出力信号Ｖｓｓを与える。
【００１６】
ここで、図1、図2に示すように、受光素子２と回路素子３はそれぞれの裏側の電極がリードフレームの素子固定部１１に導電性接着剤を介して共通に接続され、前記リードフレームのリード部１２が電源電位（接地電位）に接続されているので、リードフレームがシールド板として機能し、受光素子２や回路素子３に侵入する雑音を低減する事ができる。また、リードフレーム１３の前方に回路素子３を配置し、回路素子3の前方に受光素子２を配置し、受光素子２、配線４１、回路素子３、配線４３、リードフレーム１３を直線的に配列しているので、微弱信号が出力される配線４１を、大きな信号が出力される配線４３、リードフレーム１３と離間して配置する事ができる。その結果、配線４１に配線４３やリードフレーム１３などの出力が与える影響を最小限に抑制する事ができ、受光モジュールの動作の安定化を図る事ができる。
【００１７】
次に、カソ−ド共通タイプとして、本発明の第２実施形態を図４に従って説明する。図４は本実施形態に係る受光モジュ−ルのブロック図である。図４で示した番号の内、図１ないし図３と同じ番号は同じ部品である事を示す。受光素子２ａは第１実施形態で示した受光素子２のＰ層とＮ層を逆転させたものである。すなわちＩ層２３ａはシリコンにＮ型不純物を添加され、半導体基板２２ａはＮ型不純物が添加され、拡散層（Ｐ層）２５ａはＰ型不純物が添加されたものである。
【００１８】
回路素子３ａは概ね第１実施形態で示した回路素子３のＰ層とＮ層を逆転させたものであり、半導体基板３０２ａはＮ型である。但しトランジスタ３２１は第１実施形態と同じＮＰＮ型を用いる。受光素子２ａのカソ−ド側（電極２１）はフレ−ム１を介してカソ−ド共通タイプとしてプラス電位に接続され、アノ−ド側（他の電極２６）は回路素子３ａの入力に接続されている。リ−ド部１２に印加される電源電位Ｖｃｃは回路素子３ａ内の各回路にその電位を与える。他のリ−ドフレ−ム１４は接地電位に接続されている。この様にして変調された赤外光は受光素子２ａを経て、回路素子３ａにより、他のリ−ドフレ−ム１３に出力信号Ｖｓｓを与える。このカソ−ド共通タイプの実施形態もアノード共通タイプの実施形態と同様の作用効果を奏する事ができる。
【００１９】
さらに本実施形態の受光モジュ−ルに用いた受光素子２ａの光吸収効率特性を図５に従い説明する。この図に於て横軸は空乏層２４ａの厚さ（μｍ）であり、縦軸は光吸収効率（％）、すなわち発生フォトン数を入射フォトン数で割ったものの百分率である。この中で特性Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは受光素子２ａが受ける光の波長であり、それぞれ７００、７８０、９００、９４０、１０００ｎｍである。赤外光（９３０〜９５０ｎｍ）を効率よく（９０％以上）受けるには空乏層の厚さが１１０μｍ以上必要な事が判かる。
【００２０】
従来の様に半導体基板上に受光素子を一体化して製造すると、その受光素子内のＩ層はエピタキシャル法で製造されるため、Ｉ層の不純物濃度は十分小さくならない。（１０16ｃｍ-3程度）故にＩ層の比抵抗が小さいので空乏層の厚さを厚くする事ができない。これに対して本実施形態では、受光素子２ａは回路素子３ａと独立して製造されるので、受光素子２ａのＩ層２３ａの不純物濃度を１０14ｃｍ-3程度と小さく設定する事ができる。故にＩ層２３ａの比抵抗が（５００〜３０００Ωｃｍと）大きくなるので、空乏層の厚さは例えば１１０μｍ以上と厚く製造する事ができる。従って赤外光を効率よく（９０％以上）受光する事ができ、受光素子２ａの感度が高くなり、応答速度が早くなる。
【００２１】
次にシ−ルドケ−スを用いた本発明の第３実施形態を図６に従って説明する。以下の説明に於て第１実施形態又は第２実施形態と同じ番号のものは同じ物である事を示す。図６は、本実施形態に係る受光モジュ−ルの斜視図であり、図１のフレ−ムの素子固定部１１の延長上にコ字状の舌片部を設けこれを折り曲げたものである。すなわちフレ−ム７１の先端に設けた舌片部７２に透孔７３を設け、その透孔７３が受光素子２又は２ａの位置に対応するように、そして素子固定部と舌片部７２の主表面が略平行になるように折り曲げ加工して舌片部７２で樹脂６０の表面を覆う。透孔７３は受光素子２又は２ａの光導入孔となり、受光素子２又は２ａと回路素子３又は３ａはフレ−ム７１が少なくとも３面、図の例では５面であるが、舌片部を箱型に加工しておけば６面を覆う事ができる。またフレ−ムの薄い場合や、折り曲げをしてもフレ−ムが少し元に戻り樹脂６０とフレ−ムの間隔が大きくなるような場合には、樹脂６０の側面に小さな突起を設け、舌片部７２の側面折曲部に孔もしくは爪を設け、これらを係止させればフレ−ムは所定の箱状に形成できる。このように、受光素子２と回路素子３を共通に配置したフレームの一部を折り曲げてシールド用の舌片部７２を形成したので、この舌片部７２も受光素子２及び回路素子３の下面を覆うフレームと同電位に保つ事ができ、受光素子２及び回路素子３の周囲を広範囲にシールドする事ができる。
【００２２】
なおシ−ルドを設ける他の方法としては、フレ−ムの上に素子が載置されこのフレ−ムが所定電位に接続される事を利用して、このフレ−ムの一部を樹脂から突出させ、樹脂全体を導電性熱収縮チュ−ブで覆い、そのチュ−ブが突出したフレ−ムと電気的に接触するように構成する事でも構成できる。なお以上の説明に於て、受光素子２、２ａとしてＰＩＮホトダイオ−ドを例示したが、その他にホトトランジスタやホトダイオ−ドなどにも適用可能である。
【００２３】
上述の実施形態によれば、同一導電型の半導体基板を有する受光素子と回路素子をそれぞれ電極を介して同一フレ−ムに載置する。故に受光素子と回路素子の電位が一定電位に固定される事で、いわゆるフロ−ティングによる出力変動がない。そして、両素子を直接接続するので微弱信号を扱う部分が十分近接し、関係する面積も小さくなる。故に耐雑音特性が良好となる。更に受光素子を回路素子と独立して設けるので、受光素子のＩ層の不純物濃度を小さくする事により、Ｉ層の比抵抗が大きくなる。故に空乏層の厚みが大きくなり、光吸収効率が高くなるので受光素子の感度が高くなり、応答速度も早くなる。また、プリント基板を用いないでフレ−ムに直接素子を載置するのでモジュ−ルが小型となる。
【００２４】
さらに、受光素子及び回路素子を配置したフレームと同電位の舌片部によって樹脂を覆う事でシ−ルド効果を簡単にかつ確実に得る事ができる。その場合、透孔によって受光素子には光が導かれるが同じ平面内にある回路素子はフレ−ムにより光が遮られるので、回路素子が光エネルギ−によって誤動作する事はない。また本発明は回路素子の周辺を遮光性樹脂で覆う事により、光が遮ぎられるので、回路素子が光エネルギ−によって誤動作しない。そして受光素子を透光性樹脂で覆うので、受光素子には適正な光が導かれる。以上のように上記実施形態によれば、耐雑音特性が良好な受光モジュールを提供する事ができる。また、受光素子の感度が高く、応答速度も早い受光モジュールを提供する事ができる。また、小型で誤動作が少ない受光モジュールを提供する事ができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、受光素子とその出力信号を増幅して出力する回路素子を備えるので、両者を単独に製作する際、最適の比抵抗を選択する事により受光素子の出力を高めて応答速度を早くできる。さらに、受光素子と回路素子の両方を金属製のリードフレームの素子固定部に固着するとともに光導入孔を有する舌片部によって覆うので、このリードフレームを素子の上下を覆うシールド板として機能させ、耐雑音特性が良好な受光モジュールとする事ができる。
【００２６】
また、素子を覆う舌片部は、リードフレームの素子固定部の延長上部分を折り曲げ加工して設けられるので、別途シールド板を装着する場合に比べて組み立て作業性が良好になる。
【００２７】
特に、舌片部には受光素子の光導入孔が設けられているので、一般的なシールド構造では得られない受光モジュールに最適なシールド構造を提供する事ができる。
【００２８】
また、リードフレームが、受光素子あるいは回路素子に接地電位を与える構成とすると、受光素子あるいは回路素子に接地電位を与える構造とシールド用に接地電位を与える構成を兼用して構成の簡素化を図る事ができる。さらにまた、受光モジュールの耐雑音特性をより良好にする事ができる。
【００２９】
また、受光素子と回路素子を可視光に対して遮光性を有する樹脂によって覆う事により、舌片部との相乗効果によって、外部の可視光に起因する誤動作を防止して受光モジュールの耐雑音特性をより良好にする事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る受光モジュ−ルの平面断面図である。
【図２】図１のＡＡ断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る受光モジュ−ルのブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る受光モジュ−ルのブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る受光モジュ−ルの光吸収効率特性図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る受光モジュ−ルの斜視図である。
【符号の説明】
１ フレ−ム
２、２ａ 受光素子
３、３ａ 回路素子
５ 遮光性樹脂
６ 樹脂
【発明の属する技術分野】
本発明は光リモコンなどに好適な受光モジュ−ルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、オ−ディオ装置、空調機器、テレビジョン受信器など多くの室内機器においては、赤外光が雑音に強くまた比較的多くの情報量を短時間に伝達できるので、発光ダイオ−ドと受光素子を利用した光リモコンが使用されている。その光リモコンに用いる受光モジュ−ルは例えば実開平１−１０２８３４号公報に示されるように、受光素子と回路素子をプリント基板上に載置し、シ−ルドケ−スに収納してこれを構成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかして上述の受光モジュ−ルでは、受光素子と回路素子との配線が複雑なため両者間で雑音を拾い易い。またプリント基板を用いるため占有体積が大きいという欠点が有る。そこで一つの半導体基板上に受光素子と回路素子を集積する事が試みられるが、実用に至っていない。何故ならば受光素子の出力が低く、応答速度が遅く、あるいは回路素子に光が当る事により誤動作を生じ易いからである。故に本発明は上述の欠点を鑑みてなされたものであり、すなわち雑音を拾いにくい受光モジュ−ルを提供するものである。また、小型の受光モジュ−ルを提供するものである。また、応答速度の早い受光モジュ−ルを提供するものである。また、誤動作を生じにくい受光モジュ−ルを提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の光リモコン用受光モジュールは請求項１に記載のように、
・ 受光素子と、
・ 前記受光素子の出力信号を増幅して出力する回路素子と、
・ リード部と、前記受光素子及び回路素子が固着される素子固定部と、前記素子固定部の延長上に設けられた舌片部とを有し、所定電位に接続される第1リードフレームと、
・ 前記回路素子の出力電極と配線を介して接続された信号出力用の第２リードフレームと、
を備えた光リモコン用受光モジュールであって、
前記素子固定部におけるリード部の前方に前記回路素子を、更に前記回路素子の前方に前記受光素子をそれぞれ固着することによって前記素子固定部の一方の面に前記受光素子と前記回路素子のみを固着し、前記受光素子の出力側電極と前記回路素子の入力側電極とを配線手段により直接接続し、更に前記舌片部は前記受光素子の光導入孔が設けられているとともに、前記受光素子と前記回路素子を覆うように折り曲げ加工されており、前記素子固定部と前記受光素子と前記回路素子と前記第２リードフレームの配線の接続部を赤外光に対して透光性を有しかつ可視光に対して遮光性を有する樹脂で一体に覆っていることを特徴とする。
【０００５】
この様に請求項1記載の発明は、受光素子とその出力信号を増幅して出力する回路素子を備えるので、両者を単独に製作する際、最適の比抵抗を選択する事により受光素子の出力を高めて応答速度を早くできる。さらに、受光素子と回路素子の両方を金属製のリードフレームの素子固定部に固着するとともに光導入孔を有する舌片部によって覆うので、このリードフレームを素子の上下を覆うシールド板として機能させ、耐雑音特性が良好な受光モジュールとする事ができる。また、素子を覆う舌片部は、リードフレームの素子固定部の延長上部分を折り曲げ加工して設けられるので、別途シールド板を装着する場合に比べて組み立て作業性が良好になる。特に、舌片部には受光素子の光導入孔が設けられているので、一般的なシールド構造では得られない受光モジュールに最適な構造を提供する事ができる。
【０００８】
また、前記素子固定部と前記受光素子と前記回路素子と前記第２リードフレームの配線の接続部を赤外光に対して透光性を有しかつ可視光に対して遮光性を有する樹脂で一体に覆うことにより、舌片部との相乗効果によって、外部の可視光に起因する誤動作を防止して受光モジュールの耐雑音特性を良好にして光リモコン用に好適な構成とすることができる。
【０００９】
請求項２に記載のように、前記回路素子の所定電位に接続される電極と前記第1リードフレームとの間を配線手段により接続することにより、前記回路素子と前記第１リードフレームの電位を同電位に保って回路素子の電位変動を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の第１実施形態を図１、図２、図３に従って説明する。図１は本実施形態に係る受光モジュ−ルの平面断面図、図２は図１のＡＡ断面図である。これらの図に於て、フレ−ム１は金属性の板からなり、複数のリードフレームからなる。リードフレームの１つは、幅の広い素子固定部１１とリ−ド部１２を有している。リ−ド部１２に略平行に他のリ−ドフレ−ム１３、１４が２本配置されている。
【００１１】
受光素子２は例えばシリコンＰＩＮホトダイオ−ドからなり、フレ−ム１の素子固定部１１に導電性接着剤を介して固着されている。受光素子２は電極２１、半導体基板（Ｐ層）２２、Ｉ層２３、空乏層２４、拡散層（Ｎ層）２５、他の電極２６から構成されている。Ｉ層２３はシリコンに濃度１０14ｃｍ-3程度のＰ型不純物を添加されたものである。半導体基板２２は、このＩ層２３の下部に選択拡散され、濃度１０19〜１０20ｃｍ-3のＰ型不純物が添加されている。拡散層（ｎ層）２５はＩ層２３の上部に部分的に選択拡散され、濃度１０19〜１０20ｃｍ-3のＮ型不純物が添加されている。空乏層２４はＮ層２５の表面からＩ層２３の内部に部分的に延びて形成されたもので、キャリア濃度が非常に少ない領域である。
【００１２】
回路素子３は素子固定部１１上に導電性接着剤を介して固着されている。回路素子３は断面図で示す様に、電極３０１、半導体基板（Ｐ層）３０２、Ｎ+（埋込層）３０３、Ｎ層３０４、Ｎ+層３０５と３０６、Ｐ層３０７、ＳｉＯ2層３０８、導電層３０９、導電層３１０、他の電極３１１、３１２、３１３、３１４から構成されている。この様に受光素子２と回路素子３はそれぞれフレ−ム１と接続される電極２１と３０１上に同一導電型（Ｐ型）の半導体基板２２と３０２を有している。
【００１３】
金属細線４１、４２、４３、４４は金等からなる配線手段で、それぞれ受光素子２の他の電極２６と回路素子３の他の電極３１１との間、素子固定部１１と他の電極３１３との間、他のリ−ドフレ−ム１３と他の電極３１２との間、他のリ−ドフレ−ム１４と他の電極３１４との間に接続されている。そして好ましくは、この回路素子３の周辺をカ−ボン入りシリコ−ン等の遮光性樹脂５が覆う様に設けられている。
【００１４】
フレ−ム１の素子固定部１１と受光素子２と回路素子３又は遮光性樹脂５は、エポキシ樹脂等からなりかつ受光素子２の必要な波長の光（概ね赤外光）に対して透光性を有しかつ他の波長の光（特に可視光）に対して遮光性を有する黒色の樹脂６で一体に覆われている。
【００１５】
次にこの受光モジュ−ルの動作を図３のブロック図に従い説明する。この図に於て回路素子３は、例えばＡＢＬＣ３１５と増幅器３１６とリミッタ３１７とフィルタ３１８と検波回路３１９と波形整形回路３２０とトランジスタ３２１と抵抗３２２の各回路からなる。受光素子２のアノ−ド側（電極２１）はフレ−ム１を介してアノ−ド共通タイプとして接地電位に接続され、カソ−ド側（他の電極２６）は回路素子３の入力に接続されている。ＡＢＬＣ３１５はオ−トバイアスロジックレベルコントロ−ルであり、受光素子２に一定の逆バイアス電位を与える。他のリ−ドフレ−ム１４に印加される電位Ｖｃｃは回路素子３内の各回路に電圧を与える。リ−ド部１２は電源電位、すなわち接地電位に接続されている。この様にして電気信号を変調された赤外光を受けとった受光素子２からの信号は回路素子３を経て、他のリ−ドフレ−ム１３に出力信号Ｖｓｓを与える。
【００１６】
ここで、図1、図2に示すように、受光素子２と回路素子３はそれぞれの裏側の電極がリードフレームの素子固定部１１に導電性接着剤を介して共通に接続され、前記リードフレームのリード部１２が電源電位（接地電位）に接続されているので、リードフレームがシールド板として機能し、受光素子２や回路素子３に侵入する雑音を低減する事ができる。また、リードフレーム１３の前方に回路素子３を配置し、回路素子3の前方に受光素子２を配置し、受光素子２、配線４１、回路素子３、配線４３、リードフレーム１３を直線的に配列しているので、微弱信号が出力される配線４１を、大きな信号が出力される配線４３、リードフレーム１３と離間して配置する事ができる。その結果、配線４１に配線４３やリードフレーム１３などの出力が与える影響を最小限に抑制する事ができ、受光モジュールの動作の安定化を図る事ができる。
【００１７】
次に、カソ−ド共通タイプとして、本発明の第２実施形態を図４に従って説明する。図４は本実施形態に係る受光モジュ−ルのブロック図である。図４で示した番号の内、図１ないし図３と同じ番号は同じ部品である事を示す。受光素子２ａは第１実施形態で示した受光素子２のＰ層とＮ層を逆転させたものである。すなわちＩ層２３ａはシリコンにＮ型不純物を添加され、半導体基板２２ａはＮ型不純物が添加され、拡散層（Ｐ層）２５ａはＰ型不純物が添加されたものである。
【００１８】
回路素子３ａは概ね第１実施形態で示した回路素子３のＰ層とＮ層を逆転させたものであり、半導体基板３０２ａはＮ型である。但しトランジスタ３２１は第１実施形態と同じＮＰＮ型を用いる。受光素子２ａのカソ−ド側（電極２１）はフレ−ム１を介してカソ−ド共通タイプとしてプラス電位に接続され、アノ−ド側（他の電極２６）は回路素子３ａの入力に接続されている。リ−ド部１２に印加される電源電位Ｖｃｃは回路素子３ａ内の各回路にその電位を与える。他のリ−ドフレ−ム１４は接地電位に接続されている。この様にして変調された赤外光は受光素子２ａを経て、回路素子３ａにより、他のリ−ドフレ−ム１３に出力信号Ｖｓｓを与える。このカソ−ド共通タイプの実施形態もアノード共通タイプの実施形態と同様の作用効果を奏する事ができる。
【００１９】
さらに本実施形態の受光モジュ−ルに用いた受光素子２ａの光吸収効率特性を図５に従い説明する。この図に於て横軸は空乏層２４ａの厚さ（μｍ）であり、縦軸は光吸収効率（％）、すなわち発生フォトン数を入射フォトン数で割ったものの百分率である。この中で特性Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは受光素子２ａが受ける光の波長であり、それぞれ７００、７８０、９００、９４０、１０００ｎｍである。赤外光（９３０〜９５０ｎｍ）を効率よく（９０％以上）受けるには空乏層の厚さが１１０μｍ以上必要な事が判かる。
【００２０】
従来の様に半導体基板上に受光素子を一体化して製造すると、その受光素子内のＩ層はエピタキシャル法で製造されるため、Ｉ層の不純物濃度は十分小さくならない。（１０16ｃｍ-3程度）故にＩ層の比抵抗が小さいので空乏層の厚さを厚くする事ができない。これに対して本実施形態では、受光素子２ａは回路素子３ａと独立して製造されるので、受光素子２ａのＩ層２３ａの不純物濃度を１０14ｃｍ-3程度と小さく設定する事ができる。故にＩ層２３ａの比抵抗が（５００〜３０００Ωｃｍと）大きくなるので、空乏層の厚さは例えば１１０μｍ以上と厚く製造する事ができる。従って赤外光を効率よく（９０％以上）受光する事ができ、受光素子２ａの感度が高くなり、応答速度が早くなる。
【００２１】
次にシ−ルドケ−スを用いた本発明の第３実施形態を図６に従って説明する。以下の説明に於て第１実施形態又は第２実施形態と同じ番号のものは同じ物である事を示す。図６は、本実施形態に係る受光モジュ−ルの斜視図であり、図１のフレ−ムの素子固定部１１の延長上にコ字状の舌片部を設けこれを折り曲げたものである。すなわちフレ−ム７１の先端に設けた舌片部７２に透孔７３を設け、その透孔７３が受光素子２又は２ａの位置に対応するように、そして素子固定部と舌片部７２の主表面が略平行になるように折り曲げ加工して舌片部７２で樹脂６０の表面を覆う。透孔７３は受光素子２又は２ａの光導入孔となり、受光素子２又は２ａと回路素子３又は３ａはフレ−ム７１が少なくとも３面、図の例では５面であるが、舌片部を箱型に加工しておけば６面を覆う事ができる。またフレ−ムの薄い場合や、折り曲げをしてもフレ−ムが少し元に戻り樹脂６０とフレ−ムの間隔が大きくなるような場合には、樹脂６０の側面に小さな突起を設け、舌片部７２の側面折曲部に孔もしくは爪を設け、これらを係止させればフレ−ムは所定の箱状に形成できる。このように、受光素子２と回路素子３を共通に配置したフレームの一部を折り曲げてシールド用の舌片部７２を形成したので、この舌片部７２も受光素子２及び回路素子３の下面を覆うフレームと同電位に保つ事ができ、受光素子２及び回路素子３の周囲を広範囲にシールドする事ができる。
【００２２】
なおシ−ルドを設ける他の方法としては、フレ−ムの上に素子が載置されこのフレ−ムが所定電位に接続される事を利用して、このフレ−ムの一部を樹脂から突出させ、樹脂全体を導電性熱収縮チュ−ブで覆い、そのチュ−ブが突出したフレ−ムと電気的に接触するように構成する事でも構成できる。なお以上の説明に於て、受光素子２、２ａとしてＰＩＮホトダイオ−ドを例示したが、その他にホトトランジスタやホトダイオ−ドなどにも適用可能である。
【００２３】
上述の実施形態によれば、同一導電型の半導体基板を有する受光素子と回路素子をそれぞれ電極を介して同一フレ−ムに載置する。故に受光素子と回路素子の電位が一定電位に固定される事で、いわゆるフロ−ティングによる出力変動がない。そして、両素子を直接接続するので微弱信号を扱う部分が十分近接し、関係する面積も小さくなる。故に耐雑音特性が良好となる。更に受光素子を回路素子と独立して設けるので、受光素子のＩ層の不純物濃度を小さくする事により、Ｉ層の比抵抗が大きくなる。故に空乏層の厚みが大きくなり、光吸収効率が高くなるので受光素子の感度が高くなり、応答速度も早くなる。また、プリント基板を用いないでフレ−ムに直接素子を載置するのでモジュ−ルが小型となる。
【００２４】
さらに、受光素子及び回路素子を配置したフレームと同電位の舌片部によって樹脂を覆う事でシ−ルド効果を簡単にかつ確実に得る事ができる。その場合、透孔によって受光素子には光が導かれるが同じ平面内にある回路素子はフレ−ムにより光が遮られるので、回路素子が光エネルギ−によって誤動作する事はない。また本発明は回路素子の周辺を遮光性樹脂で覆う事により、光が遮ぎられるので、回路素子が光エネルギ−によって誤動作しない。そして受光素子を透光性樹脂で覆うので、受光素子には適正な光が導かれる。以上のように上記実施形態によれば、耐雑音特性が良好な受光モジュールを提供する事ができる。また、受光素子の感度が高く、応答速度も早い受光モジュールを提供する事ができる。また、小型で誤動作が少ない受光モジュールを提供する事ができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、受光素子とその出力信号を増幅して出力する回路素子を備えるので、両者を単独に製作する際、最適の比抵抗を選択する事により受光素子の出力を高めて応答速度を早くできる。さらに、受光素子と回路素子の両方を金属製のリードフレームの素子固定部に固着するとともに光導入孔を有する舌片部によって覆うので、このリードフレームを素子の上下を覆うシールド板として機能させ、耐雑音特性が良好な受光モジュールとする事ができる。
【００２６】
また、素子を覆う舌片部は、リードフレームの素子固定部の延長上部分を折り曲げ加工して設けられるので、別途シールド板を装着する場合に比べて組み立て作業性が良好になる。
【００２７】
特に、舌片部には受光素子の光導入孔が設けられているので、一般的なシールド構造では得られない受光モジュールに最適なシールド構造を提供する事ができる。
【００２８】
また、リードフレームが、受光素子あるいは回路素子に接地電位を与える構成とすると、受光素子あるいは回路素子に接地電位を与える構造とシールド用に接地電位を与える構成を兼用して構成の簡素化を図る事ができる。さらにまた、受光モジュールの耐雑音特性をより良好にする事ができる。
【００２９】
また、受光素子と回路素子を可視光に対して遮光性を有する樹脂によって覆う事により、舌片部との相乗効果によって、外部の可視光に起因する誤動作を防止して受光モジュールの耐雑音特性をより良好にする事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る受光モジュ−ルの平面断面図である。
【図２】図１のＡＡ断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る受光モジュ−ルのブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る受光モジュ−ルのブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る受光モジュ−ルの光吸収効率特性図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る受光モジュ−ルの斜視図である。
【符号の説明】
１ フレ−ム
２、２ａ 受光素子
３、３ａ 回路素子
５ 遮光性樹脂
６ 樹脂
Claims (2)
- ・ 受光素子と、
・ 前記受光素子の出力信号を増幅して出力する回路素子と、
・ リード部と、前記受光素子及び回路素子が固着される素子固定部と、前記素子固定部の延長上に設けられた舌片部とを有し、所定電位に接続される第1リードフレームと、
・ 前記回路素子の出力電極と配線を介して接続された信号出力用の第２リードフレームと、
を備えた光リモコン用受光モジュールであって、
前記素子固定部におけるリード部の前方に前記回路素子を、更に前記回路素子の前方に前記受光素子をそれぞれ固着することによって前記素子固定部の一方の面に前記受光素子と前記回路素子のみを固着し、前記受光素子の出力側電極と前記回路素子の入力側電極とを配線手段により直接接続し、更に前記舌片部は前記受光素子の光導入孔が設けられているとともに、前記受光素子と前記回路素子を覆うように折り曲げ加工されており、前記素子固定部と前記受光素子と前記回路素子と前記第２リードフレームの配線の接続部を赤外光に対して透光性を有しかつ可視光に対して遮光性を有する樹脂で一体に覆っていることを特徴とする光リモコン用受光モジュ−ル。 - 前記回路素子の所定電位に接続される電極と前記第1リードフレームとの間を配線手段により接続したことを特徴とする請求項 1に記載の光リモコン用受光モジュール。
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| JP3-41789 | 1991-03-07 | ||
| JP2002141229A JP3696178B2 (ja) | 1991-03-07 | 2002-05-16 | 光リモコン用受光モジュール |
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