JP4065673B2

JP4065673B2 - 赤外線通信ユニット

Info

Publication number: JP4065673B2
Application number: JP2001316971A
Authority: JP
Inventors: 賢司高瀬
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2021-10-15
Also published as: JP2003124498A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、赤外線通信ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この発明に関連する従来技術としては、発光素子と受光素子とを一体に樹脂封止する赤外線通信用光送受信モジュールにおいて、発光素子と受光素子とを一体に封止する、広い波長領域にわたって光を通過させる透明モールド樹脂と、この透明モールド樹脂の周囲を覆う、可視光領域の光を除去する可視光カットモールド樹脂とを備え、透明モールド樹脂と可視光カットモールド樹脂との２種類の樹脂を用いた２重モールド構造を有するものが知られている（例えば、特許第３１７３４８７号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、赤外線通信ユニットは、データ通信を目的とした光無線通信分野においてパソコンやＰＤＡ、プリンタなど様々な装置に使用されている。いずれの装置においてもユニット担体での存在は無く、必ず赤外線通信を１つの機能として利用する装置本体が存在する。そして赤外線通信ユニットはその本体内部に装備されるため、その装置自体が発生する電磁ノイズや外部（携帯電話や家電製品など電磁波を発する装置）からの電磁ノイズによって通信が妨げられる。そこで、それらの耐電磁ノイズ強化策として、ユニットにシールドケースを被せて電磁ノイズをシールドすることが行われてきた。
【０００４】
ところで、近年、上記のように赤外線通信を必要とする装置においては、小型化、低背型といった顧客のニーズに伴い、通信ユニットのシールドケースの小型化の必要性が出てきている。
しかし、シールドケースを小型化して赤外線通信ユニットに装着することは容易ではなく、実現は可能であるが従来より工数とコストが多くかかるという問題がある。一方、その通信ユニットをシールドケースで覆わないと電磁ノイズの影響で通信ユニットが誤動作し、確実な通信が行えなくなる。特に最近では、データ通信の高速化に伴い赤外線通信ユニットはノイズ特性にシビアになってきている。
【０００５】
また、携帯電話の普及で電磁ノイズの環境は悪化の一途をたどり、その影響で通話中の通信不良が多くなってきた。通信ユニットをシールドケースで覆う場合、受光・発光素子の光を受発光させるレンズ部分は裸状態であるため、強い電磁ノイズを受けると誤動作が生じていた。
【０００６】
特に電磁ノイズに弱いのは、受光素子の出力電流であり、受光素子の出力電流値は、一般に数ｎＡ〜数μＡと非常に微少である。その出力電流が流れる回路に電磁ノイズが近づくと正規の信号にノイズが加わることになり、正規の信号がノイズに埋もれて通信ユニットの誤動作に至っていた。
【０００７】
それに対応すべく受発光レンズを小型にしてノイズの影響を低減させても、受発光レンズを小型にしたデメリットとして通信距離が短くなり、広指向角による遠距離通信が不可能となる。また電磁ノイズ対策を回路的に考慮すると回路素子数が多くなり、コストアップ及びユニットのサイズアップにもつながる。
【０００８】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので受光素子の近傍に電磁ノイズ信号を受信する導電部材を設け、受光素子の出力信号と電磁ノイズ信号とを差動増幅することにより、電磁ノイズ信号を除去することが可能な赤外線通信ユニットを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、発光素子と、受光素子と、受光素子の出力信号を増幅して受信データ信号として出力する増幅器と、受光素子の近傍に設けられ電磁ノイズ信号を受信する導電部材と、発光素子、受光素子、増幅器および導電部材を搭載する基板とを備え、前記導電部材が基板上に平面的に蛇行するように形成された導体パターンからなり、蛇行する導体パターンにより基板上に形成される凹凸面上に受光素子が接着され、前記増幅器は受光素子の出力信号と導電部材により受信された電磁ノイズ信号との差を増幅して出力する差動増幅器からなる赤外線通信ユニットを提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の赤外線通信ユニットの特徴は、発光素子と、受光素子と、受光素子の出力信号と増幅して受信データ信号として出力する増幅器と、受光素子の近傍に設けられ電磁ノイズ信号を受信する導電部材とを備え、前記増幅器は受光素子の出力信号と電磁ノイズ信号との差を増幅して出力する差動増幅器からなる点にある。
【００１１】
この発明の発光素子と受光素子には、それぞれ発光ダイオード（ＬＥＤ）チップとフォトダイオードチップを用いることができる。
また、増幅器は、外部から入力された送信データを増幅して発光素子に印加するドライバ回路と共に一体的に集積（ＩＣ）化されてもよい。
発光素子と受光素子と増幅器と導電部材とを搭載する基板をさらに備えてもよい。この場合、発光素子と受光素子と増幅器と導電部材と基板を、透光性樹脂で樹脂封止してもよい。
【００１２】
電磁ノイズ信号を受信する導電部材が基板上に平面的に形成された導体パターンからなり、その導体パターンの上に受光素子が設置されてもよい。この場合、導体パターンは受光素子を取り囲むように設けられることが好ましい。それによって、アンテナとしての長さが確保でき、受光素子の出力に重畳される電磁ノイズに対応するノイズ信号を受信できる。
【００１３】
電磁ノイズ信号を受信する導電部材が基板上で平面的に蛇行するように形成された導体パターンからなり、その導体パターンの上に受光素子が設置されてもよい。この場合も、同様にアンテナとしての長さを確保できる。
【００１４】
導体パターンが金メッキされることが好ましい。それによって、導体パターンのアンテナとしての作用が向上する。
電磁ノイズ信号を受信する導電部材が、受光素子上を横切るように基板上に設けられた複数本の金ワイヤからなってもよい。
電磁ノイズ信号を受信する導体部材が受光素子上を互いに交差して横切るように基板上に設けられた２本の金ワイヤからなってもよい。
【００１５】
実施例
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
第１実施例
図１はこの発明の第１実施例を示す平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図である。これらの図に示すように、赤外線通信ユニット１において、基板２の上に方形状の銅箔パターン３、４、５が積層され、それらの上にＬＥＤチップ６、ＩＣチップ７、およびフォトダイオードチップ（以下、ＰＤチップという）８がそれぞれ銀ペースト接着により実装されている。
【００１７】
ＩＣチップ７は、赤外線通信ユニット１の外部から入力される送信データ信号を増幅してＬＥＤチップ６に印加するドライバ回路（図示しない）と、ＰＤチップ８から出力された電気信号を増幅してユニット１の外部へ受信データ信号として出力する差動増幅器１２とを内蔵している。
【００１８】
基板２の上には、電磁ノイズ信号を受信するための銅箔パターン９が銅箔パターン５を取り囲むように積層され、ＰＤチップ８の出力端子と銅箔パターン９とが、それぞれＡｕワイヤ１０と１１によって差動増幅器１２の２つの差動入力端子に接続（ワイヤボンディング）される。
【００１９】
銅箔パターン９は銅箔パターン５の外周を一周するように設けられるので、アンテナとしての長さが確保でき、ＰＤチップ８の本来の出力信号に重畳される電磁ノイズ信号にほぼ同等のノイズ信号を受信することができる。従って、差動増幅器１２はＰＤチップ８の出力信号から電磁ノイズ信号を除去した信号を出力する。
【００２０】
第２実施例
図３はこの発明の第２実施例を示す平面図であり、図４は図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。これらの図に示すように、赤外線通信ユニット１ａにおいて、基板２ａの上に方形状の銅箔パターン３ａ、４ａ、５ａが積層され、それらの上にＬＥＤチップ６ａ、ＩＣチップ７ａ、およびＰＤチップ８ａがそれぞれ銀ペースト接着により実装されている。
【００２１】
ＩＣチップ７ａは、赤外線通信ユニット１ａの外部から入力される送信データ信号を増幅してＬＥＤチップ６ａに印加するドライバ回路（図示しない）と、ＰＤチップ８ａから出力された電気信号を増幅してユニット１ａの外部へ受信データ信号として出力する差動増幅器１２ａとを内蔵している。
【００２２】
そして、ＰＤチップ８ａの出力端子と銅箔パターン５ａとが、それぞれＡｕワイヤ１０ａと１１ａによって差動増幅器１２ａの２つの差動入力端子に接続される。
【００２３】
銅箔パターン５ａは、アンテナとして作用し、ＰＤチップ８ａの本来の出力信号に重畳される電磁ノイズ信号にほぼ同等のノイズ信号を受信することができる。従って、差動増幅器１２ａはＰＤチップ８ａの出力信号から電磁ノイズ信号を除去した信号を出力する。
【００２４】
第３実施例
図５は、この発明の第３実施例を示す平面図であり、図６は図５のＣ−Ｃ矢視断面図である。これらの図に示すように、赤外線通信ユニット１ｂにおいて、基板２ｂの上に銅箔パターン３ｂ、４ｂ、５ｂが積層され、それらの上にＬＥＤチップ６ｂ、ＩＣチップ７ｂ、およびＰＤチップ８ｂがそれぞれ銀ペースト接着により実装されている。
【００２５】
ＩＣチップ７ｂは、赤外線通信ユニット１ｂの外部から入力される送信データ信号を増幅してＬＥＤチップ６ｂに印加するドライバ回路（図示しない）と、ＰＤチップ８ｂから出力された電気信号を増幅してユニット１ｂの外部へ受信データ信号として出力する差動増幅器１２ｂとを内蔵している。
【００２６】
銅箔パターン５ｂは、基板２ｂ上を平面的に蛇行するようなパターンで形成されている。そして、ＰＤチップ８ｂの出力端子と銅箔パターン５ｂとが、それぞれＡｕワイヤ１０ｂと１１ｂによって差動増幅器１２ｂの２つの差動入力端子に接続される。
【００２７】
銅箔パターン５ｂは基板２ｂ上を蛇行するように設けられるので、アンテナとしての長さが確保でき、ＰＤチップ８ｂの本来の出力信号に重畳される電磁ノイズ信号にほぼ同等のノイズ信号を受信することができる。従って、差動増幅器１２ｂはＰＤチップ８ｂの出力信号から電磁ノイズ信号を除去した信号を出力する。
【００２８】
また、ＰＤチップ８ｂは実装面が蛇行銅箔パターン５ｂにより凹凸状になる。それによって銀ペースト装着によるＰＤチップ８ｂの実装強度が増大し、赤外線通信ユニット１ｂを他の装置にリフローにより高温実装する場合にダイ剥がれしにくくなるという効果が生じる。
【００２９】
なお、第１〜第３実施例において、電磁ノイズ受信用の銅箔パターン９、５ａ、５ｂを金メッキすれば、それによって電磁ノイズに対する感度が向上するので、電磁ノイズの除去作用がさらに効果的に行われる。
【００３０】
第４実施例
図７は、この発明の第４実施例を示す平面図であり、図８は図７のＤ−Ｄ矢視断面図である。これらの図に示すように、赤外線通信ユニット１Ｃにおいて、基板２ｃの上に方形状の銅箔パターン３ｃ、４ｃ、５ｃが積層され、それらの上にＬＥＤチップ６ｃ、ＩＣチップ７ｃ、およびＰＤチップ８ｃがそれぞれ銀ペースト接着により実装されている。
【００３１】
ＩＣチップ７ｃは、赤外線通信ユニット１ｃの外部から入力される送信データ信号を増幅してＬＥＤチップ６ｃに印加するドライバ回路（図示しない）と、ＰＤチップ８ｃから出力された電気信号を増幅してユニット１ｃの外部へ受信データ信号として出力する差動増幅器１２ｃとを内蔵している。
【００３２】
基板２の上には、電磁ノイズ信号を受信するための３本のＡｕワイヤ９ｃが、ＰＤ素子８ｃの上を横切るように平行に設置され、ＰＤチップ８ｃの出力端子とＡｕワイヤ９ｃとが、それぞれＡｕワイヤ１０ｃと１１ｃによって差動増幅器１２ｃの２つの差動入力端子に接続される。
【００３３】
３本のＡｕワイヤ９ｃはＰＤ素子８ｃ上の上を横切るように設けられるので、アンテナとしての長さが確保でき、ＰＤチップ８ｃの本来の出力信号に重畳される電磁ノイズ信号にほぼ同等のノイズ信号を受信することができる。従って、差動増幅器１２ｃはＰＤチップ８ｃの出力信号から電磁ノイズ信号を除去した信号を出力する。
【００３４】
第５実施例
図９は、この発明の第５実施例を示す平面図であり、図１０は図９のＥ−Ｅ矢視断面図である。これらの図に示すように、赤外線通信ユニット１ｄにおいて、基板２ｄの上に方形状の銅箔パターン３ｄ、４ｄ、５ｄが積層され、それらの上にＬＥＤチップ６ｄ、ＩＣチップ７ｄ、およびＰＤチップ８ｄがそれぞれ銀ペースト接着により実装されている。
【００３５】
ＩＣチップ７ｄは、赤外線通信ユニット１ｄの外部から入力される送信データ信号を増幅してＬＥＤチップ６ｄに印加するドライバ回路（図示せず）と、ＰＤチップ８ｄから出力された電気信号を増幅してユニット１ｄの外部へ受信データ信号として出力する差動増幅器１２ｄとを内蔵している。
【００３６】
基板２の上には、電磁ノイズ信号を受信するための２本のＡｕワイヤ９ｃが、ＰＤ素子８ｃの上を互いに交差して横切るように設置され、ＰＤチップ８ｄの出力端子とＡｕワイヤ９ｄとが、それぞれＡｕワイヤ１０ｄと１１ｄによって差動増幅器１２ｄの２つの差動入力端子に接続される。
【００３７】
２本のＡｕワイヤ９ｄはＰＤ素子８ｄ上の上を交差して横切るように設けられるので、アンテナとしての長さが確保でき、ＰＤチップ８ｄの本来の出力信号に重畳される電磁ノイズ信号にほぼ同等のノイズ信号を受信することができる。従って、差動増幅器１２ｄはＰＤチップ８ｄの出力信号から電磁ノイズ信号を除去した信号を出力する。
【００３８】
【発明の効果】
この発明によれば、受光素子の近傍に設けた導電部材により電磁ノイズ信号を受信し、受光素子の出力信号から電磁ノイズ信号を差し引くようにしたので、簡単な構成で赤外線通信ユニットのサイズを大型化することなく、効果的に電磁ノイズ対策を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】この発明の第２実施例を示す平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】この発明の第３実施例を示す平面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図７】この発明の第４実施例を示す平面図である。
【図８】図７のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図９】この発明の第５実施例を示す平面図である。
【図１０】図１０のＥ−Ｅ矢視断面図である。
【符号の説明】
１赤外線通信ユニット
２基板
３銅箔パターン
４銅箔パターン
５銅箔パターン
６ＬＥＤチップ
７ＩＣチップ
８フォトダイオードチップ
９銅箔パターン
１０Ａｕワイヤ
１１Ａｕワイヤ
１２差動増幅器

Claims

発光素子と、受光素子と、受光素子の出力信号を増幅して受信データ信号として出力する増幅器と、受光素子の近傍に設けられ電磁ノイズ信号を受信する導電部材と、発光素子、受光素子、増幅器および導電部材を搭載する基板とを備え、前記導電部材が基板上に平面的に蛇行するように形成された導体パターンからなり、蛇行する導体パターンにより基板上に形成される凹凸面上に受光素子が接着され、前記増幅器は受光素子の出力信号と導電部材により受信された電磁ノイズ信号との差を増幅して出力する差動増幅器からなる赤外線通信ユニット。
導体パターンの上に受光素子が設置されてなる請求項１に記載の赤外線通信ユニット。