JP4598572B2 - 光通信モジュールの実装構造およびこれを用いた携帯型電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、特に携帯型電話機などの回路基板に実装された光通信モジュールの実装構造、およびこの実装構造を有する携帯型電子機器に関する。

発光素子および受光素子を備えることにより双方向通信が可能とされた光通信モジュールとしては、たとえばＩｒＤＡ準拠の赤外線データ通信モジュールがある。このような赤外線データ通信モジュールは、ノートパソコン、携帯電話、電子手帳などの携帯型電子機器に普及している。

従来の赤外線データ通信モジュールの実装構造の一例を図８に示す。同図は、回路基板Ｃに実装された赤外線データ通信モジュールＤの実装構造Ｘを示している。赤外線データ通信モジュールＤは、赤外線を発光可能な発光素子（図示略）および赤外線を受光可能な受光素子（図示略）が搭載された基板９１と、これらの発光素子および受光素子を封止する樹脂パッケージ９２とを備える。樹脂パッケージ９２のうち上記発光素子および受光素子の正面部分には、２つのレンズ部が形成されている。図示されたレンズ部９３は、これらのレンズ部のうちの一つである。基板９１には、その側面から底面に跨る複数の端子９４が形成されている。回路基板Ｃは、たとえば携帯型電話機の構成部品の一つであり、赤外線データ通信モジュールＤをはじめとする電子部品が実装されている。回路基板Ｃの実装面Ｃｉには、複数のパッドＰが形成されている。この実装構造Ｘにおいては、赤外線データ通信モジュールＤは、レンズ部９３の光軸Ｏｐが回路基板Ｃの端面Ｃｅの法線方向を向く姿勢で実装面Ｃｉ上に実装されている。複数の端子９４と複数のパッドＰとは、互いの対応するものどうしがハンダ（図示略）により接合されている。このような構成によれば、端面Ｃｅの法線方向に発光し、かつこれと反対方向に向かってくる赤外線を受光可能な、いわゆる側面受発光タイプの実装構造を実現することができる。実装構造Ｘを携帯型電話機（図示略）に用いれば、たとえば筐体の側面に受発光用の透過窓を設けることにより、携帯型電話機どうしのデータ通信を容易に行うことができる。

しかしながら、近年は上記携帯型電話機の薄型化がますます進められている。上記携帯型電話機の筐体を薄型化するためには、実装構造Ｘにおいても回路基板Ｃおよび赤外線データ通信モジュールＤをあわせた図中高さを抑える必要がある。たとえば、赤外線データ通信モジュールＤについては、図中高さ寸法が２ｍｍ程度まで薄型化が図られているが、回路基板Ｃを加えた高さは、たとえば３ｍｍ以上となっている。上記携帯型電話機においては、０．１ｍｍ単位の薄型化が重要となる場合があり、実装構造Ｘは、このような薄型化の要請に十分には応えられていなかった。

特開２００３−８０６６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、薄型化を図ることが可能な光通信モジュールの実装構造およびこれを用いた携帯型電子機器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。

本発明の第１の側面によって提供される光通信モジュールの実装構造は、実装用の端子を有する基板と、上記基板に搭載された受光素子および発光素子と、上記受光素子および発光素子を封止し、かつ上記受光素子および発光素子の正面に位置するレンズ部を有する樹脂パッケージと、を備える光通信モジュールが、実装用のパッドを有する回路基板に実装された実装構造であって、上記回路基板には、空隙部が形成されており、上記光通信モジュールの上記レンズ部を除く部分すべてが、上記基板の面内方向および厚さ方向の双方において上記空隙部に収容されており、上記光通信モジュールと上記基板との間には、接着剤が充填されており、上記基板の上記実装用の端子が形成された面と上記回路基板の上記実装用のパッドが形成された面とは互いに面一であり、かつ、上記実装用の端子と上記実装用のパッドとは、リードによって接続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うち、上記空隙部に収容されている部分の高さに相当する分だけ、上記実装構造に含まれる上記光通信モジュールと上記回路基板とをあわせた高さを小さくすることが可能である。したがって、上記実装構造の薄型化を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記空隙部は、上記回路基板の一端面側に開放するように形成された凹部であり、上記光通信モジュールは、上記レンズ部の光軸が上記一端面の法線方向を向く姿勢で、上記レンズ部を除く部分すべてが上記凹部に収容されている。このような構成によれば、上記実装構造の薄型化を図りつつ、上記回路基板の上記一端面の法線方向においてデータ通信が可能ないわゆる側面受発光タイプの実装構造とするのに適している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記端子は、上記光通信モジュールの上記基板の一側面に形成されており、上記光通信モジュールの上記一側面と、上記回路基板のうち上記パッドが形成された面とは、上記回路基板の厚さ方向における位置が同じである。このような構成によれば、上記パッドと上記端子とが上記回路基板の厚さ方向において同じ位置に配置されていることとなり、たとえばリードを用いてこれらを容易に接続することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記光通信モジュールは、上記回路基板の厚さ方向において、上記回路基板の表裏面間に配置されている。このような構成によれば、上記光通信モジュールは、上記回路基板の厚さ方向において上記回路基板から突出しない。したがって、上記実装構造の厚さを、上記回路基板の厚さ程度とすることが可能である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記空隙部は、上記回路基板を厚さ方向に貫通する窓部であり、上記光通信モジュールは、上記レンズ部の光軸が上記回路基板の厚さ方向を向く姿勢で、上記レンズ部を除く部分すべてが上記窓部に収容されている。このような構成によれば、上記回路基板の表裏面のいずれか一方の法線方向に向けて赤外線を出射し、かつこれと反対方向に向かってきた赤外線を受けることが可能な、いわゆる上面受発光タイプの実装構造とすることができる。また、上記光通信モジュールのうち上記空隙部に収容された部分の高さに相当する分だけ、上記実装構造の薄型化を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記端子は、上記光通信モジュールのうち上記レンズ部が形成された面とは反対側に位置する底面に形成されており、上記光通信モジュールの上記底面と、上記回路基板のうち上記パッドが形成された面とは、上記回路基板の厚さ方向における位置が同じである。このような構成によれば、上記パッドと上記端子とを容易に接続することができる。

本発明の第２の側面によって提供される携帯型電子機器は、実装用の端子を有する基板と、基板に搭載された受光素子および発光素子と、これらの受光素子および発光素子を封止する樹脂パッケージと、を備える光通信モジュールが、実装用のパッドを有する回路基板に実装されている携帯型電子機器であって、本発明の第１の側面に係る実装構造を有することを特徴としている。このような構成によれば、上記携帯型電子機器の薄型化を図るのに好適である。

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〜図３は、本発明の第１の側面に係る赤外線データ通信モジュールの実装構造の一例を示している。この実装構造Ａ１においては、赤外線データ通信モジュールＤが回路基板Ｃに実装されており、後述するようにいわゆる側面受発光タイプの実装構造となっている。

赤外線データ通信モジュールＤは、図２に示すように基板１、発光素子２、受光素子３、駆動ＩＣ４、および封止樹脂５を備えており、ＩｒＤＡ規格に準拠した赤外線データ通信が可能な電子部品として構成されている。

基板１は、ガラスエポキシなどの樹脂により、全体として長矩形状に形成されている。基板１上には、配線パターン（図示略）が形成されている。この配線パターンの一部から延びた部分は、図３に示すように、基板１の一側面において基板１の厚み方向に延びる複数の端子１１となっている。端子１１は、この赤外線データ通信モジュールＤを回路基板Ｃに実装するためのものである。

図２に示すように、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１ａ内に搭載されている。発光素子２は、ワイヤボンディング（図示略）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、ワイヤボンディング（図示略）により上記配線パターンと接続されている。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り、ワイヤボンディング（図示略）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、赤外線以外のあらゆる波長の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、トランスファー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、および駆動ＩＣ４を覆うように基板１上に設けられている。図１ないし図３に示すように、樹脂パッケージ５には、２つのレンズ部５１，５２が一体的に形成されている。レンズ部５１，５２は、図２に示すようにいずれも図中上方に膨出した形状とされている。レンズ部５１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。レンズ部５２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Ｄ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。

回路基板Ｃは、たとえば携帯型電話機の構成部品のひとつであり、赤外線データ通信モジュールＤをはじめとする複数の電子部品を保持し、これらを互いに導通させて電力供給や信号入出力を可能とするためのものである。回路基板Ｃは、たとえばガラスエポキシなどの樹脂により形成されている。図１および図２に示すように、回路基板Ｃには、凹部Ｃｄが形成されている。凹部Ｃｄは、本発明でいう空隙部の一例であり、回路基板Ｃの端面Ｃｅ側に開放している。図１および図３に示すように、回路基板Ｃには複数のパッドＰが形成されており、これらのパッドＰが形成された面が実装面Ｃｉとなっている。複数のパッドＰは、実装面Ｃｉに形成された配線パターンの一部であり、凹部Ｃｄの底辺に向けて延びている。

実装構造Ａ１においては、図１および図２に示すように、赤外線データ通信モジュールＤの一部が回路基板Ｃの凹部Ｃｄに収容されている。本実施形態においては、図２に示すように、赤外線データ通信モジュールＤのうちレンズ部５１，５２を除く部分が凹部Ｃｄに収容されている。また、赤外線データ通信モジュールＤは、レンズ部５１，５２の光軸Ｏｐ１，Ｏｐ２が端面Ｃｅの法線方向を向く姿勢で回路基板Ｃに実装されている。これにより、赤外線データ通信モジュールＤは、発光素子２から端面Ｃｅの法線方向に赤外線を発光し、かつこの法線方向と反対方向に向かってきた赤外線を受光素子３により受光可能に構成されている。このような実装構造Ａ１は、いわゆる側面受発光タイプと呼ばれている。また、本実施形態においては、図３に示すように、赤外線データ通信モジュールＤは、その図中高さが回路基板Ｃの厚さよりも小さく、回路基板Ｃの厚さ方向において回路基板Ｃの実装面Ｃｉとその反対側の面との間に配置されている。

図２および図３に示すように、赤外線データ通信モジュールＤは、接着剤Ｂにより回路基板Ｃに固定されている。また、図１および図２に示すように、赤外線データ通信モジュールＤの複数の端子１１と回路基板Ｃの複数のパッドＰとの対応するものどうしは、それぞれリードＬを介して導通している。リードＬは、たとえば鉄製または銅製の帯状部材である。リードＬは、ハンダＳを介して端子１１およびパッドＰのそれぞれに接合されている。ハンダＳは、たとえばリードＬと端子１１およびパッドＰとの間にハンダペーストを塗布し、これを高温乾燥させることにより形成されている。本実施形態においては、実装面Ｃｉと、赤外線データ通信モジュールＤのうち端子１１が形成された面とは、いわゆる面一とされている。

次に、実装構造Ａ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、図３に示すように、赤外線データ通信モジュールＤのうち、回路基板Ｃの凹部Ｃｄに収容されている部分の高さに相当する分だけ、実装構造Ａ１に含まれる赤外線データ通信モジュールＤと回路基板Ｃとをあわせた高さを小さくすることが可能である。したがって、この実装構造Ａ１が用いられる電子機器の薄型化を図ることができる。

また、赤外線データ通信モジュールＤを凹部Ｃｄに収容すれば、薄型化を図りつつ、回路基板Ｃの端面Ｃｅの法線方向においてデータ通信が可能な側面受発光タイプの実装構造とするのに適している。

さらに、本実施形態においては、赤外線データ通信モジュールＤは、回路基板Ｃの厚さ方向において回路基板Ｃから突出しない。これにより、実装構造Ａ１の厚さを回路基板Ｃの厚さ程度とすることが可能である。したがって、上記電子機器の薄型化に好適である。なお、本実施形態とは異なり、赤外線データ通信モジュールＤの一部が回路基板Ｃの厚さ方向において突出する構成であってもよい。赤外線データ通信モジュールＤの少なくとも一部が回路基板Ｃの厚さ方向において凹部Ｃｄに収容されていれば、その分だけ実装構造Ａ１の薄型化が可能である。

また、パッドＰと端子１１とが回路基板Ｃの厚さ方向において同じ位置に配置されていることにより、リードＬを用いた接合作業が容易である。さらに、リードＬは、不当に撓まされることが無く、変形による応力も生じにくい。したがって、赤外線データ通信モジュールＤの機能を適切に発揮させるのに有利である。

図４は、本発明の第２の側面に係る携帯型電子機器としての携帯型電話機の一例を示している。本図に示された携帯型電話機Ｍ１は、操作部Ｍａと液晶ディスプレイを有する表示部Ｍｂとが蝶番を介して連結された構造とされており、上述した実装構造Ａ１が用いられている。

操作部Ｍａの側面には、透過窓Ｍｗが設けられている。透過窓Ｍｗは、操作部Ｍａの側面に設けられた開口部に樹脂板が嵌め込まれたものである。この樹脂板は、たとえば赤外線データ通信モジュールＤの樹脂パッケージ５と同様に、赤外線を透過可能な樹脂を用いて形成されている。これにより、透過窓Ｍｗを通して赤外線を用いたデータ通信が可能となっている。

操作部Ｍａの透過窓Ｍｗ内方においては、赤外線データ通信モジュールＤが回路基板Ｃに実装されている。この実装には、上述した実装構造Ａ１が採用されている。すなわち、赤外線データ通信モジュールＤの光軸Ｏｐ１，Ｏｐ２は、回路基板Ｃの端面法線方向を向いており、透過窓Ｍｗと交差している。これにより、携帯型電話機Ｍ１は、操作部Ｍａの側方に置かれた他の携帯型電話機との間で赤外線を用いたデータ通信が可能に構成されている。

このような実施形態によれば、上述した実装構造Ａ１の作用から理解されるように、実装構造Ａ１を有する操作部Ｍａの薄型化が可能となる。したがって、図示された携帯型電話機Ｍ１操作する状態、および図示された状態から表示部Ｍｂを折りたたんだ状態の双方の状態において、携帯型電話機Ｍ１の薄型化を図ることができる。

図５，６は、本発明の第１の側面に係る実装構造の他の例を示している。本実施形態の実装構造Ａ２においては、赤外線データ通信モジュールＤが窓部Ｃｗを有する回路基板Ｃに実装されており、後述するようにいわゆる上面受発光タイプとされている点が、上述した実装構造Ａ１と異なっている。なお、図５以降の図においては、上記実施形態と類似の要素については、同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。

窓部Ｃｗは、回路基板Ｃの端縁から離間した位置に形成されており、いずれの端面側にも開放していない。窓部Ｃｗは、赤外線データ通信モジュールＤの平面視形状を一回り大きくしたような長矩形状とされている。図５に示すように、赤外線データ通信モジュールＤは、レンズ部５１，５２の光軸Ｏｐ１，Ｏｐ２が図中上方を向く姿勢で実装されている。図６に示すように、本実施形態においては、赤外線データ通信モジュールＤの底面に複数の端子１１が設けられている。この底面と、回路基板Ｃの実装面Ｃｉとは、略面一とされている。端子１１とパッドＰとの接続には、実装構造Ａ１と同様にリードＬが用いられている。

本実施形態によれば、回路基板Ｃの図５における図中上面の法線方向に向けて赤外線を出射し、かつこれと反対方向に向かってきた赤外線を受けることが可能な、いわゆる上面受発光タイプの実装構造とすることができる。上面受発光タイプである実装構造Ａ２においても、赤外線データ通信モジュールＤの一部が回路基板Ｃの窓部Ｃｗに収容されていることにより、赤外線データ通信モジュールＤの回路基板Ｃからの突出高さを小さくすることが可能である。したがって、実装構造Ａ２の薄型化が可能であり、これを用いた電子機器の薄型化を図ることができる。

図７は、本発明の第２の側面に係る携帯型電話機の他の例を示している。本実施形態の携帯型電話機Ｍ２には、上述した上面受発光タイプの実装構造Ａ２が用いられている。

本実施形態においては、表示部Ｍｂの裏側に透過窓Ｍｗが設けられている。表示部Ｍｂの透過窓Ｍｗ内方においては、赤外線データ通信モジュールＤが回路基板Ｃに実装されている。この実装構造は、実装構造Ａ２とされている。これにより、赤外線データ通信モジュールＤの光軸Ｏｐ１，Ｏｐ２は、透過窓Ｍｗと交差しており、表示部Ｍｂの背面から機外に向けて延びている。

このような実施形態によれば、互いに表示部Ｍｂの背面どうしが対向した状態とされた携帯型電話機Ｍ２どうしで、赤外線を用いたデータ通信を行うことが可能である。上述した実装構造Ａ２の薄型化の効果により、表示部Ｍｂは、赤外線データ通信モジュールＤを内蔵するにもかかわらず、これによる厚さの増加分を、たとえば回路基板Ｃから図５に示すレンズ部５１，５２の高さ程度に抑えることが可能である。したがって、携帯型電話機Ｍ２の薄型化を図るのに好適である。

本発明に係る光通信モジュールの実装構造およびこれを用いた携帯型電子機器は、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実装構造およびこれを用いた携帯型電子機器の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

光通信モジュールとしては、上述した赤外線データ通信モジュールに限定されず、赤外線以外の可視光などあらゆる波長の光を用いた光通信モジュールを採用してもよい。また、本発明に係る実装構造は、携帯型電話機以外のたとえばノートパソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）などの様々な電子機器に用いることができる。

本発明に係る光通信モジュールの実装構造の一例を示す要部斜視図である。 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。 本発明に係る携帯型電話機の一例を示す一部断面斜視図である。 本発明に係る光通信モジュールの実装構造の他の例を示す要部斜視図である。 本発明に係る光通信モジュールの実装構造の他の例を示す要部斜視図である。 本発明に係る携帯型電話機の他の例を示す全体斜視図である。 従来の光通信モジュールの実装構造の一例を示す要部斜視図である。

符号の説明

Ａ１，Ａ２ 実装構造
Ｂ 接着剤
Ｃ 回路基板
Ｃｄ 凹部（空隙部）
Ｃｅ 端面
Ｃｉ 実装面
Ｃｗ 窓部（空隙部）
Ｉｒ 赤外線データ通信モジュール（光通信モジュール）
Ｌ リード
Ｍ１，Ｍ２ 携帯型電話機
Ｏｐ１，Ｏｐ２ 光軸
Ｐ パッド
Ｓ ハンダ
１ 基板
１１ 端子
２ 発光素子
３ 受光素子
４ 駆動ＩＣ
５ 樹脂パッケージ
５１，５２ レンズ部

Claims (7)

1. 実装用の端子を有する基板と、
   上記基板に搭載された受光素子および発光素子と、
   上記受光素子および発光素子を封止し、かつ上記受光素子および発光素子の正面に位置するレンズ部を有する樹脂パッケージと、を備える光通信モジュールが、
   実装用のパッドを有する回路基板に実装された実装構造であって、
   上記回路基板には、空隙部が形成されており、
   上記光通信モジュールの上記レンズ部を除く部分すべてが、上記基板の面内方向および厚さ方向の双方において上記空隙部に収容されており、
   上記光通信モジュールと上記基板との間には、接着剤が充填されており、
   上記基板の上記実装用の端子が形成された面と上記回路基板の上記実装用のパッドが形成された面とは互いに面一であり、かつ、
   上記実装用の端子と上記実装用のパッドとは、リードによって接続されていることを特徴とする、光通信モジュールの実装構造。
2. 上記空隙部は、上記回路基板の一端面側に開放するように形成された凹部であり、
   上記光通信モジュールは、上記レンズ部の光軸が上記一端面の法線方向を向く姿勢で、上記レンズ部を除く部分すべてが上記凹部に収容されている、請求項１に記載の光通信モジュールの実装構造。
3. 上記端子は、上記光通信モジュールの上記基板の一側面に形成されており、
   上記光通信モジュールの上記一側面と、上記回路基板のうち上記パッドが形成された面とは、上記回路基板の厚さ方向における位置が同じである、請求項２に記載の光通信モジュールの実装構造。
4. 上記光通信モジュールは、上記回路基板の厚さ方向において、上記回路基板の表裏面間に配置されている、請求項２または３に記載の光通信モジュールの実装構造。
5. 上記空隙部は、上記回路基板を厚さ方向に貫通する窓部であり、
   上記光通信モジュールは、上記レンズ部の光軸が上記回路基板の厚さ方向を向く姿勢で、上記レンズ部を除く部分すべてが上記窓部に収容されている、請求項１に記載の光通信モジュール。
6. 上記端子は、上記光通信モジュールのうち上記レンズ部が形成された面とは反対側に位置する底面に形成されており、
   上記光通信モジュールの上記底面と、上記回路基板のうち上記パッドが形成された面とは、上記回路基板の厚さ方向における位置が同じである、請求項５に記載の光通信モジュールの実装構造。
7. 実装用の端子を有する基板と、基板に搭載された受光素子および発光素子と、これらの受光素子および発光素子を封止する樹脂パッケージと、を備える光通信モジュールが、実装用のパッドを有する回路基板に実装されている携帯型電子機器であって、
   請求項１ないし６のいずれかに記載の実装構造を有することを特徴とする、携帯型電子機器。

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