JP4794874B2 - 光通信モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光通信モジュールに関する。

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、携帯型電話機、電子手帳などに普及している。

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５に示す。この赤外線データ通信モジュールＸは、２つのレンズ部９１を有する樹脂パッケージ９０と、これを覆うシールドカバー９２とを備えている。２つのレンズ部９１は、基板（図示略）に搭載された発光素子（図示略）および受光素子（図示略）の正面にそれぞれ形成されている。シールドカバー９２は、上記発光素子および上記受光素子の駆動制御用の駆動ＩＣ（図示略）が外来の電磁ノイズやあらゆる波長の光を受けることを防止するためのものである。シールドカバー９２の長手方向中央には、グランド接続用のグランド端子９３が形成されている。グランド端子９３は、電磁ノイズの遮蔽によりシールドカバー９２に発生する微弱電流を図外の接地極へと逃がすための端子である。このような構成によれば、上記駆動ＩＣに電磁ノイズやあらゆる波長の光に起因する誤作動が生じることを防止可能であり、赤外線データ通信モジュールＸの動作信頼性を高めることができる。

しかしながら、この赤外線データ通信モジュールＸを、ノートパソコン、携帯型電話機、および電子手帳などの回路基板に実装する際には、以下のような不具合があった。すなわち、赤外線データ通信モジュールＸの上記回路基板への実装は、たとえばハンダリフローの手法を用いて行われる。グランド端子９３は、シールドカバー９２から延出しているため、その他の部位よりもリフロー炉内における温度上昇速度が速い。それゆえ、グランド端子９３と上記回路基板に形成された配線パターンのパッドとの間に塗布されたハンダペーストが最も早く溶融しやすい。溶融したハンダペーストは、液体状となり表面張力を生ずる。この表面張力により、グランド端子９３を上記パッドの中心へと向かわせる、いわゆるセルフセンタリング効果が発揮される。しかし、このセルフセンタリング効果に加えて、図５（ｂ）において、赤外線データ通信モジュールＸがグランド端子９３周りに回転してしまうおそれがある。たとえば、赤外線データ通信モジュールＸのうちグランド端子９３とは反対側寄りの部分には、上記受光素子および発光素子の電源供給または制御信号入出力のためのメイン端子が形成されている場合が多い。上記メイン端子を接続するためのハンダペーストが十分に溶融していないうちに、上記グランド端子９３周りの回転が生じると、上記メイン端子とこれを接続すべき上記回路基板上のパッドとがずれてしまう。このようなことでは、赤外線データ通信モジュールＸの機能を適切に発揮させることができないという問題があった。

特開２００４−３３５８８１号公報（図５）

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、実装時の位置ずれを抑制す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。

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。

本発明によって提供される光通信モジュールは、長矩形状の基板と、上記基板にその長手方向に並んで実装された発光素子および受光素子と、上記発光素子および受光素子のそれぞれの正面に形成された２つのレンズ部を有し、かつ上記発光素子および受光素子を覆う樹脂パッケージと、上記発光素子および受光素子の電磁シールドおよび遮光のためのシールドカバーと、を備えており、上記シールドカバーには、その一部から延出し、かつ、上記基板の長手方向において互いに離間した２以上のグランド接続用のグランド端子が形成されているとともに、上記シールドカバーは、上記２つのレンズ部間を延びる天板と、上記天板に連続し、かつ上記樹脂パッケージのうち上記長手方向に延びる側面に対向する背板と、上記背板に連続し、かつ上記樹脂パッケージの長手方向両端面をそれぞれ覆う２つの側板と、を有しており、上記２つのグランド端子は、上記２つの側板からそれぞれ上記長手方向に、上記基板のうち上記発光素子および上記受光素子が実装された面とは反対側の面と面一となるように延出しており、上記基板のうち、上記背板と反対側に位置する端面には、上記発光素子および上記受光素子への電源供給用およびこれらの制御信号入出力用のメイン端子が形成されており、かつ、上記２つのグランド端子は、上記背板寄りに設けられており、上記２つのレンズ部は、上記基板のうち上記発光素子および受光素子が実装された面が向く方向に突出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、ハンダリフローの手法を用いて上記光通信モジュールを実装する際に、上記２つのグランド端子のそれぞれに対して、溶融したハンダペーストによるセルフセンタリング効果が作用する。これにより、上記光通信モジュールは、長手方向に離間した２つのグランド端子によって位置決めされることとなり、不当な回転を抑制することができる。したがって、上記光通信モジュールを、位置ずれすることなく実装可能であり、上記光通信モジュールの機能を適切に発揮させることができる。また、このような構成によれば、上記シールドカバーの天板、背板、および２つの側板により、上記樹脂パッケージの三方および上方を覆うことが可能である。このような構造とすれば、上記シールドカバーを上記樹脂パッケージに対して正確な位置に取り付けることが可能である。また、上記２つのグランド端子間の距離を大きくするのに有利である。また、このような構成によれば、上記ハンダリフロー処理において、上記２つのグランド端子が上記メイン端子よりも先に回路基板に当接しても、上記メイン端子が浮き上がることを回避することができる。したがって、上記メイン端子を上記回路基板に対して確実に接続することが可能であり、上記光モジュールの機能を適切に発揮させるのに好適である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記天板には、上記樹脂パッケージ側に突出するエンボスが形成されている。本発明の好ましい実施の形態においては、上記天板のうち上記エンボス以外の部分と上記樹脂パッケージとの間には、接着剤が充てんされている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記シールドカバーは、上記天板に連続し、かつ上記背板とともに上記樹脂パッケージを挟む押圧板を有しており、上記押圧板の上記長手方向における両端には、上記長手方向に延びており、かつ上記押圧板から離間するほど上記樹脂パッケージに接近するように傾斜した２つの傾斜部が形成されている。本発明の好ましい実施の形態においては、上記各側板は、切断線によって部分的に囲まれており、かつ上記樹脂パッケージに接するように上記樹脂パッケージ側に陥没した舌部を有している。本発明の好ましい実施の形態においては、上記２つのレンズ部は、上記天板を挟んで、上記基板のうち上記発光素子および上記受光素子が実装された面が向く方向に上記天板よりも突出している。

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、本発明に係る赤外線データ通信モジュールの一例を示している。図３に示すように、赤外線データ通信モジュールＡ１は、基板１、発光素子２、受光素子３、駆動ＩＣ４、樹脂パッケージ５、およびシールドカバー６を具備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、全体として平面視長矩形状に形成されている。基板１の表面には、配線パターン（図示略）が形成されている。図１に示すように、基板１の一側面には、基板１の厚み方向に延びる凹溝の内面に導体層が形成された複数のメイン端子１１が設けられている。上記導体層は、上記凹溝から基板１の図中下面端縁にわたって形成されている。これにより、赤外線データ通信モジュールＡ１の図中下面が実装面となっている。メイン端子１１は、回路基板Ｃに形成された配線パターンのパッドＰｍに接続されるものであり、発光素子２および受光素子３への電源供給や、駆動ＩＣ４についての制御信号入出力に用いられる。

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、可視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および図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、いずれも図中上方に膨出した形状とされており、頂部５１ａ，５２ａをそれぞれ有している。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Ａ１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。

シールドカバー６は、駆動ＩＣ４に対する電磁シールドや遮光のために用いられるものであり、基板１および樹脂パッケージ５を覆うように設けられている。このシールドカバー６は、たとえば金属プレートを折り曲げ加工することにより形成されており、背板６１、天板６２、押圧板６３、および２つの端板６５を有している。

図１および図２に示すように、背板６１は、基板１および樹脂パッケージ５のうちメイン端子１１とは反対側の側面を覆っている。天板６２は、樹脂パッケージ５のうち２つのレンズ部５１，５２に挟まれた部分を覆っており、背板６１と略直角に繋がっている。押圧板６３は、樹脂パッケージ５のうちメイン端子１１と同じ側の側面を覆っており、天板６２と略直角に繋がっている。押圧板６３の両端には、基板１の長手方向に延出する２つの傾斜部６４が形成されている。各傾斜部６４は、その先端に向かうほど樹脂パッケージ５に近づくように傾斜している。赤外線データ通信モジュールＡ１は、背板６１と押圧板６３とにより、樹脂パッケージ５が挟持された構成となっている。

本実施形態においてはさらに、背板６１に２つのエンボス６１ａ，６１ｂが形成されている。また、２つの傾斜部６４には、エンボス６４ａ，６４ｂがそれぞれ形成されている。図２に示すように、背板６１のエンボス６１ａと傾斜部６４のエンボス６４ａとは、図中左右方向の位置がレンズ部５１の頂部５１ａの位置と一致している。同様に、エンボス６１ｂとエンボス６４ｂとは、図中左右方向の位置がレンズ部５２の頂部５２ａの位置と一致している。これらのエンボス６１ａ，６１ｂ，６４ａ，６４ｂは、赤外線データ通信モジュールＡ１の製造工程において、基板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の一体品をシールドカバー６に挿入する際に、これらの位置あわせを容易としつつ、樹脂パッケージ５がシールドカバー６により傷つくことを防止するためのものである。

図１および図２に示すように、天板６２には、樹脂パッケージ５側に突出する４つのエンボス６２ａが形成されている。図３に示すように、天板６２と樹脂パッケージ５との間には、エンボス６２ａの高さと同じ高さの空間が形成されている。この空間には、接着剤７が充填されている。これにより、シールドカバー６と樹脂パッケージ５とが接着されている。

背板６１の両端には、２つの端板６５がつながっている。２つの端板６５は、樹脂パッケージ５のそれぞれ両端面を覆っている。２つの端板６５には、グランド接続用の２つのグランド端子６６が形成されている。図１および図３に示すように、各グランド端子６６は、端板６５の下端から基板１の長手方向に延出している。これらのグランド端子６６は、図３に示す回路基板Ｃに形成された配線パターンのパッドＰｇに対してハンダＳを介して接続される。これにより、いわゆる電磁シールド効果が発揮された際に、シールドカバー６に生じる微弱電流を図外の接地極に逃がすことが可能となっている。図２に示すように、これらのグランド端子６６は、いずれも基板１の短手方向において、メイン端子１１とは反対側の背板６１寄りに位置している。また、２つの端板６５には、それぞれ舌部６５ａが形成されている。これらの舌部６５ａは、シールドカバー６に対する樹脂パッケージ５の長手方向における位置ずれを規制するためのものである。

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、赤外線データ通信モジュールＡ１を適切に実装することができる。すなわち、ハンダ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を実装する場合には、回路基板ＣのパッドＰｍ，Ｐｇにハンダペーストを塗布し、これらにメイン端子１１およびグランド端子６６がそれぞれ付着するように赤外線データ通信モジュールＡ１を載置する。そして、これらをリフロー炉に挿入し、炉内温度を上昇させる。この際、グランド端子６６は、シールドカバー６から延出しているため、メイン端子１１などと比べて温度上昇速度が速い。それゆえ、グランド端子６６に付着したハンダペーストが最も早く溶融する。このとき、溶融したハンダペーストにより２つのグランド端子６６のそれぞれをパッドＰｇの中心へと向かわせる、いわゆるセルフセンタリング効果が作用する。これにより、赤外線データ通信モジュールＡ１は、長手方向に離間した２つのグランド端子６６によって位置決めされることとなり、たとえば図２においてその中心周りに不当に回転してしまうといったおそれも無い。したがって、赤外線データ通信モジュールＡ１を、位置ずれすることなく実装可能であり、赤外線データ通信モジュールＡ１の機能を適切に発揮させることができる。

また、上記ハンダリフロー処理おいては、２つのグランド端子６６は、メイン端子１１よりも先に回路基板ＣのパッドＰｇに当接する可能性が高い。これは、メイン端子１１に付着したハンダペーストよりも、グランド端子６６に付着したハンダペーストの方が早く溶融し、赤外線データ通信モジュールＡ１の自重によりグランド端子６６が沈降するからである。ここで、シールドカバー６の樹脂パッケージ５に対する接合はたとえば接着剤７を用いて行われているため、グランド端子６６が基板１の下面よりもわずかに突出している場合もある。この場合に、グランド端子６６とメイン端子１１とが、基板１の短手方向において重なっていると、メイン端子１１が回路基板ＣのパッドＰｍから浮いた状態となり、適切にハンダ付けすることが困難となる。しかしながら、本実施形態においては、メイン端子１１とグランド端子６６とは基板１の短手方向において離間しているため、グランド端子６６がパッドＰｇとすでに当接した状態であっても、メイン端子１１に付着したハンダペーストが溶融すれば、メイン端子１１をパッドＰｍに接触させることが可能である。したがって、赤外線データ通信モジュールＡ１の機能を発揮させるのに好適である。

さらに、本実施形態においては、シールドカバー６の天板６２、背板６１、および２つの側板６５、さらには押圧板６３により、樹脂パッケージ５の四方および上方が覆われている。このような構造とすれば、シールドカバー６を樹脂パッケージ５に対して正確な位置に取り付けることが可能である。これにより、２つのグランド端子６６をメイン端子１１に対して正確に位置決めすることができる。この点においても、赤外線データ通信モジュールＡ１を適切に実装するのに適している。また、２つのグランド端子６６を２つの端板６５からそれぞれ延出させることにより、２つのグランド端子６６どうしの距離をより大きくすることが可能である。したがって、赤外線データ通信モジュールＡ１の実装時における回転防止に有利である。

図４は、本発明に係る赤外線データ通信モジュールの他の例を示している。なお、図４においては、上述した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おり、適宜説明を省略する。

図４に示された、赤外線データ通信モジュールＡ２においては、２つグランド端子６６について、基板１の短手方向における配置が、上述した実施形態とは異なっている。本実施形態においては、２つのグランド端子６６のうち、図中左側のものは、シールドカバー６の背板６１寄りに位置しているが、図中右側のものは、背板６１とは、反対側寄りに位置している。赤外線データ通信モジュールＡ２の図中下側には、図１に示された実施形態と同様に、メイン端子１１が形成されている。これにより、図４における図中右側のグランド端子６６は、メイン端子１１寄りに位置している。

このような実施形態によっても、グランド端子６６が基板１の長手方向に離間していることにより、赤外線データ通信モジュールＡ２を実装する際に、位置ずれが生じることを抑制することができる。また、上記実施形態の説明において述べたように、２つのグランド端子６６がいずれも背板６１寄りに位置する構成とすれば、メイン端子１１の浮き上がり防止に好ましいが、第２実施形態の赤外線データ通信モジュールＡ２のように、片側のみを背板６１寄りとしてもよい。この場合の利点としては、２つのグランド端子６６間の距離をより大きくできることがあり、赤外線データ通信モジュールＡ２を実装する際の回転防止を図るのに好ましい。

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。

グランド端子の個数は、２つに限定されず、３つ以上であってもよい。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、可視光を用いた通信方式のものであっても良い。

本発明に係る光通信モジュールの一例を示す全体斜視図である。 本発明に係る光通信モジュールの一例を示す平面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 本発明に係る光通信モジュールの他の例を示す平面図である。 （ａ）は、従来の光通信モジュールの一例を示す正面図であり、（ｂ）はその平面図である。

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）
Ｃ 回路基板
Ｐｇ，Ｐｍ パッド
１ 基板
２ 発光素子
３ 受光素子
４ 駆動ＩＣ
５ 樹脂パッケージ
６ シールドカバー
７ 接着剤
１１ メイン端子
５１，５２ レンズ部
５１ａ，５２ａ 頂部
６１ 背板
６２ 天板
６３ 押圧板
６５ 端板
６６ グランド端子

Claims (6)

1. 長矩形状の基板と、
   上記基板にその長手方向に並んで実装された発光素子および受光素子と、
   上記発光素子および受光素子のそれぞれの正面に形成された２つのレンズ部を有し、かつ上記発光素子および受光素子を覆う樹脂パッケージと、
   上記発光素子および受光素子の電磁シールドおよび遮光のためのシールドカバーと、を備えており、
   上記シールドカバーには、その一部から延出し、かつ、上記基板の長手方向において互いに離間した２以上のグランド接続用のグランド端子が形成されているとともに、
   上記シールドカバーは、上記２つのレンズ部間を延びる天板と、上記天板に連続し、かつ上記樹脂パッケージのうち上記長手方向に延びる側面に対向する背板と、上記背板に連続し、かつ上記樹脂パッケージの長手方向両端面をそれぞれ覆う２つの側板と、を有しており、
   上記２つのグランド端子は、上記２つの側板からそれぞれ上記長手方向に、上記基板のうち上記発光素子および上記受光素子が実装された面とは反対側の面と面一となるように延出しており、
   上記基板のうち、上記背板と反対側に位置する端面には、上記発光素子および上記受光素子への電源供給用およびこれらの制御信号入出力用のメイン端子が形成されており、かつ、
   上記２つのグランド端子は、上記背板寄りに設けられており、
   上記２つのレンズ部は、上記基板のうち上記発光素子および受光素子が実装された面が向く方向に突出していることを特徴とする、光通信モジュール。
2. 上記天板には、上記樹脂パッケージ側に突出するエンボスが形成されている、請求項１に記載の光通信モジュール。
3. 上記天板のうち上記エンボス以外の部分と上記樹脂パッケージとの間には、接着剤が充てんされている、請求項２に記載の光通信モジュール。
4. 上記シールドカバーは、上記天板に連続し、かつ上記背板とともに上記樹脂パッケージを挟む押圧板を有しており、
   上記押圧板の上記長手方向における両端には、上記長手方向に延びており、かつ上記押圧板から離間するほど上記樹脂パッケージに接近するように傾斜した２つの傾斜部が形成されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の光通信モジュール。
5. 上記各側板は、切断線によって部分的に囲まれており、かつ上記樹脂パッケージに接するように上記樹脂パッケージ側に陥没した舌部を有している、請求項１ないし４のいずれかに記載の光通信モジュール。
6. 上記２つのレンズ部は、上記天板を挟んで、上記基板のうち上記発光素子および上記受光素子が実装された面が向く方向に上記天板よりも突出している、請求項１ないし５のいずれかに記載の光通信モジュール。

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