(57)【要約】【課題】光ノイズによる集積回路素子の誤動作を低コストで防止することのできる赤外線データ通信モジュールを提供する。【解決手段】基板３の表面に搭載された発光素子４、受光素子５および集積回路素子６と、各素子４，５，６を覆うようにモールド樹脂により一体的に形成されたモールド体９とを備え、集積回路素子６の周囲には、それを覆うように光ノイズの影響を防止するためのシールド体７が形成され、シールド体７は、赤外光を遮断するための酸化物を含有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に搭載された発光素子、受光素子および集積回路素子と、上記各素子を覆うようにモールド樹脂により一体的に形成されたモールド体とを備えた赤外線データ通信モジュールであって、
上記集積回路素子の周囲には、集積回路素子を覆うように光ノイズの影響を防止するためのシールド体が形成されており、
上記シールド体は、赤外光を遮断する酸化物を含有することを特徴とする、赤外線データ通信モジュール。
【請求項２】
上記酸化物は、赤外光を遮断するとともに吸収する、請求項１に記載の赤外線データ通信モジュール。
【請求項３】
上記酸化物は、酸化チタンを含む、請求項２に記載の赤外線データ通信モジュール。
【請求項４】
上記シールド体における上記酸化チタンの重量比は、３５〜４０％である、請求項３に記載の赤外線データ通信モジュール。
【請求項５】
上記シールド体は、上記集積回路素子の基板に対する当接面を除く全表面を覆うように形成されている、請求項１ないし４のいずれかに記載の赤外線データ通信モジュール。
【請求項６】
上記集積回路素子の上面と上記基板の表面に形成された導体パターンとの間を接続するワイヤをさらに備え、
上記シールド体は、上記集積回路素子の上記全表面および上記ワイヤの全体を覆うように形成されている、請求項５に記載の赤外線データ通信モジュール。
【請求項７】
上記集積回路素子の表面から上記シールド体の表面までの距離は、少なくとも７５μｍ以上である、請求項５または６に記載の赤外線データ通信モジュール。
【請求項８】
上記シールド体は、可視光を遮断するための染料と、赤外光の一部および紫外光の一部を遮断するためのカーボンブラックをさらに含有する、請求項１ないし７のいずれかに記載の赤外線データ通信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ＩｒＤＡ（Infrared Data Association ）方式による赤外線データ通信を行うために用いられる赤外線データ通信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、携帯型情報機器やノート型パーソナルコンピュータ等において、それらの機器同士あるいはプリンタ等の周辺機器との間では、ＩｒＤＡ方式による赤外線データ通信が行われている。
【０００３】
このような赤外線データ通信においては、内部に赤外線用の発光素子および受光素子が備えられた赤外線データ通信モジュール（以下、単に「モジュール」という）が用いられる。このモジュール１では、図１２および図１３に示すように、導体パターン２が形成された基板３上に発光素子４、受光素子５、および集積回路素子６がそれぞれ搭載されている。上記各素子４，５，６は、導体パターン２に金線Ｗを介して接続されている。
【０００４】
基板３の表面３ａには、上記各素子４，５，６を一体的に覆うようにモールド樹脂によるモールド体９が形成されている。モールド体９の上面９ａには、発光素子４に対応して発光用レンズ部１１が、受光素子５に対応して受光用レンズ部１２がそれぞれ形成されている。また、基板３の裏面３ｂには、図示しない外部の回路基板と半田によって接続される接続端子部１３（図１２参照）が形成されている。この接続端子部１３は、基板３の側面３ｃに形成された溝部１４を介して、基板３の表面３ａに形成された導体パターン２と導通接続されている。
【０００５】
上記モジュール１は、図示しない外部の回路基板等に実装され、回路基板は、たとえば携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ等に内装される。このような電子機器では、内部電源等において発生するノイズや外部から到来する外来ノイズ等によって電子部品に悪影響を及ぼす場合がある。外来ノイズには、電磁波（光を除く）によるノイズの他に、蛍光灯の光や太陽光によるノイズが含まれる。
【０００６】
ここで、上記した集積回路素子６では、素子内に組み込まれた電子回路の構成によって上記電磁波によるノイズの対策が施されている場合がある。しかし、光によるノイズに対しては、集積回路素子６自体でその対策が施されていないことが多い。
【０００７】
そこで、上記モジュール１では、図１４に示すような金属性のシールドケース２８がモジュール１を覆うように装着されることがある。モジュール１では、このシールドケース２８によって、電磁波あるいは光によるノイズ信号が遮断され、ノイズの影響を回避することができる。すなわち、モジュール１内の集積回路素子６では、上記ノイズによる誤動作を防止することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、シールドケース２８は、一般的に高価であるため、モジュール１の部品コストが増大するといった問題点がある。また、モジュール１の製造工程においては、シールドケース２８を各モジュール１に対してひとつひとつ装着していく必要があるため、製造コストの増大を招くといった問題点もある。
【０００９】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、光ノイズによる集積回路素子の誤動作を低コストで防止することのできる赤外線データ通信モジュールを提供することを、その課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１１】
本願発明によって提供される赤外線データ通信モジュールは、基板の表面に搭載された発光素子、受光素子および集積回路素子と、上記各素子を覆うようにモールド樹脂により一体的に形成されたモールド体とを備えた赤外線データ通信モジュールであって、上記集積回路素子の周囲には、集積回路素子を覆うように光ノイズの影響を防止するためのシールド体が形成されており、上記シールド体は、赤外光を遮断する酸化物を含有することを特徴とする。
【００１２】
好ましい実施の形態では、上記酸化物は、赤外光を遮断するとともに吸収する。この場合において上記酸化物は、好ましくは酸化チタンを含む。
【００１３】
好ましい実施の形態では、上記シールド体における上記酸化チタンの重量比は、３５〜４０％である。
【００１４】
好ましい実施の形態では、上記シールド体は、上記集積回路素子の基板に対する当接面を除く全表面を覆うように形成されている。
【００１５】
好ましい実施の形態では、上記集積回路素子の上面と上記基板の表面に形成された導体パターンとの間を接続するワイヤをさらに備え、上記シールド体は、上記集積回路素子の上記全表面および上記ワイヤの全体を覆うように形成されている。
【００１６】
好ましい実施の形態では、上記集積回路素子の表面から上記シールド体の表面までの距離は、少なくとも７５μｍ以上である。
【００１７】
好ましい実施の形態では、上記シールド体は、可視光を遮断するための染料と、赤外光の一部および紫外光の一部を遮断するためのカーボンブラックをさらに含有する。
【００１８】
本願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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本願発明に係る赤外線データ通信モジュールの内部構成を示す図である。
【図２】基板の平面透視図である。
【図３】基板の裏面図である。
【図４】赤外線データ通信モジュールの外部回路基板に対する実装状態を示す図である。
【図５】赤外線データ通信モジュールの製造方法を示す図である。
【図６】赤外線データ通信モジュールの製造方法を示す図である。
【図７】赤外線データ通信モジュールの製造方法を示す図である。
【図８】赤外線データ通信モジュールの製造方法を示す図である。
【図９】赤外線データ通信モジュールの製造方法を示す図である。
【図１０】赤外線データ通信モジュールの製造方法を示す図である。
【図１１】赤外線データ通信モジュールの製造方法を示す図である。
【図１２】赤外線データ通信モジュールの斜視図である。
【図１３】従来の赤外線データ通信モジュールの内部構成を示す図である。
【図１４】シールドケースが装着された従来の赤外線データ通信モジュールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明では、従来の説明の欄で説明した図１２を再び参照する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る赤外線データ通信モジュール（以下、単に「モジュール」という）１の内部構成を示す図である。図１および図１２によれば、モジュール１は、略矩形状の基板３と、基板３に実装された発光素子４、受光素子５、および集積回路素子６と、集積回路素子６の周囲にそれを覆うように形成されるシールド体７と、発光素子４および受光素子５に対してそれぞれ形成される保護体８と、これらを一体的にモールド樹脂により封止するモールド体９とを具備して構成されている。
【００２２】
図２は、上記基板３の平面透視図であり、図３は、基板３の裏面図である。基板３は、たとえばガラスエポキシ樹脂からなり、その表面３ａには、所定の導体パターン２が形成され、導体パターン２の適所には必要に応じて金メッキが施されている。導体パターン２は、各素子４，５，６が直接的に搭載される導体パターン、および各素子４，５，６と接続するためにワイヤボンディングが施される導体パターン等によって構成される。
【００２３】
基板３の裏面３ｂ（図３参照）には、それのほぼ全面を覆う導体パターン２（ダミーパターン）と、このモジュール１を実装するための外部回路基板（図示せず）に接続される導体パターン２としての接続端子部１３とが形成されている。基板３の側面３ｃには、断面略円弧状の溝部１４が形成され、溝部１４の内周面には、メッキされた銅による導体層（図示せず）が形成されている。この導体層を介して、基板３の表面３ａの導体パターン２と裏面３ｂの接続端子部１３とが電気的に接続されている。
【００２４】
また、基板３の表面３ａ上および裏面３ｂ上の適当な領域には、グリーンレジストと呼称され、それらを保護するための絶縁層（図示せず）が形成されている。この絶縁層は、外部に露出する必要のあるべき部分以外を覆うもので、たとえば、接続端子部１３は、外部の回路基板（図示せず）との間で半田フィレットを介して接合されるため、絶縁層によって覆われていない。
【００２５】
発光素子４は、発光ダイオード等からなり、基板３の表面３ａの一端側であって、金メッキが施された導体パターン２の所定領域２Ａに実装されている。発光素子４は、その上面が金線Ｗによってワイヤボンディングされて所定の導体パターン２と接続されている。
【００２６】
受光素子５は、ＰＩＮフォトダイオード等からなり、基板３の表面３ａの他端側であって、導体パターン２の所定領域２Ｂに実装されている。受光素子５は、その上面が金線Ｗによってワイヤボンディングされて所定の導体パターン２と接続されている。
【００２７】
また、集積回路素子６は、発光素子４および受光素子５による送受信動作を制御するものであり、基板３の表面３ａの中央部に位置する、導体パターン２の所定領域２Ｃに実装されている。集積回路素子６は、その上面が金線Ｗによってワイヤボンディングされて所定の導体パターン２と接続されている。集積回路素子６は、詳細には図示していないが、金線Ｗおよび導体パターン２によって発光素子４および受光素子５と接続されている。なお、本実施形態における集積回路素子６では、素子内に組み込まれた電子回路の構成により、電磁波によるノイズを回避できるような対策が施されている。
【００２８】
図１に戻り、シールド体７は、集積回路素子６における光ノイズによる誤動作を防止するためのものであるが、このシールド体７については後述する。
【００２９】
保護体８は、たとえばシリコーン樹脂等の透光性樹脂からなり、ゲル状にされたシリコーン樹脂が各素子４，５に対してそれぞれ塗布され、所定温度で加熱固化されることにより形成される。保護体８は、発光素子４の周囲にそれに接続された金線Ｗを覆うように形成される。また、保護体８は、受光素子５の上面を覆うように形成される。このようにして形成された保護体８は、ゴム性を有し、モールド体９のモールド樹脂による応力を緩和することができる。
【００３０】
モールド体９は、たとえば顔料を含んだエポキシ樹脂の熱硬化性樹脂からなり、集積回路素子６を覆うシールド体７および上記各素子４，５に対して形成された保護体８を一体的に封止するように形成されている。モールド体９の上面であって、発光素子４および受光素子５に対応する面９ａには、発光用レンズ部１１および受光用レンズ部１２がそれぞれ形成されている。このモールド体９は、可視光に対しては透光性を有しないが、赤外光に対しては透光性を有する。
【００３１】
ここで、本実施形態の特徴であるシールド体７について説明する。シールド体７は、光ノイズの影響を防止するために、基板３上に搭載された略直方体形状の集積回路素子６の周囲にそれを覆うように形成されている。具体的には、シールド体７は、集積回路素子６の周囲、すなわち集積回路素子６における基板３に対する当接面を除く、上面６ａおよび４つの側面６ｂを全て覆うように形成されている。
【００３２】
シールド体７は、遮光性樹脂が塗布され所定温度で加熱固化されることにより形成される。この遮光性樹脂は、たとえば熱硬化性樹脂としてのエポキシ樹脂を主成分として、赤外光の一部を遮断吸収するための酸化物と、可視光を遮断吸収するための染料と、紫外光の一部および赤外光の一部を遮断吸収するための黒色顔料であるカーボンブラックとが含有されたものである。酸化物としては、たとえば酸化チタンが用いられ、染料としては、一般に繊維等の着色に用いられる有機色素を含むアゾ染料等が用いられる。上記遮光性樹脂の具体的な重量比は、たとえばエポキシ樹脂が２５〜３５％重量比、酸化チタンが３５〜４０％重量比、染料が０．５％重量比、カーボンブラックが０．５〜１．５％重量比、硬化剤が２５〜３５％重量比、およびその他の材料が残りの重量比とされている。
【００３３】
このシールド体７によって、約１００〜１２００ｎｍの波長の光を遮断吸収することが可能となる。たとえば、３００〜７８０ｎｍ程度の波長の可視光は染料によって遮断吸収され、７８０〜１０００ｎｍ程度の波長の赤外光は酸化チタンによって遮断吸収される。そして、１００〜３００ｎｍ程度の波長の紫外光、および１０００〜１２００ｎｍ程度の波長の赤外光はカーボンブラックによって遮断吸収される。すなわち、カーボンブラックは、その優れた吸熱性により紫外光の一部および赤外光の一部を遮断吸収する。
【００３４】
シールド体７は、その厚みが５０μｍ以上３００μｍ以下に設定されて形成されている。すなわち、シールド体７は、図１に示すように、略楕円球状に形成されるが、この場合、集積回路素子６の表面からシールド体７の表面までの距離が少なくとも７５μｍより小にならないようにされている。上記距離は、本願発明者の実験により光ノイズを遮断することが可能な厚みとして求められたものであり、このような構成により、シールド体７によって集積回路素子６に対する光ノイズの侵入を完全に遮断することに寄与することができる。
【００３５】
上記のように、このシールド体７によれば、約１００〜１２００ｎｍの波長の光を遮断吸収することができるので、その波長領域における光ノイズを効果的に遮断することができ、集積回路素子６には光ノイズが到達しなくなる。そのため、集積回路素子６は、光ノイズの影響を受けて誤動作したりせず安定して動作するため、発光素子４および受光素子５を良好に制御することができる。したがって、信頼性の高いモジュール１を提供することができる。
【００３６】
また、上記シールド体７が用いられることにより、従来の構成においてモジュール１に装着されていた、外来ノイズの影響を防止するためのシールドケース２８（図１４参照）が不要となる。そのため、本実施形態によれば、比較的高価であったシールドケース２８が上記シールド体７によって省略できるので、部品コストを低減させることができる。また、製造工程において、上記シールドケース２８をモジュール１に装着するための工程が省略できるので、製造時間の短縮化や作業コストの低減化を図ることができる。さらには、シールドケース２８は、金属からなるため多少重量があったが、シールドケース２８に代わり樹脂等からなるシールド体７を採用することにより、モジュール１の軽量化を図ることができ、製品の取り扱いが容易となる。
【００３７】
また、集積回路素子６は、シールド体７に覆われた上で、さらにモールド体９に覆われた恰好となっている。そのため、モールド体９が形成される際に、たとえばモールド体９が多少膨張、収縮するようなことがあっても、集積回路素子６とモールド体９との間にあるシールド体７が緩衝部材として機能する。したがって、シールド体７は、発光素子４および受光素子５に対して形成される保護体８と同様に、集積回路素子６を保護する機能を備えもち、保護体８の代用として充分にその機能を発揮することができる。
【００３８】
なお、シールド体７を構成する材質やそれらの構成比等は、上記したような波長の光を遮断吸収できるものであれば、上記した材質や構成比等に限定されるものではない。また、上記シールド体７を形成する透光性樹脂には、少なくとも赤外光を遮断するための酸化物と、可視光を遮断するための染料とが含有されておればよい。これら酸化物および染料によって３００〜１０００μｍ程度の波長を遮断することができるので、この波長領域における光ノイズによる影響を回避することができる。
【００３９】
このような構成のモジュール１は、図４に示すように、外部の回路基板Ｃに実装されて用いられる。具体的には、モジュー１は、基板３の裏面３ｂが外部の回路基板Ｃの実装面に対して直交方向に沿うように、すなわち、発光素子４および受光素子５（図４には図示せず）の受発光の方向が外部の回路基板Ｃの実装面と平行になるように実装される。より詳細には、基板３の裏面３ｂの接続端子部１３および溝部１４と、外部の回路基板Ｃの実装面に形成された配線パターンＰとの間に、半田フィレットＦが形成されることにより、モジュール１は、外部の回路基板Ｃに半田付けされて接続される。
【００４０】
そして、図示しない相手側機器の他のモジュールと対向して配されることにより、赤外線によるデータ通信が行われる。すなわち、発光素子４では、集積回路素子６から送られてくる電気信号を光信号に変換し、外部に対してその光信号としての赤外光を出射する。一方、受光素子５は、外部から受けた光信号としての赤外光を電気信号に変換し、それを集積回路素子６に対して与える。
【００４１】
次に、上記モジュール１の製造方法について説明する。この製造方法では、図５に示すように、帯状に延びたシート状の集合基板１８を用いる。この集合基板１８は、多数個のモジュール１を配列できる大きさを有し、各モジュール１のそれぞれに対応して一定の大きさの領域１９が縦横に区画されている。集合基板１８の両サイドには、モジュール１の製作工程において、必要に応じて集合基板１８を固定するための係合孔２０が形成されている。また、集合基板１８には、所定数の領域１９ごとに、集合基板１８の反れを防止するための縦方向に延びたスリット２１が形成されている。
【００４２】
図６は、図５の領域１９を拡大した図である。この図６に示すように、各領域１９には、それごとに、集合基板１８の表面および裏面に対して、公知のフォトリソグラフィー法により所定の導体パターン２が形成される。すなわち、表面に銅箔を施した集合基板１８に対してレジスト材料を塗布し、所望のパターンが描かれたマスク（図示せず）を用いて露光・現像し、エッチングにより銅箔の不要部分を除去することにより、導体パターン２を形成する。その後、各領域１９ごとに、集合基板１８の表裏面を導通させるための最終的に溝部１４となるスルーホール２２を適宜数形成する。なお、スルーホール２２は、導体パターン２を形成する前に形成されてもよい。
【００４３】
次に、集合基板１８の表面および裏面に対して、絶縁層を形成し、外部に露出する必要のあるべき部分以外を覆う。この場合も、フォトリソグラフィー法を用い、たとえば、導体パターン２のうち、露出させるべき部分と対応した窓孔をもつマスク（図示せず）を用いて、予め集合基板１８全面に形成した絶縁層に露光処理を行い続いて現像を行うことにより、絶縁層に開口を形成する。
【００４４】
次いで、図７に示すように、集合基板１８上の各領域１９ごとに、導体パターン２の所定領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃに対して、発光素子４、受光素子５および集積回路素子６をそれぞれ実装し、各素子４，５，６に対してワイヤボンディングを施す。
【００４５】
その後、図８に示すように、集積回路素子６に対して、それを覆うようにシールド体７を形成する。これには、予め作製されたシールド体７用の遮光性樹脂を用いる。すなわち、この遮光性樹脂は、たとえばエポキシ樹脂と、赤外光の一部を遮断吸収するための酸化チタンと、可視光を遮断吸収するための染料と、紫外光の一部および赤外光の一部を遮断吸収するためのカーボンブラックとを所定の重量比で混合させることにより作製される。
【００４６】
そして、ゲル状の遮光性樹脂が放出可能なノズル（図示せず）を用いて、遮光性樹脂を集積回路素子６に対して供給する。この場合、集積回路素子６の上面６ａおよび４つの側面６ｂ、並びに集積回路素子６に接続された金線Ｗが遮光性樹脂によって覆われるように塗布する。その後、塗布された遮光性樹脂を所定温度で加熱することによって固化させ、その厚みが少なくとも７５μｍ以上となるようにシールド体７を形成する。
【００４７】
次いで、発光素子４および受光素子５に対して、それを覆うように保護体８をそれぞれ形成する。これには、ゲル状のシリコーン樹脂が放出可能なノズル（図示せず）を用いて、シリコーン樹脂を各素子４，５にそれぞれ供給し、各素子４，５およびそれに接続された金線Ｗがシリコーン樹脂によって覆われるように塗布する。その後、塗布されたシリコーン樹脂を所定温度で加熱することによって固化させ、保護体８を形成する。
【００４８】
なお、シリコーン樹脂を固化させるとき、シールド体７の遮光性樹脂の塗布後に、遮光性樹脂と同時に加熱して固化させるようにしてもよい。また、保護体８は、シールド体７に対して多少オーバラップして形成されてもよい。また、逆に、シールド体７は、発光素子４や受光素子５の上面を覆わない程度に、保護体８に対して多少オーバラップして形成されてもよい。
【００４９】
次に、図９および図１０に示すように、エポキシ樹脂によって各領域１９ごとに、トランスファーモールド成形を用いてモールド体９を形成する。これには、集合基板１８の上下方向から所定の金型２４，２５を挟み込むようにして装着する。そして、金型２４，２５によるキャビティ２６内に流動状態のエポキシ樹脂を流入、固化することにより、集合基板１８に形成されたシールド体７および各保護体８を一体的にモールドする。モールド体９の上面９ａには、略半球形状の発光用レンズ部１１および受光用レンズ部１２がそれぞれ形成される。
【００５０】
その後、集合基板１８を縦横に切断し、単体のモジュール１を得る。具体的には、図１１の斜線部Ａに示す切除領域を、所定のブレード（図示せず）を用いて切除することにより、集合基板１８を横方向に沿って切断し、横長の中間品を得る。次に、図１１の斜線部Ｂに示す切除領域を切除することにより、横長の中間品を縦方向に切断する。上記のように、集合基板１８を縦横に切断することにより、多数個のモジュール１が得られる。このように、この製造方法によれば、集合基板１８を用いることにより、本実施形態のモジュール１を一度にかつ多量に製造することができるので、製造コストを低減することができる。
【００５１】
上記のようにして製造されたモジュール１は、上述した外部の回路基板Ｃ等に実装され、携帯電話機やノート型パーソナルコンピュータ等に用いられる。
【００５２】
もちろん、この発明の範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  赤外線データ通信モジュール
２  導体パターン
３  基板
４  発光素子
５  受光素子
６  集積回路素子
７  シールド体
８  保護体
９  モールド体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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