(57)【要約】【課題】  小型化を図ることが可能な光通信モジュールを提供すること。【解決手段】  表面に開口する凹部１１が形成された基板１と、凹部１１の底面１１ａに搭載された発光素子２と、を備える赤外線データ通信モジュールＡ１であって、凹部１１は、基板１の垂線方向に対して上記表面側を向くように傾斜した第１側面１１ｂと、第１側面１１ｂよりも底面１１ａ寄りに位置しており、かつ基板１の垂線方向に対する傾斜角が第１側面１１ｂよりも小である第２側面１１ｃと、を有している。【選択図】  図１
2007035810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に開口する凹部が形成された基板と、
上記凹部の底面に搭載された発光素子と、
を備える光通信モジュールであって、
上記凹部は、上記基板の垂線方向に対して上記表面側を向くように傾斜した第１側面と、上記第１側面よりも上記底面寄りに位置しており、かつ上記基板の垂線方向に対する傾斜角が上記第１側面よりも小である第２側面と、を有していることを特徴とする、光通信モジュール。
【請求項２】
上記第１側面は、上記基板の表面に繋がっており、かつ上記基板の垂線方向に対する傾斜角が一定であり、
上記第２側面は、上記底面と繋がっており、かつ上記基板の垂線方向に延びる筒状である、請求項１に記載の光通信モジュール。
【請求項３】
上記第１側面と上記第２側面とが直接繋がっている、請求項２に記載の光通信モジュール。
【請求項４】
上記第１側面は、上記基板の垂線方向に対する傾斜角が３０〜４０°である、請求項２または３に記載の光通信モジュール。
【請求項５】
少なくとも上記第１側面を覆う金属膜をさらに備えている、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば赤外線を用いたデータ通信に用いられる光通信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ノートパソコン、携帯電話、電子手帳などの電子機器における双方向通信には、発光素子および受光素子を備えた光通信モジュールが用いられている。このような光通信モジュールには、たとえばＩｒＤＡ準拠の赤外線データ通信モジュールが含まれる。
【０００３】
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６に示す。この赤外線データ通信モジュールＸは、基板９０と、基板９０に搭載された発光素子９２と、レンズ部を有する樹脂パッケージ９３とを備えている。基板９１には、凹部９１が形成されており、その底面９１ａに発光素子９２が搭載されている。凹部９１の側面９１ｂは、断面円形状であり、基板９０の垂線方向に対して傾斜しており、図中上側を向いている。発光素子９２は、図中上方および側方に赤外線を発光可能に構成されている。凹部９１の内面を金属のメッキによって覆えば、底面９１ａおよび側面９１ｂを比較的反射率が高い反射面とすることができる。これにより、発光素子９２から図中側方に進行する光を側面９１ｂにより反射させて図中上方へと向かわせることが可能である。このように、赤外線データ通信モジュールＸにおいては、出射する赤外線の光量を大きくすることにより、データ通信の確実化が図られている。
【０００４】
ノートパソコン、携帯電話、電子手帳などの電子機器については、年々小型化が図られている。また、これらの電子機器の高機能化を図るために、これらの電子機器に搭載される電子部品の高密度実装化が著しい。このため、赤外線データ通信モジュールＸにも、小型化の要請が強い。特に基板９０の幅（図中奥行方向寸法）を小さくするには、側面９１ｂの直径を小さくする必要がある。この側面９１ｂの大きさは、発光素子９２の大きさにほぼ比例する。しかしながら、発光素子９２の小型化は困難である。発光素子９２を小さくすると、発光素子９２からの発光量が小さくなり、赤外線データ通信モジュールＸによる通信可能距離が短くなるなどの不具合が生じるからである。このように、赤外線データ通信モジュールＸの小型化について、いまだ改善の余地があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４４０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、小型化を図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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
本発明によって提供される光通信モジュールは、表面に開口する凹部が形成された基板と、上記凹部の底面に搭載された発光素子と、を備える光通信モジュールであって、上記凹部は、上記基板の垂線方向に対して上記表面側を向くように傾斜した第１側面と、上記第１側面よりも上記底面寄りに位置しており、かつ上記基板の垂線方向に対する傾斜角が上記第１側面よりも小である第２側面と、を有していることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、たとえば、上記凹部の側面全体が一定の傾斜角を有するテーパ面とされた構成と比べて、上記第２側面の分だけ上記凹部の平面視寸法を小さくすることができる。これにより、上記光通信モジュールの小型化を図ることができる。一方、上記発光素子からの光を上記第１側面により反射させて、効率よく出射することができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１側面は、上記基板の表面に繋がっており、かつ上記基板の垂線方向に対する傾斜角が一定であり、上記第２側面は、上記底面と繋がっており、かつ上記基板の垂線方向に延びる筒状である。このような構成によれば、上記第１側面の面積をより大きくすることが可能であり、上記発光素子からの光を効率よく出射するのに有利である。また、上記第２側面は上記基板が延びる方向にはまったく広がらない形状となる。したがって、上記光通信モジュールの小型化に好適である。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１側面と上記第２側面とが直接繋がっている。このような構成によれば、上記第１側面の面積を大きくするのに好適である。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１側面は、上記基板の垂線方向に対する傾斜角が３０〜４０°である。このような構成によれば、上記発光素子から斜め上方へと向かう光の多くを上記基板の垂線方向へと向かわせるのに好適である。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、少なくとも上記第１側面を覆う金属膜をさらに備えている。このような構成によれば、上記第１側面を比較的反射率が高い面とすることが可能であり、上記発光素子からの光を効率よく出射するのに有利である。
【００１４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１および図２は、本発明に係る赤外線データ通信モジュールの第１実施形態を示している。図１に示すように、本実施形態の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、ワイヤ８を具備して構成されている。なお、図２は、赤外線データ通信モジュールＡ１を図１における図中上方からみた場合の平面図であり、便宜上樹脂パッケージ５、ワイヤ８、およびワイヤ８が接続された配線パターンが省略されている。
【００１７】
基板１は、図２に示すように全体として平面視長矩形状であり、ガラスエポキシなどの樹脂により形成されている。図１に示すように、基板１には、凹部１１が形成されている。凹部１１は、発光素子２を基板１の表面に対して埋没した状態で搭載するためのものである。また、凹部１１は、発光素子２から発された赤外線を図１における図中上方へと効率よく向かわせる機能を有する。
【００１８】
凹部１１は、底面１１ａ，第１側面１１ｂ、および第２側面１１ｃを有している。底面１１ａには、金属膜６を介して発光素子２が搭載されている。第１側面１１ｂは、基板１の図中上面と繋がっており、基板１の垂線方向Ｎに対して傾斜した断面円形状のテーパ面となっている。第１側面１１ｂは、金属膜６によって覆われていることにより、比較的反射率が高い反射面となっている。本実施形態においては、第１側面１１ｂの垂線方向Ｎに対する傾斜角θ1は、３５°とされている。後述する赤外線を反射させる機能を適切に発揮させるためには、傾斜角θ1は、３０〜４０°程度であることが好ましい。第２側面１１ｃは、底面１１ａと第１側面１１ｂとに繋がっており、垂線方向Ｎに延びる円筒形状である。凹部１１は、たとえば基板１の図中上面側からコーン状のドリル刃を用いて第１側面１１ｂを形成した後に、円筒状のドリルを用いて第２側面１１ｃを形成するといった機械加工を施すことにより形成される。本実施形態においては、凹部１１は、その深さが０．１８〜０．２３ｍｍ程度とされる。第１側面１１ｂは、その深さが０．０８〜０．１７ｍｍ程度、図１における上端の直径が０．８〜１．２ｍｍ程度、下端の直径が０．６〜０．６ｍｍ程度とされる。第２側面１１ｃは、その深さが０．１ｍｍ程度、その直径が０．６〜０．７ｍｍ程度とされる。なお、第２側面１１ｃは、後述する発光素子２の高さに合わせてその高さを０．０６〜０．１ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００１９】
凹部１１は、金属膜６により覆われている。金属膜６は、底面１１ａに発光素子２をボンディングするため、および第１側面１１ｂを比較的反射率が高い面とするためのものである。金属膜６は、たとえばＣｕ層、Ｎｉ層、およびのＡｕ層からなる積層構造とされている。これらのＣｕ層、Ｎｉ層、およびＡｕ層の厚さは、たとえばそれぞれ５μｍ、５μｍ、０．５μｍ程度とされる。金属膜６のうち底面１１ａを覆う部分は、発光素子２をボンディングするために利用される。また、金属膜６のうち第１側面１１ｂを覆う部分は、発光素子２から発せられた光のうち第１側面１１ｂへと向かってきた赤外線を図中上方へと反射するのに利用される。図２に示すように、金属膜６には、凹部１１を囲うように平面視ドーナツ状の鍔部が形成されている。この鍔部から延びる部分は、グランド接続用の端子７に繋がっている。金属膜６の形成は、たとえばＣｕ、Ｎｉ、およびＡｕを用いたメッキ処理を順に施した後に、エッチングを用いたパターニングを施すことにより行う。
【００２０】
図２に示すように、基板１の一端縁には複数の端子７が形成されている。端子７は、基板１の溝部１２を覆うように形成されている。溝部１２は、断面円弧状であり、図１に示した基板１の垂線方向Ｎに延びている。図２において、複数の端子７のうち図中右端に位置するものは、グランド接続用である。
【００２１】
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、図１に示すようにワイヤ８により図示された配線パターンと接続されている。本実施形態においては、発光素子２は、平面視寸法が０．３５ｍｍ角程度、その高さが０．１６ｍｍ程度とされる。すなわち、発光素子２は、凹部１１の第２側面１１ｃにより、その２／３の高さに相当する部分が囲われている。
【００２２】
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８により図示された配線パターンと接続されている。受光素子３の図１における上面には、受光面（図示略）が形成されている。この受光面に赤外線が照射されると、その赤外線の強さに応じた出力信号が受光素子３から出力される。
【００２３】
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駆動制御するためのものである。駆動ＩＣ４は、ワイヤ８により図示された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。
【００２４】
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、図１に示すように発光素子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。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。
【００２５】
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。
【００２６】
本実施形態によれば、発光素子２から発せられた赤外線を効率よく出射することができる。凹部１１のうち、図１における図中上側に位置する第１側面１１ｂは、いわゆるテーパ面とされている。発光素子２から斜め上方へと比較的浅い角度で発せられた赤外線Ｌは、第１側面１１ｂへと向かう。赤外線Ｌは、第１側面１１ｂを覆う金属膜６により反射され、レンズ部５１へと向けられる。したがって、発光素子２から発せられた赤外線の多くをレンズ部５１を通して赤外線データ通信モジュールＡ１外へと出射することができる。特に、第１側面１１ｂは、基板１の垂線方向Ｎに対する傾斜角θ1が３５°とされている。これは、発光素子２からの赤外線Ｌを効率よく図中上方へと反射するのに好適である。赤外線Ｌを適切に反射するには、傾斜角θ1を３０〜４０°とすることが好ましい。
【００２７】
凹部１１は、その側面が第１側面１１ｂおよび第２側面１１ｃのみからなる。このため、第１側面１１ｂの面積を大きくするのに適しており、赤外線Ｌをより多く図中上方へと反射するのに有利である。
【００２８】
また、本実施形態によれば、赤外線データ通信モジュールＡ１の小型化を図ることが可能である。一般に、発光素子２のうち実際に発光する部分は、図１における図中上側寄りの１／３程度の部分である。発光素子２の図中下側２／３程度の部分からは、ほとんど発光がなされない。本実施形態においては、この下側２／３程度の部分は、基板１の垂線方向Ｎに延びる円筒状とされた第２側面１１ｃにより囲われている。このため、たとえば図６に示された従来技術による例のように、発光素子９２の下端までを囲うテーパ状の側面９１ｂを有する凹部９１と比べて、凹部１１は第１側面１１ｃの分だけ平面視寸法が小さくなる。これにより、図２に示すように、基板１における凹部１１のスペースを小さくすることができる。したがって、基板１の図中上下方向寸法（幅）を小さくすることが可能であり、赤外線データ通信モジュールＡ１の小型化を図るのに適している。
【００２９】
第１側面１１ｂが金属膜６により覆われていることにより、第１側面１１ｂは、比較的反射率が高い反射面とされている。このような反射面は、発光素子２からの赤外線Ｌが反射されるときの減衰を抑制するのに適しており、発光素子２から発せられた赤外線Ｌの出射効率を高めるのに好適である。
【００３０】
図３〜５は、本発明に係る赤外線データ通信モジュールの他の実施形態を示している。なお、これらの図においては、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。
【００３１】
図３は、本発明に係る赤外線データ通信モジュールの第２実施形態を示している。同図に示された赤外線データ通信モジュールＡ２は、第１側面１１ｂと第２側面１１ｃとの間に第３側面１１ｄが介在している点が、上述した実施形態と異なっている。第３側面１１ｄは、凹部１１の中心寄りに膨出したリング状の曲面とされている。第３側面１１ｄは、第１側面１１ｂおよび第２側面１１ｃとは、幾何的に連続な状態で繋がっている。
【００３２】
このような実施形態によっても、発光素子２からの赤外線Ｌを適切に図中上方へと反射しつつ、赤外線データ通信モジュールＡ２の小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Ａ２の小型化が進められると、発光素子２および凹部１１のサイズもさらに小さくなる。凹部１１が微細となるほど、第１側面１１ｂと第２側面１１ｃとが直接繋がるように凹部１１を形成することは、機械加工の工作精度から困難な場合がある。本実施形態によれば、曲面とされた第３側面を設けることにより、機械加工に対する要求精度を緩和するという効果が期待できる。
【００３３】
図４は、本発明に係る赤外線データ通信モジュールの第３実施形態を示している。同図に示された赤外線データ通信モジュールＡ３は、第１側面１１ｂと第２側面１１ｃとが連続した曲面とされている点が、上述したいずれの実施形態とも異なっている。第１側面１１ｂと第２側面１１ｃとは、それぞれ連続した曲面の上側部分と下側部分である。この曲面は、図中上方から下方に向かうほど、基板１の垂線方向Ｎに対する傾斜角が小とされている。これにより、第２側面１１ｃの垂線方向Ｎに対する平均傾斜角は、第１側面１１ｂの平均傾斜角よりも小とされている。このような実施形態によっても、発光素子２からの赤外線Ｌを適切に図中上方へと反射しつつ、赤外線データ通信モジュールＡ３の小型化を図ることができる。
【００３４】
図５は、本発明に係る赤外線データ通信モジュールの第４実施形態を示している。同図に示された赤外線データ通信モジュールＡ４は、第１側面１１ｂと第２側面１１ｃとが直接繋がっている点は、上述した第１実施形態と同様であるが、第２側面１１ｃが基板１の垂線方向Ｎに対して傾斜している点が異なっている。第２側面１１ｃの傾斜角θ2は、第１側面１１ｂの傾斜角θ1よりも小とされている。このような実施形態によっても、発光素子２からの赤外線Ｌを適切に図中上方へと反射しつつ、赤外線データ通信モジュールＡ４の小型化を図ることができる。また、第２側面１１ｃが図中上方に向けて開いた形状であることにより、発光素子２の底面１１ａへのボンディング作業や、発光素子２の図中上面へのワイヤボンディング作業において、基板１が不当に干渉することを回避可能である。
【００３５】
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。
【００３６】
凹部としては、断面円形状のものに限定されず、たとえば断面多角形状のものであってもよい。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。また、光通信モジュールとしては、双方向通信が可能なものに限定されず、発光素子のみを備えたデータ送信モジュールであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る赤外線データ通信モジュールの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る赤外線データ通信モジュールの第１実施形態を示す要部平面図である。
【図３】本発明に係る赤外線データ通信モジュールの第２実施形態を示す要部断面図である。
【図４】本発明に係る赤外線データ通信モジュールの第３実施形態を示す要部断面図である。
【図５】本発明に係る赤外線データ通信モジュールの第４実施形態を示す要部断面図である。
【図６】従来の赤外線データ通信モジュールの一例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ａ１、Ａ２，Ａ３，Ａ４  赤外線データ通信モジュール（光通信モジュール）
Ｌ          赤外線
Ｎ          基板の垂線方向
θ1，θ2    傾斜角
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          金属膜
７          端子部
８          ワイヤ
１１        凹部
１１ａ      底面
１１ｂ      第１側面
１１ｃ      第２側面
１１ｄ      第３側面
１２        溝部
５１，５２  レンズ部
【図１】
2007035810.tif 000003
【図２】
2007035810.tif 000004
【図３】
2007035810.tif 000005
【図４】
2007035810.tif 000006
【図５】
2007035810.tif 000007
【図６】
2007035810.tif 000008