(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線の発光素子と受光素子と受発光素子を駆動・制御するＩＣを基板の同一平面上に実装し、前記受光素子と前記ＩＣとは連続した可視光カット剤入り封止樹脂で一体的に覆われ、前記発光素子は可視光カット剤を含まない透明な封止樹脂で覆われてい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】
前記可視光カット剤入り封止樹脂と、前記可視光カット剤を含まない透明な封止樹脂とは、前記基板上で境界を接していることを特徴とする請求項１に記載の赤外線データ通信モジュール。
【請求項３】
赤外線の発光素子と受光素子とが基板の同一平面上に実装され、可視光カット剤入り封止樹脂は半球形レンズ部で前記受光素子を覆い、可視光カット剤を含まない透明な封止樹脂の半球形レンズ部で前記発光素子を覆い、それぞれの半球レンズ部は並んで成形されており、前記２種類の樹脂の接合面は前記２個の半球形レンズ部を避けた位置に設定されてい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４】
前記透明な封止樹脂の占める面積は、前記可視光カット剤入り封止樹脂の占める面積よりも実質的に小さいことを特徴とする請求項２または３に記載の赤外線データモジュール。
【請求項５】
赤外線の発光素子と受光素子と受発光素子を駆動・制御するＩＣの組を多数組、集合基板上に整列して実装し、発光素子群に対しては可視光カット剤を含まない透明な封止樹脂を適用し、受光素子とＩＣの群に対しては可視光カット剤を含む封止樹脂を適用して、前記両樹脂を前記集合基板上で１個の成形型を用いて同時的に、あるいは２個の成形型を逐次的に用いて前記各樹脂を逐次的に供給することによって、前記発光素子群と前記受光素子と前記ＩＣより成る群とをそれぞれの樹脂が境界を接するように一斉に封止した後、前記発光素子と前記受光素子と前記ＩＣを１組づつ含むように、前記集合基板を切断分離することを特徴とする赤外線データ通信モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は少なくとも赤外線発光素子と受光素子とを各１個組み込んで、樹脂で一体封入した、赤外線データ通信モジュールおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、赤外線を用いた光通信機能を搭載したパソコン、プリンタ、ＰＤＡ、携帯用通信機器等において用いられる赤外線データ通信モジュールは、その小型化、高効率化が強く求められている。従来、通常の赤外線データ通信モジュールは、発光素子として赤外ＬＥＤ、受光素子としてフォトダイオード、駆動回路および増幅器が組み込まれたＩＣ、外付電子素子等を１つの小型基板上に実装し結線してあり、全体は樹脂でモールドされており、更に必要に応じてシールド用金属板ケースで外側を包んだモジュール構造が一般的である。なお封止樹脂は赤外線を透過させかつ外乱ノイズ光を減ずるため、光の短波長側をカットする色素を透明樹脂に混入した可視光カット剤入りのエポキシ樹脂等が用いられ、集光効果をあげるために該樹脂は発光素子および受光素子を半球形レンズ状に成形されることが多い。またシールドケースは半球形レンズ部及び電極端子の露出部に対しては穴や切り欠き部を設けてある。
【０００３】
発光素子と受光素子は、通信相手の機器のそれぞれと対向して動作するため、同じ基板上に近接して並べて配置されている。従って各素子の樹脂の半球形レンズ部も光軸を平行にして近接して並んでおり、同一樹脂で同時封止を行うのに適した形状構造をしている。そして同時封止は当然製造の簡略化になるので、従来格別な疑問も抱かれずに、両半球形レンズ部は同じ可視光カット剤入りの樹脂をもって一体的に封止されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし可視光カット剤は、可視光の波長のみならず、通信に用いる赤外光をも一部吸収する。本発明者の実験によれば、赤外光の吸収率は約２０％であった。これは赤外ＬＥＤの発光輝度を２０％程度減ずることになり、発光素子の本来の性能を有効に利用していないことになる。
【０００５】
またノイズとなる光は発光素子の近傍から生じることはなく、文字通り外乱光であり、事実上モジュールの外で発生する。従って発光素子を覆う封止樹脂に可視光カット剤を混入してその輝度を減ずることは全く無駄である。一方受光素子に対しては、外乱光に含まれる可視光成分をカットすることは、信号のＳ／Ｎ比を向上・維持させるために絶対に必要である。
【０００６】
本発明の目的は、複数種類の光素子がある場合に各々の素子の特性を最大限に発揮できる構造を提供する事であり、特に光素子が赤外線発光素子と動作波長範囲が広い受光素子である場合には、上記明らかにされた事実に基づき、発光素子の発光効率を向上させ、従来よりも通信可能な距離を拡大し、あるいは見かけの輝度を従来程度に保てば消費電流の削減および発光素子等の長寿命化を図ることができる赤外線データ通信モジュールと、その合理的かつ量産的な製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の赤外線データ通信モジュールは、下記（１）〜（４）のいずれかの特徴を有する。
（１）赤外線の発光素子と受光素子と受発光素子を駆動・制御するＩＣを基板の同一平面上に実装し、前記受光素子と前記ＩＣとは連続した可視光カット剤入り封止樹脂で一体的に覆われ、前記発光素子は可視光カット剤を含まない透明な封止樹脂で覆われていること。
（２）前記（１）の特徴に加え、前記可視光カット剤入り封止樹脂と、前記可視光カット剤を含まない透明な封止樹脂とは、前記基板上で境界を接していること。
（３）赤外線の発光素子と受光素子とが基板の同一平面上に実装され、可視光カット剤入り封止樹脂は半球形レンズ部で前記受光素子を覆い、可視光カット剤を含まない透明な封止樹脂の半球形レンズ部で前記発光素子を覆い、それぞれの半球レンズ部は並んで成形されており、前記２種類の樹脂の接合面は前記２個の半球形レンズ部を避けた位置に設定されていること。
（４）前記（２）または（３）の特徴に加え、前記透明な封止樹脂の占める面積は、前記可視光カット剤入り封止樹脂の占める面積よりも実質的に小さいこと。
【０００８】
本発明の赤外線データ通信モジュールの製造方法は、下記（５）の特徴を有する。
（５）赤外線の発光素子と受光素子と受発光素子を駆動・制御するＩＣの組を多数組、集合基板上に整列して実装し、発光素子群に対しては可視光カット剤を含まない透明な封止樹脂を適用し、受光素子とＩＣの群に対しては可視光カット剤を含む封止樹脂を適用して、前記両樹脂を前記集合基板上で１個の成形型を用いて同時的に、あるいは２個の成形型を逐次的に用いて前記各樹脂を逐次的に供給することによって、前記発光素子群と前記受光素子と前記ＩＣより成る群とをそれぞれの樹脂が境界を接するように一斉に封止した後、前記発光素子と前記受光素子と前記ＩＣを１組づつ含むように、前記集合基板を切断分離すること。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の１例の構造を図面を参照して説明する。図１はシールドケース付きの赤外線データ通信モジュールの完成体の斜視図であり、金属のシールドケース１０の内部の本体は他の基板（マザーボード）上の導体パターンに対してＳＭＤ実装するのに適した電極構成を持っている。図２は完成体からシールドケース１０を除去した内部の本体の斜視図、図３はその水平断面図である。なおシールドケース１０はモジュールを電気的ノイズからシールドする他、外乱光もある程度カットする。モジュールの使用条件によっては、シールドケース１０を付けず、本体のみで用いることもありうる。
【００１０】
各図において１は小型の基板で、ガラス入りエポキシ樹脂製のプリント基板を所定の形状にカットしたものである。２は赤外線ＬＥＤ等である発光素子、３はフォトダイオード等である受光素子、４は受・発光素子の駆動・制御を行うためのＩＣ（集積回路）である。各素子２、３およびＩＣ４は基板１上にダイボンドでマウントされ、ボンディングワイヤ５にて結線される。なお基板１上の配線用銅箔パターンは図示を省略した。６は基板１に設けたスルーホールであって、穴の内面には導体メッキが施され（図示省略）、前記配線パターンのうち必要なものと導通している。スルーホール６は中心を通って切断されているので、凹面の半円筒状の導体メッキ部分が、ＳＭＤ用部品としてマザーボードとハンダ付け接続されるための下面電極を形成している。
【００１１】
７は発光素子２を覆う透明な封止樹脂で、可視光カット剤を含まず、無色かつ透明なエポキシ樹脂等より成る。７１は発光する赤外光をビーム状に絞るための半球状の発光部レンズで、透明封止樹脂の一部をなしている。８は受光素子３およびＩＣ４を覆う可視光カット剤入り封止樹脂で、エポキシ樹脂等より成り、従来と同じ材料を用いることができる。８１は信号光を集光するためにそれと一体に成形された半球状の受光部レンズである。
【００１２】
透明な封止樹脂７と可視光カット剤入り封止樹脂８とは、基板１上に分離して成形してもよいが、封止樹脂間の隙間をなくして境界を密着接合させる方が、赤外線データ通信モジュールの小型化および素子や回路の環境に対する封止効果を発揮するためには良い。接合の場合、その境界面９は可視光カット剤入り樹脂材料の発光素子２の前方への発光を妨げたり、発光素子２から発光部レンズ７１に向かう円錐状の光路を不都合なほど浸食しない位置にあればよい。発光素子部を除き、赤外線データ通信モジュールの他の部分はなるべく広く可視光カット剤入り樹脂で封止されることがむしろ望ましい。これは透明な封止樹脂７の部分に入射した可視光線の外乱光が、封止樹脂内を迷光となって受光素子３に到達する可能性を極力少なくするため、２種の封止樹脂の境界面９は受光素子３からなるべく遠いことが良いからである。
【００１３】
そこで、受・発光素子の正面側から基板１を見たとき、透明な封止樹脂７の基板１上で占める面積を、可視光カット剤入り封止樹脂８の占める面積よりも小さくする方がよい。またＩＣ４は光による誤動作の可能性もあるので、可視光カット剤入り封止樹脂８（または他の遮光性の樹脂材料）に覆われていた方がよい。（その他の図示しない外付け電子素子が基板１の背面に実装される場合もある。）
【００１４】
封止樹脂の境界面９を適正な位置に作るには、１つの樹脂成形型に２つのゲートから２種の樹脂を注入して成形する場合は、各注入ゲートの位置、大きさを変えたり、成形型内の適当な場所に堤防を設けて樹脂の流動を制御したり、両樹脂の型への充填速度・温度・圧力、樹脂成分を調節して流動性等を制御する。あるいは２つの成形型を順次用い、第１の成形型で第１の樹脂を注入し、それが固化してから第２の成形型（空洞は第１の成形型よりも大きく、固化した第１の樹脂を収容し更に第２の樹脂を充填できる形状である）に交換して第２の樹脂を注入成形すればよい。
【００１５】
図４、図５の各図は、本発明の上記の実施の形態の１例である赤外線データ通信モジュールの本体を、いわゆる多数個取りの製法で量産する場合の途中工程を示した斜視図であって、図４は集合基板１１上に各素子およびＩＣの実装を完了した封止前の状態、図５はその上面に２種類の封止樹脂を施して封止を完了した状態を示す。なお各図は集合基板１１の端部の一部を示し、全体は図示要部が右方および下方に多数繰り返されて成っている。
【００１６】
図４において、１１は集合基板であり、表面には銅箔で配線パターンが形成され（図示省略）、また該パターンと接続するメッキ層を円筒状穴の内面に有するスルーホール６が多数形成されている。１１０はカットラインで、全部の工程が完了した後、集合基板１１が個々の基板１に分離されて赤外線データ通信モジュールとして完成するための表面における切断位置を示している。カットライン１１０の一部はスルーホール６群のほぼ中心を通り、スルーホールの内面のメッキ層を、モジュールをＳＭＤ接続するための電極として露出させる。発光素子２、受光素子３、ＩＣ４等は集合基板１１上の所定の位置に整列的に配置され、配線パターンにボンディングされる。
【００１７】
図５においては、透明な封止樹脂７と可視光カット剤入り封止樹脂８との２種類の樹脂による封止が終わった状態を示している。上述のように１個の成形型を用いて２種類の樹脂を同時に注入する場合には、注入ゲートの位置（図示しないが）を分離前の透明な封止樹脂７０と分離前の可視光カット剤入り封止樹脂８０との図示位置での上辺にそれぞれ設け、樹脂が図示右下方に走りながら相互に出会って境界面９を作るようにする。あるいは注入ゲートを帯状になっている分離前の各樹脂７０、８０のレンズ部７１、８１を避けた場所に、各帯毎にいくつかづつ設けるようにしてもよい。あるいは１個の成形金型内に２種の樹脂を仕切る薄い仕切り壁（必ずしも基板１の表面にまで達しなくてもよい）を設けてもよい。ただしこの場合は両樹脂の境界面に溝が形成されることになる。
【００１８】
また別法として、上述のように２つの成形型を交換して用い、２種類の樹脂をそれぞれの型内に順次注入して成形してもよい。いずれの製造方法によるにせよ、透明な封止樹脂７か可視光カット剤入り封止樹脂８かを多数個含み帯状に交互に並んだ、分離前の透明な封止樹脂７０と分離前の可視光カット剤入り封止樹脂８０との各々は、いずれか１方の樹脂で同時に一斉に封止されることになる。なお、切断されて別個のモジュールになる場合の、分離前の両樹脂７０および８０の境界は、図５では接触して描かれているが、仕切り壁によって完全に分離されていてもよい。
【００１９】
図６、図７の各図は、本発明の上記実施の形態の製造方法の全工程をステップ毎に示した２種類の製造方法の工程図である。各素子・ＩＣの接続が終わった第５工程までは両製法は同じであるが、樹脂封止の第６工程以後が異なる。図６は１つの成形型を用いて２種類の樹脂を同時に注入して封止する製法工程を示し、図７は２つの成形型を順次に用いて２種類の樹脂を順次に注入して封止する製法工程を示している。各工程の要部については既に述べたので、これ以上の説明は不要であると考える。
【００２０】
以上本発明の実施の形態の１例とその製造方法について述べたが、本発明の範囲内およびその均等の技術の範囲内で様々な変更が当然可能である。例えば他の電子素子（Ｃ、Ｒ等）を付加する、１組の発光素子と受光素子を構成する各素子の数を変える、基板の表裏や側面に素子や部品を分けて実装・接続する、異なる接続方法を用いる、ＳＭＤ以外の接続法に適した電極を設ける、他種の樹脂を封止に援用しあるいは置換する、可視光カット剤の種類を選択する、ガラエポ基板に代えてリードフレームを用いたり、メッキで導電パターンを形成した立体的表面形状のプラスチック基板等、他種の基板あるいは基板相当品を用いる、他の工程を付加、あるいは類似工程に置換する、等々が考えられる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明においては、複数の光素子をその特性に応じた封止樹脂で覆ったので、光素子固有の性能を最大限に発揮させることができる。特に光素子が赤外線発光素子と感度波長範囲の広い受光素子の場合、発光素子の全面のみに可視光カット剤を含まない透明な封止樹脂を用いて封止したので、従来と同等の駆動条件では発光素子の輝度を大幅に向上させて信号光の送信能力を高め、あるいは輝度を抑えて発光素子の低消費電力化や長寿命化を達成でき、かつ外乱光の悪影響は少ない、高性能の赤外線データ通信モジュールが得られた。またその合理的な製造方法を提供し得た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例における完成斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態の１例における本体の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態の１例における本体の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態の１例の製造工程において実装工程を完了した集合基板の斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態の１例の製造工程において封止工程を完了した集合基板の斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態の１例における第１の製造方法の工程図である。
【図７】本発明の実施の形態の１例における第２の製造方法の工程図である。
【符号の説明】
１  基板
１１  集合基板
１１０  カットライン
２  発光素子
３  受光素子
４  ＩＣ
５  ボンディングワイヤ
６  スルーホール
７  透明な封止樹脂
７０  分離前の透明な封止樹脂
７１  発光部レンズ
８  可視光カット剤入り封止樹脂
８０  分離前の可視光カット剤入り封止樹脂
８１  受光部レンズ
９  封止樹脂境界面
１０  シールドケース
【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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