(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面が略長方形形状の回路基板面に発光素子、受光素子、ＩＣチップ及びコンデンサ等の電子部品を実装し、前記発光素子及び受光素子の上面を半球型レンズ部で覆うように透光性樹脂で樹脂封止する赤外線データ通信モジュールにおいて、前記発光素子はその周囲を反射カップの反射面で囲ま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】
前記反射カップの反射面の形状は、逆円錐形状であることを特徴とする請求項１記載の赤外線データ通信モジュール。
【請求項３】
前記反射カップの反射面の形状は、湾曲形状であることを特徴とする請求項１記載の赤外線データ通信モジュール。
【請求項４】
前記反射カップは、前記回路基板に固着された有底の反射カップであり、発光素子は反射カップの底面に固着されていることを特徴とする請求項２又は３記載の赤外線データ通信モジュール。
【請求項５】
前記反射カップは、前記回路基板に固着された底面に開口部を有する反射カップで、発光素子は反射カップの底面開口部に位置し、且つ、回路基板に直に固着されていることを特徴とする請求項２又は３記載の赤外線データ通信モジュール。
【請求項６】
前記反射カップの反射面に反射薄膜を形成したことを特徴とする請求項４又は５記載の赤外線データ通信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピューター、プリンター、ＰＤＡ、ファクシミリ、ページャー、携帯電話等の民生機器に使用される赤外線データ通信モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信機能を搭載したノート型パソコン、ＰＤＡ、携帯電話等の携帯機器で赤外線データ通信モジュールの小型化がより強く要求されている。ＬＥＤからなる発光素子、フォトダイオードからなる受光素子、アンプ、ドライブ回路等が組み込まれたＩＣからなる回路部をリードフレームに直接ダイボンド及びワイヤーボンドし、可視光カットエボキシ樹脂によるレンズ一体の樹脂モールドで、送信部と受信部を一パッケージ化した赤外線データ通信モジュールが開発されている。従来の一般的な赤外線データ通信モジュールの構造について、図５〜図７でその概要を説明する。図５は赤外線データ通信モジュールの外観を示す正面図、図６は図５を上面から透視した平面図、図７は図５の内部構成を示す断面図である。
【０００３】
図５〜図７において、赤外線データ通信モジュール１は、リードフレーム２の上面側のみに、発光素子３、受光素子４及びＩＣチップ５をダイボンド及びワイヤーボンディングして接続されている。前記電子部品を保護すると共に、発光素子３及び受光素子４の上面を可視光線カット剤入りエポキシ系樹脂等の透光性樹脂６で、赤外線光を照射及び集光する機能を持つ、半球型レンズ部６ａ及び６ｂを形成するように樹脂封止する。前記リードフレーム２の端子２ａは、プリント基板等の図示しないマザーボードの配線パターンに実装するために赤外線データ通信モジュール１の本体より外部に飛び出している。
【０００４】
図６及び図７に示すように、リードフレーム２の発光素子３を実装する位置にプレス絞り等で成形された逆円錐形状の傾斜面２ｂを形成し、傾斜面２ｂに囲まれた底面に発光素子３が実装されている。
【０００５】
しかし、前述した赤外線データ通信モジュールにおいて、発光素子３は、リードフレーム２と一体成形された逆円錐形状の傾斜面２ｂに囲まれているので、発光素子３から出る赤外線光を上面に反射させる効果はあるが、リードフレーム２を使用した実装構造では、赤外線データ通信モジュール１の構成部品である発光素子３、受光素子４、ＩＣチップ５及び図示しないコンデンサ等をリードフレーム２の上面側だけに配設するために、実装スペースがそのまま構成部品の面積に効き、平面的にサイズを小さくするのに限界があった。また、リードフレーム２のリード端子２ａが本体の外側に飛び出しているので、プリント基板等のマザーボードへの実装スペースが広くなり、高密度実装を妨げる等の様々な問題があった。
【０００６】
そこで、回路基板の表面に電子部品を実装して、マザーボードへの実装スペースを小さくした超小型の赤外線データ通信モジュールが開発された。図８は、回路基板に電子部品を実装した赤外線データ通信モジュールの断面図、図９は発光素子の光路を示す部分拡大断面図である。
【０００７】
図８においてその概要を説明する。７はガラスエポキシ樹脂等よりなる平面が略長方形形状の絶縁性を有する回路基板で、その上面及び下面に形成した導電パターン（図示せず）が、前記回路基板７に形成したスルーホール８のスルーホール電極８ａを介して電気的に接続する。尚、回路基板７は、ガラスエポキシ基板を使用したが、アルミナセラミック基板、ポリエステルやポリイミド等のプラスチックフィルム基板等を使用しても良い。
【０００８】
３は高速赤外ＬＥＤからなる発光素子であり、４はフォトダイオードからなる受光素子である。両者はそれぞれ回路基板７の上面側に実装されており、導電パターンにダイボンド及びワイヤーボンドされ接続されている。５は高速アンプ、ドライブ回路等が組み込まれた回路部を有するＩＣチップであり、回路基板７の上面側の導電パターンにダイボンド及びワイヤーボンドされている。前記回路基板７の下面側には、コンデンサ９が半田１０により半田付けされ、前記スルーホール８のスルーホール電極８ａを介して接続されている。回路基板７の下面側にコンデンサ９等を実装しない場合は、前記スルーホール８は不要である。
【０００９】
６は、前述と同様に発光素子３及び受光素子４を樹脂封止する可視光カット剤入りエボキシ系の透光性樹脂である。透光性樹脂６により、発光素子３及び受光素子４の上面に半球型レンズ部６ａ及び６ｂを形成して、赤外線光の照射及び集光の機能を持たせると同時に両素子の保護を行う。回路基板７の下面に実装したコンデンサ９は封止樹脂で封止しても、しなくても良い。
【００１０】
図９において、回路基板７上にワイヤーボンディング実装された発光素子３からの赤外線光の多くは、上方に集光される赤外線光Ａのように、上面に形成された半球型レンズ部６ａにより集光されるが、横方向に出る赤外線光Ｂのように、かなりの赤外線光はレンズに集光されず横方向に漏れてしまう。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した赤外線データ通信モジュールには次のような問題点がある。即ち、赤外線データ通信モジュールとして、ＩｒＤＡに２つのタイプが有り、その１つのタイプにＩｒＤＡ１．０規格（中出力）、１．１規格（高出力）がある。１．１規格によるＬＥＤの高出力が要求される場合には、上記したように発光素子からの赤外線光の一部は横方向に出るので、半球型レンズ部だけでの集光では、高出力化を実現するために、ＬＥＤに頼るか、レンズ径を相当大きくするしかなかった。ＬＥＤに流す電流を大きく上げると、これはＬＥＤの出力の劣化を招くと同時に、セットの低消費電力化の妨げとなる等の致命的な問題となった。
【００１２】
本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、回路基板面に搭載した発光素子の周囲を反射部材で囲み、発光素子からの赤外線光を有効にレンズに集光させることにより、低消費電力化及び発光素子の高出力化が計れる、超小型で安価な赤外線データ通信モジュールを提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明における赤外線データ通信モジュールは、平面が略長方形形状の基板面に発光素子、受光素子、ＩＣチップ及びコンデンサ等の電子部品を実装し、前記発光素子及び受光素子の上面を半球レンズ部で覆うように透光性樹脂で樹脂封止する赤外線データ通信モジュールにおいて、前記発光素子はその周囲を反射カップの反射面で囲まれていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、前記反射カップの反射面の形状は、逆円錐形状であることを特徴とするものである。
【００１５】
また、前記反射カップの反射面の形状は、湾曲形状であることを特徴とするものである。
【００１６】
また、前記反射カップは、回路基板に固着された有底の反射カップであり、発光素子は反射カップの底面に固着されていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、前記反射カップは、回路基板に固着された底面に開口部を有する反射カップで、発光素子は反射カップの底面開口部に位置し、且つ、回路基板に直に固着されていることを特徴とするものである。
【００１８】
また、前記反射カップの反射面に反射薄膜を形成したことを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明における赤外線データ通信モジュールについて説明する。図１、図２、図３は本発明の第１の実施の形態である赤外線データ通信モジュールに係わり、図１は赤外線データ通信モジュールの断面図、図２は図１の発光素子の光路を示す部分拡大断面図、図３は反射カップの断面図である。図において、従来技術と同一部材は同一符号で示す。
【００２０】
図１〜図３において、平面が略長方形形状の回路基板７面に発光素子３、受光素子４、ＩＣチップ５及びコンデンサ９等の電子部品を実装し、前記発光素子３及び受光素子４の上面を半球レンズ部６ａ、６ｂで覆うように透光性樹脂６で樹脂封止する赤外線データ通信モジュール１を構成することは、前述の従来技術と同様であるので説明は省略する。
【００２１】
図に示すように、前記発光素子３は、その周囲を逆円錐形状に傾斜した反射面を有する後述する反射カップ１１の底面１１ａに固着されている。
【００２２】
前記反射カップ１１は、導電性部材、例えば、ＳｕＳ材、リン青銅材をプレス加工等により有底の逆円錐形状の傾斜面１１ｂを有し、該傾斜面１１ｂの傾斜角、α＝３０〜４５°が最適である。前記反射カップ１１は導電性接着剤等の固着手段により、前記回路基板７の導電パターンに固着されている。
【００２３】
前記反射カップ１１の底面１１ａ及び傾斜面１１ｂには、発光素子３（高速赤外ＬＥＤ）からの赤外光の反射効率をアップするために、銀色の反射薄膜１１ｃ、例えば、電解ＮｉメッキによりＮｉメッキ層を形成する。
【００２４】
図２に示すように、発光素子３（高速赤外ＬＥＤ）からの赤外光は、従来は横方向に出る赤外線光Ｂは反射カップ１１の傾斜面１１ｂに形成された反射薄膜１１ｃにより反射されて、上方に集光される赤外線光Ａのように、全ての赤外線光は無駄なく上方に形成された半球型レンズ部６ａによって効率良く集光させることが可能である。尚、上記して反射カップ１１の材質は、導電性部材に限るものではなく、非導電性部材の場合はスルーホール等を介して回路基板７の導電パターンと導通しても良い。
【００２５】
図４は、本発明の第２の実施の形態である赤外線データ通信モジュールに係わり、反射カップの断面図である。
【００２６】
図４において、反射カップ１２は、非導電性部材、例えば、プラ部材を樹脂成形加工等により底面に開口部１２ａを有し、前記反射カップ１２は、上述した反射カップ１１と同様に、逆円錐形状の傾斜面１２ｂを有し、該傾斜面１２ｂの傾斜角、α＝３０〜４５°が最適である。発光素子３は反射カップ１２の底面の開口部１２ａに位置し、発光素子３は回路基板７上の導電パターンに直に固着されている。前記反射カップ１２は接着剤等の固着手段により、前記発光素子３を取り囲むように回路基板７上に固着されている。前記反射カップ１２の傾斜面１２ｂには、上述と同様に、無電解Ｎｉメッキ等により銀色の反射薄膜１２ｃを形成する。前記反射カップ１２は非導電性部材に限るものではないことは言うまでもない。
【００２７】
図４に示す反射カップ１２においても、発光素子３（高速赤外ＬＥＤ）からの全ての赤外線光は無駄なく上方に形成された半球型レンズ部６ａによって効率良く集光することができる。
【００２８】
図５は、本発明の第３の実施の形態である赤外線データ通信モジュールに係わり、反射カップの断面図である。
【００２９】
図５において、反射カップ１３は、上述したように、導電性部材、例えば、ＳｕＳ材、リン青銅材をプレス加工等により有底の湾曲形状の湾曲面１３ｂを有し、湾曲面１３ｂの法線と底面１３ａとのなす角度、β＝３０〜４５°が最適である。前記反射カップ１３は導電性接着剤等の固着手段により、前記回路基板７の導電パターンに固着されている。
【００３０】
前記反射カップ１３の底面１３ａ及び湾曲面１３ｂには、上述と同様に、電解Ｎｉメッキ等により銀色の反射薄膜１３ｃを形成する。
【００３１】
図６は、本発明の第４の実施の形態である赤外線データ通信モジュールに係わり、反射カップの断面図である。図６において、上述したように、非導電性部材、例えば、プラ部材を樹脂成形加工等により底面に開口部１４ａを有し、反射面を湾曲面１４ｂに形成し、上述と同様に、湾曲面１４ｂの法線と反射カップ１４の底面とのなす角度、β＝３０〜４５°が最適である。湾曲面１４ｂには、上述と同様に、無電解Ｎｉメッキ等により銀色の反射薄膜１４ｃを形成する。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回路基板の上面側に、少なくとも発光素子及び受光素子を実装し、前記発光素子及び受光素子の上面を半球型レンズ部で覆うように透光性樹脂で樹脂封止する。前記発光素子はその周囲を反射カップの反射面で囲むことにより、発光素子からの全ての赤外線光は無駄なく上方に形成された半球型レンズ部によって効率良く集光でき、光軸上の放射強度を向上させることができる。
【００３３】
また、反射カップの反射面を逆円錐形状にすることにより、発光素子からの全ての赤外線光は無駄なく上方に形成された半球型レンズ部によって効率良く集光させることができる。
【００３４】
また、反射カップの反射面を湾曲形状にすることにより、発光素子からの全ての赤外線光は無駄なく上方に形成された半球型レンズ部によって効率良く集光させることができる。
【００３５】
また、反射カップは、回路基板に固着された有底の反射カップで、発光素子は反射カップの底面に固着することにより、発光素子からの全ての赤外線光は無駄なく上方に形成された半球型レンズ部によって効率良く集光させることができる。
【００３６】
また、反射カップは、底面に開口部を有する反射カップで、発光素子は反射カップの底面の開口部に位置し、基板に直に固着することにより、発光素子からの全ての赤外線光は無駄なく上方に形成された半球型レンズ部によって効率良く集光させることができる。
【００３７】
また、前記反射カップの底面及び反射面に、銀色の反射薄膜を形成することにより、発光素子からの赤外線光の反射効率をアップさせることができる。
【００３８】
以上より、低消費電力でＬＥＤの高出力化が計られた赤外線データ通信モジュールが提供でき、小型で、低消費電力で、高速・長距離通信の民生機器の実現が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる赤外線データ通信モジュールの断面図である。
【図２】図１の発光素子の光路を示す部分拡大断面図である。
【図３】図１の反射カップの断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係わる反射カップの断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係わる反射カップの断面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係わる反射カップの断面図である。
【図７】従来の赤外線データ通信モジュールの外観正面図である。
【図８】図５の上面から透視した平面図である。
【図９】図６の断面図である。
【図１０】従来の他の赤外線データ通信モジュールの断面図である。
【図１１】図８の発光素子の光路を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１  赤外線データ通信モジュール
３  発光素子
４  受光素子
５  ＩＣチップ
６  透光性樹脂
６ａ、６ｂ  半球型レンズ部
７  回路基板
１１、１２、１３、１４  反射カップ
１１ａ、１３ａ  底面
１１ｂ、１２ｂ  傾斜面
１３ｂ、１４ｂ  湾曲面
１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃ  反射薄膜
１２ａ、１４ａ  開口部
Ａ  上方に集光される赤外線光
Ｂ  横方向に出る赤外線光
α  傾斜角
β  湾曲面の法線と底面とのなす角度
【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】
0003851418.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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