(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面が略長方形形状の基板の上面及び下面に形成した導電パターンを、前記基板の平面上に形成したスルーホールのスルーホール電極を介して電気的に接続すると共に、少なくとも前記基板の一方の側面に、プリント基板等の配線パターンと接続する外部接続用電極を形成した回路基板と、前記回路基板の上面側に、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の中、少なくとも発光素子及び受光素子を実装し、下面側に、前記発光素子及び受光素子以外の電子部品を実装し、上面側の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と共に、下面側の電子部品を樹脂封止又は半田付け等の固着手段で固着した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】
前記回路基板の上面側に、発光素子及び受光素子を、下面側に、ＩＣチップをそれぞれ実装し、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と共に、前記ＩＣチップを樹脂封止した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】
前記回路基板の上面側に、発光素子、受光素子及びＩＣチップを、下面側に、コンデンサをそれぞれ実装し、上面側はＩＣチップを含み、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し、下面側は半田付け等の固着手段で固着した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】
前記発光素子及び受光素子の上面に形成した半球レンズ部に対応する位置に透孔部を有し、前記回路基板の側面に形成した外部接続用電極面に対応する位置に開口部を有するシールドケースで、前記モジュール本体を覆った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】
集合基板の各列毎に、所定の位置に複数個の上下面導電パターン接続用スルーホールと、前記各列間の直線上に複数個の外部接続用電極スルーホールを形成するスルーホール加工工程と、メッキ処理により前記スルーホールの内面を含む集合基板の全表面にメッキ層を形成するメッキ工程と、メッキレジストをラミネートし、露光現像後パターンマスクを形成し、パターンエッチングを行い、前記集合基板の上面及び下面に導電パターンと、前記スルーホールにスルーホール電極を形成して電気的に接続して回路基板集合体を形成するエッチング工程と、前記回路基板集合体の上面側に発光素子、受光素子、ＩＣチップ及びコンデンサ等の電子部品の中、少なくとも発光素子及び受光素子を実装し、下面側に前記発光素子及び受光素子以外の電子部品を実装する電子部品実装工程と、上面側の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と共に、下面側の電子部品を樹脂封止又は半田等の固着手段で固着して赤外線データ通信モジュール集合体を形成する封止工程と、前記赤外線データ通信モジュール集合体を直交する２つのカットラインに沿って切断して単体の赤外線データ通信モジュールに分割する切断工程とからな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。
【請求項６】
前記発光素子及び受光素子の上面に形成した半球レンズ部に対応する位置に透孔部を有し、前記回路基板の側面に形成した外部接続用電極面に対応する位置に開口部を有するシールドケースで、単体の赤外線データ通信モジュール本体を覆うシールド工程とからなることを特徴とする請求項５記載の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、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、携帯電話等の電子機器に使用される赤外線データ通信モジュール及びその製造方法に関する。
【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１３〜図１７でその概要を説明する。図１３は赤外線データ通信モジュールの外観を示す正面図、図１４は図１３を上面から透視した平面図、図１５は図１４の内部構成を示す断面図、図１６は従来の他の赤外線データ通信モジュールを上面から透視した平面図、図１７は従来の赤外線データ通信モジュールをマザーボードに実装した状態を示す斜視図である。
【０００３】
図１３〜図１５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、プンリト基板等のマザーボード７の配線パターン７ａ（図１７）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１６は、前記リードフレーム２の上面側に、前述した発光素子３、受光素子４及びＩＣチップ５以外に、更にコンデンサ８を実装したものである。他の構成は前述と同様であるので説明は省略する。
【０００５】
【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、リードフレームを使用した実装構造では、赤外線データ通信モジュールの構成部品である発光素子、受光素子、ＩＣチップ及びコンデンサ等をリードフレーム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、リードフレームのリード端子が本体の外側に飛び出しているので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】
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、スルーホール付き回路基板を使用して、回路基板の表側及び裏側の両面に電子部品の搭載を可能にする。更に、回路基板の側面に外部接続用電極を形成して、プリント基板等との実装を可能にし、実装スペースも小さくする。多数個取り生産を行い、超小型で安価な赤外線データ通信モジュール及びその製造方法を提供するものである。
【０００７】
【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の上面及び下面に形成した導電パターンと、前記基板の平面上に形成したスルーホールのスルーホール電極を介して電気的に接続すると共に、少なくとも前記基板の一方の側面に、プリント基板等の配線パターンと接続する外部接続用電極とを形成した回路基板と、前記回路基板の上面側に、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の中、少なくとも発光素子及び受光素子を実装し、下面側に、前記発光素子及び受光素子以外の電子部品を実装し、上面側の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と共に、下面側の電子部品を樹脂封止又は半田付け等の固着手段で固着したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記回路基板の上面側に、発光素子及び受光素子を、下面側に、ＩＣチップをそれぞれ実装し、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と共に、前記ＩＣチップを樹脂封止したことを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記回路基板の上面側に、発光素子、受光素子及びＩＣチップを、下面側に、コンデンサをそれぞれ実装し、上面側はＩＣチップを含み、前記発光素子及び受光素子の上面を半球レンズ部で形成するように透光性樹脂で樹脂封止し、下面側は半田付け等の固着手段で固着したことを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記発光素子及び受光素子の上面に形成した半球レンズ部に対応する位置に透孔部を有し、前記回路基板の側面に形成した外部接続用電極面に対応する位置に開口部を有するシールドケースで、前記モジュール本体を覆ったことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の赤外線データ通信モジュールの製造方法は、集合基板の各列毎に、所定の位置に複数個の上下面導電パターン接続用スルーホールと、前記各列間の直線上に複数個の外部接続用電極スルーホールを形成するスルーホール加工工程と、メッキ処理により前記スルーホールの内面を含む集合基板の全表面にメッキ層を形成するメッキ工程と、メッキレジストをラミネートし、露光現像後パターンマスクを形成し、パターンエッチングを行い、前記集合基板の上面及び下面に導電パターンと、前記スルーホールにスルーホール電極を形成して電気的に接続して回路基板集合体を形成するエッチング工程と、前記回路基板集合体の上面側に、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の中、少なくとも発光素子及び受光素子を実装し、下面側に、前記発光素子及び受光素子以外の電子部品を実装する電子部品実装工程と、上面側の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と共に、下面側の電子部品を樹脂封止又は半田等の固着手段で固着して赤外線データ通信モジュール集合体を形成する封止工程と、前記赤外線データ通信モジュール集合体を直交する２つのカットラインに沿って切断して単体の赤外線データ通信モジュールに分割する切断工程とからなることを特徴とするものである。
【００１２】
また、前記発光素子及び受光素子の上面に形成した半球レンズ部に対応する位置に透孔部を有し、前記回路基板の側面に形成した外部接続用電極面に対応する位置に開口部を有するシールドケースで、単体の赤外線データ通信モジュール本体を覆うシールド工程とからなることを特徴とするものである。
【００１３】
【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及びその製造方法について説明する。図１、図２、図８、図９及び図１０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及びその製造方法に係わり、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の赤外線データ通信モジュールをマザーボードに実装する状態を示す斜視図、図８は赤外線データ通信モジュールの製造方法を説明する回路基板集合体の上面側の部分斜視図、図９は図８の下面側の部分斜視図、図１０は樹脂封止した赤外線データ通信モジュール集合体の部分斜視図である。図において、従来技術と同一部材は同一符号で示す。
【００１４】
図１及び図２において、１１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樹脂基板で、その上面及び下面に形成した導電パターン（図示せず）が、前記樹脂基板１１の平面上に形成したスルーホール１２のスルーホール電極１２ａを介して電気的に接続する。また、前記樹脂基板１１の一方の側面に形成した複数個のスルーホール１３のスルーホール電極が、プリント基板等のマザーボード７の配線パターン７ａと接続する外部接続用電極１３ａとなる。前記樹脂基板１１に導電パターンが形成された回路基板１４が構成される。前記スルーホール１３のスルーホール電極である外部接続用電極１３ａはその一部が回路基板１４の下面まで延びて外部接続用電極１３ｂを形成して、側面実装を可能にしている。尚、本実施の形態においては、回路基板１４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。
【００１５】
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１４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１４の下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、前記スルーホール１２のスルーホール電極１２ａを介して接続されている。
【００１６】
６は、従来と同様に発光素子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。該透光性樹脂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１４の下面に実装したＩＣチップ５の封止は、前記透光性樹脂６に限らず、他の熱硬化性の樹脂で封止しても良い。
【００１７】
図７は、前述した回路基板１４の側面に形成した複数個の外部接続用電極１３ａ及び１３ｂを示す部分拡大図である。前記外部接続用電極１３ａは後述する回路基板集合体のカットライン上に形成した複数個のスルーホール１３を、切断した時にできる半円形状のスルーホール電極である。
【００１８】
以上の構成からなる赤外線データ通信モジュール１０を、各種機器のプリント基板等のマザーボード７に実装するには、図２に示すように、赤外線データ通信モジュール１０側の外部接続用電極１３ａ（スルーホール電極）を、マザーボード７の配線パターン７ａに位置合わせした後、リフロー半田付け等の固着手段により接続する。前記発光素子３及び受光素子４の発光・受光の方向がマザーボード７の表面に対して平行になるように側面実装することができる。
【００１９】
以上の構成により、図８、図９及び図１０によりその製造方法について説明する。先ず、図８において、スルーホール加工工程は、ガラスエポキシ樹脂等よりなる多数個取りする集合樹脂基板１１ａの各列毎に、所定の位置に複数個の上下面導電パターン接続用のスルーホール１２と、隔列間（後述するＸ方向のカットラインでＸ２、Ｘ４・・・）の直線上に複数個の外部接続用電極のスルーホール１３を形成するスルーホール加工を、切削又はプレス等の加工手段により形成する。
【００２０】
次に、メッキ工程において、前記２種類のスルーホール１２、１３の壁面を含む集合樹脂基板１１ａの全表面を洗浄した後、前記集合樹脂基板１１ａの全表面を無電解メッキにより銅メッキ層を形成し、その上に電解メッキによりニッケルメッキ層を形成し、更に、その上に電解メッキにより金メッキ層を形成する。
【００２１】
更に、エッチング工程において、メッキレジストをラミネートし、露光現像してパターンマスクを形成し、前記集合樹脂基板１１ａの上面及び下面に導電パターンを形成し、前記スルーホール１２の壁面に、上下の導電パターンを接続する縦パターン１２ａと、スルーホール１３の壁面に外部接続用電極１３ａと、その一部が回路基板１４の下面まで延びて外部接続用電極１３ｂを形成して、回路基板集合体１４ａが形成される。
【００２２】
次に、電子部品実装工程において、図８に示すように、前記回路基板集合体１４ａの上面側の所定の位置に、高速赤外ＬＥＤよりなる発光素子３と、フォトダイオードよりなる受光素子４を、導電パターンに接着剤又は半田等の固着手段で、ダイボンド及びワイヤーボンド実装される。更に、図９に示すように、前記回路基板集合体１４ａの下面側の所定の位置に、前記発光素子３及び受光素子４以外の他の電子部品、例えば、ＩＣチップ５を同様にダイボンド及びワイヤーボンド実装される。上面側及び下面側に実装された電子部品はスルーホール１２のスルーホール電極１２ａを介して接続されている。
【００２３】
更に、樹脂封止工程において、図１０に示すように、前記回路基板集合体１４ａの上面側を、エポキシ系樹脂等の透光性樹脂６で、トランスファーモールド等のモールド手段で、発光素子３及び受光素子４の上面を半球レンズ部６ａ及び６ｂで覆うように樹脂封止する。下面側のＩＣチップ５も同様に、前記透光性樹脂６又は熱硬化性の封止樹脂により封止する。以上により、赤外線データ通信モジュール集合体１０ａが形成される。
【００２４】
次に、切断工程において、前記赤外線データ通信モジュール集合体１０ａを、直交するＸ方向カットライン１５、Ｙ方向カットライン１６に沿って、ダイシング又はスライシングマシン等で切断して単体の赤外線データ通信モジュール１０に分割する。図１０に示すように、Ｘ方向カットライン１５の中、カットラインＸ２の列上には外部接続用電極１３ａとなる複数個のスルーホール電極が形成されており、スルーホール１３上を切断することにより、単体の赤外線データ通信モジュール１０の一方の側面には半円形状のスルーホール電極である外部接続用電極１３ａが形成されることになる。前記スルーホール１３は隔列毎（Ｘ２、Ｘ４・・・）に形成したが、必要により各列毎（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３・・・）に形成して、切断後に回路基板１４の両サイドに外部接続用電極１３ａを形成しても良い。
【００２５】
図３、図１１及び図１２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及びその製造方法に係わり、図３は赤外線データ通信モジュールの断面図、図１１は赤外線データ通信モジュールの製造方法を説明する回路基板集合体の上面側の部分斜視図、図１２は図１１の下面側の部分斜視図である。
【００２６】
図３において、前記回路基板１４の上面側には、前述と同様に、高速赤外ＬＥＤからなる発光素子３、フォトダイオードからなる受光素子４と、それ以外に、回路部を構成するＩＣチップ５が実装され、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。回路基板１４の下面側には、コンデンサ８が高融点半田１８により半田付けされている。高融点半田１８は、例えばＰｂ：９０％、Ｓｎ：１０％、融点２５０°Ｃを使用するが、これは完成された本モジュールがセットメーカーでマウント、リフロー工程で処理されるため、リフローで半田が溶解するのを防ぐためである。
【００２７】
第１の実施の形態で説明したと同様に、上面側は、透光性樹脂６によりＩＣチップ５を保護すると同時に、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を形成する。下面側に実装したコンデンサ８は封止樹脂で封止してもしなくても良い。赤外線データ通信モジュール２０が構成される。
【００２８】
図１１及び図１２において、図８及び図９で説明した第１の実施の形態での製造方法と異なる点は、上述したように回路基板集合体１４ａの上面側に、発光素子３、受光素子４以外にＩＣチップ５を実装したこと、及び下面側にコンデンサ８を半田付けして実装したことである。それ以外は第１の実施の形態での製造方法と同様であるので説明は省略する。
【００２９】
図４は本発明の第３の実施の形態に係わる赤外線データ通信モジュール３０の断面図である。図４に示すように、前述の第１の実施の形態で説明した赤外線データ通信モジュール１０において、発光素子３及び受光素子４の上面に形成した半球レンズ部６ａ及び６ｂに対応する位置に透孔部３１ａを有し、マザーボード７に側面実装する場合は、前記回路基板１４の側面に形成した外部接続用電極面１３ａに対応する位置に開口部３１ｂを有するステンレス、アルミ、銅等の部材よりなるシールドケース３１で、前記モジュール本体を覆うことにより、回路部等を囲っているので、電磁シールド対策を採ることができ、外部からのノイズ等による影響を防止するのに極めて有効である。従って、半球レンズ部６ａ、６ｂ及びマザーボード７に実装される以外の面は、前記シールドケース３１でカバーされていることになる。
【００３０】
図５は本発明の第４の実施の形態に係わる赤外線データ通信モジュール４０の断面図である。図５に示すように、前述の第２の実施の形態で説明した赤外線データ通信モジュール２０において、シールドケース３１で上述したように、発光素子３及び受光素子４の上面に形成した半球レンズ部６ａ及び６ｂに対応する位置と、マザーボード７に実装する面を除く全ての面を、前記シールドケース３１で覆うことより、ノイズ対策を採ったものである。
【００３１】
図６は、図４又は図５で示したように、シールドケース３１にてカバーした赤外線データ通信モジュール３０又は４０をマザーボード７に実装する状態を示す斜視図てあり、前述と同様に、モジュール本体側の外部接続用電極１３ａを、マザーボード７の配線パターン７ａに位置合わせした後、半田付け等の固着手段により接続する。前記発光素子３及び受光素子４の発光・受光の方向がマザーボード７の表面に対して平行になるように側面実装することができる。
【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、下面側にＩＣチップ、コンデンサのいづれか一方、又は両方を実装して、上面側と下面側をスルーホール電極を介して接続することにより、従来のようにリードフレームが本体から飛び出すこともなく、基板の上下両面に実装することにより、実装スペースを小さくすることができた。また、多数個取りする回路基板集合体のＸ方向のカットライン上のスルーホールに外部接続用電極を形成して、モジュール本体をマザーボードに側面実装を可能にし、更に、外部接続用電極の半田付け面積が拡大されたので、マザーボードとの固定力が増大し、信頼性が向上した。
【００３３】
また、半球型レンズ部に対応する位置と、マザーボードに実装する面を除く全ての面を、シールドケースで覆うことより、外部からのノイズ等による影響を防止することができた。
【００３４】
また、多数個取りする回路基板集合体に、電子部品を実装後、レンズ一体のトランスファーモールドで送信部と受信部を樹脂封止し、直交する２つのカットラインに沿って切断、分離することにより、薄型で超小型の赤外線データ通信モジュールを、多数個取り生産方式により、容易、且つ極めて安価に製造することを可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を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の赤外線データ通信モジュールをマザーボードに実装する状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２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４】本発明の第３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５】本発明の第４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６】図４又は図５の赤外線データ通信モジュールをマザーボードに実装する状態を示す斜視図である。
【図７】本発明の外部接続用電極を示す斜視図である。
【図８】図１の赤外線データ通信モジュールの製造方法を説明する回路基板集合体の上面側の斜視図である。
【図９】図８の下面側の斜視図である。
【図１０】図８の回路基板集合体の樹脂封止の状態を説明する斜視図である。
【図１１】図３の赤外線データ通信モジュールの製造方法を説明する回路基板集合体の上面側の斜視図である。
【図１２】図１１の下面側の斜視図である。
【図１３】従来の赤外線データ通信モジュールの外観正面図である。
【図１４】図１３を上面から透視した平面図である。
【図１５】図１３の断面図である。
【図１６】従来の他の赤外線データ通信モジュールを上面から透視した平面図である。
【図１７】従来のモジュール本体をマザーボードに実装した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
３  発光素子
４  受光素子
５  ＩＣチップ
６  透光性樹脂
７  マザーボード
７ａ  配線パターン
８  コンデンサ
１０、２０、３０、４０  赤外線データ通信モジュール
１０ａ  赤外線データ通信モジュール集合体
１１  樹脂基板
１１ａ  集合樹脂基板
１２、１３  スルーホール
１２ａ  スルーホール電極
１３ａ、１３ｂ  外部接続用電極
１４  回路基板
１４ａ  回路基板集合体
１５  Ｘ方向カットライン
１６  Ｙ方向カットライン
１８  高融点半田
３１  シールドケース
３１ａ  透光部
３１ｂ  開口部
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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