JP2001168376A

JP2001168376A - 赤外線データ通信モジュール

Info

Publication number: JP2001168376A
Application number: JP34450899A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Maeno; 均前野
Original assignee: Matsushita Electronics Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2001-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】発光素子と受光素子との間の距離を短くする
ことによってさらに小型化した赤外線データ通信モジュ
ールを提供する。【解決手段】回路基板１１の一方の面に、高速赤外Ｌ
ＥＤからなる発光素子１２およびフォトダイオードから
なる受光素子１３を並設し、発光素子１２および受光素
子１３を透光性樹脂１６によって一体に樹脂封止するこ
とにより発光側と受光側とが近接した異型半球型レンズ
１４を形成し、発光素子と受光素子との間の距離を短く
するように構成した。

Description

【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、プリンタ、ＰＤＡ、ファクシミリ、ページャや
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
ーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、携帯電話等の携帯機器
で赤外線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
およびワイヤーボンドし、可視光カットエポキシ樹脂に
よるレンズ一体の樹脂モールドで、送信部と受信部を１
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。

【０００３】従来、赤外線データ通信モジュールとし
て、特開平１０−２３３４７１号公報に記載のものが知
られている。特開平１０−２３３４７１号公報に記載の
赤外線データ通信モジュールは、スルーホール付き回路
基板を使用して、回路基板の表側および裏側の両面に電
子部品の搭載を可能としたものである。この特開平１０
−２３３４７１号公報に記載の従来の赤外線データ通信
モジュールを図８に示す。

【０００４】図８に示す赤外線データ通信モジュールに
は、回路基板５１の上面側に発光素子５２と受光素子５
３が実装されており、これらは回路基板５１の下面側の
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５４と接続されている。発光素子５２お
よび受光素子５３の上面には、透過性樹脂５５により半
球型レンズ部５６ａおよび５６ｂがそれぞれ形成され、
赤外線光の照射および集光の機能を持たせると同時に両
素子を保護している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図８に示す赤外線デー
タ通信モジュールは、発光素子５２および受光素子５３
に対してそれぞれ別個の半球型レンズ５６ａおよび５６
ｂが設けられているため、この赤外線データ通信モジュ
ールを小型化しようとしても半球型レンズ５６ａおよび
５６ｂの端部間の距離を最少にするのが限界である。

【０００６】そこで、本発明においては、発光素子と受
光素子の間の距離を短くすることによってさらに小型化
した赤外線データ通信モジュールを提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板の一方の
面に発光素子および受光素子を並設した赤外線データ通
信モジュールにおいて、発光素子および受光素子を一体
に樹脂封止して発光側と受光側とが近接した受発光レン
ズを形成し、発光素子と受光素子の間の距離を短くする
ように構成したものである。

【０００８】これにより、発光素子と受光素子の間の距
離は、互いに干渉しない程度まで限りなく短くすること
が可能となり、さらに小型化した赤外線データ通信モジ
ュールが得られる。

【０００９】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、基板の
一方の面に発光素子および受光素子を並設した赤外線デ
ータ通信モジュールにおいて、前記発光素子および受光
素子を一体に樹脂封止して発光側と受光側とが近接した
受発光レンズを形成したことを特徴とする赤外線データ
通信モジュールとしたものであり、発光素子と受光素子
の間の距離は、互いに干渉しない程度まで限りなく短く
することが可能となる。

【００１０】請求項２に記載の発明は、前記受発光レン
ズは、前記発光素子および受光素子に対してそれぞれ別
々に設計した架空のレンズ曲面に接する線で結んだ形状
とした請求項１記載の赤外線データ通信モジュールとし
たものであり、受発光レンズの曲面を滑らかな形状とす
ることができる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、前記レンズ曲面
に接する線は、直線または曲線とした請求項２記載の赤
外線データ通信モジュールとしたものであり、受発光レ
ンズの曲面を直線または曲線で結んだ滑らかな形状とす
ることができる。

【００１２】請求項４に記載の発明は、前記発光素子お
よび受光素子のそれぞれの光軸と交差する前記受発光レ
ンズのレンズ面は、局所的に前記基板と平行とした請求
項１から３のいずれかに記載の赤外線データ通信モジュ
ールとしたものであり、前記発光素子および受光素子の
それぞれの光軸を平行とすることができる。

【００１３】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図７を用いて説明する。

【００１４】（実施の形態１）図１は第１実施形態にお
ける赤外線データ通信モジュール（以下、「モジュー
ル」と称す）の正面断面図、図２はその側面断面図であ
る。

【００１５】図１および図２に示すように、第１実施形
態におけるモジュールは、回路基板１１の一方の面（図
１の例では上面側）に、高速赤外ＬＥＤからなる発光素
子１２およびフォトダイオードからなる受光素子１３を
並設したものであり、これらの発光素子１２および受光
素子１３の上面には発光側と受光側とが近接した受発光
レンズとしての異型半球型レンズ１４が形成されてい
る。

【００１６】回路基板１１は、平面が略長方形形状のガ
ラスエポキシ樹脂等よりなる絶縁性を有する樹脂基板１
１ａの上面および下面に導電パターン（図示せず）を形
成し、樹脂基板１１ａに形成したスルーホール１１ｂの
スルーホール電極を介して電気的に接続したものであ
る。なお、回路基板１１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等を使用しても良い。

【００１７】発光素子１２および受光素子１３は、それ
ぞれ回路基板１１の上面側の導電パターンにダイボンド
およびワイヤーボンドされ接続されている。また、回路
基板１１の下面側の導電パターンには、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
１５がダイボンドおよびワイヤーボンドされ、スルーホ
ール１１ｂのスルーホール電極を介して接続されてい
る。なお、ＩＣチップ１５は、回路基板１１に対してワ
イヤーボンドせずにフェイスダウン実装する工法を用い
ても良い。

【００１８】発光素子１２および受光素子１３は、可視
光カット剤入りエポキシ系の透光性樹脂１６によって樹
脂封止され、この透光性樹脂１６によって異型半球型レ
ンズ１４が形成されて、赤外線光の照射および集光の機
能を持たせると共に両素子の保護を行う。また、この透
光性樹脂１６によって回路基板１１の下面に実装したＩ
Ｃチップ１５を樹脂封止している。なお、このＩＣチッ
プ１５の封止は、透光性樹脂１６に限らず、他の熱硬化
性の樹脂で行っても良い。

【００１９】異型半球型レンズ１４は、発光素子１２お
よび受光素子１３を透光性樹脂１６によって、図１に示
すように一体に樹脂封止したものである。異型半球型レ
ンズ１４は、図１に破線で示された架空半球型レンズ１
４ａ，１４ｂを組み合わせたものである。架空半球型レ
ンズ１４ａ，１４ｂは、従来と同様に、発光素子１２お
よび受光素子１３に対してそれぞれ別々にレンズを設計
した場合の架空の半球型レンズである。架空半球型レン
ズ１４ａは、その光軸が発光素子１２の中心と重なるよ
うに配置されている。同様に、架空半球型レンズ１４ｂ
は、その光軸が受光素子１３の中心と重なるように配置
されている。また、架空半球型レンズ１４ａ，１４ｂ
は、互いに半径が等しい。

【００２０】このような架空半球型レンズ１４ａ，１４
ｂは、図１に示すように、発光素子１２と受光素子１３
を近接して実装することで、２つの架空半球型レンズ１
４ａ，１４ｂの球面がオーバーラップする。異型半球型
レンズ１４は、架空半球型レンズ１４ａおよび架空半球
型レンズ１４ｂの曲面に接する直線、すなわち接線で結
んだ形状としたものであり、この接線は回路基板１１と
平行な直線となっている。この場合、発光素子１２側、
受光素子１３側ともに光軸と交差する架空半球型レンズ
１４ａ，１４ｂの球面は局所的に回路基板１１と平行で
ある。

【００２１】上記構成のモジュールにおいては、発光素
子１２および受光素子１３を一体に樹脂封止して発光素
子１２による発光側と受光素子１３による受光側とが近
接した異型半球型レンズ１４を形成したことにより、発
光素子１２と受光素子１３との間の距離は、互いに干渉
しない程度まで限りなく短くすることが可能であり、さ
らに小型化したモジュールが得られる。

【００２２】（実施の形態２）図３は第２実施形態にお
けるモジュールの正面断面図である。

【００２３】図３に示すように、第２実施形態における
モジュールは、異型半球型レンズ１７の形状以外は第１
実施形態と同様の構成である。異型半球型レンズ１７
は、図３の破線によって示されるそれぞれ半径が異なる
第１実施形態と同様の架空半球型レンズ１７ａ，１７ｂ
を組み合わせたものである。架空半球型レンズ１７ａ，
１７ｂは、その光軸がそれぞれ発光素子１２，受光素子
１３の中心と重なるように配置されており、発光素子１
２側の架空半球型レンズ１７ａの半径は、受光素子１３
側の架空半球型レンズ１７ｂの半径よりも大きい。

【００２４】このような架空半球型レンズ１７ａ，１７
ｂは、図３に示すように、発光素子１２と受光素子１３
を近接して実装することで、２つの架空半球型レンズ１
７ａ，１７ｂの球面がオーバーラップする。異型半球型
レンズ１７は、架空半球型レンズ１７ａおよび架空半球
型レンズ１７ｂの曲面に接する曲線で滑らかに結んだ形
状としたものである。

【００２５】このような第２実施形態におけるモジュー
ルにおいても、第１実施形態と同様、発光素子１２と受
光素子１３との間の距離は、互いに干渉しない程度まで
限りなく短くすることが可能であり、さらに小型化した
モジュールが得られる。

【００２６】また、第２実施形態におけるモジュールに
おいては、発光素子１２側および受光素子１３側の光軸
が真正面を向いていることにより、発光素子１２側、受
光素子１３側ともに光軸と交差する異型半球型レンズ１
７の球面は局所的に回路基板１１と平行となっている。
したがって、発光素子１２側および受光素子１３側の２
つの光軸は互いに平行となり、向かい合わせて配置する
２つのモジュールの距離が離れている場合であっても、
送受信ともに同一方向に対して良好に行われる。

【００２７】一方、図４に示す例では、異型半球型レン
ズ１８を、架空半球型レンズ１７ａおよび架空半球型レ
ンズ１７ｂの曲面に接する直線、すなわち接線で結んだ
形状としたモジュールである。この異型半球型レンズ１
８を形成する接線は回路基板１１に対して平行ではなく
傾斜を有している。また、発光素子１２側の架空半球型
レンズ１７ａの半径が、受光素子１３側の架空半球型レ
ンズ１７ｂの半径よりも大きいことから、発光素子１２
側の光軸は真正面を向いているが、受光素子１３側の光
軸は若干の傾きを有している。そのため、発光素子１２
側および受光素子１３側の２つの光軸は平行とならず、
向かい合わせて配置する２つのモジュールの距離が離れ
ている場合には、送受信が同一方向に対して行われず、
データの送受信が不可能となる可能性が生じる。

【００２８】したがって、図３に示す第２実施形態にお
けるモジュールのように、発光素子１２および受光素子
１３のそれぞれの光軸と交差する異型半球型レンズ１７
のレンズ面を局所的に回路基板１１と平行とすること
が、向かい合わせて配置する２つのモジュールの距離が
離れている場合であっても送受信ともに良好に行うため
に必要である。

【００２９】

【実施例】（実施例１）第１実施形態におけるモジュー
ルの指向特性について説明する。

【００３０】図１および図２に示す第１実施形態におけ
るモジュールにおいては、上述したように架空半球型レ
ンズ１４ａ，１４ｂの光軸がそれぞれ発光素子１２，受
光素子１３の中心と重なるように配置された異型半球型
レンズ１４を備え、発光素子１２側、受光素子１３側と
もに光軸と交差する異型半球型レンズ１４の球面は局所
的に回路基板１１と平行である。そのため、発光素子１
２側および受光素子１３側の２つの光軸は、互いに平行
となる。

【００３１】そして、このような第１実施形態における
モジュールの発光時の指向特性を図５に示している。第
１実施形態におけるモジュールの発光時の指向特性は、
図５に示すように、受光素子１３側に張り出すものの発
光素子１２の正面に対して最も強く、かつ全体的に滑ら
かな広がりのある指向特性を示す。

【００３２】したがって、第１実施形態におけるモジュ
ールにおいては、向かい合うモジュール（通信相手）に
対して異型半球型レンズ１４の真正面だけでなく多少の
ずれがあっても、通信相手に光が入射しやすく、通信相
手との位置関係をラフに設定しても通信可能となる。受
光時の指向特性もこれに準ずる。

【００３３】ここで、上記第１実施形態におけるモジュ
ールとの比較のため、図６に別の実施形態を示すモジュ
ールの正面断面図、図７にその発光時の指向特性を示
す。

【００３４】図６に示すモジュールは、第１実施形態に
おけるモジュールとほぼ同様の構成であるが、異型半球
型レンズ１９は、架空半球型レンズ１４ａ，１４ｂの球
面を単にオーバーラップさせたままのレンズ形状とした
ものである。

【００３５】図７に示すように、このようなモジュール
の発光時の指向特性は、図５に示す第１実施形態のモジ
ュールと同様に広がりのある特性を示すが、発光素子１
２側と受光素子１３側との間に谷のあるいびつな指向特
性となる。したがって、第１実施形態におけるモジュー
ルと同様の利用は難しいが、従来と同様に発光素子１２
真正面に対する利用は何の問題もなく可能である。

【００３６】（実施例２）第２実施形態におけるモジュ
ールの指向特性について説明する。

【００３７】図３に示す第２実施形態におけるモジュー
ルにおいては、上述したように異型半球型レンズ１７
は、架空半球型レンズ１７ａおよび架空半球型レンズ１
７ｂの曲面に接する曲線で滑らかに結んだ形状としたも
のである。また、発光素子１２側および受光素子１３側
の光軸は真正面を向いており、発光素子１２側、受光素
子１３側ともに光軸と交差する異型半球型レンズ１７の
球面は局所的に回路基板１１と平行である。そのため、
発光素子１２側および受光素子１３側の２つの光軸は、
互いに平行となる。

【００３８】したがって、このようなモジュールの発光
時および受光時の指向特性は、第１実施形態と同様、図
５に示すような受光素子１３側に張り出すものの発光素
子１２の正面に対して最も強く、かつ全体的に滑らかな
広がりのある指向特性を示す。

【００３９】

【発明の効果】本発明により、発光素子および受光素子
を一体に樹脂封止して受発光レンズを形成することによ
って、発光素子と受光素子との間の距離は、互いに干渉
しない程度まで限りなく短くすることが可能となり、さ
らに小型化した赤外線データ通信モジュールが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態における赤外線データ通信モジュ
ールの正面断面図

【図２】図１の側面断面図

【図３】第２実施形態における赤外線データ通信モジュ
ールの正面断面図

【図４】別の実施形態を示す赤外線データ通信モジュー
ルの正面断面図

【図５】第１実施形態における赤外線データ通信モジュ
ールの発光時の指向特性を示す図

【図６】別の実施形態を示すモジュールの正面断面図

【図７】図６のモジュールの発光時の指向特性を示す図

【図８】従来の赤外線データ通信モジュールの正面断面
図

【符号の説明】

１１回路基板１１ａ樹脂基板１１ｂスルーホール１２発光素子１３受光素子１４，１７，１８，１９異型半球型レンズ１５ＩＣチップ１６透光性樹脂

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の一方の面に発光素子および受光素
子を並設した赤外線データ通信モジュールにおいて、前
記発光素子および受光素子を一体に樹脂封止して発光側
と受光側とが近接した受発光レンズを形成したことを特
徴とする赤外線データ通信モジュール。
【請求項２】前記受発光レンズは、前記発光素子およ
び受光素子に対してそれぞれ別々に設計した架空のレン
ズ曲面に接する線で結んだ形状とした請求項１記載の赤
外線データ通信モジュール。
【請求項３】前記レンズ曲面に接する線は、直線また
は曲線とした請求項２記載の赤外線データ通信モジュー
ル。
【請求項４】前記発光素子および受光素子のそれぞれ
の光軸と交差する前記受発光レンズのレンズ面は、局所
的に前記基板と平行とした請求項１から３のいずれかに
記載の赤外線データ通信モジュール。