JP2008226967A - 光通信モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化と発光素子の高出力化と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】表面および裏面を有する基板１と、基板１の表面が向く方向に光を出射するように搭載された発光素子２と、基板１の表面に搭載された受光素子３と、発光素子２および受光素子３を覆う樹脂パッケージ５と、を備える光通信モジュールＡであって、基板１には、貫通孔１ａが形成されており、貫通孔１ａを裏面側から塞ぐ第１導電体層６Ａと、少なくとも第１導電体層６Ａのうち貫通孔１ａから臨む部分を基板１の表面側から覆う第２導電体層６Ｂと、をさらに備えており、発光素子２は、第２導電体層６Ｂのうち第１導電体層６Ａを覆う部分に搭載されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子機器における双方向通信などに用いられる光通信モジュールに関する。

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。

この種の従来の光通信モジュールの一例を図６に示す（たとえば、特許文献１参照）。同図に示された光通信モジュールＸは、ガラスエポキシ樹脂からなる基板９１に搭載された発光素子９２、受光素子９３、駆動ＩＣ９４、および樹脂パッケージ９５を備えている。発光素子９２は、赤外線を発光可能に構成されている。受光素子９３は、受光面に受けた赤外線の光量に応じた起電力を生じることが可能に構成されている。樹脂パッケージ９５は、透明なエポキシ樹脂によって形成されている。樹脂パッケージ９５には、発光素子９２および受光素子９３の正面に位置する２つのレンズ９５ａ，９５ｂが形成されている。発光素子９２から発せられた赤外線は、レンズ９５ａにより指向性を高められて出射される。一方、図中上方から向かってきた赤外線は、レンズ９５ｂにより受光素子９３へと集光される。このようにして、光通信モジュールＸによる赤外線を用いた双方向通信がなされる。

しかしながら、光通信モジュールＸを含む光通信モジュールには、薄型化の要請が強い。光通信モジュールＸのうち発光素子９２を含む部分は、発光素子９２の厚さに加えて樹脂パッケージ９５のうちレンズ９５ａを形成する部分の厚さを含むため、相対的に厚い部分となっている。光通信モジュールＸの薄型化を図るには、発光素子９２を含む部分を薄くすることが一つの課題となっていた。さらに、通信可能距離の延長や通信の確実化が求められている。これを目的として、発光素子９２を高出力化すると、発光素子９２からの発熱量が多くなる。基板９１および樹脂パッケージ９５は、いずれも比較的熱伝導率が小さい材料によって形成されている。このため、発光素子９２の放熱対策が問題となっていた。

特開２００２−３２４９１６号公報

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、薄型化と発光素子の高出力化と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。

本発明によって提供される光通信モジュールは、表面および裏面を有する基板と、上記基板の表面が向く方向に光を出射するように搭載された発光素子と、上記基板の表面に搭載された受光素子と、上記発光素子および受光素子を覆う樹脂パッケージと、を備える光通信モジュールであって、上記基板には、貫通孔が形成されており、上記貫通孔を裏面側から塞ぐ第１導電体層と、少なくとも上記第１導電体層のうち上記貫通孔から臨む部分を上記基板の表面側から覆う第２導電体層と、をさらに備えており、上記発光素子は、上記第２導電体層のうち上記第１導電体層を覆う部分に搭載されていることを特徴としている。

このような構成によれば、上記基板の厚さ方向において、上記発光素子と上記基板とが重なり合うことがない。これにより、上記光通信モジュールのうち上記発光素子を含む部分の厚さは、ほぼ上記発光素子と上記樹脂パッケージとを合計した厚さとなっており、上記基板の厚さは含まれない。したがって、上記光通信モジュールの薄型化を図ることができる。また、上記発光素子から発生した熱は、上記第２導電体層を介して上記第１導電体層へと伝わる。上記第１導電体層は、上記基板の裏面側に露出しているため、放熱に有利である。したがって、上記発光素子の高出力化を図ることが可能であり、通信可能距離の延長や通信の確実化を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記貫通孔は、裏面から表面に向かうほど断面寸法が大とされており、上記第２導電体層は、上記貫通孔の内面をさらに覆っている。このような構成によれば、上記発光素子から側方に出射された光は、上記第２導電体層のうち上記貫通孔の内面を覆う部分によって上記基板の表面側に反射される。これにより、上記発光素子からの光が上記光通信モジュール外へと出射される割合を高めることが可能である。これは、通信可能距離の延長や通信の確実化に有利である。

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。

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。

図１は、本発明に係る光通信モジュールの一例を示している。本実施形態の光通信モジュールＡ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、第１導電体層６Ａ、および第２導電体層６Ｂを備えている。光通信モジュールＡは、たとえばＩｒＤＡ（Infrared Data Association）規格に準拠した赤外線を用いた双方向通信が可能に構成されている。

基板１は、たとえばガラスエポキシ樹脂により、全体として平面視長矩形状に形成されている。基板１の表面には、発光素子２、受光素子３、および駆動ＩＣ４の導通を図るための配線パターン（図示略）が形成されている。基板１には、基板１を表面から裏面にかけて貫く貫通孔１ａが形成されている。貫通孔１ａは、基板１の裏面から表面に向かうほど断面寸法が大とされた末広がり状とされており、発光素子２を収容可能なサイズとされている。本実施形態においては、基板１は、その厚さがたとえば０．０６〜０．１０ｍｍ程度とされている。

基板１には、第１導電体層６Ａおよび第１導電体層６Ｂが形成されている。第１導電体層６Ａおよび第２導電体層６Ｂは、たとえば、Ｃｕ、Ｎｉ、あるいはこれらの合金からなる薄膜である。第１導電体層６Ａは、貫通孔１ａを基板１の裏面側から塞ぐ位置に設けられている。第２導電体層６Ｂは、貫通孔１ａの内面と、第１導電体層６Ａのうち貫通孔１ａから臨む部分とを、基板１の表面側から覆っている。

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る。発光素子２は、第２導電体層６Ｂのうち第１導電体層６Ａと接する部分に搭載されている。

受光素子３は、たとえば、Ｓｉを用いて形成されたＰＩＮフォトダイオードなどからなり、受光面に赤外線を受光すると、その光量に応じた起電力を生じることが可能に構成されている。

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制御するためのものである。駆動ＩＣ４は、ワイヤにより上記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。

樹脂パッケージ５は、たとえばエポキシ樹脂により形成されており、染料を含んだエポキシ樹脂によって形成することにより、赤外線を透過させる一方、ほとんどの可視光を遮蔽する。この樹脂パッケージ５は、トランスファモールド法などの手法により形成されており、発光素子２、受光素子３、および駆動ＩＣ４を覆うように設けられている。樹脂パッケージ５には、２つのレンズ５ａ，５ｂが一体的に形成されている。レンズ５ａ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指向性を高めて出射するように構成されている。レンズ５ｂは、受光素子３の表面に対して正対しており、光通信モジュールＡに向けて送信されてきた赤外線を集光して受光素子３の受光面に入射するように構成されている。本実施形態においては、樹脂パッケージ５のうちレンズ５ａ，５ｂが形成されている部分以外の部分の厚さがたとえば０．３ｍｍ程度とされている。樹脂パッケージ５は、ほとんどの波長の光に対して透光性を有する構成としてもよい。

次に、光通信モジュールＡの製造方法の一例について、図２〜図４を参照しつつ以下に説明する。これらの図は、基板１に第１導電体層６Ａおよび第２導電体層６Ｂを形成する工程を示している。

まず、図２に示すように、たとえばガラスエポキシ樹脂からなる基板１を用意する。この基板１の裏面にＣｕ、Ｎｉ、あるいはこれらの合金からなる薄膜を形成する。この薄膜に対してエッチングなどを用いたパターニングを施すことにより、第１導電体層６Ａを形成する。

次に、図３に示すように、貫通孔１ａを形成する。貫通孔１ａの形成には、たとえばレーザ光を用いる。このレーザ光は、基板１によって吸収されることにより基板１に対して孔あけ加工を施すことが可能である一方、たとえばＣｕからなる第１導電体層６Ａにはほとんど吸収されない。このため、レーザ光による孔あけ加工は、基板１の表面から開始され、レーザ光が第１導電体層６Ａに到達した時点で終了する。この結果、第１導電体層６Ａで塞がれた貫通孔１ａを形成することができる。

次に、図４に示すように、第２導電体層６Ｂを形成する。第２導電体層６Ｂの形成は、基板１の表面側にＣｕ、Ｎｉ、あるいはこれらの合金からなる薄膜を形成したのちに、この薄膜に対してエッチングなどを用いたパターニングを施すことにより行う。この結果、貫通孔１ａの内面と、第１導電体層６Ａのうち貫通孔１ａから臨む部分とを覆う第２導電体層６Ｂを形成することができる。

図５は、光通信モジュールＡの側面拡大図である。本図によく表れているように基板１の側面には、端子７が形成されている。端子７は、光通信モジュールＡを回路基板に実装するために用いられるものである。端子７は、Ｃｕ、Ｎｉ、あるいはこれらの合金からなる第１導電体層６Ｃおよび第２導電体層６Ｄによって構成されており、断面半円状の凹部１ｂに沿って形成されている。第１導電体層６Ｃは、凹部１ｂを基板１の表面側から覆っている。第２導電体層６Ｄは、凹部１ｂの内面、および第１導電体層６Ｃのうち凹部１ｂから臨む部分を、基板１の裏面側から覆っている。

このような端子７は、上述した第１導電体層６Ａおよび第２導電体層６Ｂと一括して形成することができる。すなわち、第１導電体層６Ａと第１導電体層６Ｃとを、Ｃｕ、Ｎｉ、あるいはこれらの合金からなる薄膜形成およびパターニングによって形成する。次いで、レーザ光を用いて貫通孔１ａおよび凹部１ｂを形成する。そして、第２導電体層６Ｂと第２導電体層６Ｄとを、Ｃｕ、Ｎｉ、あるいはこれらの合金からなる薄膜形成およびパターニングによって形成する。通常、端子７の形成においては、基板１を複数個取り可能な基板材料に貫通孔を形成した後に、この貫通孔を半割するようにこの基板材料を分割することにより、凹部１ｂを形成する。

次に、光通信モジュールＡの作用について説明する。

本実施形態によれば、発光素子２は、基板１の貫通孔１ａ内に収容されている。このため、基板１の厚さ方向において、発光素子２と基板１とが重なり合うことがない。これにより、光通信モジュールＡのうち発光素子２を含む部分の厚さは、ほぼ発光素子２と樹脂パッケージ５のうちレンズ５ａを形成する部分とを合計した厚さとなっており、基板１の厚さは含まれない。したがって、光通信モジュールＡの薄型化を図ることができる。特に、本実施形態においては、基板１の厚さが０．０６〜０．１０ｍｍ程度、樹脂パッケージ５のうちレンズ５ａ，５ｂを形成する部分以外の部分の厚さが０．３ｍｍ程度と顕著に薄いものとされている。

発光素子２から発生した熱は、第２導電体層６Ｂを介して第１導電体層６Ａへと伝わる。第１導電体層６Ａは、基板１の裏面側に露出しているため、放熱に有利である。したがって、発光素子２の高出力化を図ることが可能であり、通信可能距離の延長や通信の確実化を図ることができる。特に、光通信モジュールＡを実装する回路基板のうち第１導電体層６Ａが接する部分に、たとえば第１導電体層６Ａよりも面積が大である導電体層を形成しておけば、発光素子２からの放熱を促進するのに好適である。

貫通孔１ａが基板１の裏面から表面に向けて末広がり状とされていることにより、発光素子２から側方に出射された光は、第２導電体層６Ｂのうち貫通孔１ａの内面を覆う部分によって基板１の表面側に反射される。これにより、発光素子２からの光がレンズ５ａを透して光通信モジュールＡ外へと出射される割合を高めることが可能である。これは、通信可能距離の延長や通信の確実化に有利である。

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。

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、可視光をはじめとする様々な波長の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、たとえば可視光を用いた通信方式のものであっても良い。

本発明に係る光通信モジュールの一例を示す断面図である。 図１に示す光通信モジュールの製造方法の一例において、基板に第１導電体層を形成する工程を示す断面図である。 図１に示す光通信モジュールの製造方法の一例において、基板に貫通孔を形成する工程を示す断面図である。 図１に示す光通信モジュールの製造方法の一例において、基板に第２導電体層を形成する工程を示す断面図である。 本発明に係る光通信モジュールの一例を示す要部拡大側面図である。 従来の光通信モジュールの一例を示す断面図である。

符号の説明

Ａ 光通信モジュール
１ 基板
１ａ 貫通孔
２ 発光素子
３ 受光素子
４ 駆動ＩＣ
５ 樹脂パッケージ
５ａ，５ｂ レンズ
６Ａ 第１導電体層
６Ｂ 第２導電体層

Claims (2)

1. 表面および裏面を有する基板と、
   上記基板の表面が向く方向に光を出射するように搭載された発光素子と、
   上記基板の表面に搭載された受光素子と、
   上記発光素子および受光素子を覆う樹脂パッケージと、
   を備える光通信モジュールであって、
   上記基板には、貫通孔が形成されており、
   上記貫通孔を裏面側から塞ぐ第１導電体層と、少なくとも上記第１導電体層のうち上記貫通孔から臨む部分を上記基板の表面側から覆う第２導電体層と、をさらに備えており、
   上記発光素子は、上記第２導電体層のうち上記第１導電体層を覆う部分に搭載されていることを特徴とする、光通信モジュール。
2. 上記貫通孔は、裏面から表面に向かうほど断面寸法が大とされており、
   上記第２導電体層は、上記貫通孔の内面をさらに覆っている、請求項１に記載の光通信モジュール。

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