JP4210240B2 - 光通信モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、光通信モジュールに関する。
受光素子および発光素子を備えることにより双方向通信が可能とされた光通信モジュールとしては、たとえばＩｒＤＡ準拠の赤外線データ通信モジュールがある。このような赤外線データ通信モジュールは、ノートパソコンの分野においてその普及が著しく、最近においては、携帯電話や電子手帳などにも普及しつつある。この種の赤外線データ通信モジュールは、赤外線用の発光素子および受光素子や、これらの素子を制御するための制御回路素子などをワンパッケージ化して双方向にワイヤレス通信を可能としたものであり、通信速度や通信距離などがバージョンにより統一規格として定められている。このような赤外線データ通信機能の高性能化が推進されるなか、モジュール全体の形態は、ノートパソコンなどのダウンサイジングに伴いますます小型化されている。
この種の従来の赤外線データ通信モジュールの一例を図７に示す。この赤外線データ通信モジュールＸは、基板９１と、この基板９１に実装された発光素子９２、受光素子９３、駆動ＩＣ９４とを備えている。樹脂パッケージ９５は、発光素子９２、受光素子９３、および駆動ＩＣ９４を覆うように形成されている。この樹脂パッケージ９５には、発光素子９２および受光素子９３のそれぞれの正面にレンズ部９５ａ，９５ｂが形成されている。
駆動ＩＣ９４が外来の電磁ノイズや可視光を受けると誤動作するおそれがあるため、このような不具合を防止するためにシールドカバー９６が設けられている。シールドカバー９６は、金属プレートを折り曲げ加工して形成されており、樹脂パッケージ９５および基板９１の一側面を覆う主板部９６ａ、樹脂パッケージ９５および基板９１の両端側面を覆う２つの第１の折り曲げ部９６ｂ、２つのレンズ部９５ａ，９５ｂ間の領域を覆う第２の折り曲げ部９６ｃ、および第２の折り曲げ部先端から延びる第３の折り曲げ部９６ｄを有している。
駆動ＩＣ９４は、シールドカバー９６により覆われた状態となるために、外来の電磁ノイズや可視光を受けることが抑制され、このことにより誤動作の防止が図られている。また、各レンズ部９５ａ，９５ｂは、主板部９６ａおよび第１の折り曲げ部９６ｂのうち各レンズ部９５ａ，９５ｂの光軸方向前方寄りの部分により、それらの二方向が覆われている。このため、発光素子９２からの赤外線のうち上記二方向に向けて不当に広い角度で出射されるものは、シールドカバー９６により遮られる。同様に、これら二方向において不当に広い領域から向かってくる赤外線は、シールドカバー９６により遮られることとなり、このような赤外線がレンズ部９５ｂを通って受光素子９３により受光されることを防止可能である。したがって、赤外線データ通信モジュールＸにより双方向通信を行なう場合に、通信対象ではない機器などに誤って赤外線を照射してしまうことや、これらの機器からの赤外線を受光してしまうことなどの不具合を抑制することができる。
しかしながら、レンズ部９５ａ，９５ｂ間には第２および第３の折り曲げ部９６ｃ，９６ｄが設けられているのみである。これらの第２および第３の折り曲げ部９６ｃ，９６ｄは、レンズ部９５ａ，９５ｂに対して遮光部としての機能は発揮しない。このため、発光素子９２から発せられた赤外線の一部が、レンズ部９５ａを通してレンズ部９５ｂ寄りの方向に不当に出射される場合がある。また、レンズ部９５ｂに対してレンズ部９５ａ寄りの方向から向かってきた赤外線が、受光素子９３により不当に受光されてしまう場合がある。このようなことが生じたのでは、赤外線データ通信モジュールＸの通信に支障をきたす虞れがある。このように、赤外線データ通信モジュールＸにおいては、シールドカバー９６による遮光について、いまだ改善の余地があった。
特開２００３−８０６６号公報（図８）
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、発光素子から適切な領域に光を照射するとともに、適切な領域から向かってきた光を受光素子により受光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。
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
本発明によって提供される光通信モジュールは、長矩形状の基板と、上記基板にその長手方向に並んで実装された発光素子および受光素子と、上記発光素子および受光素子のそれぞれの正面において突出するように形成された２つのレンズ部を有し、かつ上記発光素子および受光素子を覆う樹脂パッケージと、上記発光素子および受光素子の電磁シールドおよび遮光のためのシールドカバーとを備えており、その長手方向に延びる一側面が実装面とされた光通信モジュールであって、上記シールドカバーは、上記長手方向において上記２つのレンズ部を各別に挟むように配置された２対の長手方向遮蔽部（６１，６４）と、上記基板の短手方向において上記２つのレンズ部に対して上記実装面とは反対側に隣接する短手方向遮蔽部（６０）とを有することを特徴としている。
このような構成によれば、上記発光素子から発せられた光が、上記レンズ部から不当に広い領域に出射された場合であっても、上記三方向において上記シールドカバーにより適切にこのような光を遮ることができる。同様に上記三方向において不当に広い領域から上記受光素子へと向かってくる光を適切に遮ることができる。さらに、上記三方向以外の方向においては、この光通信モジュールが実装される実装基板などにより、上記と同様の遮光効果が発揮されることが期待される。したがって、上記発光素子からの光が不当に広い領域に照射されたり、不当に広い領域から向かってきた光が上記受光素子により受光されたりすることを回避し、この光通信モジュールの誤作動を適切に防止することができる。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記シールドカバーは、金属プレートを折り曲げ加工することにより形成されており、かつ、上記樹脂パッケージのうち上記実装面と反対側の一側面を覆う上記短手方向遮蔽部としての主板部（６０）と、上記樹脂パッケージの長手方向両端側面を覆う、上記長手方向遮蔽部としての２つの第１の折り曲げ部（６１）と、上記樹脂パッケージのうち上記２つのレンズ部間の領域を覆う第２の折り曲げ部（６２）と、上記第２の折り曲げ部（６２）の先端から上記各レンズ部の光軸方向前方へと延びる第３の折り曲げ部（６３）と、上記第３の折り曲げ部（６３）の両端から上記基板の短手方向に延びる上記長手方向遮蔽部としての２つの第４の折り曲げ部（６４）とを有しており、上記第１の折り曲げ部（６１）および第４の折り曲げ部（６４）が上記長手方向遮蔽部（６１，６４）とされており、上記主板部（６０）が上記短手方向遮蔽部（６０）とされている。
このような構成によれば、上記各レンズ部を上記シールドカバーにより上記三方向において適切に遮光することができる。また、このようなシールドカバーは、１枚の金属プレートを所定の形状に切断し、折り曲げ加工することにより形成することが可能であり、複数個の部材を溶接するなどして形成する必要が無く、その製造が容易である。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記シールドカバーは、上記基板の裏面を覆う第５の折り曲げ部（６５）をさらに有する。このような構成によれば、上記駆動ＩＣの電磁シールドをより確実化することができる。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記樹脂パッケージのうち上記２つのレンズ部間の領域には、凹部が形成されており、上記シールドカバーの上記第２の折り曲げ部（６２）には、上記凹部に嵌入する凸部が形成されている。このような構成によれば、上記シールドカバーを取り付ける際に、たとえばこのシールドカバーと上記樹脂パッケージとを接着剤を用いて接合することが不要であり、この光通信モジュールの製造を容易化することができる。
本発明の好ましい実施の形態においては、上記シールドカバーは、上記第３の折り曲げ部（６３）を利用してグランド接続が可能とされている。このような構成によれば、上記シールドカバーの電磁シールド効果を適切に発揮させることができる。
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〜図４は、本発明に係る光通信モジュールの一例を示している。この赤外線データ通信モジュールＡは、基板１と、基板１の表面１ａに搭載された発光素子２、受光素子３および駆動ＩＣ４と、これらの部品を封止するように形成された樹脂パッケージ５と、シールドカバー６とを具備して構成されている。
上記基板１は、ガラスエポキシなどの樹脂により、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１ａには、所定の配線パターン（図示略）が形成されている。基板１の一側端面１ｂには、基板１の厚み方向に延びる凹溝の内面に導体層が形成された複数の接続端子部１１が設けられている。図３に良く表れているように、この赤外線データ通信モジュールＡは、接続端子部１１を利用して、実装基板Ｂに実装されるものである。
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り、ワイヤボンディングにより上記配線パターンと接続されている。受光素子３は、たとえば、赤外線を感知することができるＰＩＮフォトダイオードなどからなり、ワイヤボンディングにより上記配線パターンと接続されている。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り、ワイヤボンディング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。また、この駆動ＩＣ４は、この赤外線データ通信モジュールＡを使用する際に、可視光からの影響を受けないように設計されている。
樹脂パッケージ５は、たとえば顔料を含んだエポキシ樹脂などにより、可視光に対しては透光性を有しない反面、赤外線に対しては透光性を有するように形成されている。この樹脂パッケージ５は、トランスファーモールド法などの手法により形成されている。この樹脂パッケージ５には、発光素子２の正面に位置する発光用レンズ部５１が一体的に形成されており、発光素子２の上面から放射された赤外線を集光しつつ出射するように構成されている。また、樹脂パッケージ５には、受光素子３の正面に位置する受光用レンズ部５２が一体的に形成されており、この赤外線データ通信モジュールＡに送信されてきた赤外線を集光して受光素子３に入射するように構成されている。
シールドカバー６は、電磁シールドや遮光のために用いられるものであり、基板１および樹脂パッケージ５を覆うように設けられている。このシールドカバー６は、金属プレートを折り曲げ加工することにより形成されており、主板部６０と第１〜第５の折り曲げ部６１〜６５とを有している。
主板部６０は、基板１および樹脂パッケージ５のうち接続端子部１１とは反対側の側面１ｃ，５ｃを覆っており、略コの字状とされている。２つの第１の折り曲げ部６１は、主板部６０の両端部から下方に折り曲げられて形成されており、基板１および樹脂パッケージ５の両端側面１ｄ，５ｄを覆っている。これらの主板部６０および２つの第１の折り曲げ部６１のうち各レンズ部５１，５２の光軸方向前方寄りの部分は、各レンズ部５１，５２の側面をそれぞれの二方向において覆う遮光部となっている。
第２の折り曲げ部６２は、主板部６０の凹部底辺から下方に折り曲げられて形成されている。この第２の折り曲げ部６２には、エンボス部６２ａが形成されている。一方、樹脂パッケージ５の２つのレンズ部５１，５２間の面５ａには、このエンボス部６２ａが嵌入する凹部５３が形成されている。シールドカバー６が取り付けられる際には、エンボス部６２ａが凹部５３に嵌入されることにより、シールドカバー６は、たとえば接着剤を用いることなく、樹脂パッケージ５に確実に固定することができる。
第３の折り曲げ部６３は、第２の折り曲げ部６２の先端部から実装基板Ｂに沿う方向に折り曲げられて形成されている。この第３の折り曲げ部６３は、図３に良く表れているように、その下面が実装基板Ｂの配線パターン（図示略）にハンダ付けされており、シールドカバー６のグランド接続に利用されている。
２つの第４の折り曲げ部６４は、第３の折り曲げ部６３の両端部から上方に折り曲げられて形成されており、その他端部が主板部６０付近に達している。これらの第４の折り曲げ部６４は、図１および図２に良く表れているように、レンズ部５１，５２間に位置してそれぞれを覆うように設けられた遮光部となっている。このように、この赤外線データ通信モジュールＡにおいては、レンズ部５１，５２が、主板部６０、２つの第１の折り曲げ部６１、および２つの第４の折り曲げ部６４により、それぞれの三方向において遮光された構成となっている。
第５の折り曲げ部６５は、主板部６０から下方に折り曲げられて形成されており、基板１の裏面１ｄの一部を覆っている。
このようなシールドカバー６は、たとえば、図５に示す金属プレートＰを用意し、その各部について順次折り曲げ加工を施すことにより形成することができる。金属プレートＰの各折り曲げ予定部６０’〜６５’は、それぞれ主板部６０および第１〜第５の折り曲げ部６１〜６５となる部分である。このように、シールドカバー６を一枚の金属プレートＰから形成するためには、図１に示すように、主板部６０のうちレンズ部５１，５２を覆う部分の寸法Ｌ１が、第２および第４の折り曲げ部６２の寸法Ｌ２よりも小さいことが望ましい。寸法Ｌ１が寸法Ｌ２よりも小さければ、図５に良く表れているように折り曲げ予定部６０’と２つの折り曲げ予定部６４’とが干渉することを回避可能であり、金属プレートＰについてシールドカバー６を形成するのに適切な形状とすることができる。
次に、赤外線データ通信モジュールＡの作用について説明する。
図２に良く表れているように、レンズ部５１，５２は、基板１の長手方向において、それぞれ第１の折り曲げ部６１および第４の折り曲げ部６４により覆われている。本実施形態においては、第１の折り曲げ部６１および第４の折り曲げ部６４におけるレンズ部５１，５２の光軸方向前方の先端部は、レンズ部５１，５２の頂部と略同じ位置まで延びている。これらの第１の折り曲げ部６１および第４の折り曲げ部６４が遮光部となり、レンズ部５１から不当に広い角度に出射する赤外線やレンズ部５２に不当に広い角度から向かってくる赤外線を遮ることができる。このことにより、レンズ部５１から出射される赤外線の照射角度α１およびレンズ部５２に向かってくる赤外線の受光角度α２を所望の角度とすることができる。たとえばＩｒＤＡ規格によれば、互いに双方向データ通信を行なう赤外線データ通信モジュールどうしの通信可能角度は、３０度と規定されている。赤外線データ通信モジュールＡにおいては、照射角度α１および受光角度α２を適切な大きさに設定して、上記規格を容易に満たすことができる。照射角度α１および受光角度α２は、第１の折り曲げ部６１および第４の折り曲げ部６４の寸法を変更することにより容易に調整することができる。なお、基板１の短手方向におけるレンズ部５１，５２の遮光は、主板部６０および実装基板Ｂによって適切に行なうことが可能である。この短手方向における照射角度および受光角度についても、主板部６０の寸法や赤外線データ通信モジュールＡの実装基板Ｂにおける実装位置などを変更することにより容易に調整することが可能である。
上述した遮光効果を発揮させるためには、シールドカバー６にレンズ部５１，５２を三方向において覆う遮光部を設けることが必要である。本実施形態によれば、第１〜第５の折り曲げ部６１〜６５を合理的に配置することにより、シールドカバー６は、図５に示したように、一枚の金属プレートＰを順次折り曲げ加工することにより形成することが可能である。したがって、上述した遮光効果を発揮可能なシールドカバー６を、特別な工程を経ることなく従来の同種のシールドカバーと同等の効率で製造することができる。
第２の折り曲げ部６２に形成されたエンボス部６２ａを、樹脂パッケージ５の凹部５３に嵌入させることにより、シールドカバー６の固定を、たとえば接着剤を用いることなく適切に行なうことができる。エンボス部６２ａは、たとえば金属プレートＰを折り曲げ加工する際に容易に形成することができる。また、凹部５３は、樹脂パッケージ５をトランスファーモールド法により形成する際に生じるエジェクタピンの跡が図４に示されたレンズ部５１，５２の間に位置するように構成すれば、機械加工などの特別な処理を行なうことなく容易に形成することができる。なお、エンボス部６２ａに代えて、第２の折り曲げ部６２にＶ字状の切り欠きを設け、この部分を樹脂パッケージ５側に浅い角度で折り曲げて突出させてもよい。さらに、第５の折り曲げ部６５が設けられていることにより、第２および第５の折り曲げ部により、基板１および樹脂パッケージ５を挟持する格好となっており、シールドカバー６が適切に固定される。
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。
シールドカバーは、上述した実施形態のように第１〜第５の折り曲げ部が配置された構造とすることにより、一枚の金属プレートから形成することが合理的であり、製造効率の向上においても望ましいが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図６に示すように、比較的小型の短冊状の金属プレートを略コの字状に折り曲げてレンズ部５１，５２を三方向において囲うことが可能な部材６６を形成し、この部材６６を主板部６０および第１の折り曲げ部に接合するなどしてシールドカバー６を形成しても良い。
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、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全体斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 本発明に係る光通信モジュールの一例を示す分解斜視図である。 本発明に係る光通信モジュールの一例に用いられるシールドカバーを形成するための金属プレートである。 本発明に係る光通信モジュールの他の例を示す要部斜視図である。 従来の光通信モジュールの一例を示す分解斜視図である。
符号の説明
Ａ 赤外線データ通信モジュール（光通信モジュール）
１ 基板
２ 発光素子
３ 受光素子
４ 駆動ＩＣ
５ 樹脂パッケージ
６ シールドカバー
５１，５２ レンズ部
５３ 凹部
６０ 主板部
６１ 第１の折り曲げ部
６２ 第２の折り曲げ部
６２ａ エンボス部（凸部）
６３ 第３の折り曲げ部
６４ 第４の折り曲げ部
６５ 第５の折り曲げ部

Claims (5)

  1. 長矩形状の基板と、
    上記基板にその長手方向に並んで実装された発光素子および受光素子と、
    上記発光素子および受光素子のそれぞれの正面において突出するように形成された２つのレンズ部を有し、かつ上記発光素子および受光素子を覆う樹脂パッケージと、
    上記発光素子および受光素子の電磁シールドおよび遮光のためのシールドカバーとを備えており、
    その長手方向に延びる一側面が実装面とされた光通信モジュールであって、
    上記シールドカバーは、上記長手方向において上記２つのレンズ部を各別に挟むように配置された２対の長手方向遮蔽部（６１，６４）と、上記基板の短手方向において上記２つのレンズ部に対して上記実装面とは反対側に隣接する短手方向遮蔽部（６０）とを有することを特徴とする、光通信モジュール。
  2. 上記シールドカバーは、金属プレートを折り曲げ加工することにより形成されており、かつ、上記樹脂パッケージのうち上記実装面と反対側の一側面を覆う上記短手方向遮蔽部としての主板部（６０）と、上記樹脂パッケージの長手方向両端側面を覆う、上記長手方向遮蔽部としての２つの第１の折り曲げ部（６１）と、上記樹脂パッケージのうち上記２つのレンズ部間の領域を覆う第２の折り曲げ部（６２）と、上記第２の折り曲げ部（６２）の先端から上記各レンズ部の光軸方向前方へと延びる第３の折り曲げ部（６３）と、上記第３の折り曲げ部（６３）の両端から上記基板の短手方向に延びる上記長手方向遮蔽部としての２つの第４の折り曲げ部（６４）とを有しており、
    上記第１の折り曲げ部（６１）および第４の折り曲げ部（６４）が上記長手方向遮蔽部（６１，６４）とされており、
    上記主板部（６０）が上記短手方向遮蔽部（６０）とされている、請求項１に記載の光通信モジュール。
  3. 上記シールドカバーは、上記基板の裏面を覆う第５の折り曲げ部（６５）をさらに有する、請求項２に記載の光通信モジュール。
  4. 上記樹脂パッケージのうち上記２つのレンズ部間の領域には、凹部が形成されており、上記シールドカバーの上記第２の折り曲げ部（６２）には、上記凹部に嵌入する凸部が形成されている、請求項２または３に記載の光通信モジュール。
  5. 上記シールドカバーは、上記第３の折り曲げ部（６３）を利用してグランド接続が可能とされている、請求項２ないし４に記載の光通信モジュール。
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