JP4619816B2 - 光通信モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光通信モジュールおよびその製造方法に関する。

発光素子および受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、携帯電話、電子手帳などに普及している。

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６に示す。この赤外線データ通信モジュールＸは、２つのレンズ９１を有する樹脂パッケージ９０と、これを覆うシールドカバー９２とを備えている。２つのレンズ９１は、それぞれ基板（図示略）に搭載された発光素子（図示略）および受光素子（図示略）の正面にそれぞれ形成されている。シールドカバー９２は、上記発光素子および上記受光素子の駆動制御用の駆動ＩＣ（図示略）が外来の電磁ノイズや可視光を受けることを防止するためのものである。シールドカバー９２には、グランド接続用のグランド端子９３が形成されている。グランド端子９３は、電磁ノイズの遮蔽によりシールドカバー９２に発生する微弱電流を図外の接地極へと逃がすための端子である。このような構成によれば、上記駆動ＩＣに電磁ノイズや可視光に起因する誤作動が生じることを防止可能であり、赤外線データ通信モジュールＸの動作信頼性を高めることができる。

しかしながら、近年ノートパソコン、携帯電話、電子手帳などの小型化がますます顕著となっており、赤外線データ通信モジュールＸとしても、小型化の要請が強くなっている。小型化を図るほど、シールドカバー９２を樹脂パッケージ９０に対して適切に固定することが困難となる場合があった。

また、シールドカバー９２は、たとえば金属板を折り曲げ加工することにより形成されることが多い。シールドカバー９２には、この折り曲げ加工の加工精度に起因する製作誤差が不可避的に生じる。このような製作誤差としては、たとえば、シールドカバー９２の折り曲げ箇所が、厳密な直角形状とはならず微小な円弧形状となってしまうことがある。一方、樹脂パッケージ９０は、トランスファーモールド法などにより、その角部が比較的厳密な直角形状として仕上げられることが多い。このため、シールドカバー９２と樹脂パッケージ９０とが、所定の位置関係とならない場合がある。特に、赤外線データ通信モジュールＸの小型化を図るほど、シールドカバー９２と樹脂パッケージ９０との位置ずれが相対的に大きくなる。このようなことでは、赤外線データ通信モジュールＸを実装する回路基板（図示略）に形成された配線パターン（図示略）に対して、グランド端子９３や、上記受光素子、上記発光素子、および上記駆動ＩＣに導通するメイン端子（図示略）を適切な位置に配置することが困難となり、赤外線データ通信モジュールＸの実装不良の原因となっていた。

特開２００４−３３５８８１号公報（図５）

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、小型化を図りつつ、シールドカバーの取り付けの確実化およびその位置決めの正確化を図ることが可能な光通信モジュールおよびその製造方法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。

本発明の第１の側面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２つのレンズ部間を延びる天板と、上記天板に連続し、かつ上記樹脂パッケージのうち上記長手方向に延びる側面に対向する背板と、上記天板に連続し、かつ上記樹脂パッケージのうち上記背板が対向する側面とは反対側の側面に対向するとともに、上記長手方向両端において上記樹脂パッケージ側に傾斜した２つの傾斜部が形成された押圧板と、を有しており、上記各傾斜部には、上記樹脂パッケージ側に突出するとともに、上記長手方向および上記短手方向のいずれに対しても直角である方向において上記各傾斜部の中央よりも上記レンズ部が突出する側とは反対側寄りに位置するエンボス加工による凸部が形成されており、上記樹脂パッケージは、上記基板の短手方向において上記背板と上記押圧板とにより挟持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、上記傾斜部から上記樹脂パッケージへと弾性力が付勢される。この弾性力は、上記背板および上記押圧板により上記樹脂パッケージを挟む挟持力となる。したがって、上記シールドカバーの固定をさらに補強することができる。また、上記光通信モジュールの製造工程においては、上記シールドカバーを上記樹脂パッケージに対して固定するための接着剤などが硬化する前に上記挟持力により上記シールドカバーをいわゆる仮固定することが可能である。これにより、たとえば上記接着剤が完全に硬化するまでの間に、上記シールドカバーが上記樹脂パッケージに対してずれてしまうことを回避できる。また、上記光通信モジュールの製造工程において、上記樹脂パッケージを上記シールドカバーに対して位置合わせしながら挿入することが可能である。したがって、上記押圧板の端部により上記樹脂パッケージが傷つくなどの不具合を抑制することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記背板には、上記樹脂パッケージ側に突出するエンボス加工による凸部が形成されている。このような構成によれば、上記位置合わせの効果をさらに発揮させることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記傾斜部の上記凸部および上記背板の上記凸部は、上記長手方向における位置が互いに同じであり、かつ上記２つのレンズ部のいずれかの頂部と同じとされている。このような構成によれば、上記樹脂パッケージが上記シールドカバーに挿入される際には、上記レンズ部のうち上記頂部を含む最も大きい弧長を有する部分が上記凸部の間に進入する格好となる。したがって、上述したセンタリング機能を発揮させるのに好適である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記傾斜部、上記傾斜部の上記凸部、および上記背板の上記凸部が、上記２つのレンズ部に対応して２つずつ設けられている。このような構成によれば、上記樹脂パッケージの長手方向中心軸が上記シールドカバーに対して不当に傾くことを防止可能である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記背板は、上記押圧板よりも上記基板の厚さ方向における長さが大であり、かつ上記押圧板よりも上記２つのレンズ部が突出する側と反対側に延出している。このような構成によれば、上記樹脂パッケージを上記シールドカバーに挿入する際には、上記樹脂パッケージを上記背板に沿わせて挿入することが可能である。したがって、上記樹脂パッケージの傷つきをさらに抑制することができる。

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、上記樹脂パッケージの長手方向両端面とそれぞれ対向する２つの端板をさらに有しており、かつ、上記各端板には、上記樹脂パッケージ側に突出する凸部が形成されている。このような構成によれば、上記樹脂パッケージの位置は、上記傾斜部、上記背板、および上記端板のそれぞれに設けられた上記凸部どうしの内法により規定される。これにより、上記シールドカバーの折り曲げ部が厳密な直角形状となっておらず製造上不可避的に生じる円弧形状を有している場合であっても、上記樹脂パッケージの角を上記円弧形状部に当接させないことが可能である。したがって、上記樹脂パッケージを上記シールドカバーに対して正確な位置に配置することが容易である。また、本発明の好ましい実施の形態においては、上記天板には、上記樹脂パッケージ側に突出する凸部が形成されており、上記天板のうち上記凸部以外の部分と上記樹脂パッケージとの間には、空間が形成されている。また、本発明の好ましい実施の形態においては、上記空間には、上記天板と上記樹脂パッケージとを接合する接着剤が充填されている。さらに、本発明の第２の側面によって提供される光通信モジュールの製造方法は、発光素子および受光素子が長手方向に並んで実装された長矩形状の基板と、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、からなる一体中間品に、天板と、上記天板から上記天板に対して直角である方向に延びる背板と、上記天板の上記背板とは反対側から上記背板が延びる方向に延びており、かつ両端から上記背板側に傾斜した２つの傾斜部が形成された押圧板と、を有しており、上記背板および上記各傾斜部には、互いに接近する方向に突出し、かつ正対しあうエンボス加工による凸部がそれぞれに形成されており、かつ上記各傾斜部の上記凸部は上記天板から離間する側寄りに位置している、シールドカバーを被せる工程を有しており、上記シールドカバーを被せる工程においては、上記天板を上記２つのレンズ部間に位置させるとともに、上記正対しあう凸部の間に上記各レンズを位置させつつ、上記背板と上記押圧板によって上記樹脂パッケージを挟むように上記シールドカバーを上記一体中間品に被せることを特徴としている。

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５は、本発明に係る赤外線データ通信モジュールの一例を示している。図３に示すように、赤外線データ通信モジュール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、およびシールドカバー６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の表面には、配線パターン（図示略）が形成されている。図１に示すように、基板１の一側面には、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メイン端子１１が設けられている。メイン端子１１は、この赤外線データ通信モジュールＡを回路基板（図示略）などに実装するためのものである。赤外線データ通信モジュールＡを実装する場合には、図１における図中下面が実装面となる。

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、基板１の凹部１ａ内に搭載されている。発光素子２は、ワイヤボンディング（図示略）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（図示略）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（図示略）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、たとえば顔料を含んだエポキシ樹脂により形成されており、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。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おり、発光素子２、受光素子３、および駆動ＩＣ４を覆うように基板１上に設けられている。図１および図３に示すように、樹脂パッケージ５には、２つのレンズ部５１，５２が一体的に形成されている。レンズ部５１，５２は、いずれも図中上方に膨出した形状とされており、頂部５１ａ，５２ａをそれぞれ有している。レンズ部５１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集光しつつ出射するように構成されている。レンズ部５２は、受光素子３の正面に位置しており、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、駆動ＩＣ４に対する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、たとえば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、背板６１、天板６２、押圧板６３、および２つの端板６５を有している。

図１および図２に示すように、背板６１は、基板１および樹脂パッケージ５のうちメイン端子１１とは反対側の側面を覆っている。天板６２は、樹脂パッケージ５のうち２つのレンズ部５１，５２に挟まれた部分を覆っており、背板６１と略直角に繋がっている。押圧板６３は、樹脂パッケージ５のうちメイン端子１１と同じ側の側面を覆っており、天板６２と略直角に繋がっている。押圧板６３の両端には、基板１の長手方向に延出する２つの傾斜部６４が形成されている。各傾斜部６４は、その先端に向かうほど樹脂パッケージ５に近づくように傾斜している。赤外線データ通信モジュールＡは、背板６１と押圧板６３とにより、樹脂パッケージ５が挟持された構成となっている。

本実施形態においてはさらに、背板６１に２つのエンボス６１ａ，６１ｂが形成されている。また、２つの傾斜部６４には、エンボス６４ａ，６４ｂがそれぞれ形成されている。エンボス６１ａ，６１ｂは、本発明でいう背板６１の凸部の一例に相当する。また、エンボス６４ａ，６４ｂは、本発明でいう傾斜部６４の凸部の一例に相当する。図２に示すように、背板６１のエンボス６１ａと傾斜部６４のエンボス６４ａとは、基板１の長手方向である図中左右方向の位置が互いに同じであり、レンズ部５１の頂部５１ａの位置と一致している。同様に、エンボス６１ｂとエンボス６４ｂは、図中左右方向の位置が互いに同じであり、レンズ部５２の頂部５２ａの位置と一致している。これらのエンボス６１ａ，６１ｂ，６４ａ，６４ｂは、いずれも樹脂パッケージ５に当接している。さらに図１および図５に示すように、エンボス６４ａ，６４ｂは、いずれも傾斜部６４における図中下方寄りに位置している。

図１および図２に示すように、天板６２には、樹脂パッケージ５側に突出する４つのエンボス６２ａが形成されている。図３に示すように、天板６２と樹脂パッケージ６との間には、エンボス６２ａの高さと同じ高さの空間が形成されている。この空間には、接着剤７が充填されている。これにより、シールドカバー６と樹脂パッケージ５とが接着されている。

背板６１の両端には、２つの端板６５が設けられている。２つの端板６５は、樹脂パッケージ５の両端面を覆っている。２つの端板６５には、それぞれ舌部６５ａが形成されている。図４に示すように、舌部６５ａは、樹脂パッケージ５側に突出しており、本発明でいう端板６５の凸部の一例に相当する。２つの舌部６５ａは、樹脂パッケージ５をその長手方向において挟んでいる。

図５に示すように、背板６１図中下端には、グランド端子６６が形成されている。図２に示すようにグランド端子６６は、赤外線データ通信モジュールＡの長手方向中央付近に位置しており、略長矩形状である。グランド端子６６は、上記回路基板に形成された配線パターンのグランドラインに対してハンダなどを介して接続される。これにより、電磁シールド効果によりシールドカバー６に生じた微弱電流を図外の接地極に逃がすことが可能となっている。

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。

本実施形態によれば、図４に示すように、傾斜部６４から樹脂パッケージ５へと弾性力が付勢される。この弾性力は、背板６１および押圧板６３により樹脂パッケージ５を挟む挟持力となる。したがって、図３に示す接着剤７によるシールドカバー６の固定をさらに補強することができる。また、赤外線データ通信モジュールＡの製造工程においては、樹脂パッケージ５にシールドカバー６を被せたときに、上記挟持力によりシールドカバー６を樹脂パッケージ５に対していわゆる仮固定することが可能である。これにより、この後に接着材７を充填し、接着剤７が完全に硬化するまでの間に、シールドカバー６が樹脂パッケージ５に対してずれてしまうことを回避できる。

また、エンボス６１ａ，６１ｂとエンボス６４ａ，６４ｂとが設けられていることにより、赤外線データ通信モジュールＡの製造工程において、樹脂パッケージ５をシールドカバー６に対して位置合わせすることが可能である。すなわち、図５に示すように、赤外線データ通信モジュールＡの製造工程においては、樹脂パッケージ５と基板１などとの一体品が、図中下方からシールドカバー６に挿入される。この際、樹脂パッケージ５の上方角部がエンボス６１ａ，６４ａに当接すると、樹脂パッケージ５の中心がシールドカバー６の中心に合わされる、いわゆるセンタリング機能が期待できる。このため、樹脂パッケージ５をシールドカバー６に対して適切な位置関係で挿入することが可能である。したがって、傾斜部６４の図中下端により樹脂パッケージ５が傷つくなどの不具合を抑制することができる。

特に、本実施形態においては、図２に示すように、エンボス６１ａ，６４ａの図中左右方向の位置は、レンズ部５１の頂部５１ａと一致している。このため、図５から理解されるように、樹脂パッケージ５がシールドカバー６に挿入される際には、レンズ部５１のうち頂部５１ａを含む最も大きい弧長を有する部分がエンボス６１ａ，６４ａの間に進入する格好となる。したがって、上述したセンタリング機能を発揮させるのに好適である。このことは、図２に示すように、エンボス６１ｂ，６４ｂとレンズ部５２の頂部５２ａとについても、同様である。また、図１に示すように、エンボス６４ａ，６４ｂが傾斜部６４の図中下方寄りに設けられていることにより、樹脂パッケージ５が傾斜部６４の図中下端に接触しにくくなっている。したがって、樹脂パッケージ５の傷つきを抑制するのに有利である。

図５に示ように、樹脂パッケージ５をシールドカバー６に挿入する際には、まず樹脂パッケージ５を背板６１の図中下部に押し当てて、その後に背板６１に沿わせてシールドカバー６に挿入することが可能である。したがって、樹脂パッケージ５の傷つきをさらに抑制することができる。

本実施形態においては、図４に示すように、樹脂パッケージ５は、エンボス６１ａ，６１ｂ，６４ａ，６４ｂによりその短手方向において挟まれていることに加えて、端板６５の２つの舌部６５ａによってもその長手方向において挟まれている。このため、樹脂パッケージ５の位置は、エンボス６１ａ、６１ｂ，６４ａ，６４ｂおよび２つの舌部６５ａの内法により規定される。これにより、同図の部分拡大図に示すように、シールドカバー６の折り曲げ部が厳密な直角形状となっておらず製造上不可避的に生じる円弧形状を有している場合であっても、樹脂パッケージ５の角を上記円弧形状部に当接させないことが可能である。したがって、樹脂パッケージ５をシールドカバー６に対して正確な位置に配置することが容易であり、たとえばメイン端子１１とグランド端子６６とを所定の位置にハンダ付けするのに適している。

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。

傾斜部または背板に形成する凸部としては、エンボスを採用すれば形成が容易であり好ましいが、これに限定されず、樹脂パッケージ側に突出する形状の凸部であればよく、たとえば上記実施形態において端板に形成された舌部を採用してもよい。同様に、端板にエンボスを形成してもよい。さらにこれらのエンボスまたは舌部に代えて、凸部を形成可能な小片が貼付された構成としてもよい。

シールドカバーとしては、上述した実施形態に示された折り曲げ形状のものが製造のしやすさ、電磁シールドおよび遮光効果の確保の観点から好ましいが、これに限定されず、本発明でいう背板、押圧板などを有する形状であれば、本発明の期待する効果を発揮可能である。

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。 本発明に係る光通信モジュールの一例を示す平面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 （ａ）は、従来の光通信モジュールの一例を示す正面図であり、（ｂ）はその平面図である。

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
７ 接着剤
１１ メイン端子
５１，５２ レンズ部
５１ａ，５２ａ 頂部
６１ 背板
６１ａ エンボス（背板の凸部）
６２ 天板
６２ａ エンボス
６３ 押圧板
６４ 傾斜部
６４ａ エンボス（傾斜部の凸部）
６５ 端板
６５ａ 舌部（端板の凸部）
６６ グランド端子

Claims (9)

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２つのレンズ部間を延びる天板と、上記天板に連続し、かつ上記樹脂パッケージのうち上記長手方向に延びる側面に対向する背板と、上記天板に連続し、かつ上記樹脂パッケージのうち上記背板が対向する側面とは反対側の側面に対向するとともに、上記長手方向両端において上記樹脂パッケージ側に傾斜した２つの傾斜部が形成された押圧板と、を有しており、
   上記各傾斜部には、上記樹脂パッケージ側に突出するとともに、上記長手方向および上記短手方向のいずれに対しても直角である方向において上記各傾斜部の中央よりも上記レンズ部が突出する側とは反対側寄りに位置するエンボス加工による凸部が形成されており、
   上記樹脂パッケージは、上記基板の短手方向において上記背板と上記押圧板とにより挟持されていることを特徴とする、光通信モジュール。
2. 上記背板には、上記樹脂パッケージ側に突出するエンボス加工による凸部が形成されている、請求項１に記載の光通信モジュール。
3. 上記傾斜部の上記凸部および上記背板の上記凸部は、上記長手方向における位置が互いに同じであり、かつ上記２つのレンズ部のいずれかの頂部と同じとされている、請求項２に記載の光通信モジュール。
4. 上記傾斜部、上記傾斜部の上記凸部、および上記背板の上記凸部が、上記２つのレンズ部に対応して２つずつ設けられている、請求項２または３に記載の光通信モジュール。
5. 上記背板は、上記押圧板よりも上記基板の厚さ方向における長さが大であり、かつ上記押圧板よりも上記２つのレンズ部が突出する側と反対側に延出している、請求項１ないし４のいずれかに記載の光通信モジュール。
6. 上記シールドカバーは、上記樹脂パッケージの長手方向両端面とそれぞれ対向する２つの端板をさらに有しており、かつ、
   上記各端板には、上記樹脂パッケージ側に突出する凸部が形成されている、請求項２ないし５のいずれかに記載の光通信モジュール。
7. 上記天板には、上記樹脂パッケージ側に突出する凸部が形成されており、
   上記天板のうち上記凸部以外の部分と上記樹脂パッケージとの間には、空間が形成されている、請求項１ないし６のいずれかに記載の光通信モジュール。
8. 上記空間には、上記天板と上記樹脂パッケージとを接合する接着剤が充填されている、請求項７に記載の光通信モジュール。
9. 発光素子および受光素子が長手方向に並んで実装された長矩形状の基板と、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、からなる一体中間品に、
   天板と、上記天板から上記天板に対して直角である方向に延びる背板と、上記天板の上記背板とは反対側から上記背板が延びる方向に延びており、かつ両端から上記背板側に傾斜した２つの傾斜部が形成された押圧板と、を有しており、上記背板および上記各傾斜部には、互いに接近する方向に突出し、かつ正対しあうエンボス加工による凸部がそれぞれに形成されており、かつ上記各傾斜部の上記凸部は上記天板から離間する側寄りに位置している、シールドカバーを被せる工程を有しており、
   上記シールドカバーを被せる工程においては、上記天板を上記２つのレンズ部間に位置させるとともに、上記正対しあう凸部の間に上記各レンズを位置させつつ、上記背板と上記押圧板によって上記樹脂パッケージを挟むように上記シールドカバーを上記一体中間品に被せることを特徴とする、光通信モジュールの製造方法。

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