JP4172558B2 - 赤外線通信デバイス - Google Patents
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Description
【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、携帯電話等の民生機器に使用される電子機器相互間におけるデータの光双方向通信を可能とした赤外線通信デバイスに関する。
【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からなる赤外線発光素子、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からなる回路部を回路基板に直接ダイボンド及びワイヤーボンドし、可視光線カット剤入り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体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通信デバイスの構造について、図7〜図9でその概要を説明する。図7は、赤外線通信デバイスの外観を示す斜視図である。図8は、図7における赤外LED素子のX方向の指向性を説明するための放射パターン図である。図9は、一般的な半球型レンズのX及びY方向の指向性を説明する放射パターン図である。
【0003】
図7において、1は、赤外線通信デバイスである。2はガラスエボキシ、BTレジン等の耐熱性及び絶縁性を有する回路基板であり、表面には図示しない電極パターンが形成されている。
【0004】
図示しない発光素子として赤外LED素子及び受光素子としてフォトダイオードが回路基板2上面側に形成された電極パターンにダイボンド及びワイヤーボンド実装されている。赤外LED素子及びフォトダイオードは電極パターン上に、導電性接着剤として銀ペースト等のダイボンドペーストで電気的に接続されている。前記回路基板2上には、前記赤外LED素子及びフォトダイオード以外に、ICチップ等の電子部品が搭載されている。
【0005】
7は、赤外LED素子及びフォトダイオード等を樹脂封止する可視光線カット剤入りエポキシ系樹脂等の透光性の封止樹脂で、赤外LED素子及びフォトトダイオードの上面に半球型レンズ部7a(図ではモジュールサイズを小さくするために2列、4個の配列)及び7bを形成し、赤外線光を照射及び集光する機能を持たせると同時に両素子の保護を行う。
【0006】
8は、略箱型形状をした薄板、例えば、略0.15mmの厚さのステンレス、アルミ、銅、鉄等の金属製のシールドケースである。シールドケース8は、前記赤外LED素子、フォトダイオード及び回路部を囲っているので、電磁シールド対策を採ることができ、外部からのノイズなどによる影響を防止するのに極めて有効である。シールドケース8の外部端9は、図示しないマザーボードのGND電極に半田にて半田付けされる。
【0007】
図7において、回路基板2の面に実装された赤外LED素子の配列は、長距離/広指向性を満足するために狭指向性で且つ高出力の赤外LED素子4個の角度を略30度ずつ変化させて配置する。図8において、X方向の放射パターンを示し、実装角度の異なる4個の赤外LED素子から照射された光は略120度の範囲に照射され、二点鎖線で示す放射パターンBのようにX方向に広い指向性を有している。Y方向の放射パターンは、図9に示すように半球型レンズの場合はX、Y方向とも同一の狭い二点鎖線で示す放射性パターンCとなる。従って、X方向に広く、Y方向に狭い指向性が実現し、広い範囲で強い光出力を得ることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した赤外線通信デバイスには次のような問題点がある。即ち、赤外LED素子の角度を変化させて実装するため、レンズ角度に合わせて赤外LED素子の角度をつけ実装する必要が有り難易度が高い。
【0009】
また、レンズ成形に際し個々の半球型レンズ部の方向が異なるので金型の脱型性及び個々のレンズの中心出しが困難である。
【0011】
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、赤外LED素子側のレンズ形状は従来の半球型レンズの代わりに半円柱状又は半楕円状のレンズ形状にして、X方向に広く、Y方向に狭い指向性が実現し、広い範囲で強い光出力を得る安価で、超小型、薄型の信頼性に優れた赤外線通信デバイスを提供するものである。
【0012】
【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通信デバイスは、平面が略長方形形状のガラスエポキシ樹脂等よりなる回路基板面に電極パターンを形成し、前記電極パターンに発光素子、受光素子、ICチップ等の電子部品を実装し、前記発光素子及び受光素子の上面をレンズ部で覆うように透光性のエポキシ樹脂で樹脂封止したモジュール本体よりなる赤外線通信デバイスにおいて、前記発光素子及び受光素子の上面を覆うレンズ部は一体的に成形されるとともに、前記発光素子の上面を覆うレンズ部形状は、前記発光素子と受光素子を結ぶ線上方向に軸心を有する略半円柱状であることを特徴とするものであり、また、平面が略長方形形状のガラスエポキシ樹脂等よりなる回路基板面に電極パターンを形成し、前記電極パターンに発光素子、受光素子、ICチップ等の電子部品を実装し、前記発光素子及び受光素子の上面をレンズ部で覆うように透光性のエポキシ樹脂で樹脂封止したモジュール本体よりなる赤外線通信デバイスにおいて、前記発光素子及び受光素子の上面を覆うレンズ部は一体的に成形されるとともに、前記発光素子の上面を覆うレンズ部形状は、前記発光素子と受光素子を結ぶ線上方向に軸心を有する略半楕円状であることを特徴とする。
【0013】
前記モジュール本体をシールド部材でシールドしたことを特徴とするものである。
【0014】
また、前記発光素子は複数個で成り、略半円柱状又は半楕円状のレンズ部の軸心に沿って直線状に配列されていることを特徴とするものである。
【0015】
また、前記発光素子の上面を覆う略半円柱状のレンズ部の両端部が略楕円の一部で形成されていることを特徴とするものである。
【0016】
【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通信デバイスについて説明する。図1〜図4は、本発明の第1の実施の形態に係わり、図1は、赤外線通信デバイスの外観を示す斜視図である。図2は、図1のX方向の断面図である。図3は、図1における赤外LED素子のY方向の指向性を説明するための放射パターン図である。図4は、図1における赤外LED素子のX方向の指向性を説明するための放射パターン図である。図において、従来技術と同一部材は同一符号で示す。
【0017】
図1において、10は、赤外線通信デバイスである。2は、従来と同様に、平面が略長方形形状のガラスエポキシ樹脂よりなる回路基板で、表面には図示しない電極パターンが形成さている。4個の赤外LED素子3、フォトダイオード4及びICチップ5等の電子部品が回路基板2表面側に形成さた電極パターンに銀ペースト等の導電性接着剤によりダイボンドされ、金線6等のボンディングワイヤーによりワイヤーボンド実装されている。11は反射カップで赤外LED素子3を取り囲むように配設されている。前記4個の赤外LED素子3は略半円柱状型レンズ部7cの軸心に沿って直線状に配列されている
【0018】
また、赤外LED素子3及びフォトダイオード4等の上面をエポキシ樹脂等の透光性の封止樹脂7で、赤外LED素子3及びフォトダイオード4の上面に半円柱状型レンズ部7c及び半球型レンズ部7bを一体的に成形し、赤外線光を照射及び集光する機能を持たせると同時に両素子の保護を行っている。
【0019】
前記赤外LED素子3の上面を覆う半円柱状型レンズ部7cの形状は、上記したように赤外LED素子3とフォトダイオード4を結ぶ線上方向、即ち、図1のX方向に軸心を有し、且つ、略半円柱状(かまぼこ型)に形成されている。電磁シールド対策を採るシールドケース8は従来と同様である。
【0020】
前記赤外LED素子3の上面に配設した半円柱状型レンズ部7cのX方向とY方向の放射パターンが異なる。図3は、Y方向の放射パターンを示し、赤外LED素子3から照射された光は二点鎖線で示す放射パターンAのようにY方向に狭い指向性を有している。
【0021】
図4は、X方向の放射パターンを示し、赤外LED素子3から照射さた光は略120度の範囲に照射され、二点鎖線で示す放射パターンBのようにX方向に広い指向性を有している。
【0022】
赤外LED素子3の1個当たりの指向性は広いが、4個使用することにより更に広指向性、高出力を得ることが可能である。
【0023】
図5及び図6は本発明の第2の実施の形態に係わり、図5は、赤外線通信デバイスの外観を示す斜視図である。図6は、図5における赤外LED素子のX方向の指向性を説明するための放射パターン図である。前述した第1の実施の形態と異なるところは、前記赤外LED素子3を覆うレンズ部の形状を略半円柱状型レンズ部から略半楕円状型レンズ部7dに置換したものであり、その他の構成は同様である。略半楕円状型レンズ部7dにすることによりX方向の放射パターンBを広くすることができる。第1の実施の形態と同様な作用・効果を生じることは言うまでもない。
【0024】
また、図示しないが、前述した第1及び第2の実施形態を組み合わせ、前記赤外LED素子3の上面を覆う略半円柱状型のレンズ部の両端部が略楕円の一部で形成することにより、更にX方向に広く、Y方向に狭い指向性が実現し、広い範囲で強い光出力を得ることができる。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の赤外線通信デバイスは、従来のように個々のレンズに角度をつける必要もなく、赤外LED素子の実装が容易で小型化が可能になる。また、レンズと赤外LED素子の位置調整が容易になる。更に、金型の脱型性が良好である等生産性が向上する。製品のコストダウン、信頼性の向上、小型・薄型になる等の様々な実用効果を発揮する赤外線通信デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係わる赤外線通信デバイスの外観を示す斜視図である。
【図2】図1のX方向の断面図である。
【図3】図1における赤外LED素子のY方向の指向性を説明するための放射パターン図である。
【図4】図1における赤外LED素子のX方向の指向性を説明するための放射パターン図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態に係わる赤外線通信デバイスの外観を示す斜視図である。
【図6】図5における赤外LED素子のX方向の指向性を説明するための放射パターン図である。
【図7】従来の赤外線通信デバイスの外観を示す斜視図である。
【図8】図7における赤外LED素子 X方向の指向性を説明するための放射パターン図である。
【図9】一般的な半球型レンズのX及びY方向の指向性を説明する放射パターン図である。
【符号の説明】
2 回路基板
3 赤外LED素子
4 フォトダイオード
5 ICチップ
7 封止樹脂
7b 半球型レンズ部
7c 半円柱状レンズ部
7d 半楕円状型レンズ部
8 シールドケース
10、10A 赤外線通信デバイス
A Y方向の放射パターン
B X方向の放射パターン
Claims (5)
- 平面が略長方形形状のガラスエポキシ樹脂等よりなる回路基板面に電極パターンを形成し、前記電極パターンに発光素子、受光素子、ICチップ等の電子部品を実装し、前記発光素子及び受光素子の上面をレンズ部で覆うように透光性のエポキシ樹脂で樹脂封止したモジュール本体よりなる赤外線通信デバイスにおいて、前記発光素子及び受光素子の上面を覆うレンズ部は一体的に成形されるとともに、前記発光素子の上面を覆うレンズ部形状は、前記発光素子と受光素子を結ぶ線上方向に軸心を有する略半円柱状であることを特徴とする赤外線通信デバイス。
- 平面が略長方形形状のガラスエポキシ樹脂等よりなる回路基板面に電極パターンを形成し、前記電極パターンに発光素子、受光素子、ICチップ等の電子部品を実装し、前記発光素子及び受光素子の上面をレンズ部で覆うように透光性のエポキシ樹脂で樹脂封止したモジュール本体よりなる赤外線通信デバイスにおいて、前記発光素子及び受光素子の上面を覆うレンズ部は一体的に成形されるとともに、前記発光素子の上面を覆うレンズ部形状は、前記発光素子と受光素子を結ぶ線上方向に軸心を有する略半楕円状であることを特徴とする赤外線通信デバイス。
- 前記モジュール本体をシールド部材でシールドしたことを特徴とする請求項1又は2記載の赤外線通信デバイス。
- 前記発光素子は複数個で成り、前記略半円柱状又は半楕円状のレンズ部の軸心に沿って直線状に配列されていることを特徴とする請求項1乃至3記載の赤外線通信デバイス。
- 平面が略長方形形状のガラスエポキシ樹脂等よりなる回路基板面に電極パターンを形成し、前記電極パターンに発光素子、受光素子、ICチップ等の電子部品を実装し、前記発光素子及び受光素子の上面をレンズ部で覆うように透光性のエポキシ樹脂で樹脂封止したモジュール本体よりなる赤外線通信デバイスにおいて、前記発光素子及び受光素子の上面を覆うレンズ部は一体的に成形されるとともに、前記発光素子の上面を覆うレンズ部形状は、前記発光素子と受光素子を結ぶ線上方向に軸心を有する略半円柱状のレンズ部の両端部が略楕円の一部で形成されていることを特徴とする赤外線通信デバイス。
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