JP4330742B2

JP4330742B2 - Structure and drive circuit of surface mount infrared communication module

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Publication number: JP4330742B2
Application number: JP36843799A
Authority: JP
Inventors: 剛三浦
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: JP2001185751A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、赤外線通信装置に関し、特に赤外線を発光する発光ダイオード（以下ＬＥＤという。）等の赤外線発光素子を用いた赤外線通信モジュール（ＩｒＤＡｍｏｄｕｌｅ）の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
赤外線通信装置は赤外線放射手段からの光信号を受光手段により受信することにより、結線を用いることなく、且つ外部光による雑音が少ない状態で、信号の伝達ができる。特に最近は、赤外線放射手段として赤外線発光ダイオード（ＩｒＬＥＤ）等が、受光手段としてフォトトランジスタ又はフォトダイオード等が用いられるようになり、小型で構造簡単な赤外線通信モジュールとして回路基板に実装された状態で用いられようになった。これにより、かかる赤外線通信モジュールは遠隔制御手段、電子装置間の非接触の結合手段等に広く利用されている。
【０００３】
このような赤外線通信モジュールの構造として、従来より知られているものには、リードフレームタイプのものと、基板タイプのものとがあるが、これらにつき図面を参照して以下に説明する。図６はリードフレームタイプの赤外線通信モジュールの構造を示す断面図であり、図７は基板タイプの赤外線通信モジュールの断面図である。図６において、１０１はマザーボードであり、赤外線通信モジュール１１０の構造は、ＩｒＬＥＤ等の赤外線発光素子１０２が一対のリードフレーム１０３に実装された状態で封止樹脂部材１０４により覆われてモールドされ、リードフレーム１０３の一部は封止樹脂部材１０４の外部において折曲げられ接続端部１０３ｂとなっている。赤外線通信モジュール１１０は前記接続端部１０３ｂを半田１１５の半田付けによりマザーボード１０１に接続することにより実装がなされる。ここでリードフレーム１０３の厚さは略０．２ｍｍ程度である。
【０００４】
図７に示す基板タイプの赤外線通信モジュール１２０の構造は、絶縁材よりなる基板１０５に設けられた一対の内部電極パターン１０６にＩｒＬＥＤ等の赤外線発光素子１０２が実装された状態で、基板１０５の上に形成された封止樹脂部材１０４によりこれらの部材が被覆され封止される。基板１０５の端面１０５ｂには内部電極パターン１０６に導通する１対のスルーホール１０７が設けられている。赤外線通信モジュール１２０を前記端面１０５ｂを下にしてマザーボード１０１上に載置し、表面実装法により、前記スルーホール１０７を半田１１５の半田付けによりマザーボード１０１に接続することにより実装がなされる。ここで内部電極パターン１０６の厚さは略０．０５ｍｍ程度である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示すような基板タイプの赤外線通信モジュール（１２０）は、図６に示すようなリードフレームタイプの赤外線通信モジュール（１１０）に比して、外形形状が単純でマザーボードへの実装の作業が簡単で自動化が容易であり、全体の寸法も小型にでき、又多数個取り方法が採用でき、コストの低減も容易等の利点を有する。しかし、上記したように、図７に示すような基板タイプの赤外線通信モジュール（１２０）はＩｒＬＥＤ等の赤外線発光素子１０２の発熱を放熱する役割を有する前記内部電極パターン１０６の厚み（略０．０５ｍｍ）が、同様の役割を有する前記リードフレーム１０３の厚み（略０．２ｍｍ）の１／４程度と薄く、放熱特性がリードフレームタイプの赤外線通信モジュール（１１０）と比較しても、大幅に悪くなる。放熱特性が悪くなると、発光中のＬＥＤ等発光素子の温度が上昇し、素子が劣化しやすくなる。
【０００６】
特に、最近の赤外線通信技術においては、より高度の通信距離および角度範囲が求められ、ＣＩＲ（ＣＯＮＳＵＭＥＲＩＲ：通信距離９ｍ、角度範囲±１５゜）やＡＩＲ（ＡＤＶＡＮＳＴＩＲ：通信距離５ｍ、角度範囲±６０゜）の条件が規格化される方向にあり、ＩｒＬＥＤについてみれば、より強い出力が求められるようになる。すなわち、現行の３００ｍＡ（ＰｅａｋｔｏＰｅａｋ）レベルから１Ａ（ＰｅａｋｔｏＰｅａｋ）レベルになることが予想される。このためには、当然、ＬＥＤ等の発光効率を向上させることは勿論だが、同時に放熱特性を改善し、ＬＥＤ等の劣化を抑えることが必要となる。又、ＬＥＤの放熱が十分に行われず発熱による温度上昇が大であると、図９のタイムチャートに示すように、ＬＥＤの立ち上がり時間が遅くなり効率的な通信が出来なくなる。この点からもＬＥＤの放熱特性の改善は重要な問題となる。ここで図７はＬＥＤの駆動電流Ｉと時間ｔの関係を示すタームチャートであり、（ａ）はＬＥＤの放熱特性が良好の場合を示し、（ｂ）は放熱特性が悪い場合を示す。
【０００７】
次に、図８は従来例ではあるが、図７に示した基板タイプの赤外線通信モジュールの改良例であり、赤外線発光素子の放熱特性の改善を図ろうとしたものの構造を示す断面図である。図８において、１３０は本例における赤外線通信モジュールである。１０８はフラットスルーホールであり、赤外線発光素子１０２が実装された内部電極パターン１０６に接続し基板１０５を貫通して設けられている。ここで基板１０５は多層の絶縁板１０５ａが銅コア１１３挟んで積層されてなる。前記フラットスルーホール１０８の内部には導電性の金属粉又は金属粒が混入されてなるエポキシ系導電性樹脂１０９が充填されている。フラットスルーホール１０８は又、基板１０５の外側の主面１０５ｃに設けられた外部電極パターン１１１にも接続している。
【０００８】
又、基板１０５の端面１０５ｂに設けられた内部電極パターン１０６に導通する１対のスルーホール１０７も対応する前記１対の外部電極パターン１１１に接続している。基板１０５上には図７の場合と同様の封止樹脂部材１０４が設けられている。赤外線通信モジュール１３０を前記端面１０５ｂを下にしてマザーボード１０１上に載置し、表面実装法により、前記スルーホール１０７と前記外部電極パターン１０８を半田１１５の半田付けによりマザーボード１０１に接続することにより実装がなされる。
【０００９】
図７に示した赤外線通信モジュール１２０の場合は赤外線発光素子１０２の発熱は内部電極パターン１０６、スルーホール１０７から半田１１５を介してマザーボード１０１の図示しない接続端子へと放熱される。これに対し、図８に示す本例の赤外線通信モジュール１３０においては、赤外線発光素子１０２の発熱は内部電極パターン１０６、スルーホール１０７のルートの他に、内部電極パターン１０６、フラットスルーホール１０８、外部電極パターン１１１のルートを経て半田１１５を介してマザーボードの図示しない接続端子へと放熱される。また、内部電極パターン１０６、フラットスルーホール１０８、銅コア１１３、スルーホール１０７を経るルートによっても放熱される。
【００１０】
このように複数の放熱ルートを並列に設けることにより、本例の赤外線通信モジュール１３０は図７に示した赤外線通信モジュール１２０よりは多少放熱特性が改良されている。しかしながら、この程度では、前記の要求に対して、放熱特性の改良が十分になされているとは言えない。これは、外部に露出している前記外部電極パターン１１１の厚みが前記内部電極パターン１０６の厚みと同様に略０．０５ｍｍと薄く、この部分において十分な伝熱作用および放熱作用を行うことができないためである。
【００１１】
本発明は従来技術における前記の問題点を改善することを課題とするものである。そして本発明は、かかる課題を解決し、基板タイプの赤外線通信モジュール即ち、表面実装型赤外線通信モジュールにおいてＩｒＬＥＤ等の赤外線発光素子の発熱を効果的に放熱する手段を備えることにより、赤外線発光素子を劣化させることなく、その発光強度を現状より大幅に高め、またその発光の立ち上がり時間を現状よりも短縮して通信の効率を上げ、より高度な仕様の赤外線通信を可能とすることを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためにその第１の手段として本発明は、表面実装型赤外線通信モジュールにおいて、絶縁基板の一方の主面上に形成された一対の内部接続電極と、該内部接続電極に実装された赤外線発光素子と、前記絶縁基板の他方の主面上に形成された一対の外部接続電極と、前記内部接続電極と前記外部接続電極間の電極間接続手段とを有し、前記内部接続電極及び前記外部接続電極の前記赤外線発光素子を実装した側は半田用通孔に充填された半田によって金属材よりなる放熱作用を有するシールドケースに接続し、前記絶縁基板の前記一方の主面上に封止樹脂部材が形成され、該封止樹脂部材の前記赤外線発光素子に対応する表面に凸状のレンズ面が設けられて、該凸状のレンズ面に対応して設けられたシールドケースの窓部から該レンズ面を突出させて、前記封止部材のレンズ面以外の部分を前記シールドケースに接合することにより、前記封止樹脂部材の大部分を前記シールドケースに密着して接続し、前記電極間接続手段は導電作用および熱伝導作用を有する導電性樹脂により充填されたフラットスルーホールを含み、該フラットスルーホールの少なくとも一つを赤外線発光素子の略真下に設けて前記シールドケースに接続することで、発光素子からの熱を並列的に前記シールドケースを経て大気中及び接続端子パターンに放熱させることを特徴とする。
【００１３】
上記の課題を解決するためにその第２の手段として本発明は、前記第１の手段において、前記絶縁基板はＣｕ等の金属よりなる金属コアを備え、該金属コアが前記フラットスルーホール接続されるとともに、直接又は間接に前記シールドケースに接続されることを特徴とする。
【００１４】
上記の課題を解決するためにその第３の手段として本発明は、前記第１の手段又は第２の手段において、前記電極間導通手段はＣｕ等熱伝導率の高い物質を含む導電樹脂等の熱伝導率の高い樹脂材により充填されたフラットスルーホールおよび前記絶縁基板の一つの端面に設けられた溝状のスルーホールよりなることを特徴とする。
【００１５】
上記の課題を解決するためにその第４の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第３の手段のいずれかにおいて、前記フラットスルーホールのうち少なくとも一つは前記赤外線発光素子の略真下に配設されていることを特徴とする。
【００１６】
上記の課題を解決するためにその第５の手段として本発明は、前記第１の手段乃至第４の手段のいずれかにおいて、前記赤外線発光素子はＬＥＤであり、そのカソードに前記シールドケースが導通し、そのアノードには前記シールドケースに導通していない他の一方の前記内部接続電極および外部接続電極が導通していることを特徴とする。
【００１７】
上記の課題を解決するためにその第６の手段として本発明は、電源およびＬＥＤ駆動ＩＣを備え、前記第５の手段に係る表面実装型赤外線通信モジュールを駆動する駆動回路において、前記ＬＥＤのカソードは前記シールドケースを介してグランドに接続され、ＬＥＤのアーノドは前記他の一方の外部接続電極介してＰチャンネルＦＥＴのドレイン接続され、前記ＬＥＤ駆動ＩＣの出力端は前記ＰチャンネルＦＥＴのゲートに接続され、前記ＰチャンネルＦＥＴのソースは直接に又は抵抗素子等の電流調整手段を介して前記電源の高電位側に接続されていることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。図１は本実施の形態に係る表面実装型赤外線通信モジュールの構造を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）は下面図である。図２は図１に示す表面実装型赤外線通信モジュールを斜め下方から見た斜視図である。ここで、便宜上、図１（ａ）においては後述する封止樹脂部材（１７）およびシールドケース（２５）の図示を省略し、図２においては、後述する反射部材（１１）の図示を省略してある。図１、図２を参照して、説明を行う。１は絶縁基板、２はＩｒＬＥＤ等の赤外線発光素子、３と４は１対の内部電極パターン、５と６は１対の外部電極パターン、７と８は一対のスルーホール、９は第１のフラットスルーホール、１０は第２のフラットスルーホールである。基板１は絶縁板１ｄ、および銅コア１９よりなり、銅コア１９を介して表裏の絶縁板１ａが積層されてなる。
【００１９】
１１は金属等よりなるリング状の反射部材であり、１３は前記フラットスルーホール９、１０の内部に充填されたＣｕペーストであり熱伝導率の高い導電性樹脂でである。１７は透光性のモールド樹脂よりなる封止樹脂部材である。２５はシールドケースであり、０．１５〜２ｍｍの板厚のＳＵＳ等よりなる。２０は上記の各部材により構成される表面実装型赤外線通信モジュールである。
【００２０】
前記絶縁基板１の一方の主面１ａに前記内部電極パターン３と４が設けられ、内部電極パターン３上に前記赤外線発光素子２が導電接着剤によりダイボンドされ、前記赤外線発光素子２の上面はワイヤーボンデイングにより、Ａｕ線等のボンデイングワイヤー１５を介して前記内部電極パターン４に接続されている。前記反射部材１１は赤外線発光素子２を囲む位置において内部電極パターン３上に予め配設されている。絶縁基板１の他方の主面１ｂに前記外部電極パターン５と６が設けられ、絶縁基板１の下端面１ｃには内部電極パターン３および４にそれぞれ接続するスルーホール７と８が設けられている。そしてスルーホール７と８はそれぞれ外部電極パターン５と６にも接続している。
【００２１】
フラットスルーホール９、１０はともに内部電極パターン３と外部電極パターン５を接続する位置において絶縁基板１を貫通して設けられている。フラットスルーホール９、１０の内部には、熱伝導率が高く、導電性を有するＣｕペースト１３が充填されている。なお、フラットスルーホール９は、赤外線発光素子２の直下となる位置に設けられている。前記シールドケース２５は基板１及び後述する封止樹脂部材（１７）の大部分に密着してこれらを遮蔽し、半田用通孔２５ａに充填された半田２１により、前記外部電極パターン５に接続されて導通する。同時に、基板１の側面に露出した銅コア１９とも接触または略接触する。一方シールドケース２５は前記外部電極パターン６には接触せず、逃げた形状となっている。
【００２２】
このような構造により、図１および図２に示すように、赤外線発光素子２の一端は内部電極パターン３からスルーホール７を経て外部電極パターン５およびシールドケース２５に機械的、電気的に接続されるとともに、これと並列に内部電極パターン３からフラットスルーホール９、１０を並列的に経て外部電極パターン５およびシールドケース２５に機械的、電気的に接続される。また、内部電極パターン３からフラットスルーホール９、１０を介して銅コア１９、スルーホール７を経て外部電極パターン５およびシールドケース２５に機械的、電気的に接続される。一方、赤外線発光素子２の他端はボンデイングワイヤー１５から内部電極パターン４およびスルーホール８を順次経て、外部電極パターン６に機械的、電気的に接続される。
【００２３】
絶縁基板１の一方の主面１ａ上に前記封止樹脂部材１７が形成され、赤外線発光素子２、ボンデイングワイヤー１５等が封止され保護されている。封止樹脂部材１７の赤外線発光素子２に対応する表面に凸状のレンズ面１７ｂが設けられ、赤外線発光素子２の発光を所定の方向に集光する役割をなす。前記シールドケース２５には前記レンズ面１７ｂに対応して窓部２５ｂが設けられている。シールドケース２５の下端部には外方に折曲げられた張り出し部２５ｃが形成されている。
【００２４】
３１はマザーボードであり、３２および３３はマザーボード３１上に配設された接続端子パターンである。ここで、接続端子パターン３２は後述するように電源のアースに接続され、接続端子パターン３３は高電位側に接続されている。図１（ａ）および（ｂ）に示すようにマザーボード３１上に表面実装型赤外線通信モジュール２０を載置し、前記スルーホール７、外部電極パターン５およびシールドケース２５の張り出し部２５ｃがマザーボード３１の前記接続端子パターン３２と重なり、前記スルーホール８および外部電極パターン６がマザーボード３１の前記接続端子パターン３３と重なる位置において、これら重なり合うパターン間を半田２１を用いた半田付けにより接続し、表面実装型赤外線通信モジュール２０の表面実装がなされる。これにより、前記赤外線発光素子２の一端は最終的に機械的、電気的にマザーボード３１の接続端子パターン３２に接続され、前記赤外線発光素子２の他端は同様に接続端子パターン３３に接続される。
【００２５】
図３は図１に示す表面実装型赤外線通信モジュール２０を駆動する駆動回路を示す回路図である。以下に図１および図３を交互に用いて前記駆動回路の説明をする。図３において２は赤外線発光素子であるＬＥＤ、５２はＬＥＤ駆動用ＩＣ、５３は電源（高電位側）、５４は抵抗、５５はＰチャンネルＦＥＴである。２Ａおよび２Ｋはそれぞれ前記ＬＥＤ２のアノードおよびカソードである。前記ＬＥＤ２のカソード２Ｋは図１に示す外部電極パターン５、シールドケース２５は接続端子パターン３２によりグランドに接続され、ＬＥＤのアノード２Ａは前記外部電極パターン６から接続端子パターン３３を介してＰチャンネルＦＥＴ５５のドレインに接続されている。前記ＬＥＤ駆動用ＩＣ５２の出力端５２ｂはＰチャンネルＦＥＴ５５のゲートに接続され、電源５３は抵抗５４を介して又は直接にＰチャンネルＦＥＴ５５のソースに接続されている。ここで、ＬＥＤ駆動用ＩＣ５２、ＰチャンネルＦＥＴ５５および抵抗５４は、マザーボード３１上に設けられいるが、図１においては図示が省略されている。
【００２６】
図３に示す駆動回路において、ＬＥＤ駆動用ＩＣ５２の入力端５２ａに入力信号が入力すると出力端５２ｂには出力電圧が生じ、この電圧に応じてＰチャンネルＦＥＴ５５がＯＮ／ＯＦＦし、電源５３よりＬＥＤ２に所定の駆動電流が流れ、その発光がなされる。このとき、駆動電流の２乗に略比例して、赤外線発光素子であるＬＥＤ２に発熱を生ずるので、もし放熱手段が機能しないときは、赤外線発光素子２の温度が上昇しやすくなり、発光強度を上げるために駆動電流を上げると、赤外線発光素子素子２の温度が所定の温度以上となり、素子が劣化する。よって、駆動電流の上限および発光強度の上限が低く制限されてしまう。
【００２７】
本実施の形態に係る表面実装型赤外線通信モジュール２０においては、前記のように赤外線発光素子２の一端は内部電極パターン３からスルーホール７を経て外部電極パターン５に機械的に接続されるとともに、これと並列に内部電極パターン３からフラットスルーホール９、１０、および銅コア１９等を経て外部電極パターン５、シールドケース４５に機械的に接続されている。よって表面実装型赤外線通信モジュール２０が表面実装された状態では、これらの機械的接続ルートは更に半田２１を経て前記接続パターン３２に達する。
【００２８】
本実施の形態においては、このような機械的接続ルートにより赤外線発光素子２の放熱が行われる。このうち、内部電極パターン３からスルーホール７、銅コア１９を経て接続端子パターン３２に達するルートおよびフラットスルーホール９、１０を経て（シールドケース２５を経ることなく）接続端子パターンに達するルートについては、図５に示した従来例の場合と同様であり、このルートだけでは、放熱特性は十分には改善されない。しかし、本例においては、更にこれと並列に内部電極パターン３からフラットスルーホール９、１０を並列的に経て、シールドケース４５を経て最終的に接続端子パターン３２に達する放熱ルートが設けられている。ここでシールドケース４５は前記のように厚みが０．１５〜０．２ｍｍと比較的厚く、材質もＳＵＳと金属で熱伝導率のが高く、しかも外気との接触面積も大きくとることができる。よって、前記放熱ルートの中で、シールドケース４５においては特に効果的な放熱がなされる。
【００２９】
更には、径のかなり大である第１のフラットスルーホール９が赤外線発光素子２の直下に配置され、赤外線発光素子２の発熱を効率よくシールドケース４５に伝えることができるようになっている。このような配慮により、本例の場合は、フラットスルーホールを経由する放熱ルートによる放熱効果が図８に示した従来例の場合に比較して大幅に向上する。よって、本実施の形態に係る表面実装型赤外線通信モジュール２０の総合的な放熱効果は、図７に示した従来の表面実装型赤外線通信モジュール１２０および図８に示した従来の表面実装型赤外線通信モジュール１３０の総合的な放熱効果よりも大幅に向上する。そして、これにより、赤外線発光素子２に発光強度を十分に高めるに必要な駆動電流を、例えば１Ａ（ＰｅａｋｔｏＰｅａｋ）程度を流しても、赤外線発光素子２の温度をこの素子が劣化しない範囲に抑えることができる。
【００３０】
また、赤外線発光素子２の温度の上昇を抑えることにより、その発光の立ち上がり時間を従来よりも短縮し、効率的な通信を可能とする。このようにして、赤外線発光素子の発光強度を従来よりも顕著に高め、その発光の立ち上がり時間を短縮することにより通信の効率を上げ、より高度な仕様の赤外線通信を可能とすることができる。ここで、本実施の形態において使用する赤外線発光素子は例えばピーク波長λｐが８７５ｎｍで半値幅が４０ｎｍのＬＥＤである。
【００３１】
更に、本実施の形態に係る表面実装型赤外線通信モジュール２０においては、シールドケース２５が放熱手段としての役割とともに、電磁波の遮蔽という本来の役割を果たしているので、電磁波によるノイズが遮断された状態でＳ／Ｎ比や信頼性の高い通信を行うことができ、又装置自体が発生する有害な電磁波を低減することができる。
【００３２】
なお、このように、本実施の形態に係る表面実装型赤外線通信モジュール２０において従来よりも優れた効果が得られる主原因はシールドケース４５を外部電極パターン５に接続したことにあるが、これにより赤外線発光素子２であるＬＥＤのカソード２ｋに対し、接地されるべきシールドケース２５が導通するすることになるので、図４に示すような従来の駆動回路すなわち、ＬＥＤ駆動ＩＣ５２の出力端５２ｂが赤外線発光素子２のカソード５１Ｋと直結するような構成の駆動回路を用いた場合には赤外線発光素子２に導通するシールドケース２５を設けてもその接地ができないため、シールドの役割ができず、シールドケース２５を放熱板として利用する本実施の形態に係る表面実装型赤外線通信モジュール２０の駆動は不可能であった。このため、図３に示した駆動回路を特に案出して用いることにより、その駆動がはじめて可能となったのである。
【００３３】
本発明の実施の態様としては、図１に示した表面実装型赤外線通信モジュール（２０）の変型例として、図示は省略するが、銅コア１９を省いた構造のものもある。この場合、赤外線発光素子２の一端と外部電極パターン５との電気的、機械的接続は内部電極パターン３からフラットスルーホール９、１０を並列的に経由する接続ルートにより十分に確保され、赤外線発光素子２の放熱もシールドケース２５を含む放熱ルートにより十分な放熱効果が得られるので、図１に示した表面実装型赤外線通信モジュール（２０）とほぼ同様の性能の表面実装型赤外線通信モジュールを構成することができる。
【００３４】
以上に説明した本発明の実施の形態に係る表面実装型赤外線通信モジュールは赤外線発光素子の発光による送信機能のみを有する単方向性のものであるが、本発明はこれに限らず、１台の表面実装型赤外線通信モジュールにＩｒＬＥＤ等の赤外線発光素子とフォトトランジスタ又はフォトダイオード等の赤外線受光素子を備えた双方向性の表面実装型赤外線通信モジュールに対しても適用することができる。図５は本発明の実施の形態に係る双方向性の表面実装型赤外線通信モジュールの構造を示す図である。図５において、４１は共通絶縁基板であり、共通絶縁基板４１の一方の主面４１ａ上に内部電極パターン３、４および４３が順次配列して設けられている。共通絶縁基板４１は表裏の絶縁板４１ｄが銅コア１９を介して積層されてなる。内部電極パターン３上には、すでに説明したのと同様の反射部材１１が配設され、赤外線発光素子２がダイボンドされている。内部電極パターン４３上にはフォトトランジスタ又はフォトダイオード等の赤外線受光素子４２がダイボンドされている。
【００３５】
赤外線発光素子２の上端面と赤外線受光素子５２の上端面はそれぞれボンデイングワイヤー１５により内部電極パターン４に接続されている。共通絶縁基板４１の他方の主面４１ｂには前記内部電極パターン３、４および５３にそれぞれ対向して、外部電極パターン５、６および４５が設けられている。共通絶縁基板４１の端面４１ｃには前記内部電極パターン３、４および４３をそれぞれ前記外部電極パターン５、６および４５に接続するスルーホール７、８および４７が設けられている。この他に、図１に示したのと同様のフラットスルーホール９、１０が内部電極パターン３と外部電極パターン５の間に共通絶縁基板４１を貫通して設けられ、両電極パターンに接続されている。共通絶縁基板４１の一方の主面４１ａ上には、赤外線は透過させるが、赤外線よりも波長の短い光線は透過させない波長特性を有する赤外線フィルタ樹脂よりなる封止樹脂部材５７が形成され、前記赤外線発光素子２、赤外線受光素子４２、ボンデイングワイヤー１５を封止し保護する。
【００３６】
封止樹脂部材５７の赤外線発光素子２に対応する表面および赤外線受光素子４２に対応する表面に凸状のレンズ面５７ｂが設けられ、赤外線の内部の発光および外部からの入射光をそれぞれ所定の方向に集光する役割をなす。共通絶縁基板４１および封止樹脂部材５７の外面の大部分を覆うＳＵＳ等よりなるシールドケース５５が前記外部電極パターン５、４５に半田２１により接続し、外部電極パターン６には接続しないようにして設けられている。５５ｂは前記レンズ面５７ｂに対応してシールドケース５５に設けられた窓部であり、５５ｃはシールドケース５５の張り出し部である。
【００３７】
今、図示しない回路との接続を送信用に切り替え、図３を用いて説明したのと同様の原理により、赤外線発光素子２に所定の電流を加え、これを発光させ、赤外線信号を外部に送信する。ここで、赤外線発光素子２の放熱手段はシールドケース５５を有する等、図１に示したものと原理的に同様であるので、同様の放熱効果およびシールド効果を有し、従来よりも優れた仕様の送信をすることができる。
【００３８】
次に前記回路との接続を受信用に切り替える。外部電極パターン５５と６の間に、外部から封止樹脂部材５７を透過して赤外線受光素子４２に入射した赤外線の検出信号が発生する。この入射光に関しては、封止樹脂部材５８のフィルター特性により、環境光のノイズがカットされ、且つ前記と同様に光強度が強く、立ち上がりの急峻な信号光が入射し、これが赤外線受光素子４２により検出されて上記の検出信号が発生するので、Ｓ／Ｎが高く通信効率の高い検出信号が得られる。この場合もシールドケースのシールド効果により、信頼性が向上する。なお本実施の形態において使用する赤外線発光素子２は例えばピーク波長λｐが略８７５ｎｍで、半値幅が４０ｎｍ程度のＬＥＤであり、封止樹脂部材５７の材料としては、例えば、８００ｎｍ以上の波長を透過させ、８００ｎｍ以下になると透過率が急激に低下するフィルター特性の赤外線フィルター樹脂が用いられる。
【００３９】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明によれば、基板タイプの赤外線通信モジュール即ち、表面実装型赤外線通信モジュールにおいて赤外線発光ダイオード等の赤外線発光素子の発熱を効果的に放熱する手段を備えることにより、赤外線発光素子を劣化させることなく、その発光強度を現状より大幅に高め、またその発光の立ち上がり時間を現状よりも短縮し通信効率を高め、より高度な仕様の赤外線通信を可能とすることができる。又、シールドケースを電磁波遮蔽手段および放熱手段として兼用できるので、部品点数を増加させることなくノイズを除去し装置の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る表面実装型赤外線通信モジュールの構造を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は下面図である。
【図２】図１に示す表面実装型赤外線通信モジュールの構造を示す斜視図である。
【図３】図１に示す表面実装型赤外線通信モジュールの駆動回路を示す図である。
【図４】従来の表面実装型赤外線通信モジュールの駆動回路を示す図である。
【図５】本発明の他の一つの実施の形態に係る双方向性の表面実装型赤外線通信モジュールの構造を示す図である。
【図６】従来のリードフレームタイプの赤外線通信モジュールの構造を示す断面図である。
【図７】従来の表面実装型赤外線通信モジュールの構造を示す断面図である。
【図８】従来の表面実装型赤外線通信モジュールの構造を示す断面図である。
【図９】ＬＥＤの駆動電流の立ち上がり特性を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１絶縁基板
２赤外線発光素子
３、４、４３内部電極パターン
５、６、４５外部電極パターン
７、８、４７スルーホール
９、１０フラットスルーホール
１１反射部材
１３Ｃｕペースト
１５ボンデイングワイヤー
１７、５７封止樹脂部材
２０、４０表面実装型赤外線通信モジュール
２１半田
２５、５５シールドケース
３１マザーボード
３２、３３接続端子パターン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an infrared communication device, and more particularly to a structure of an infrared communication module (IrDA module) using an infrared light emitting element such as a light emitting diode (hereinafter referred to as LED) that emits infrared light.
[0002]
[Prior art]
By receiving the optical signal from the infrared radiation means by the light receiving means, the infrared communication device can transmit the signal without using a connection and with little noise due to external light. In particular, infrared light emitting diodes (IrLEDs) have recently been used as infrared emitting means, and phototransistors or photodiodes have been used as light receiving means, and are mounted on circuit boards as infrared communication modules that are small and simple in structure. Came to be used. Accordingly, such infrared communication modules are widely used as remote control means, non-contact coupling means between electronic devices, and the like.
[0003]
Conventionally known structures of such infrared communication modules include a lead frame type and a substrate type, which will be described below with reference to the drawings. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of a lead frame type infrared communication module, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the substrate type infrared communication module. In FIG. 6, reference numeral 101 denotes a mother board, and the structure of the infrared communication module 110 is such that an infrared light emitting element 102 such as IrLED is mounted on a pair of lead frames 103 and is covered with a sealing resin member 104 and molded. A part of the frame 103 is bent outside the sealing resin member 104 to form a connection end 103b. The infrared communication module 110 is mounted by connecting the connection end 103b to the mother board 101 by soldering 115. Here, the thickness of the lead frame 103 is about 0.2 mm.
[0004]
The structure of the substrate type infrared communication module 120 shown in FIG. 7 is such that an infrared light emitting element 102 such as IrLED is mounted on a pair of internal electrode patterns 106 provided on a substrate 105 made of an insulating material. These members are covered and sealed by the sealing resin member 104 formed in the above. A pair of through holes 107 that are electrically connected to the internal electrode pattern 106 are provided on the end surface 105 b of the substrate 105. Mounting is performed by placing the infrared communication module 120 on the mother board 101 with the end face 105b facing down and connecting the through hole 107 to the mother board 101 by soldering 115 using a surface mounting method. Here, the thickness of the internal electrode pattern 106 is about 0.05 mm.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The board type infrared communication module (120) as shown in FIG. 7 has a simple outer shape and can be mounted on a mother board as compared with the lead frame type infrared communication module (110) as shown in FIG. It is simple and easy to automate, and the overall dimensions can be reduced, and a multi-cavity method can be adopted, and the cost can be easily reduced. However, as described above, the board-type infrared communication module (120) as shown in FIG. 7 has a thickness (approximately 0.05 mm) of the internal electrode pattern 106 that serves to dissipate heat generated by the infrared light emitting element 102 such as IrLED. ) Is as thin as about ¼ of the thickness (approximately 0.2 mm) of the lead frame 103 having a similar role, and the heat dissipation characteristics are significantly worse than the lead frame type infrared communication module (110). Become. When the heat dissipation characteristic is deteriorated, the temperature of the light emitting element such as LED during light emission is increased, and the element is easily deteriorated.
[0006]
In particular, in recent infrared communication technology, a higher communication distance and angle range are required, such as CIR (CONSUMER IR: communication distance 9 m, angle range ± 15 °) and AIR (ADVANTST IR: communication distance 5 m, angle range ± 60 °) is in the direction of standardization, and a stronger output is required for IrLED. That is, it is expected that the current 300 mA (Peak to Peak) level is changed to a 1 A (Peak to Peak) level. For this purpose, of course, it is necessary to improve the light emission efficiency of the LED and the like, but at the same time, it is necessary to improve the heat dissipation characteristics and suppress the deterioration of the LED and the like. Further, if the LED heat is not sufficiently dissipated and the temperature rise due to heat generation is large, as shown in the time chart of FIG. 9, the rise time of the LED is delayed and efficient communication cannot be performed. Also from this point, improvement of the heat dissipation characteristics of the LED is an important problem. FIG. 7 is a term chart showing the relationship between the LED drive current I and time t. FIG. 7A shows a case where the heat dissipation characteristic of the LED is good, and FIG. 7B shows a case where the heat dissipation characteristic is bad.
[0007]
Next, although FIG. 8 is a conventional example, it is a modified example of the substrate type infrared communication module shown in FIG. 7, and is a cross-sectional view showing the structure of an attempt to improve the heat radiation characteristics of the infrared light emitting element. In FIG. 8, 130 is an infrared communication module in this example. Reference numeral 108 denotes a flat through hole, which is connected to the internal electrode pattern 106 on which the infrared light emitting element 102 is mounted and is provided through the substrate 105. Here, the substrate 105 is formed by stacking multilayer insulating plates 105 a with a copper core 113 interposed therebetween. The flat through hole 108 is filled with an epoxy-based conductive resin 109 mixed with conductive metal powder or metal particles. The flat through hole 108 is also connected to the external electrode pattern 111 provided on the outer main surface 105 c of the substrate 105.
[0008]
In addition, a pair of through holes 107 that are electrically connected to the internal electrode pattern 106 provided on the end face 105 b of the substrate 105 are also connected to the corresponding pair of external electrode patterns 111. A sealing resin member 104 similar to that in the case of FIG. 7 is provided on the substrate 105. The infrared communication module 130 is mounted on the mother board 101 with the end face 105b facing down, and is mounted by connecting the through hole 107 and the external electrode pattern 108 to the mother board 101 by soldering 115 using a surface mounting method. Is made.
[0009]
In the case of the infrared communication module 120 shown in FIG. 7, the heat generated by the infrared light emitting element 102 is radiated from the internal electrode pattern 106 and the through hole 107 to the connection terminal (not shown) of the motherboard 101 through the solder 115. On the other hand, in the infrared communication module 130 of this example shown in FIG. 8, the infrared light emitting element 102 generates heat in addition to the route of the internal electrode pattern 106 and the through hole 107, the internal electrode pattern 106, the flat through hole 108, the external The heat is radiated to the connection terminal (not shown) of the mother board via the solder 115 via the route of the electrode pattern 111. Also, heat is dissipated by a route passing through the internal electrode pattern 106, the flat through hole 108, the copper core 113, and the through hole 107.
[0010]
Thus, by providing a plurality of heat radiation routes in parallel, the infrared communication module 130 of this example has a slightly improved heat dissipation characteristic than the infrared communication module 120 shown in FIG. However, at this level, it cannot be said that the heat radiation characteristics have been sufficiently improved with respect to the above-described requirements. This is because the thickness of the external electrode pattern 111 exposed to the outside is as thin as about 0.05 mm, similarly to the thickness of the internal electrode pattern 106, and sufficient heat transfer and heat dissipation cannot be performed in this portion. Because.
[0011]
The object of the present invention is to improve the above-mentioned problems in the prior art. The present invention solves such a problem, and includes a means for effectively dissipating heat generated by an infrared light emitting element such as an IrLED in a substrate type infrared communication module, that is, a surface-mounted infrared communication module. The purpose is to increase the emission intensity significantly without deterioration and to increase the communication efficiency by shortening the rise time of the emission from the current level, and to enable infrared communication with higher specifications. Is.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention as a first means, In surface mount infrared communication module, A pair of internal connection electrodes formed on one main surface of the insulating substrate, and an infrared light emitting element mounted on the internal connection electrodes When A pair of external connection electrodes formed on the other main surface of the insulating substrate, and an interelectrode connection means between the internal connection electrodes and the external connection electrodes The internal connection electrode and Of the external connection electrode Side on which the infrared light emitting element is mounted Is With solder filled in the solder holes Connected to a shielding case made of metal material with heat dissipation Shi , A sealing resin member is formed on the one main surface of the insulating substrate, a convex lens surface is provided on a surface corresponding to the infrared light emitting element of the sealing resin member, and the convex lens surface A portion of the sealing member other than the lens surface is bonded to the shield case by projecting the lens surface from the window portion of the shield case provided corresponding to the most of the sealing resin member. Connect closely to the shield case, The interelectrode connecting means includes a flat through hole filled with a conductive resin having a conductive effect and a thermal conductive function. In addition, by providing at least one of the flat through holes almost directly below the infrared light emitting element and connecting it to the shield case, heat from the light emitting element is passed through the shield case in parallel to the atmosphere and the connection terminal pattern. Dissipate heat It is characterized by that.
[0013]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a second means in which the insulating substrate includes a metal core made of a metal such as Cu, and the metal core is connected to the flat through hole. And connected to the shield case directly or indirectly.
[0014]
In order to solve the above-mentioned problem, as a third means of the present invention, in the first means or the second means, the inter-electrode conduction means is made of a conductive resin containing a substance having high thermal conductivity such as Cu. It consists of a flat through hole filled with a resin material having high thermal conductivity and a grooved through hole provided on one end face of the insulating substrate.
[0015]
In order to solve the above problems, as a fourth means of the present invention, in any one of the first to third means, at least one of the flat through holes is substantially directly below the infrared light emitting element. It is characterized by being arranged.
[0016]
In order to solve the above problems, as a fifth means of the present invention, in any one of the first to fourth means, the infrared light emitting element is an LED, and the shield case is electrically connected to the cathode. In addition, the anode is characterized in that the other internal connection electrode and external connection electrode that are not conductive to the shield case are conductive.
[0017]
In order to solve the above problems, as a sixth means, the present invention provides a power supply and an LED drive IC, and a drive circuit for driving the surface-mount infrared communication module according to the fifth means, wherein the cathode of the LED Is connected to the ground via the shield case, the LED anodic is connected to the drain of the P-channel FET via the other external connection electrode, and the output terminal of the LED driving IC is connected to the gate of the P-channel FET. The source of the P-channel FET is connected to the high potential side of the power supply directly or via a current adjusting means such as a resistance element.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A and 1B are diagrams showing the structure of a surface-mounting infrared communication module according to the present embodiment. FIG. 1A is a front view, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. It is a bottom view. FIG. 2 is a perspective view of the surface-mounted infrared communication module shown in FIG. 1 as viewed obliquely from below. Here, for convenience, illustration of a sealing resin member (17) and a shield case (25) described later is omitted in FIG. 1A, and illustration of a reflecting member (11) described later is omitted in FIG. It is. A description will be given with reference to FIGS. 1 is an insulating substrate, 2 is an infrared light emitting element such as IrLED, 3 and 4 are a pair of internal electrode patterns, 5 and 6 are a pair of external electrode patterns, 7 and 8 are a pair of through holes, and 9 is a first Flat through holes 10 are second flat through holes. The substrate 1 includes an insulating plate 1 d and a copper core 19, and the insulating plates 1 a on the front and back sides are laminated via the copper core 19.
[0019]
11 is a ring-shaped reflecting member made of metal or the like, and 13 is a Cu paste filled in the flat through-holes 9 and 10, which is a conductive resin having a high thermal conductivity. Reference numeral 17 denotes a sealing resin member made of translucent mold resin. A shield case 25 is made of SUS or the like having a thickness of 0.15 to 2 mm. Reference numeral 20 denotes a surface-mounting type infrared communication module constituted by each of the above members.
[0020]
The internal electrode patterns 3 and 4 are provided on one main surface 1a of the insulating substrate 1, the infrared light emitting element 2 is die-bonded on the internal electrode pattern 3 by a conductive adhesive, and the upper surface of the infrared light emitting element 2 is a wire. It is connected to the internal electrode pattern 4 through a bonding wire 15 such as an Au wire by bonding. The reflecting member 11 is disposed in advance on the internal electrode pattern 3 at a position surrounding the infrared light emitting element 2. The external electrode patterns 5 and 6 are provided on the other main surface 1b of the insulating substrate 1, and through holes 7 and 8 connected to the internal electrode patterns 3 and 4 are provided on the lower end surface 1c of the insulating substrate 1, respectively. . The through holes 7 and 8 are also connected to the external electrode patterns 5 and 6, respectively.
[0021]
The flat through holes 9 and 10 are both provided through the insulating substrate 1 at positions where the internal electrode pattern 3 and the external electrode pattern 5 are connected. The flat through holes 9 and 10 are filled with Cu paste 13 having high thermal conductivity and conductivity. The flat through hole 9 is provided at a position directly below the infrared light emitting element 2. The shield case 25 is in close contact with and shields most of the substrate 1 and a sealing resin member (17) to be described later, and is connected to the external electrode pattern 5 by the solder 21 filled in the solder through holes 25a. And conduct. At the same time, the copper core 19 exposed on the side surface of the substrate 1 also contacts or substantially contacts. On the other hand, the shield case 25 does not come into contact with the external electrode pattern 6 but has an escaped shape.
[0022]
With this structure, as shown in FIGS. 1 and 2, one end of the infrared light emitting element 2 is mechanically and electrically connected from the internal electrode pattern 3 to the external electrode pattern 5 and the shield case 25 through the through hole 7. In parallel with this, the internal electrode pattern 3 is mechanically and electrically connected to the external electrode pattern 5 and the shield case 25 through the flat through holes 9 and 10 in parallel. In addition, the internal electrode pattern 3 is mechanically and electrically connected to the external electrode pattern 5 and the shield case 25 through the copper core 19 and the through hole 7 through the flat through holes 9 and 10. On the other hand, the other end of the infrared light emitting element 2 is mechanically and electrically connected to the external electrode pattern 6 through the bonding wire 15 through the internal electrode pattern 4 and the through hole 8 in order.
[0023]
The sealing resin member 17 is formed on one main surface 1a of the insulating substrate 1, and the infrared light emitting element 2, the bonding wire 15 and the like are sealed and protected. A convex lens surface 17b is provided on the surface of the sealing resin member 17 corresponding to the infrared light emitting element 2, and serves to condense light emitted from the infrared light emitting element 2 in a predetermined direction. The shield case 25 is provided with a window portion 25b corresponding to the lens surface 17b. A projecting portion 25 c bent outward is formed at the lower end of the shield case 25.
[0024]
31 is a mother board, and 32 and 33 are connection terminal patterns arranged on the mother board 31. Here, the connection terminal pattern 32 is connected to the ground of the power supply as will be described later, and the connection terminal pattern 33 is connected to the high potential side. As shown in FIGS. 1A and 1B, the surface-mount infrared communication module 20 is placed on the mother board 31, and the through hole 7, the external electrode pattern 5, and the projecting portion 25 c of the shield case 25 are formed on the mother board 31. At the position where the through hole 8 and the external electrode pattern 6 overlap with the connection terminal pattern 33 of the mother board 31 by overlapping with the connection terminal pattern 32, the overlapping patterns are connected by soldering using the solder 21, and surface mount type Surface mounting of the infrared communication module 20 is performed. Thereby, one end of the infrared light emitting element 2 is finally mechanically and electrically connected to the connection terminal pattern 32 of the mother board 31, and the other end of the infrared light emitting element 2 is similarly connected to the connection terminal pattern 33. .
[0025]
FIG. 3 is a circuit diagram showing a drive circuit for driving the surface-mounted infrared communication module 20 shown in FIG. Hereinafter, the drive circuit will be described using FIGS. 1 and 3 alternately. In FIG. 3, 2 is an LED which is an infrared light emitting element, 52 is an LED driving IC, 53 is a power source (high potential side), 54 is a resistor, and 55 is a P-channel FET. 2A and 2K are an anode and a cathode of the LED 2, respectively. The cathode 2K of the LED 2 is connected to the ground by the external electrode pattern 5 shown in FIG. 1, the shield case 25 is connected to the ground by the connection terminal pattern 32, and the anode 2A of the LED is connected to the P-channel FET 55 from the external electrode pattern 6 through the connection terminal pattern 33. Connected to the drain. The output terminal 52b of the LED driving IC 52 is connected to the gate of the P-channel FET 55, and the power source 53 is connected to the source of the P-channel FET 55 via the resistor 54 or directly. Here, the LED driving IC 52, the P-channel FET 55 and the resistor 54 are provided on the mother board 31, but are not shown in FIG.
[0026]
In the drive circuit shown in FIG. 3, when an input signal is input to the input terminal 52 a of the LED driving IC 52, an output voltage is generated at the output terminal 52 b, and the P-channel FET 55 is turned ON / OFF according to this voltage. A predetermined drive current flows through the light source and emits light. At this time, heat is generated in the LED 2 which is an infrared light emitting element substantially in proportion to the square of the drive current. Therefore, if the heat dissipating means does not function, the temperature of the infrared light emitting element 2 is likely to rise, and the light emission intensity is reduced. When the drive current is increased to increase the temperature, the temperature of the infrared light emitting element element 2 becomes a predetermined temperature or more, and the element deteriorates. Therefore, the upper limit of the drive current and the upper limit of the light emission intensity are limited to be low.
[0027]
In the surface mount infrared communication module 20 according to the present embodiment, one end of the infrared light emitting element 2 is mechanically connected from the internal electrode pattern 3 to the external electrode pattern 5 through the through hole 7 as described above. In parallel with this, the internal electrode pattern 3 is mechanically connected to the external electrode pattern 5 and the shield case 45 through the flat through holes 9 and 10 and the copper core 19. Therefore, in the state where the surface-mounted infrared communication module 20 is surface-mounted, these mechanical connection routes reach the connection pattern 32 via the solder 21.
[0028]
In the present embodiment, the infrared light emitting element 2 is radiated by such a mechanical connection route. Among these, the route reaching the connection terminal pattern 32 from the internal electrode pattern 3 through the through hole 7 and the copper core 19 and the route reaching the connection terminal pattern via the flat through holes 9 and 10 (without going through the shield case 25). This is the same as in the case of the conventional example shown in FIG. 5, and the heat dissipation characteristic is not sufficiently improved only by this route. However, in this example, a heat dissipation route is further provided in parallel with the internal electrode pattern 3 through the flat through holes 9 and 10 in parallel, and finally through the shield case 45 to the connection terminal pattern 32. . Here, as described above, the shield case 45 has a relatively large thickness of 0.15 to 0.2 mm, is made of SUS and metal, has a high thermal conductivity, and can have a large contact area with the outside air. Therefore, particularly effective heat dissipation is performed in the shield case 45 in the heat dissipation route.
[0029]
Further, the first flat through hole 9 having a considerably large diameter is disposed immediately below the infrared light emitting element 2 so that the heat generated by the infrared light emitting element 2 can be efficiently transmitted to the shield case 45. Due to such considerations, in the case of this example, the heat radiation effect by the heat radiation route via the flat through hole is greatly improved as compared with the conventional example shown in FIG. Therefore, the overall heat dissipation effect of the surface-mounted infrared communication module 20 according to the present embodiment is that the conventional surface-mounted infrared communication module 120 shown in FIG. 7 and the conventional surface-mounted infrared communication shown in FIG. This greatly improves the overall heat dissipation effect of the module 130. As a result, even if a driving current required to sufficiently increase the emission intensity is applied to the infrared light emitting element 2, for example, about 1 A (Peak to Peak), the temperature of the infrared light emitting element 2 is within a range in which the element does not deteriorate. Can be suppressed.
[0030]
Moreover, by suppressing the temperature rise of the infrared light emitting element 2, the rise time of the light emission is shortened compared to the conventional case, and efficient communication is enabled. In this way, the light emission intensity of the infrared light emitting element is significantly increased as compared with the prior art, and the rise time of the light emission is shortened, so that the efficiency of communication can be improved and infrared communication with higher specifications can be achieved. Here, the infrared light emitting element used in the present embodiment is, for example, an LED having a peak wavelength λp of 875 nm and a half width of 40 nm.
[0031]
Furthermore, in the surface mount infrared communication module 20 according to the present embodiment, the shield case 25 plays the original role of shielding electromagnetic waves as well as the function of heat dissipation, so that noise due to electromagnetic waves is blocked. Communication with high S / N ratio and reliability can be performed, and harmful electromagnetic waves generated by the device itself can be reduced.
[0032]
As described above, in the surface mount infrared communication module 20 according to the present embodiment, the main cause for obtaining an effect superior to the conventional one is that the shield case 45 is connected to the external electrode pattern 5. Since the shield case 25 to be grounded is electrically connected to the cathode 2k of the LED which is the infrared light emitting element 2, the conventional drive circuit as shown in FIG. 4, that is, the output end 52b of the LED drive IC 52 is an infrared ray. When a drive circuit configured to be directly connected to the cathode 51K of the light emitting element 2 is used, the shield case 25 cannot be grounded even if the shield case 25 conducting to the infrared light emitting element 2 is provided. It is impossible to drive the surface mount infrared communication module 20 according to the present embodiment using 25 as a heat sink. . For this reason, the drive circuit shown in FIG. 3 is specifically devised and used for the first time.
[0033]
As an embodiment of the present invention, as a modified example of the surface mount infrared communication module (20) shown in FIG. 1, there is a structure in which the copper core 19 is omitted, although illustration is omitted. In this case, the electrical and mechanical connection between one end of the infrared light emitting element 2 and the external electrode pattern 5 is sufficiently ensured by a connection route that passes through the flat through holes 9 and 10 in parallel from the internal electrode pattern 3. Since a sufficient heat dissipation effect can be obtained by the heat dissipation route including the shield case 25 for the heat dissipation of the element 2, a surface mount infrared communication module having substantially the same performance as the surface mount infrared communication module (20) shown in FIG. can do.
[0034]
The surface-mounting infrared communication module according to the embodiment of the present invention described above is a unidirectional module having only a transmission function by light emission of an infrared light emitting element. The present invention can also be applied to a bidirectional surface-mount infrared communication module including a surface-mount infrared communication module including an infrared light-emitting element such as IrLED and an infrared light-receiving element such as a phototransistor or a photodiode. FIG. 5 is a diagram showing the structure of a bidirectional surface-mount infrared communication module according to the embodiment of the present invention. In FIG. 5, reference numeral 41 denotes a common insulating substrate, and internal electrode patterns 3, 4 and 43 are sequentially arranged on one main surface 41 a of the common insulating substrate 41. The common insulating substrate 41 is formed by laminating front and back insulating plates 41 d with a copper core 19 interposed therebetween. On the internal electrode pattern 3, the reflective member 11 similar to that already described is disposed, and the infrared light emitting element 2 is die-bonded. An infrared light receiving element 42 such as a phototransistor or a photodiode is die-bonded on the internal electrode pattern 43.
[0035]
The upper end surface of the infrared light emitting element 2 and the upper end surface of the infrared light receiving element 52 are each connected to the internal electrode pattern 4 by a bonding wire 15. External electrode patterns 5, 6 and 45 are provided on the other main surface 41b of the common insulating substrate 41 so as to face the internal electrode patterns 3, 4 and 53, respectively. The end face 41c of the common insulating substrate 41 is provided with through holes 7, 8 and 47 for connecting the internal electrode patterns 3, 4 and 43 to the external electrode patterns 5, 6 and 45, respectively. In addition to this, flat through holes 9 and 10 similar to those shown in FIG. 1 are provided through the common insulating substrate 41 between the internal electrode pattern 3 and the external electrode pattern 5, and are connected to both electrode patterns. Yes. On one main surface 41a of the common insulating substrate 41, there is formed a sealing resin member 57 made of an infrared filter resin having a wavelength characteristic that transmits infrared rays but does not transmit rays having a shorter wavelength than infrared rays. The light emitting element 2, the infrared light receiving element 42, and the bonding wire 15 are sealed and protected.
[0036]
Convex lens surfaces 57b are provided on the surface of the sealing resin member 57 corresponding to the infrared light emitting element 2 and the surface corresponding to the infrared light receiving element 42, and each of the infrared light emission and the incident light from the outside is in a predetermined direction. It plays a role of concentrating on A shield case 55 made of SUS or the like covering most of the outer surfaces of the common insulating substrate 41 and the sealing resin member 57 is connected to the external electrode patterns 5 and 45 by the solder 21 and is not connected to the external electrode pattern 6. Is provided. 55b is a window provided in the shield case 55 corresponding to the lens surface 57b, and 55c is an overhanging portion of the shield case 55.
[0037]
Now, connection with a circuit (not shown) is switched to transmission, and a predetermined current is applied to the infrared light emitting element 2 according to the same principle as described with reference to FIG. 3 to emit light, and an infrared signal is transmitted to the outside. To do. Here, the heat radiation means of the infrared light emitting element 2 is similar in principle to that shown in FIG. 1 such as having a shield case 55, and therefore has the same heat radiation effect and shielding effect, and has specifications superior to those of the prior art. Can be sent.
[0038]
Next, the connection with the circuit is switched to reception. Between the external electrode patterns 55 and 6, an infrared detection signal that is transmitted from the outside through the sealing resin member 57 and incident on the infrared light receiving element 42 is generated. With respect to this incident light, the ambient light noise is cut due to the filter characteristics of the sealing resin member 58, and the signal light having a strong light intensity and a steep rise as described above is incident on the infrared light receiving element 42. Since the detection signal is generated upon detection, a detection signal having a high S / N and high communication efficiency can be obtained. Also in this case, the reliability is improved by the shielding effect of the shielding case. The infrared light emitting element 2 used in the present embodiment is an LED having a peak wavelength λp of about 875 nm and a half width of about 40 nm. The material of the sealing resin member 57 transmits, for example, a wavelength of 800 nm or more. Infrared filter resin having a filter characteristic that the transmittance rapidly decreases when the thickness is 800 nm or less is used.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the board type infrared communication module, that is, the surface-mount type infrared communication module is provided with means for effectively radiating the heat generated by the infrared light emitting element such as the infrared light emitting diode. Without deteriorating the light emitting element, the light emission intensity can be significantly increased from the current level, the rise time of the light emission can be shortened from the current level, the communication efficiency can be increased, and infrared communication with higher specifications can be achieved. Further, since the shield case can be used as both the electromagnetic wave shielding means and the heat radiating means, noise can be removed and the reliability of the apparatus can be improved without increasing the number of parts.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams showing a structure of a surface-mounting infrared communication module according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a front view, FIG. 1B is a cross-sectional view, and FIG.
FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the surface mount infrared communication module shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a drive circuit of the surface mount infrared communication module shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram showing a driving circuit of a conventional surface mount infrared communication module.
FIG. 5 is a diagram showing a structure of a bidirectional surface-mount infrared communication module according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional lead frame type infrared communication module.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional surface mount infrared communication module.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional surface mount infrared communication module.
FIG. 9 is a time chart showing rising characteristics of LED drive current.
[Explanation of symbols]
1 Insulating substrate
2 Infrared light emitting elements
3, 4, 43 Internal electrode pattern
5, 6, 45 External electrode pattern
7, 8, 47 Through hole
9, 10 Flat through hole
11 Reflective member
13 Cu paste
15 Bonding wire
17, 57 Sealing resin member
20, 40 Surface mount infrared communication module
21 Solder
25, 55 Shield case
31 Motherboard
32, 33 Connection terminal pattern

Claims

In the surface-mounted infrared communication module, a pair of internal connection electrode formed on one main surface of the insulating substrate, an infrared light-emitting element mounted on the internal connection electrode, on the other main surface of the insulating substrate A pair of formed external connection electrodes, and inter-electrode connection means between the internal connection electrodes and the external connection electrodes, and the side on which the infrared light emitting element of the internal connection electrodes and the external connection electrodes is mounted is soldered The sealing resin member is formed on the one main surface of the insulating substrate by connecting to a shield case made of a metal material with solder filled in the through-hole, and having the heat dissipation action. A convex lens surface is provided on a surface corresponding to the light emitting element, and the lens surface is projected from a window portion of a shield case provided corresponding to the convex lens surface, so that the lens of the sealing member Other than face By joining the minute the shield case, most of the sealing resin member connected in close contact with the shield case, the inter-electrode connecting means is filled with a conductive resin having a conductive effect and thermal conductivity effects was only contains flat through-hole, by at least one of said flat through hole provided substantially below the infrared light emitting element connected to the shield case, the atmosphere heat from the light emitting element via the parallel said shielding case A structure of a surface-mounted infrared communication module, characterized in that heat is radiated to the inside and the connection terminal pattern .

The insulating substrate has a metal core made of a metal such as Cu, together with the metallic core is connected to the flat through-hole, according to claim 1, characterized in that connected to the shield case directly or indirectly Structure of surface mount type infrared communication module.

The inter-electrode conduction means includes a flat through hole filled with a resin material having a high thermal conductivity such as a conductive resin containing a substance having a high thermal conductivity such as Cu, and a groove-like shape provided on one end face of the insulating substrate. The structure of the surface mount infrared communication module according to claim 1, wherein the structure is a through hole.

The structure of the surface-mount type infrared communication module according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one of the flat through holes is disposed substantially directly below the infrared light emitting element.

The infrared light emitting element is an LED, and the shield case is electrically connected to the cathode, and the other internal connection electrode and external connection electrode not electrically connected to the shield case are electrically connected to the anode. The structure of the surface-mount type infrared communication module according to any one of claims 1 to 4, wherein

A power supply and LED driver IC, the driving circuit for driving the surface-mounted infrared communication module according to claim 5, the cathode of the LED is connected to the ground through the shield case, the anode of the LED is the other one is connected to the drain of the external connection electrode through a P-channel FET of the output terminal of the LED driving IC is connected to the gate of the P-channel FET, the source of the P-channel FET is straight Semmata resistance element, etc. The surface mount type infrared communication module drive circuit is connected to the high potential side of the power supply via the current adjusting means.