JP4823729B2 - 光通信モジュール - Google Patents

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。

この種の従来の赤外線データ通信モジュールの一例を図７に示す（たとえば、特許文献１参照）。同図に示された赤外線データ通信モジュールＸは、基板９１に搭載された発光素子９３、受光素子９４、集積回路素子９５、および樹脂パッケージ９７を備えている。基板９１には、金属膜からなる配線パターン９２が形成されている。配線パターン９２の一部であるパッド９２ａには、発光素子９３がダイボンディングされている。発光素子９３は、赤外線を発光可能に構成されている。受光素子９４は、受光面９４ａ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。

発光素子９３およびパッド９２ａと、受光素子９４の受光面９４ａとは、それぞれ保護樹脂９６によって覆われている。保護樹脂９６は、いわゆるＪＣＲ（Junction Coating Resin）と呼ばれるものであり、たとえばシリコーン樹脂からなる。保護樹脂９６は、発光素子９２および受光素子９４に発生する応力を低減することにより、これらを保護するためのものである。樹脂パッケージ９７には、発光素子９３および受光素子９４の正面に位置する２つのレンズ９７ａ，９７ｂが形成されている。発光素子９３から発せられた赤外線は、レンズ９７ａ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９７ｂにより受光素子９４へと集光される。このようにして、赤外線データ通信モジュール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、発光素子９３を覆う保護樹脂９６を形成する際に、その材料である液状のシリコーン樹脂材料は、基板１上の広い領域に広がってしまいやすい。特に、基板１がガラスエポキシ樹脂からなる場合などは、上記シリコーン樹脂材料の流動性が高くなるため、上記シリコーン樹脂材料が広がってしまうおそれが大きい。保護樹脂９６が扁平な形状となると、保護樹脂９６から発光素子９３が露出してしまい、発光素子９３を適切に保護できないという不具合が生じていた。

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、発光素子を適切に保護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、パッドを含む配線パターンが形成された基板と、上記パッドに接合された発光素子と、上記基板に搭載された受光素子と、上記発光素子および上記受光素子を駆動制御するための集積回路素子と、上記発光素子を覆う保護樹脂と、上記発光素子、上記受光素子、および上記集積回路素子を覆う樹脂パッケージと、を備えた光通信モジュールであって、上記基板の面内方向において上記発光素子を囲い、かつ外周端縁および内周端縁を有するリング状とされた樹脂膜をさらに備えており、上記保護樹脂の外周端縁は、上記樹脂膜の外周端縁と一致し、または上記樹脂膜の外周端縁よりも上記発光素子寄りに位置しているとともに、上記樹脂膜の内周端縁は、上記パッドの外周端縁よりも上記発光素子寄りに位置しており、上記樹脂膜の外周端縁は、上記パッドの外周端縁よりも上記発光素子に対して離間した位置と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、上記保護樹脂が上記基板上に不当に広がってしまうことを防止することができる。このため、上記保護樹脂をたとえば上記発光素子よりも高さが高い半球状とすることが可能であり、上記保護樹脂により上記発光素子を完全に覆うことができる。したがって、上記発光素子を適切に保護することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記樹脂膜は、レジスト材料からなる。このような構成によれば、マスクを用いた露光処理によって上記樹脂膜を正確な形状に仕上げることができる。

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第１実施形態を示している。本実施形態の赤外線データ通信モジュールＡ１は、基板１、発光素子３、受光素子４、駆動ＩＣ５、および樹脂パッケージ６を備えている。赤外線データ通信モジュールＡ１は、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には、配線パターン２が形成されている。配線パターン２は、たとえばＣｕからなる薄膜に対してパターン形成を施したものである。配線パターン２には、パッド２１が含まれている。パッド２１は、発光素子３を搭載するための部分である。図２に示すように、基板１の側面には、複数の端子２５が形成されている。複数の端子２５は、赤外線データ通信モジュールＡ１を回路基板などに面実装する際に利用されるものである。各端子２５は、基板１の側面に設けられた凹溝を覆う金属膜によって構成されている。

発光素子３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３は、たとえば導電性接着剤によってパッド２１にダイボンディングされている。発光素子３は、ワイヤ８により配線パターン２と接続されている。発光素子３は、保護樹脂７Ａによってその全体が覆われている。

受光素子４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８により配線パターン２と接続されている。受光素子４は、図１に示す受光面４ａ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。受光面４ａは、保護樹脂７Ｂによって覆われている。

駆動ＩＣ５は、発光素子３および受光素子４による送受信動作を制御するためのものであり、本発明で言う集積回路素子の一例である。駆動ＩＣ５は、ワイヤ８により配線パターン２と接続され、かつ配線パターン２を通じて発光素子３および受光素子４に接続されている。

保護樹脂７Ａ，７Ｂは、いわゆるＪＣＲであり、たとえば赤外線を透過可能なシリコーン樹脂からなる。保護樹脂７Ａ，７Ｂは、発光素子３および受光素子４に過大な応力が発生することを回避する機能を発揮する。特に、発光素子３および受光素子４とこれらに接続されたワイヤ８との接合部分の剥離防止が図られている。また、発光素子３および受光素子４が配線パターン２の一部などと不当に導通してしまうことを回避することも意図されている。

図３および図４に示すように、保護樹脂７Ａは、発光素子３を覆う半球状とされている。発光素子３および保護樹脂７Ａは、樹脂膜７１によって囲われている。樹脂膜７１は、たとえばレジスト材料からなり、平面視リング状とされている。樹脂膜７１は、パッド２１上に形成されており、その外周端縁７１ａがパッド２１の外周端縁２１ａよりも発光素子３寄りに位置している。また、樹脂膜７１の内周端縁７１ｂは、保護樹脂７Ａの外周端縁７Ａａよりも発光素子３寄りに位置している。すなわち、保護樹脂７Ａは、リング状の樹脂膜７１によって堰き止められた格好となっている。

このような保護樹脂７Ａの形成は、あらかじめパッド２１上に樹脂膜７１を形成した後に、樹脂膜７１によって囲われた領域に液状のシリコーン樹脂材料を滴下することによって行うことができる。樹脂膜７１を形成するレジスト材料は、露光処理によって変質する性質を有しており、これを利用したパターニングに適した材料である。このようなレジスト材料としては、露光処理によって現像液に対して不溶化するネガ型レジスト材料であるＰＶＡ（ポリビニルアルコール）や、露光処理によって現像液に対して可溶化するポジ型レジスト材料であるＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）およびノボラック系樹脂などがある。

樹脂パッケージ６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６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３、受光素子４、および駆動ＩＣ５を覆うように基板１上に設けられている。図１に示すように、樹脂パッケージ６には、２つのレンズ６ａ，６ｂが一体的に形成されている。レンズ６ａは、発光素子３の正面に位置しており、発光素子３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６ｂは、受光素子４の正面に位置しており、赤外線データ通信モジュールＡ１に送信されてきた赤外線を集光して受光素子４の受光面４ａに入射するように構成されている。

次に、赤外線データ通信モジュールＡ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、保護樹脂７Ａを形成する際に保護樹脂７Ａ用の液状シリコーン樹脂材料を、樹脂膜７１の外周端縁７１ａの内方に堰き止めることができる。これにより、上記液状シリコーン材料が基板１上の広い領域に流出してしまうことを防止することが可能であり、保護樹脂７Ａによって発光素子３を完全に覆うことができる。保護樹脂７Ａを形成するシリコーン樹脂は、樹脂パッケージ６を形成するエポキシ樹脂よりも格段に軟質な材料である。したがって、樹脂パッケージ６が熱硬化によって形成される際などに発光素子３に過大な応力が発生することを好適に防止することができる。

また、保護樹脂７Ａを形成するシリコーン樹脂は、樹脂パッケージ６を形成するエポキシ樹脂に対する密着力が比較的弱い。さらに、樹脂パッケージ６を熱硬化させるときの熱によって、保護樹脂７Ａのシリコーン樹脂成分が樹脂パッケージ６に拡散することが知られている。この拡散によって、保護樹脂７Ａと樹脂パッケージ６との密着力がさらに弱められてしまう。本実施形態によれば、保護樹脂７Ａの寸法を比較的小とすることが可能である。保護樹脂７Ａの寸法が小であるほど、結果的に樹脂パッケージ６と基板１との密着力を高めることが可能である。したがって、樹脂パッケージ６の剥離防止を図ることができる。

また、樹脂膜７１の内周縁７１ｂがパッド２１の外周端縁２１ａよりも発光素子３寄りに配置されていることにより、保護樹脂７Ａの外周端縁７Ａａを少なくともパッド２１上に位置させることができる。すなわち、保護樹脂７Ａには、基板１に直接触れる部分が全く形成されない。上述した液状シリコーン樹脂材料は、基板１を形成するガラスエポキシ樹脂に対する流動性が比較的高い。しかし、上記液状シリコーン樹脂材料が基板１に接することがないため、上記液状シリコーン樹脂材料が不当に広がってしまうことを防止するのに有利である。

さらに、樹脂膜７１の外周端縁７１ａがパッド２１の外周端縁２１ａよりも発光素子３寄りに配置されていることにより、パッド２１の外周端縁２１ａは、樹脂膜７１から露出している。これにより、保護樹脂７Ａを形成する際に上記液状シリコーン樹脂材料を堰き止める部分として、樹脂膜７１の外周端縁７１ａに加えてパッド２１の外周端縁２１ａを利用することができる。たとえば、作業ミスにより、所定量以上の上記液状シリコーン樹脂材料が滴下された場合に、上記液状シリコーン樹脂材料が樹脂膜７１を乗り越えてしまっても、パッド２１の外周端縁２１ａによって上記液状シリコーン樹脂材料を堰き止める効果が期待できる。

樹脂膜７１の材料としてレジスト材料を用いれば、マスクを用いた露光処理によって、樹脂膜７１を正確な形状に仕上げることが可能である。これは、保護樹脂７Ａの上記液状シリコーン樹脂材料を発光素子３の周辺領域に留めるのに有利である。

なお、図１〜図４に示した赤外線データ通信モジュールＡ１においては、保護樹脂７Ａの外周端縁７Ａａが樹脂膜７１の外周端縁７１ａよりも発光素子３寄りに位置している。このほかに、本発明に係る光通信モジュールとしては、図５に示す構成であってもよい。同図は、赤外線データ通信モジュールＡ１の変形例を示している。この変形例においては、保護樹脂７Ａの外周端縁７Ａａが樹脂膜７１の外周端縁７１ａと一致している。このような構成であっても、上述した赤外線データ通信モジュールＡ１の作用が発揮されることはもちろんである。さらに、保護樹脂７Ａａの外周端縁７Ａａの一部分が樹脂膜７１の外周端縁７１ａと一致し、保護樹脂７Ａａの外周端縁７Ａａの残りの部分が、樹脂膜７１の外周端縁７１ａよりも発光素子３寄りに位置している構成であってもよい。

図６は、本発明に係る光通信モジュールの第２実施形態を示している。なお、本図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。同図に示された赤外線データ通信モジュールＡ２は、樹脂膜７１が設けられている位置が上述した第１実施形態と異なっている。本実施形態においては、樹脂膜７１の外周端縁７１Ａａが、パッド２１の外周端縁２１ａよりも発光素子３に対して離間した位置とされており、基板１に接している。

このような実施形態によっても、保護樹脂７Ａを形成する際に上述した液状シリコーン樹脂材料が流出してしまうことを防止することができる。本実施形態においては、パッド２１の外周端縁２１ａによる上記液状シリコーン樹脂材料の流出防止効果は期待できない。その一方で、パッド２１の外周端縁２１ａが樹脂膜７１によって覆われた状態となる。これは、熱硬化を利用して樹脂パッケージ６を形成する際に、熱歪みによってパッド２１が基板１から剥離することを防止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。

樹脂膜の材質としては、レジスト材料を用いることが好ましいが、これに限定されず、樹脂膜をリング状の膜として仕上げるのに適した材料を用いればよい。保護樹脂は、シリコーン樹脂によって形成されたものに限定されず、ＪＣＲとしての機能を発揮するのに適した材料によって形成すればよい。

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第１実施形態を示す断面図である。 本発明に係る光通信モジュールの第１実施形態を示す要部平面図である。 本発明に係る光通信モジュールの第１実施形態を示す要部拡大断面図である。 本発明に係る光通信モジュールの第１実施形態を示す要部拡大平面図である。 本発明に係る光通信モジュールの第１実施形態の変形例を示す要部拡大断面図である。 本発明に係る光通信モジュールの第２実施形態を示す要部拡大断面図である。 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

Ａ１，Ａ２ 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 配線パターン
３ 発光素子
４ 受光素子
４ａ 受光面
５ 駆動ＩＣ（集積回路素子）
６ 樹脂パッケージ
６ａ，６ｂ レンズ
７Ａ，７Ｂ 保護樹脂
７Ａａ （保護樹脂の）外周端縁
８ ワイヤ
２１ パッド
２１ａ （パッドの）外周端縁
２５ 端子
７１ 樹脂膜
７１ａ （樹脂膜の）外周端縁
７１ｂ （樹脂膜の）内周端縁

Claims (2)

1. パッドを含む配線パターンが形成された基板と、
   上記パッドに接合された発光素子と、
   上記基板に搭載された受光素子と、
   上記発光素子および上記受光素子を駆動制御するための集積回路素子と、
   上記発光素子を覆う保護樹脂と、
   上記発光素子、上記受光素子、および上記集積回路素子を覆う樹脂パッケージと、
   を備えた光通信モジュールであって、
   上記基板の面内方向において上記発光素子を囲い、かつ外周端縁および内周端縁を有するリング状とされた樹脂膜をさらに備えており、
   上記保護樹脂の外周端縁は、上記樹脂膜の外周端縁と一致し、または上記樹脂膜の外周端縁よりも上記発光素子寄りに位置しているとともに、
   上記樹脂膜の内周端縁は、上記パッドの外周端縁よりも上記発光素子寄りに位置しており、
   上記樹脂膜の外周端縁は、上記パッドの外周端縁よりも上記発光素子に対して離間した位置とされていることを特徴とする、光通信モジュール。
2. 上記樹脂膜は、レジスト材料からなる、請求項１に記載の光通信モジュール。

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