PL193016B1 - Układ do skierowanego, dwukierunkowego optycznego przenoszenia danych - Google Patents

Abstract

1. Uklad do skierowanego, dwukierunkowego optycznego przenoszenia danych, w którym w jedno- lub wieloczesciowej obudowie jako elemen- ty konstrukcyjne umieszczone sa element emitera do wysylania promieniowania podczerwonego, element detektora do odbierania promieniowania podczerwo- nego, i system optyczny z osia optyczna do tworze- nia wiazki promieniowania wysylanego i odbierane- go, przy czym element detektora i element emitera sa umieszczone koncentrycznie wzgledem osi optycznej systemu optycznego jeden na drugim, znamienny tym, ze w obudowie (3) jest równiez usytuowany obwód scalony (6) do wzmacniania mocy nadawania i odbioru promieniowania, zas element (8) detektora oraz element (10) emitera sa usytuowane ponad obwodem scalonym (6), a ponad- to powierzchnia elementu (8) detektora w swym srod- ku ma metalizacje (11a, 11b), stanowiaca powierzch- nie montazowa (11b) dla elementu (10) emitera. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ do skierowanego, dwukierunkowego optycznego przenoszenia danych.

Układy do skierowanego, dwukierunkowego optycznego przenoszenia danych, nazywane również nadbiornikami (od określeń nadajnik i odbiornik) wykorzystywane są do przenoszenia danych w zastosowaniach IrDA. Do przenoszenia danych za pomocą optycznych międzypunktowych odcinków przenoszenia istnieje norma IrDA (Infrared Data Association). Przykładowo, firma TEMIC TELEFUNKEN microelectronic GmbH wytwarza pod oznaczeniem TFDS 3000 lub TFDS 6000 oraz wprowadza do obrotu handlowego scalone nadbiorniki zgodne z powołaną normą IrDA.

Z opisu GB 2011 610 jest znane rozwiązanie terminalu światłowodowego z dwukierunkowym światłowodem, zawierającym odbiornik optyczny oraz emiter optyczny, zamontowany na powierzchni odbierającej odbiornika. Emiter jest ustawiony współosiowo z końcem światłowodu, w związku z czym całość stożka światła wysyłanego z emitera pada na koniec światłowodu.

Opis JP 04 237 005 ujawnia mający niewielkie wymiary moduł fotodetektora, zawierający w jednej wspólnej obudowie światłowód, element odbierający światło oraz obwód wzmacniający.

Opis patentowy DE 19508284 A1 dotyczy zespołu optycznego nadajnika/odbiornika, wyposażonego w dwie soczewki optyczne.

We wspólnej obudowie nadbiornika umieszczony jest nadajnik podczerwieni (emiter), odbiornik podczerwieni (detektor) i obwód scalony do przetwarzania sygnałów. Strona powierzchni elementu nadbiornika ma dwie usytuowane obok siebie soczewkowe bryły, w których ognisku znajdują się nadajnik i odbiornik. Te systemy optyczne są konieczne, aby uzyskać wymagane przez normę IrDA kierunkowe promieniowanie sygnału z nadajnika i kierunkową czułość odbiornika.

Tego rodzaju nadbiorniki mają tę wadę, że ze względu na umieszczenie obok siebie nadajnika i odbiornika konieczny jest własny system optyczny, aby uzyskać w wymuszony sposób skierowane promieniowanie sygnału z nadajnika i kierunkową czułość odbiornika. Powoduje to wysokie koszty materiałowe, a wymiary elementu nadbiornika są stosunkowo duże.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie układu do skierowanego, dwukierunkowego optycznego przenoszenia danych, którego wymiary są znacznie mniejsze, tak że koszty materiałowe i potrzebne miejsce do jego instalacji zostają zmniejszone.

Zadanie to spełnia układ do skierowanego, dwukierunkowego optycznego przenoszenia danych, w którym w jedno- lub wieloczęściowej obudowie jako elementy konstrukcyjne umieszczone są element emitera do wysyłania promieniowania podczerwonego, element detektora do odbierania promieniowania podczerwonego, i system optyczny z osią optyczną do tworzenia wiązki promieniowania wysyłanego i odbieranego, przy czym element detektora i element emitera są umieszczone koncentrycznie względem osi optycznej systemu optycznego jeden na drugim.

Istotę wynalazku stanowi to, że w obudowie jest również usytuowany obwód scalony do wzmacniania mocy nadawania i odbioru promieniowania, zaś element detektora oraz element emitera są usytuowane ponad obwodem scalonym, a ponadto powierzchnia elementu detektora w swym środku ma metalizację, stanowiącą powierzchnię montażową dla elementu emitera.

Korzystnie, element emitera jest umieszczony jako najwyższa część. Powierzchnia obwodu scalonego jest większa niż powierzchnia elementu detektora, a powierzchnia elementu detektora jest większa niż powierzchnie elementu emitera.

Metalizacja na elemencie detektora stanowi poduszkę przyłączową dla drutu łączącego.

Element emitera ma metalizację strony tylnej, która jest w kontakcie z powierzchnią montażową za pomocą lutowia lub przewodzącego kleju. Korzystnie, druty łączące umieszczone są pomiędzy poduszką przyłączową obwodu scalonego a poduszką przyłączową elementu detektora, pomiędzy poduszką przyłączową obwodu scalonego a metalizacją na elemencie detektora, pomiędzy poduszką przyłączową obwodu scalonego a nóżkami przyłączowymi i/lub pomiędzy poduszką przyłączową elementu emitera a nóżkami przyłączowymi.

Obwód scalony, element detektora oraz element emitera są zamontowane na nośniku.

Korzystnie, nośnik ma postać metalowego nośnika paskowego. Również korzystne jest, gdy obudowa wykonana jest z termoplastycznej lub duroplastyczej i przezroczystej dla promieniowania podczerwonego masy zalewowej.

PL 193 016 B1

Zalety rozwiązania według wynalazku polegają na tym, że do nadajnika i odbiornika można stosować wspólny system optyczny, na skutek czego wymiary elementu są znacznie zmniejszone i oszczędza się na kosztach materiału. Ponadto dzięki krótszym drutom łączącym zmniejsza się wrażliwość tego elementu na zakłócenia.

Przedmiot wynalazku jest dokładniej opisany na przykładzie wykonania pokazanym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia nadbiornik według wynalazku w widoku z boku, fig. 2 - nadbiornik z fig. 1 w przekroju, a fig. 3 przedstawia nadbiornik według stanu techniki w widoku perspektywicznym.

Na fig. 1 i 2 przedstawiono nadbiornik 1 z soczewką 2 jako systemem optycznym, z obudową 3 wykonaną przykładowo z masy zalewowej termoplastycznej lub duroplastycznej i przezroczystej dla promieniowania podczerwonego i z nóżek przyłączowych 4, które jako część metalowego nośnika paskowego 5 są wyprowadzone na zewnątrz. Nóżka przyłączowa 4a (GND) jest przy tym połączona z potencjałem odniesienia, nóżka przyłączowa 4b (Vcc) jest połączona z napięciem zasilania, nóżka przyłączowa 4c (RxD) jest połączona z wejściem danych, a nóżka przyłączowa 4d (TxD) jest połączona z wyjściem danych (nie pokazanego) układu drajwera.

Na nośniku 5 zamocowany jest obwód scalony 6, który służy do wzmacniania sygnałów i ma stykowe poduszki 7. Przez kontaktowanie na stronie tylnej obwód scalony 6 jest połączony z przyłączem masy 4a (GND). Na obwodzie scalonym 6 umieszczona jest fotodioda p-i-n jako element 8 odbiornika lub detektora, który ma również stykowe poduszki 9. W przypadku tej fotodiody p-i-n chodzi o specjalny produkt IrDA, który jednak jest wytwarzany przez konwencjonalną technologię fotodiod p-i-n. Aby ułatwić przebieg późniejszego kontaktowania, poduszki 9 są korzystnie umieszczone na przedniej stronie, to znaczy na stronie zwróconej do odbieranego promieniowania podczerwonego. Powierzchnia elementu 8 detektora ma przebiegającą aż do jej ograniczenia metalizację 11b, która służy jako powierzchnia montażowa i styk strony tylnej dla elementu 10 nadajnika lub emitera i jako poduszka przyłączowa.

Na elemencie 9 detektora naklejony jest koncentrycznie element 10 nadajnika lub emitera, w przypadku którego chodzi zasadniczo o znaną diodę emitującą promieniowanie podczerwone. Do kontaktowania przewidziano usytuowaną w środku elementu 10 emitera powierzchnię stykową 11a oraz poduszkę przyłączową 11b wyprowadzoną za pomocą przewodzącego połączenia (metalizacja).

Powierzchnia obwodu scalonego 6 jest większa niż powierzchnia elementu 8 detektora, którego powierzchnia jest z kolei większa niż powierzchnia elementu 10 emitera.

W celu przeniesienia sygnału następuje w znany sposób kontaktowanie poszczególnych poduszek przyłączowych pomiędzy sobą 7, 9, 11a lub 11b lub z przyłączami 4b, 4c albo 4d za pomocą drutów łączących 12, które są wykonane ze złota, aluminium lub innego dobrze przewodzącego stopu.

Do mocowania obwodu scalonego 6 na nośniku 5, elementu 8 detektora na obwodzie scalonym 6 i elementu 10 emitera na elemencie 8 detektora stosuje się przykładowo klej poliimidowy, lutowie, spajanie tworzywem sztucznym lub inne konwencjonalne kleje z tworzyw sztucznych. Aby zapewnić, że element 10 emitera jest zamocowany przewodzące na elemencie 8 detektora można przy tym dla poszczególnych klejeń stosować za każdym razem różne kleje lub lutowia. Połączenie pomiędzy obwodem scalonym 6 a elementem 8 detektora może być przewodzące lub nieprzewodzące, przy czym korzystne jest połączenie nieprzewodzące.

System optyczny 2, przy którym w najprostszym przypadku chodzi o soczewkę z tworzywa sztucznego, jest tak wykonany, że promieniowanie wychodzące z elementu 10 emitera jest optymalnie wypromieniowywane, jak również promieniowanie padające jest optymalnie kierowane na element 8 detektora. Jest to umożliwione przez to, że element 8 detektora i element 10 emitera nie są umieszczone jak dotychczas obok siebie, ale jeden nad drugim. W porównaniu ze stanem techniki, gdzie zawsze dla emitera i dla detektora trzeba stosować własny system optyczny, można dzięki temu zaoszczędzić na jednym systemie optycznym i zmniejszyć szerokość nadbiornika 1 w przybliżeniu o połowę.

Na fig. 3, dla celów porównawczych, pokazano nadbiornik 1' według stanu techniki. Ponieważ (nie pokazany) element detektora i (również nie pokazany) element emitera są umieszczone obok siebie, zawsze dla elementu emitera i dla elementu detektora potrzebna jest własna soczewka 2'lub 2''. Na skutek tego, jak również w związku z tym, że przyłącza 4 detektora i emitera są wykonane oddzielnie, znany nadbiornik 1' w porównaniu do układu według wynalazku ma w przybliżeniu podwójną szerokość.

Claims (9)

1. Układ do skierowanego, dwukierunkowego optycznego przenoszenia danych, w którym w jedno- lub wieloczęściowej obudowie jako elementy konstrukcyjne umieszczone są element emitera do wysyłania promieniowania podczerwonego, element detektora do odbierania promieniowania podczerwonego, i system optyczny z osią optyczną do tworzenia wiązki promieniowania wysyłanego i odbieranego, przy czym element detektora i element emitera są umieszczone koncentrycznie względem osi optycznej systemu optycznego jeden na drugim, znamienny tym, że w obudowie (3) jest również usytuowany obwód scalony (6) do wzmacniania mocy nadawania i odbioru promieniowania, zaś element (8) detektora oraz element (10) emitera są usytuowane ponad obwodem scalonym (6), a ponadto powierzchnia elementu (8) detektora w swym środku ma metalizację (11a, 11b), stanowiącą powierzchnię montażową (11b) dla elementu (10) emitera.

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że element (10) emitera jest umieszczony jako najwyższa część.

3. Układ według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że powierzchnia obwodu scalonego (6) jest większa niż powierzchnia elementu (8) detektora, a powierzchnia elementu (8) detektora jest większa niż powierzchnie elementu (10) emitera.

4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że metalizacja (11b) na elemencie (8) detektora stanowi poduszkę przyłączową dla drutu łączącego (12).

5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że element (10) emitera ma metalizację strony tylnej, która jest w kontakcie z powierzchnią montażową (11 b) za pomocą lutowia lub przewodzącego kleju.

6. Układ według zastrz. 1 albo 4, albo 5, znamienny tym, że druty łączące (12) umieszczone są pomiędzy poduszką przyłączową (7) obwodu scalonego (6) a poduszką przyłączową (9) elementu (8) detektora, pomiędzy poduszką przyłączową (7) obwodu scalonego (6) a metalizacją (11b) na elemencie (8) detektora, pomiędzy poduszką przyłączową (7) obwodu scalonego (6) a nóżkami przyłączowymi (4) i/lub pomiędzy po duszką przyłączową (11a) elementu (10) emitera a nóżkami przyłączowymi (4).

7. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że obwód scalony (6), element (8) detektora oraz element (10) emitera są zamontowane na nośniku (5).

8. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że nośnik (5) ma po stać metalowego nośnika paskowego.

9. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że obudowa (3) wykonana jest z termoplastycznej lub duroplastyczej i przezroczystej dla promieniowania podczerwonego masy zalewowej.