專利名稱：集成紅外線收發(fā)器的制作方法
背景技術(shù)：
紅外線(IR)遙控器如今是如此流行，以致它們普遍存在于世界各地的起居室中。按照慣例，IR發(fā)射器被構(gòu)建到遙控器中，并且IR接收器被構(gòu)建到電氣設(shè)備(諸如音頻系統(tǒng)(例如立體聲收音機(jī))、音頻視頻系統(tǒng)(例如電視)以及家用控制系統(tǒng)(例如冷卻/加熱恒溫器、電燈開關(guān)、風(fēng)扇開關(guān)和報警系統(tǒng)))中。以此方式，用戶可以使用遙控器來發(fā)送命令給一個或多個目標(biāo)系統(tǒng)。
在一些應(yīng)用中，期望兩個或多個裝置之間的交互操作。例如，可能期望兩個個人數(shù)字助理(PDA)之間的交互通信。在這些應(yīng)用中，通信會話中所涉及的兩個裝置必須配備有發(fā)射和接收能力。通常，要在裝置之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的數(shù)量比較小。然而，距離可能比較長(例如，1米以上)，其中裝置可能需要在該距離上發(fā)射數(shù)據(jù)。
紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會(IrDA)標(biāo)準(zhǔn)所支持的通信距離僅為一米。因此，盡管諸如Agilent HSDL-3002(由Agilent Technologies，Inc.經(jīng)銷的產(chǎn)品)之類的產(chǎn)品提供集成IrDA收發(fā)器，但是這樣的產(chǎn)品通常在較長距離的交互應(yīng)用中是無效的。諸如Bluetooth之類的射頻(RF)標(biāo)準(zhǔn)可以被用于較長距離的交互應(yīng)用中。然而，RF解決方案可能成本高并且易受到電磁干擾。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，設(shè)備包括襯底，光電傳感器和光源被安裝在所述襯底上。所述光電傳感器被配置用于接收在940納米波長附近的光波段中的光；并且所述光源被配置用于發(fā)射在940納米波長附近的光波段中的光。在物理上由所述襯底支承的并且電耦合到所述光電傳感器和所述光源上的電路端接于電接觸，所述電接觸在物理上由所述襯底支承。
在另一實施例中，交互通信系統(tǒng)包括被配置成相互通信的至少兩個裝置。所述裝置中的至少第一裝置被配置成經(jīng)由集成收發(fā)器與所述裝置中的至少一個其它裝置進(jìn)行通信。集成收發(fā)器包括襯底，光電傳感器和光源被安裝在所述襯底上。所述光電傳感器被配置用于接收來自所述裝置中的至少一個其它裝置的、在940納米波長附近的光波段中的光；所述光源被配置用于將在940納米波長附近的光波段中的光發(fā)射到所述裝置中的至少一個其它裝置。在物理上由所述襯底支承的并且電耦合到所述光電傳感器和所述光源上的電路端接于電接觸，所述電接觸在物理上由所述襯底支承。
還公開了其他實施例。


在附圖中示出了本發(fā)明的說明性實施例，其中圖1示出集成IR收發(fā)器的典型實施例的透視圖，其中光電傳感器和光源被安裝在公共襯底上并且被配置用于接收和發(fā)射在940納米波長附近的光波段中的光；圖2示出圖1的收發(fā)器的襯底和電路的平面圖；圖3示出圖1中所示的IC控制器的第一典型實施例；圖4示出圖1中所示的IC控制器的第二典型實施例；圖5示出圖1的收發(fā)器在手持裝置內(nèi)的典型安裝；圖6示出圖5中所示的裝置用作手持游戲機(jī)，所述手持游戲機(jī)與另一手持游戲機(jī)通信；圖7示出圖5中所示的裝置用作手持游戲機(jī)，所述手持游戲機(jī)與中央游戲控制器通信；以及圖8示出圖5中所示的裝置用作家用控制器。
具體實施例方式
IrDA收發(fā)器在870納米(nm)波長附近的光波段中工作，所述波段優(yōu)選地以870nm波長為中心，并且基本上限于870nm波長。相反地，IR遙控器和接收器在940nm波長附近的光波段中工作，所述波段優(yōu)選地以940nm波長為中心，并且基本上限于940nm波長。另外，與IrDA接收器相比較，IR遙控接收器通常使用較大芯片尺寸的光電二極管。由于其較大的光電二極管以及其他因素，IR遙控接收器趨向于具有大約為IrDA接收器的靈敏度的10倍的靈敏度。這又使IR遙控操作能夠在大約是IrDA標(biāo)準(zhǔn)所支持的一米通信距離的10倍的距離上進(jìn)行。然而，IR遙控器按照慣例已被用于簡單命令的單向傳輸，而不用于交互通信。
為了使例如IrDA標(biāo)準(zhǔn)所支持的交互通信功能與IR遙控器和接收器的較長工作范圍和靈敏度相結(jié)合，發(fā)明人提出一種集成IR收發(fā)器100，其中光電傳感器102和光源104被安裝在公共襯底106上并且被配置用于接收和發(fā)射在940納米波長附近的光波段中的光。圖1和圖2都示出這樣的收發(fā)器100的典型實施例。圖1示出收發(fā)器100的透視圖；而圖2示出收發(fā)器100的襯底106和電路108的平面圖。
例如，圖1和圖2中所示的襯底106是印刷電路板(PCB)。然而，襯底106可以替代地采取其他形式，例如聚合體或陶器。光電傳感器102被安裝到襯底106上，所述光電傳感器102被配置用于接收在940nm波長附近的光波段中的光。所述波段優(yōu)選地以940nm波長為中心，并且基本上限于940nm波長。根據(jù)“基本上限于”，意味著與940nm波長的±30nm的偏差是優(yōu)選的。在一個實施例中，光電傳感器102是光電二極管芯片。然而，光電傳感器102可以替代地采取其他形式、例如光電晶體管的形式。
光源104也被安裝在襯底106上。所述光源104被配置用于發(fā)射在940nm波長附近的光波段中的光。類似于光電傳感器工作的波段，光源104工作的波段優(yōu)選地以940nm波長為中心，并且基本上限于940nm波長。又，根據(jù)“基本上限于”，意味著與940nm波長的±30nm的偏差是優(yōu)選的。在一個實施例中，光源104是發(fā)光二極管(LED)芯片。然而，光源104可以替代地采取其他形式、例如激光二極管的形式。
光電傳感器102和光源104可以以各種方式、例如通過焊料或粘合劑被安裝到襯底106上。
除了光電傳感器102和光源104之外，襯底106還支承(即在物理上支承)電耦合到光電傳感器102和光源104上的其他電路108。在最低限度下，該電路108包括電接觸110、112、114、116、118、120、122、124，使用集成收發(fā)器100的裝置可以電耦合到所述電接觸上?？蛇x地，電路108可以包括集成電路(IC)控制器126。
圖2示出收發(fā)器100的襯底106和電路108的典型平面圖。盡管示出了典型電路跡線和電接觸圖形，但是安裝在襯底106上的特定元件102、104、126可以規(guī)定對替代的電路跡線和電接觸圖形的需要。例如，電接觸110-124被示出為包括LED電源電壓(VLED)、“發(fā)射數(shù)據(jù)”輸入(TXD RC)、“接收數(shù)據(jù)”輸出(Vout(RXD))、控制器電源電壓(VDD)和收發(fā)器接地輸入(GND)。
圖3示出IC控制器126的第一典型實施例300。在這個實施例中，IC控制器300包括前置放大器302、濾光器304和解碼器306，它們都被耦合在光電傳感器102和電接觸110-124之間。在一個實施例中，前置放大器302具有可調(diào)增益以便將所接收的IR信號放大到可辨識的電平；濾光器304用于消除噪聲和/或某些信號頻率；并且解碼器306用于從所接收的IR信號中提取離散數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。IC控制器300此外還包括驅(qū)動電路308和編碼器310，它們被耦合在光源104和電接觸110-124之間。在一個實施例中，編碼器310用于對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流進(jìn)行調(diào)制，以便由光源104進(jìn)行發(fā)射；驅(qū)動電路308用于控制光源104的電流或其他工作參數(shù)以便將所調(diào)制的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為光數(shù)據(jù)流。
圖4示出圖1中所示的IC控制器126的第二典型實施例400。除了去除編碼器310和解碼器306之外，這個實施例400類似于圖3中所示的實施例300。在一些實施例中，把編碼器310和解碼器306移到單獨的IC中可能是有用的，以便能夠?qū)崿F(xiàn)集成IR收發(fā)器100的更寬的應(yīng)用范圍。
可以以各種方式將IC控制器126安裝到襯底106上。例如，如果電路108包括電耦合到光電傳感器102、光源104和電接觸110-124上的跡線，則IC控制器126可以經(jīng)由絲焊、或者經(jīng)由倒裝芯片安裝方法被耦合到所述跡線上。
代替IC控制器126，它的一些或所有元件202-210可以被單獨地安裝在襯底106上。然而，這將增加制造收發(fā)器100所需的步驟的數(shù)量，并且因此被認(rèn)為比使用IC控制器126更不理想。
如圖1中所示，諸如環(huán)氧化合物之類的光學(xué)上半透明的密封劑128可以覆蓋光電傳感器102、光源104和IC控制器126。在一些情況中，密封劑128可以被用于對所接收或所發(fā)射的光進(jìn)行濾光。例如，密封劑128可以被選擇以便它用作定中心于940nm處或附近的帶通濾光器。以此方式，較短光波長(例如可見光)可以被濾去以便使收發(fā)器100更不受日光、熒光、鎢絲燈光和其他雜散光影響。類似地，較長光波長可以被濾去以便減輕它們可能對收發(fā)器100具有的任何不期望的影響。
如圖1中也示出的那樣，第一和第二透鏡130、132可以分別被設(shè)置在光電傳感器102和光源104的光傳輸路徑中。被設(shè)置成鄰近光電傳感器102的透鏡130可以用于使所接收的光集中在光電傳感器120上。被設(shè)置成鄰近光源104的透鏡130可以對光源104的光輻射輪廓進(jìn)行整形以便為IR通信提供有用的輻射輪廓。
在一個實施例中，第一和第二透鏡130、132被模制到密封劑128中。
在此公開的集成IR收發(fā)器100具有許多應(yīng)用。例如，并且如圖5中所示，收發(fā)器100可以被安裝在手持裝置殼體500內(nèi)，同時所述收發(fā)器的光電傳感器102和光源104在光學(xué)上暴露于殼體500的外部。微處理器502和存儲器504也可以被安裝在殼體500內(nèi)，同時微處理器502被電耦合到存儲器504和收發(fā)器100上。以此方式，微處理器502可以1)檢索并執(zhí)行存儲在存儲器504中的指令；2)與殼體500外部的裝置進(jìn)行通信。
在一個實施例中，圖5中所示的手持設(shè)備506可以是交互式游戲機(jī)，其具有存儲在存儲器504中的定義游戲程序的指令。在這個實施例中，游戲機(jī)506的用戶可以與另一手持游戲機(jī)506′的用戶交換游戲狀況(參見圖6)。注意，典型游戲機(jī)506被示出具有可選的顯示屏508。通過使用收發(fā)器100而不是使用IrDA收發(fā)器來發(fā)射游戲狀況，手持游戲機(jī)506、506′可以被設(shè)計用于在較長距離上彼此通信。這對于戶外游戲(game play)、火車上的游戲、在購物中心或飯店中的游戲來說可能是特別有用的。替代地，如圖5中所示那樣配置的手持游戲機(jī)506、506′可以被用于與中央游戲控制器700進(jìn)行通信(參見圖7)。
在另一實施例中，圖5中所示的手持設(shè)備506可以是家用控制器(參見圖8)。在這個實施例中，例如，設(shè)備800、開關(guān)(例如燈802)和其他家用系統(tǒng)(例如計算機(jī)804)可以1)被控制；以及2)被輪詢它們的狀況。家用系統(tǒng)的狀況然后可以被顯示給用戶。
除了上述手持裝置之外，在此公開的集成IR收發(fā)器100可以被結(jié)合到其他手持裝置(例如電話機(jī)和PDA)以及固定和半固定裝置(例如交互電視和家用電器)中。
權(quán)利要求
1.設(shè)備，該設(shè)備包括襯底；安裝在所述襯底上的光電傳感器，所述光電傳感器被配置用于接收在940納米波長附近的光波段中的光；安裝在所述襯底上的光源，所述光源被配置用于發(fā)射在940納米波長附近的光波段中的光；以及在物理上由所述襯底支承的并且被電耦合到所述光電傳感器和所述光源上的電路，所述電路端接于電接觸，所述電接觸在物理上由所述襯底支承。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述光電傳感器是光電二極管芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述光源是發(fā)光二極管(LED)芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述光源是激光二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述襯底是印刷電路板(PCB)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，此外包括至少覆蓋所述光電傳感器和所述光源的光學(xué)上半透明的密封劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述光學(xué)上半透明的密封劑包括環(huán)氧化合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，此外包括第一和第二透鏡，所述第一和第二透鏡分別被模制到所述光電傳感器和所述光源之上的密封劑中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，此外包括分別被設(shè)置在所述光電傳感器和所述光源的光傳輸路徑中的第一和第二透鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述電路包括集成電路(IC)控制器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中所述電路此外包括電耦合到所述光電傳感器、所述光源和所述電接觸上的跡線；以及將所述IC控制器耦合到所述跡線上的絲焊。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中所述電路此外包括PCB上的電耦合到所述光電傳感器、所述光源和所述電接觸上的跡線；并且其中所述IC控制器是安裝到所述跡線上的倒裝芯片。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其中所述IC控制器包括耦合在所述光電傳感器和所述電接觸之間的前置放大器和濾光器；以及耦合在所述光源和所述電接觸之間的驅(qū)動電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的設(shè)備，其中所述IC控制器此外包括耦合在所述濾光器和所述電接觸之間的解碼器；以及耦合在所述驅(qū)動電路和所述電接觸之間的編碼器。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，此外包括至少覆蓋所述光電傳感器、所述光源和所述IC控制器的光學(xué)上半透明的密封劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，此外包括分別被設(shè)置在所述光電傳感器和所述光源的光傳輸路徑中的第一和第二透鏡。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的設(shè)備，其中所述光電傳感器是光電二極管；并且其中所述光源是發(fā)光二極管(LED)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，此外包括手持裝置殼體，所述襯底被安裝在所述手持裝置殼體內(nèi)，同時所述光電傳感器和光源在光學(xué)上暴露于所述手持裝置殼體的外部。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的設(shè)備，此外包括微處理器和存儲器，兩者都被安裝在手持裝置殼體內(nèi)，其中所述微處理器電耦合到所述存儲器上以檢索并執(zhí)行存儲在所述存儲器中的指令，并且其中所述微處理器電耦合到所述光電傳感器和光源上以與所述手持裝置殼體外部的裝置進(jìn)行通信。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中存儲在所述存儲器中的指令定義游戲程序。
21.設(shè)備，該設(shè)備包括印刷電路板(PCB)；安裝到PCB上的、用于接收在940納米波長附近的光波段中的光的裝置；以及安裝到PCB上的、用于發(fā)射在940納米波長附近的光波段中的光的裝置。
22.一種交互式通信系統(tǒng)，該交互式通信系統(tǒng)包括至少兩個被配置成相互通信的裝置，其中所述裝置中的至少第一裝置被配置成經(jīng)由集成收發(fā)器與所述裝置中的至少一個其它裝置進(jìn)行通信，所述集成收發(fā)器包括襯底；安裝在所述襯底上的光電傳感器，所述光電傳感器被配置用于接收來自所述裝置中的至少一個其它裝置的、在940納米波長附近的光波段中的光；安裝在所述襯底上的光源，所述光源被配置用于將在940納米波長附近的光波段中的光發(fā)射到所述裝置中的至少一個其它裝置；以及在物理上由所述襯底支承的并且電耦合到所述光電傳感器和所述光源上的電路，所述電路端接于電接觸，所述電接觸在物理上由所述襯底支承。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的系統(tǒng)，其中所述裝置中的第一裝置是手持游戲機(jī)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的系統(tǒng)，其中所述裝置中的第一裝置是家用控制器。
全文摘要
在一個實施倒中，裝置配備有襯底，光電傳感器和光源被安裝在所述襯底上。所述光電傳感器被配置用于接收在940納米波長附近的光波段中的先；并且所述光源被配置用于發(fā)射在940納米波長附近的光波段中的光。在物理上由所述襯底支承的并且被電耦合到所述光電傳感器和所述光源上的電路端接于電接觸，所述電接觸在物理上由所述襯底支承。還公開了其他實施例。
文檔編號G08C23/04GK1932918SQ200610101638
公開日2007年3月21日 申請日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者W·－S·譚, R·奎克 申請人:阿瓦戈科技Ecbu Ip(新加坡)股份有限公司