(57)【要約】【課題】センサ素子とこのセンサ素子に接続されたセンサ回路とを所定の筐体内に一体に封入した後に、上記センサ回路の動作条件を設定し、および／または動作特性を、その仕様に合わせて容易に調整することのできる構造のセンサ装置を提供する。【解決手段】筐体の、少なくとも該筐体に収納される回路基板における調整部が設けられた領域に対峙する部位を、レーザ光が透過可能な素材にて形成すると共に、前記筐体に、調整部が位置付けられる領域とセンサ素子の収納空間とを区画し、前記調整部へのレーザ光照射によって生じた、例えば半田フラックスガス等の生成物の前記センサ素子の収納空間への飛散を防止する役割を担う隔壁を設けたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ素子と、このセンサ素子に接続されたセンサ回路を搭載すると共に該センサ回路の動作条件を設定し、および／または動作特性を調整する調整部を設けた回路基板とを、筐体内に収納して該筐体を封止した構造のセンサ装置であって、
前記筐体は、該筐体に収納した前記回路基板における前記調整部が設けられた領域に対峙する部位をレーザ光が透過可能な素材にて形成したことを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
センサ素子と、このセンサ素子に接続されたセンサ回路を搭載すると共に該センサ回路の動作条件を設定し、および／または動作特性を調整する調整部を設けた回路基板とを、筐体内に収納して該筐体を封止した構造のセンサ装置であって、
前記筐体は、該筐体に収納した前記回路基板における前記調整部が設けられた領域に対峙する部位をレーザ光が透過可能な素材にて形成すると共に、該筐体内における前記回路基板の前記調整部が位置付けられる領域と前記センサ素子の収納空間とを区画する隔壁を備えることを特徴とするセンサ装置。
【請求項３】
前記調整部は、前記回路基板に搭載されてレーザ光の照射によりトリミングされる前記センサ回路の動作特性調整用の抵抗、および／または前記回路基板上に所定の隙間を隔てて設けられた複数の導電体パットを備え、各導電体パットにそれぞれ設けられた半田のレーザ光の照射による溶融によって隣接する導電体パット間が接続されて、若しくは隣接する導電体パット間に跨って設けられたジャンパー体のレーザ光の照射による溶断によって上記導電体パット間の接続が切り離されて前記センサ回路の動作モードを設定するスイッチである請求項１または２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記筐体は、前記回路基板の載置部をなす第１のケースと、この第１のケースに載置された前記回路基板を覆って前記第１のケースに固着される第２のケースとからなり、
前記第１のケースと前記第２のケースとの突き合わせ部はレーザ溶着により固着されて前記センサ素子および前記回路基板を収納する密封空間を形成するものである請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記隔壁は、前記筐体に収納した前記回路基板の調整部へのレーザ光照射によって生じる生成物の前記センサ素子の収納空間への飛散を防止するものである請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記センサ素子は、前記センサ回路と共に前記回路基板に搭載された受光素子であり、
前記筐体は、前記回路基板に搭載された受光素子および前記センサ回路に対峙する面側を、レーザ光を透過し易い合成樹脂材にて形成したものである請求項１または２に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ素子とこのセンサ素子に接続されたセンサ回路とを、所定の筐体内に一体に封入した構造のセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電センサ等のセンサ装置は、例えばセンサ素子と、このセンサ素子に接続されて該センサ素子を駆動し、また前記センサ素子の出力に所定の処理を施すセンサ回路とを、所定の筐体内に一体に封入した構造を有する。また上記センサ回路は、一般的には回路基板上に搭載された電子部品により形成され、またこの回路基板には該センサ回路の動作条件（動作モード）等を設定し、および／またはその動作特性を調整する調整部が組み込まれることも多い。
【０００３】
ちなみにセンサ回路の動作特性（感度）を調整する手法として、例えば特許文献１にはセンサ素子に接続されたトリマブル抵抗をレーザトリミングすることが開示される。また、例えば特許文献２には、動作特性や動作モードを設定する為の調整抵抗に接続されたツェナーダイオードに外部から電気信号を与えることで上記調整抵抗を短絡制御し、これによってセンサ装置の特性を調整することが開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１６２２３３号公報
【特許文献２】特開平５−３１２６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら光電センサのように、センサ素子とセンサ回路とを樹脂製ケース（筐体）に収納して密閉した構造のセンサ装置（回路装置）のような場合、特許文献２に示されるように、短絡制御用の端子を樹脂製ケースの外側に引き出して設けておくことは困難である。また特許文献１に示されるようにトリマブル抵抗をレーザトリミングするにしても、その調整作業についてはセンサ素子とセンサ回路とを樹脂製ケース（筐体）に収納して密閉する前に行うことが必要である。
【０００６】
これ故、従来では、先ず図７に示すようにセンサ素子やセンサ回路等を所定の基板上に実装して回路基板を組み立てた後［ステップＳ１］、該回路基板に設けられたトリマブル抵抗をレーザトリミングする等してセンサ装置（回路装置）の動作特性等を調整・設定することが必要である［ステップＳ２］。この調整・設定は、センサ装置（回路装置）に要求される仕様に合わせて行われ、これによって種々の仕様に応じた複数種の半製品（回路基板）ａ,ｂ〜ｎが製作される。その後、これらの各半製品（回路基板）ａ,ｂ〜ｎをそれぞれ樹脂製ケース（筐体）に収納して密閉することで［ステップＳ３ａ,３ｂ〜３ｎ］、前述したセンサ素子とセンサ回路とを樹脂製ケース（筐体）に収納して密閉した構造のセンサ装置（回路装置）が種々の仕様の製品Ａ,Ｂ〜Ｎとして製作される。
【０００７】
この製作手順に示されるように、従来一般的には種々の仕様に応じた複数種のセンサ装置（回路装置）を製作する場合には、回路基板を筐体に収納して封止するに先立って上記回路基板に対する調整・設定を行う必要があるのでその工程管理が煩雑であり、しかも製品Ａ,Ｂ〜Ｎを製作した後には前記回路基板に対する微調整等を行うことが全くできないと言う問題がある。
【０００８】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、センサ素子とこのセンサ素子に接続されたセンサ回路とを所定の筐体内に一体に封入した後に、上記センサ回路の動作条件を設定し、および／または動作特性を、その仕様に合わせて容易に調整することのできる構造のセンサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するべく本発明に係るセンサ装置は、センサ素子と、このセンサ素子に接続されたセンサ回路を搭載すると共に該センサ回路の動作条件を設定し、および／または動作特性を調整する調整部を設けた回路基板とを、筐体内に収納して該筐体を封止した構造のものであって、
特に前記筐体の、少なくとも該筐体に収納される前記回路基板における前記調整部が設けられた領域に対峙する部位を、レーザ光が透過可能な素材にて形成したことを特徴としている。
【００１０】
また更に本発明に係る別のセンサ装置は、前記筐体の、少なくとも該筐体に収納される前記回路基板における前記調整部が設けられた領域に対峙する部位を、レーザ光が透過可能な素材にて形成すると共に、
更に前記筐体に、該筐体内における前記回路基板の前記調整部が位置付けられる領域と前記センサ素子の収納空間とを区画し、前記筐体に収納した前記回路基板の調整部へのレーザ光照射によって生じた生成物の前記センサ素子の収納空間への飛散を防止する役割を担う隔壁を設けたことを特徴としている。
【００１１】
ちなみに前記調整部は、前記回路基板に搭載されてレーザ光の照射によりトリミングされる前記センサ回路の動作特性調整用の抵抗、および／または前記回路基板上に所定の隙間を隔てて設けられた複数の導電体パットを備え、各導電体パットにそれぞれ設けられた半田のレーザ光の照射による溶融によって隣接する導電体パット間が接続されて、若しくは隣接する導電体パット間に跨って設けられたジャンパー体のレーザ光の照射による溶断によって上記導電体パット間の接続が切り離されて前記センサ回路の動作モードを設定するスイッチからなる。
【００１２】
そして前記筐体は、例えば前記回路基板の載置部をなす第１のケースと、この第１のケースに載置された前記回路基板を覆って前記第１のケースに固着される第２のケースとからなり、前記第１のケースと前記第２のケースとの突き合わせ部をレーザ溶着により固着されて前記センサ素子および前記回路基板を収納する密封空間を形成する構造のものとして実現される。
【００１３】
尚、前記センサ素子は、例えば前記センサ回路と共に前記回路基板に搭載された受光素子であって、前記筐体は、前記回路基板に搭載された受光素子および前記センサ回路に対峙する面側を、レーザ光を透過し易い合成樹脂材にて形成される。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明に係る構造のセンサ装置によれば、センサ素子と、このセンサ素子に接続されたセンサ回路およびその調整部を設けた回路基板とを、所定の筐体内に収納して該筐体を封止した後であっても、前記筐体の外側から前記調整部にレーザ光を照射して前記センサ回路の動作条件を容易に設定し、若しくは前記センサ回路の動作特性を容易に調整することができる。
【００１５】
また第２の発明に係る構造のセンサ装置によれば、更に前記筐体には、前記調整部が位置付けられる領域と前記センサ素子の収納空間とを区画する隔壁が設けられているので、前記調整部へのレーザ光照射によって該調整部からガス等の生成物が生じたとしても、センサ素子の収納空間側への飛散を効果的に阻止することができる。
従って調整部に対するレーザ光の照射によって生じた生成物がセンサ素子に付着し、これによって該センサ素子の動作特性が変化する等の不具合を招来することがない。特に光電センサのような場合、センサ素子の収納空間における光の通過部位における前記生成物の付着は、その光学特性に大きな影響を及ぼすので、上述した生成物の飛散を防止する隔壁の存在意義が非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るセンサ装置の概略構成を示す分解斜視図。
【図２】図１に示すセンサ装置の要部断面構造を示す図。
【図３】調整部におけるトリマブル抵抗のトリミング例を示す図。
【図４】調整部における導電体パット間の切断例を示す図。
【図５】調整部における導電体パット間の短絡例を示す図。
【図６】本発明に係るセンサ装置の製作手順の一例を示す図。
【図７】従来の製作手順を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るセンサ装置について、光電センサを例に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るセンサ装置の概略構成を示す分解斜視図であり、図２はその要部断面構造を示す図である。このセンサ装置は、センサ素子としての、発光ダイオード等の投光素子１とフォトダイオード等の受光素子２とを搭載すると共に、上記センサ素子（投光素子１および受光素子２）を駆動すると共に、そのセンサ出力に所定の信号処理を施すセンサ回路３、およびこのセンサ回路３に付随して設けられて該センサ回路３の動作モードを選択的に設定したり、その動作特性を調整する調整部４を搭載した回路基板５を、合成樹脂製の筐体（ケース）６内に収納して構成される。上記調整部４は、後述するようにレーザ光の照射によってトリミングされるトリマブル抵抗や、レーザ光の照射によって短絡または切断される複数の導電体パットを備えたものからなる。
【００１８】
ちなみに前記合成樹脂製の筐体（ケース）６は、例えば回路基板５の載置部をなす第１のケース（下ケース）６ａと、この第１のケース６ａに載置された前記回路基板５を覆って前記第１のケース６ａに固着される第２のケース（上ケース）６ｂとからなる。これらの第１および第２のケース６ａ,６ｂは、前記回路基板５を収納した状態で互いに突き合わせられ、その突き合わせ部をレーザ溶着により接合されて一体化されて、その内部に前記回路基板５を収納する密封空間を形成した箱形の筐体６を構成する。尚、図中７は前記回路基板５に接続されて前記筐体（ケース）６に設けられたケーブル取り出し孔６ｃを通して外部に引き出されるケーブルである。
【００１９】
またここでは前記回路基板５は、前記センサ素子（投光素子１および受光素子２）の投受光面と前記調整部４とが同じ向きに向くように、前記センサ素子を搭載した面側に前記調整部４を設けている。特に前記センサ素子と調整部４とは、後述する隔壁により区画されるように所定の距離を隔てて設けられている。そして前記第１のケース（下ケース）６ａは、回路基板３に搭載された前記センサ素子（投光素子１および受光素子２）を上向きにして前記回路基板３を載置し、また前記回路基板３を覆う第２のケース（上ケース）６ｂは前記センサ素子および調整部４に対峙させて設けられて前記第１のケース（下ケース）６ａに接合一体化されるものとなっている。
【００２０】
ちなみに前記第２のケース（上ケース）６ｂは、前記センサ素子と筐体６の外部の検出領域との間での投受光を可能とし、また前記調整部４への筐体６の外部からのレーザ光の照射を可能とするべく透光性を有する合成樹脂材、例えばＰＡＲ（ポリアリレート）にて形成されている。また前記第１のケース（下ケース６ａ）は、前記第２のケース（上ケース）６ｂとのレーザ溶着が容易な合成樹脂材、例えばＰＣ（ポリカーボネート）にて形成されている。
【００２１】
そしてこれらの第１および第２のケース６ａ,６ｂは、その突き合わせ面を互いに突き合わせ、透光性を有する第２のケース６ｂ側からその突き合わせ部に向けて照射されるレーザ光により、そのレーザ光照射部位を溶融させて接合一体化（レーザ溶着）されるものとなっている。このレーザ溶着は、第１のケース６ａと第２のケース６ｂとを突き合わせた筐体（ケース）６の外周壁に沿って連続的に行われ、これによって第１および第２のケース６ａ,６ｂが形成する前記回路基板５の収納空間を密閉するものとなっている。
【００２２】
ここで本発明が特徴とするところは前記筐体（ケース）６に、特に前記回路基板５を覆って設けられる第２のケース（上ケース）６ｂに、前記回路基板５の前記調整部４が位置付けられる領域と前記センサ素子（投光素子１および受光素子２）の収納空間側とを区画する隔壁６ｄが設けられている点にある。特にこの例では前記隔壁６ｄは、第２のケース（上ケース）６ｂと一体に形成されており、第１のケース（下ケース）６ａに載置された回路基板５を覆って第２の（上ケース）６ｂを設けたとき、その端部を前記回路基板５の面に当接させることで、前記回路基板５を収納した筐体（ケース）６の内部空間を調整部４側とセンサ素子側とを区画するものとなっている。この隔壁６ｄは、前記調整部４にレーザ光を照射して該調整部４をレーザ加工した際に発生する生成物（例えば後述するように調整部４に予め盛った半田に含まれるフラックス成分や、フラックスから発生する窒素等の活性ガス、或いは半田の加熱により発生するヒューム等）の前記センサ素子側への飛散を防止することで、センサ素子側の光学特性の劣化を防止する役割を担う。
【００２３】
また前記隔壁６ｄは、前記調整部４に照射されるレーザ光の前記センサ素子側への廻り込みを低減する役割も担う。ちなみに前記隔壁６ｄを前記第２のケース（上ケース）６ｂとは別部材である、例えばレーザ光を透過し難い部材（遮光性部材）にて形成すれば、前記調整部４に照射されるレーザ光のセンサ素子側への廻り込みを効果的に防止することができる。特にこのような遮光性を有する隔壁６ｄを備えれば、レーザ光の波長と受光素子の感度波長帯が重なる場合においては、受光素子での受光量をモニタしながら前記調整部４を調整する際、調整部４に照射されるレーザ光の受光素子への廻り込みが大きな悪影響を及ぼす虞があるので、その効果が大きい。
【００２４】
尚、隔壁６ｄを第２のケース（上ケース）６ｂと一体成形した場合には、隔壁６ｄに遮光材料を塗布して前記レーザ光の廻り込みを防止するようにしても良い。またレーザ光の廻り込みを防止するだけを目的とするならば、必ずしも前記隔壁６にて調整部４の収納空間とセンサ素子の収納空間とを完全に分離する必要はなく、調整部４に照射したレーザ光が反射等によってセンサ素子側に回り込まない程度に設ければ十分である。
【００２５】
ここで前述した調整部４について簡単に説明する。この調整部４は、センサ回路３の動作モードを設定したり、その動作特性を調整する役割を担うものであって、例えば図３に示すようなトリマブル抵抗４ａや、図４に示すようにジャンパー体４ｂにより相互に接続された導電体パット対４ｃ、或いは図５に示すように予め半田４ｄが盛られて互いに近接配置された導電体パッド群４ｅからなる。
【００２６】
トリマブル抵抗４ａは、レーザ光を照射してその一部を図３に示すようにトリミングすることで該トリマブル抵抗４ａの両端間の抵抗値を変化させるもので、例えば前記センサ回路３における増幅利得の調整や、受光素子２による受光量の判定閾値の調整に用いられる。またトリマブル抵抗４ａのトリミングにより、前記発光素子１からの発光量を調整する場合もある。いずれの場合にしろ前記トリマブル抵抗４ａはセンサ装置のアナログ的な調整に使用される。
【００２７】
これに対して前記導電パット対４ｃや導電パット群４ｅは、そのパット間の短絡（導通）または切断（遮断）によって前記センサ回路３にオン／オフの情報をデジタル的に与える役割を担う。図４に示すように導電パット対４ｃは、予めその間をジャンパー体（例えば細線や半田）４ｂにより相互に接続（短絡）されたものであって、当該ジャンパー体４ｂにレーザ光が照射されたとき、前記ジャンパー体４ｂを溶断することにより導電パット間を開放（切断）する役割を担っている。このようなジャンパー体４ｂの切断は、例えば光電センサにおいては、受光素子３の受光量が所定の閾値を上回ったときにセンサ出力をオンとするＬＯ（ライトオン）モードを設定するか、或いは前記受光量が所定の閾値を下回ったときにセンサ出力をオンとするＤＯ（ダークオン）モードを設定するかと言うような、動作モードの切り替え設定に利用される。
【００２８】
また導電パット群４ｄは、複数の導電パットを微小な距離を隔てて互いに近接させて設け、隣接する導電パット間に跨ってレーザ光が照射されたとき、各導電パット上にそれぞれ盛られた半田を溶融させ、これらの溶融半田の濡れ性を利用して互いに結合させることで隣接する導電パット間を接続（短絡）する役割を担っている。このような導電パット群４ｄの選択的な導通制御は、例えば前記光電センサの検出感度を「高・中・低」に選択的に設定するような動作特性の設定に用いられる。
【００２９】
このような調整部４のレーザ加工（センサ回路３に対する調整・設定）は、スポット径および強度が調整されたレーザ光の照射時間、およびその照射位置の制御により選択的に実施される。特にこの光電センサにおいては、図６に光電センサの製作手順の一例を示すように、先ず回路基板４を組み立てた後［ステップＳ１１］、前述したように回路基板４を筐体６内に収納して該筐体４を封止して標準製品を組み立てる［ステップＳ１２］。その後、上述した如く組み立てられた標準製品に対して、前記筐体６の外側から前記調整部４にレーザ光を照射することにより該調整部４のレーザ加工が実施される［ステップＳ１３］。ちなみにレーザ光を用いた前記調整部４の調整・設定は、センサ装置に要求される仕様に応じて実施されることは言うまでもない。そして前記調整部４の調整・設定により、種々の仕様に応じた複数種の製品Ａ,Ｂ〜Ｎが製作される。
【００３０】
以上説明したように本発明に係る構造のセンサ装置によれば、センサ素子１,２と、これらのセンサ素子１,２に接続されたセンサ回路３およびその調整部４を設けた回路基板５とを、所定の筐体６内に収納して該筐体６を封止した後であっても、前記筐体６の外側から前記調整部４にレーザ光を照射して前記センサ回路３の動作条件を容易に設定し、若しくは前記センサ回路３の動作特性を容易に調整することができる。また筐体６の内部に収納された回路基板５におけるセンサ素子１,２の搭載領域と、前記調整部４の実装領域とを区画する隔壁６ｄを備えているので、回路基板５を収納した筐体６の組立後に前記調整部４にレーザ光を照射してその調整・設定を行っても、調整部４へのレーザ光の照射の影響がセンサ素子に及ぶことがない。具体的にはレーザ光を照射して半田を溶融させた場合、例えば半田に含まれる溶剤（ペースト成分）が揮散するが、その揮散成分がセンサ素子のセンサ面（投受光面）に付着したり、センサ素子に対峙する上ケース６ｂの光学的窓部に付着する等してその光学特性が損なわれる虞がない。
【００３１】
また副次的にはセンサ素子を動作させ、受光素子２での受光量やセンサ回路３の出力をモニタしながら前述したトリマブル抵抗４ａをレーザトリミングする場合であっても、トリミングに用いるレーザ光の前記センサ素子側への廻り込みが前記隔壁４ｄによって低減することができるので、前述したセンサ出力等のモニタ自体が不安定になる等の不具合を招来することがない。従ってセンサ装置の安定した高精度な調整が可能となる等の効果が奏せられる。
【００３２】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。ここでは筐体６を構成する第１のケース（上ケース）６ａと第２のケース（第２のケース）６ｂとをレーザ溶着して封止する例について説明したが、第１のケース６ａと第２のケース６ｂとを超音波溶着して封止したり、接着剤を用いて接着しても良いことは勿論である。またここでは光電センサを例に説明したが、高周波電磁誘導を利用した近接センサや、他のセンサ等にも同様に適用することができる。また前記筐体６には、基本的には前記調整部４にレーザ光を照射可能な透明部材からなる窓部を設けておけば十分であり、筐体６の形成部材についても特に限定されない。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  投光素子（センサ素子）
２  受光素子（センサ素子）
３  センサ回路
４  調整部
５  回路基板
６  筐体
６ｄ  隔壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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