(57)【要約】  大型化を招くことなく生体を透過せずに受光される迷光を低減することができ、かつ、信頼性を向上することが可能な生体センサを提供する。  生体センサ（１００）は、配線基板（１１０）と、配線基板（１１０）の主面（１１０ａ）に、所定の間隔を空けて実装された発光素子（１２１）及び受光素子（１２２）と、発光素子（１２１）の実装領域の上部のみに形成された透光性を有する発光素子封止部（１３１）と、受光素子（１２２）の実装領域の上部のみに形成された透光性を有する受光素子封止部（１３２）と、配線基板（１１０）の主面（１１０ａ）上に形成され、発光素子封止部（１３１）並びに受光素子封止部（１３２）それぞれの周囲、及び、発光素子封止部（１３１）と受光素子封止部（１３２）との間に設けられた遮光部（１３３）とを備える。
2014045774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、
前記配線基板の主面に、所定の間隔を空けて実装された発光素子及び受光素子と、
前記発光素子の実装領域の上部のみに形成された透光性を有する発光素子封止部と、
前記受光素子の実装領域の上部のみに形成された透光性を有する受光素子封止部と、
前記配線基板の主面上に形成され、前記発光素子封止部並びに前記受光素子封止部それぞれの周囲、及び、前記発光素子封止部と前記受光素子封止部との間に設けられた遮光部と、を備えることを特徴とする生体センサ。
【請求項２】
前記生体センサの天面を形成する前記遮光部、前記発光素子封止部、及び前記受光素子封止部は、面一に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の生体センサ。
【請求項３】
前記発光素子封止部、及び前記受光素子封止部は、前記遮光部の天面から、曲面状に突出していることを特徴とする請求項１に記載の生体センサ。
【請求項４】
前記配線基板の主面には、前記発光素子及び前記受光素子の周囲に溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体センサ。
【請求項５】
前記発光素子及び前記受光素子それぞれは、サブ基板を介して、前記配線基板に実装されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体センサ。
【請求項６】
前記発光素子及び前記受光素子それぞれは、表面実装タイプのチップ部品であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の生体センサ。
【請求項７】
前記発光素子及び前記受光素子それぞれは、ベアチップ部品であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の生体センサ。
【請求項８】
前記発光素子封止部及び前記受光素子封止部それぞれは、前記発光素子が発光する検出光の波長に対して透光性を有する樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の生体センサ。
【請求項９】
前記配線基板は、矩形に形成されており、
前記発光素子及び前記受光素子は、前記配線基板の対角線上の角部に実装されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の生体センサ。
【請求項１０】
配線基板を形成する基板形成工程と、
配線基板の主面に、所定の間隔を空けて発光素子及び受光素子を実装する実装工程と、
前記発光素子の実装領域の上部のみに透光性を有する発光素子封止部を形成する発光素子封止工程と、
前記受光素子の実装領域の上部のみに透光性を有する受光素子封止部を形成する受光素子封止工程と、
前記配線基板の主面上に、かつ、前記発光素子封止部並びに前記受光素子封止部それぞれの周囲、及び、前記発光素子封止部と前記受光素子封止部との間に遮光部を形成する形成工程と、を備えることを特徴とする生体センサの製造方法。
【請求項１１】
前記遮光部、前記発光素子封止部、及び前記受光素子封止部からなる前記生体センサの天面を面一に形成する削除工程をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の生体センサの製造方法。
【請求項１２】
前記形成工程では、前記発光素子封止部、及び前記受光素子封止部それぞれの頂部が、前記遮光部の天面から、曲面状に突出するように遮光部を形成することを特徴とする請求項１０に記載の生体センサの製造方法。
【請求項１３】
前記基板形成工程では、前記配線基板の主面の前記発光素子及び前記受光素子それぞれの周囲に溝を形成することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の生体センサの製造方法。
【請求項１４】
前記実装工程では、サブ基板を介して、前記発光素子及び前記受光素子それぞれを、前記配線基板に実装することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の生体センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体信号を取得する生体センサ、及び、該生体センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、健康の管理や維持・増進に対する人々の関心が高まっている。そこでは、人々がより簡単に脈拍や心電などの生体情報を得られることが望まれている。ところで、従来から、血中のヘモグロビンが可視光〜赤外光を吸収する特性を利用して、指等の生体を透過、又は生体に反射した光の強度変化を光電脈波信号として取得する脈拍計やパルスオキシメータが知られている（例えば特許文献１，２，３参照）。【０００３】
ここで、特許文献１には、生体用電極とオキシメータプローブの両方の機能を持たせた生体情報測定用センサが開示されている。この生体情報測定用センサは、高分子フィルム上に取り付けられた電極素子と、該電極素子上に所定の間隔を介して接着固定された発光素子としてのＬＥＤ及び受光素子としてのＰＤと、各素子を被覆する導電性透明ゲルとしてのＡＭＰＳとを備えている。このような構成を有することにより、センサを生体の皮膚の表面に接したときに、電極素子は導電性のあるＡＭＰＳを介して皮膚に接することにより、通常の電極素子としての機能を得ることができる。また、ＬＥＤ及びＰＤは透明なＡＭＰＳを介して皮膚に接するため、オキシメータプローブの機能を得ることができる。【０００４】
特許文献２には、発光素子と受光素子より構成される光電式脈拍センサが開示されている。この光電式脈拍センサは、発光素子と受光素子とが取り付けられた基板と、該基板と接合される透光性の材質で構成された基台とを備えている。透光性の材質で構成された基台の発光部（発光素子）と受光部（受光素子）の中間には、非透光性材質の遮光板が挿入されている。【０００５】
特許文献３には、血液流量の脈動を、血管での光反射率の変化として検知し、それに基づいて心拍検出を行う光学センサが開示されている。この光学センサでは、ケーシングの光透過面から見て中央部に発光素子が配置され、それを囲む形状で遮光壁（仕切り壁）が形成され、該遮光壁の外側に複数の受光素子が配置されている。該複数の受光素子の外側を囲む外壁と遮光壁とは、中間壁によって接続されている。また、ケーシングの遮光壁及び中間壁で仕切られた各々の空間には、光透過性の樹脂が充填されている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平６−２９５０４号公報
【特許文献２】実開昭５８−１４０２号公報
【特許文献３】実開昭６２−１２８５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、特許文献１記載の生体情報測定用センサでは、発光素子（ＬＥＤ）と受光素子（ＰＤ）とが導電性透明ゲル（ＡＭＰＳ）で覆われており、ＬＥＤ及びＰＤは透明なＡＭＰＳを介して生体の皮膚に接する。そのため、測定時には、ＬＥＤから出射された光（検出光）の一部が透明なＡＭＰＳを通して直接ＰＤに到達するおそれがある。通常、このようにＬＥＤから出射され、生体を透過することなく、又は生体に反射されることなくＰＤに到達する光（迷光）は、その光の強度が、生体を透過した光、又は生体によって反射された光の強度と比較して大きい。そのため、本来検出したい光、すなわち生体を透過した光、又は生体によって反射された光が迷光（ノイズ）に埋もれてしまいＳ／Ｎ比が低下するおそれがある。【０００８】
これに対して、特許文献２記載の光電式脈拍センサでは、発光部と受光部の中間に非透光性材質の遮光板が挿入されているため、発光素子から受光素子に直接到達する検出光（迷光）を遮断することができる。しかしながら、この光電式脈拍センサでは、透光性の材質で構成された基台の側面から外乱光（迷光）が入射するおそれがあり、特許文献１記載の生体情報測定用センサと同様にＳ／Ｎ比が低下するおそれがある。【０００９】
特許文献３記載の光学センサでは、上述したように、ケーシングの中央部に配置された発光素子を囲むように遮光壁が形成され、該遮光壁の外側に複数の受光素子が配置されている。また、複数の受光素子の外側を囲む外壁と遮光壁とが、中間壁によって接続されている。そのため、この光学センサによれば、生体を透過することなく、又は生体に反射されることなく受光素子に到達する迷光を遮断することができる。しかしながら、この光学センサでは、基板上に上述した遮光壁（仕切り壁）、外壁、及び中間壁を設けるためのスペースが必要となりため、センサが大型化する。【００１０】
また、一般的に、上述した生体センサに用いられる透光性を有する樹脂は線膨張係数が大きい。例えば、一般的なガラスエポキシ基板の線膨張係数と比較した場合に、透光性樹脂の線膨張係数は約５倍程度大きい。そのため、熱膨張係数の大きい透光性樹脂が発光素子及び受光素子の実装されている基板と接する面積が大きいと、センサの信頼性が低下する。より具体的には、透光性樹脂と基板との線膨張係数が異なることに起因して、例えば、基板の反りや、基板からの透光性樹脂の剥離等が生じるおそれがある。また、実装された電子部品のはんだ付け部においてリフロー時にはんだフラッシュが生じる等のおそれもある。【００１１】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、大型化を招くことなく生体を透過せずに受光される迷光を低減することができ、かつ、信頼性を向上することが可能な生体センサ、及び、該生体センサの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る生体センサは、配線基板と、配線基板の主面に、所定の間隔を空けて実装された発光素子及び受光素子と、発光素子の実装領域の上部のみに形成された透光性を有する発光素子封止部と、受光素子の実装領域の上部のみに形成された透光性を有する受光素子封止部と、配線基板の主面上に形成され、発光素子封止部並びに受光素子封止部それぞれの周囲、及び、発光素子封止部と受光素子封止部との間に設けられた遮光部とを備えることを特徴とする。【００１３】
本発明に係る生体センサによれば、発光素子封止部と受光素子封止部それぞれの周囲及び双方の間に遮光部が設けられている。よって、生体を透過せずに受光素子に入射される迷光は、該遮光部によって遮断される。ここで、配線基板上に迷光を遮断するための遮光壁等を設ける必要がないため、配線基板（生体センサ）の大型化を招くことなく、迷光を防止することができる。また、本発明に係る生体センサによれば、発光素子の実装領域の上部のみに透光性を有する発光素子封止部が形成され、受光素子の実装領域の上部のみに透光性を有する受光素子封止部が形成される。よって、線膨張係数が異なる透光性樹脂と配線基板との接触面積を縮小することができるため、生体センサの信頼性を向上することができる。以上の結果、大型化を招くことなく生体を透過せずに受光される迷光を低減することができ、かつ、信頼性を向上することが可能となる。【００１４】
本発明に係る生体センサでは、生体センサの天面を形成する遮光部、発光素子封止部、及び受光素子封止部が、面一に形成されていることが好ましい。【００１５】
このようにすれば、被験者の指等が触れる生体センサの表面（天面）が平坦になるため、例えば光電脈波信号等の生体情報を取得する際に被験者に違和感を与えることを防止することが可能となる。【００１６】
本発明に係る生体センサでは、発光素子封止部、及び受光素子封止部が、遮光部の天面から、曲面状に突出していることが好ましい。【００１７】
このようにすれば、発光素子から出射された検出光、及び受光素子に入射する検出光を集光することができ、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能となる。【００１８】
本発明に係る生体センサでは、配線基板の主面には、発光素子及び受光素子の周囲に溝が形成されていることが好ましい。【００１９】
このようにすれば、発光素子封止部、及び受光素子封止部を形成する際に、例えば、固化する前の液体状の透光性樹脂が、周囲に形成された溝を越えて広がることを防止することができる。よって、発光素子、受光素子の実装領域の上部のみに透光性を有する発光素子封止部、受光素子封止部を形成することが可能となる。なお、この場合には、上記溝の内側が発光素子、受光素子の実装領域となる。【００２０】
本発明に係る生体センサでは、発光素子及び受光素子それぞれが、サブ基板を介して、配線基板に実装されていることが好ましい。【００２１】
このようにすれば、発光素子封止部、及び受光素子封止部を形成する際に、例えば、固化する前の液体状の透光性樹脂が、サブ基板を越えて広がることを防止することができる。よって、発光素子、受光素子の実装領域の上部のみに透光性を有する発光素子封止部、受光素子封止部を形成することが可能となる。なお、この場合には、上記サブ基板の実装面が発光素子、受光素子の実装領域となる。【００２２】
本発明に係る生体センサでは、発光素子及び受光素子それぞれが、表面実装タイプのチップ部品であることが好ましい。このようにすれば、生体センサの小型化を図ることが可能となる。【００２３】
本発明に係る生体センサでは、発光素子及び受光素子それぞれが、ベアチップ部品であることが好ましい。このようにすれば、発光素子及び受光素子の実装面積をより減少させることができ、生体センサをより小型化することが可能となる。【００２４】
本発明に係る生体センサでは、発光素子封止部及び受光素子封止部それぞれが、発光素子が発光する検出光の波長に対して透光性を有する樹脂により形成されていることが好ましい。【００２５】
このようにすれば、外乱光（迷光）をカットして、所望する波長の検出光のみを受光素子に入射させることができるため、Ｓ／Ｎ比をより向上させることが可能となる。【００２６】
本発明に係る生体センサでは、配線基板が矩形に形成されており、発光素子及び受光素子が、配線基板の対角線上の角部に実装されていることが好ましい。【００２７】
このようにすれば、配線基板の幅を短縮することができるため、生体センサ（配線基板）をより小型化することができる。【００２８】
本発明に係る生体センサの製造方法は、配線基板を形成する基板形成工程と、配線基板の主面に、所定の間隔を空けて発光素子及び受光素子を実装する実装工程と、発光素子の実装領域の上部のみに透光性を有する発光素子封止部を形成する発光素子封止工程と、受光素子の実装領域の上部のみに透光性を有する受光素子封止部を形成する受光素子封止工程と、配線基板の主面上に、かつ、発光素子封止部並びに受光素子封止部それぞれの周囲、及び、発光素子封止部と受光素子封止部との間に遮光部を形成する形成工程とを備えることを特徴とする。【００２９】
本発明に係る生体センサの製造方法によれば、発光素子封止部と受光素子封止部それぞれの周囲及び双方の間に遮光部が形成される。このようにすれば、配線基板上に迷光を遮断するための遮光壁等を形成することなく、すなわち、大型化を招くことなく、迷光を防止可能な生体センサを製造することができる。また、本発明に係る生体センサの製造方法によれば、発光素子の実装領域の上部のみに透光性を有する発光素子封止部が形成され、受光素子の実装領域の上部のみに透光性を有する受光素子封止部が形成される。よって、線膨張係数が異なる透光性樹脂と配線基板との接触面積を縮小することができるため、信頼性の高い生体センサを製造することができる。以上の結果、大型化を招くことなく生体を透過せずに受光される迷光を低減することができ、かつ、信頼性の高い生体センサを製造することが可能となる。【００３０】
本発明に係る生体センサの製造方法では、遮光部、発光素子封止部、及び受光素子封止部からなる生体センサの天面を面一に形成する削除工程をさらに備えることが好ましい。【００３１】
このようにすれば、被験者の指等が触れる生体センサの表面（天面）を平坦にすることができる。そのため、例えば光電脈波信号等の生体情報を取得する際に被験者に違和感を与えることを防止することが可能となる。【００３２】
本発明に係る生体センサの製造方法では、形成工程において、発光素子封止部、及び受光素子封止部それぞれの頂部が、遮光部の天面から、曲面状に突出するように遮光部を形成することが好ましい。【００３３】
この場合、発光素子封止部、及び受光素子封止部それぞれの頂部が、遮光部の天面から、曲面状に突出するように遮光部が形成される。そのため、発光素子から出射された検出光、及び受光素子に入射する検出光を集光することができ、Ｓ／Ｎ比の高い生体センサを製造することが可能となる。【００３４】
本発明に係る生体センサの製造方法では、基板形成工程において、配線基板の主面の発光素子及び受光素子それぞれの周囲に溝を形成することが好ましい。【００３５】
このようにすれば、発光素子封止工程、及び受光素子封止工程において、発光素子封止部、及び受光素子封止部を形成する際に、周囲に形成された溝を越えて透光性樹脂が広がることを防止することができる。よって、発光素子、受光素子の実装領域の上部のみに透光性を有する発光素子封止部、受光素子封止部を形成することが可能となる。【００３６】
本発明に係る生体センサの製造方法では、実装工程において、サブ基板を介して、発光素子及び受光素子それぞれを、配線基板に実装することが好ましい。【００３７】
このようにすれば、発光素子封止工程、及び受光素子封止工程において、発光素子封止部、及び受光素子封止部を形成する際に、サブ基板を越えて透光性樹脂が広がることを防止することができる。よって、発光素子、受光素子の実装領域の上部のみに透光性を有する発光素子封止部、受光素子封止部を形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、大型化を招くことなく生体を透過せずに受光される迷光を低減することができ、かつ、信頼性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施形態に係る生体センサの縦断面図である。
【図２】実施形態に係る生体センサを構成する発光素子と受光素子の配線基板上の配置を示す平面図である。
【図３】実施形態に係る生体センサの製造工程（製造方法）を示す図である。
【図４】第１変形例に係る生体センサの縦断面図である。
【図５】第２変形例に係る生体センサの縦断面図である。
【図６】第３変形例に係る生体センサの縦断面図である。
【図７】第４変形例に係る生体センサの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００４１】
まず、図１，図２を併せて用いて、実施形態に係る生体センサ１００の構成について説明する。図１は、生体センサ１００の縦断面図である。また、図２は、生体センサ１００を構成する発光素子１２１と受光素子１２２の配線基板上１１０の配置を示す平面図である。
【００４２】
生体センサ１００は、指先などで触れることにより、例えば、脈拍、酸素飽和度などの生体情報を検出（計測）するセンサである。生体センサ１００は、血中ヘモグロビンの吸光特性を利用して、脈拍や酸素飽和度などを光学的に計測する。
【００４３】
そのため、生体センサ１００は、配線基板１１０、配線基板１１０の主面１１０ａに実装された発光素子１２１と受光素子１２２、及び、配線基板１１０の主面１１０ａ上に形成された封止部１３０を備えて構成されている。なお、封止部１３０は、発光素子封止部１３１、受光素子封止部１３２、及び、遮光部１３３を含んで構成されている。
【００４４】
配線基板１１０は、例えば、絶縁性の樹脂やセラミックスなどの絶縁体（誘電体）から形成された横長矩形で薄板形状の基板である。配線基板１１０の主面（実装面）１１０ａには、発光素子１２１、受光素子１２２、及び各種電子部品が実装されている。ここで、図２に示されるように、発光素子１２１及び受光素子１２２は、配線基板１１０の対角線上に位置する角部に実装されることが好ましい。また、発光素子１２１と受光素子１２２とは、所定の間隔、例えば４〜２０ｍｍ程度の間隔を空けて実装される。
【００４５】
発光素子１２１は、例えば、ヘモグロビンの吸光係数が高い赤外光付近の光を出射する。一方、受光素子１２２は、発光素子１２１から出射され、生体を透過した光、又は生体によって反射された光（検出光）を受光し、受光した光の強度に応じた電気信号を出力する。
【００４６】
発光素子１２１としては、ＬＥＤ、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ＬＡＳＥＲ）、又は共振器型ＬＥＤ等を用いることができる。受光素子１２２としては、フォトダイオード（ＰＤ）又はフォトトランジスタ等が好適に用いられる。なお、発光素子１２１及び受光素子１２２としては、表面実装タイプ（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）のチップ部品（パッケージ品）が好適に用いられる。
【００４７】
封止部１３０は、配線基板１１０の主面１１０ａ上に直方体状に形成されており、発光素子１２１を封止する発光素子封止部１３１、受光素子１２２を封止する受光素子封止部１３２、及び遮光部１３３から構成されている。
【００４８】
発光素子封止部１３１は、透光性樹脂によって、例えば円柱状（又は円錐台状）に形成され、発光素子１２１を封止している。発光素子封止部１３１は、発光素子１２１の部品天面（請求の範囲に記載の実装領域に相当）の上部のみに形成されている。発光素子封止部１３１を形成する透光性樹脂としては、例えば、透明なエポキシ樹脂等が用いられる。ここで、発光素子封止部１３１は、所望する波長の検出光以外の光を吸収してカットするために、発光素子１２１が発光する検出光の波長（例えば赤外光）に対して透光性を有する樹脂により形成されることが好ましい。
【００４９】
また、受光素子封止部１３２は、透光性樹脂によって、例えば円柱状（又は円錐台状）に形成され、受光素子１２２を封止している。受光素子封止部１３２は、受光素子１２２の部品天面（請求の範囲に記載の実装領域に相当）の上部のみに形成されている。受光素子封止部１３２を形成する透光性樹脂としては、例えば、透明なエポキシ樹脂等が用いられる。ここで、受光素子封止部１３２は、所望する波長の検出光以外の光を吸収してカットするために、発光素子１２１が発光する検出光の波長（例えば赤外光）に対して透光性を有する樹脂により形成されていることが好ましい。
【００５０】
遮光部１３３は、配線基板１１０の主面１１０ａ上に、発光素子封止部１３１と受光素子封止部１３２それぞれの周囲の領域、及び、発光素子封止部１３１と受光素子封止部１３２との間の領域に遮光性を有する樹脂が充填されることによって形成される。この遮光部１３３は、封止部１３０の４方の側面を画している。なお、遮光部１３３には、カーボンブラック等の遮光性のある粉末を含有するエポキシ樹脂等が好適に用いられる。
【００５１】
発光素子封止部１３１、受光素子封止部１３２、及び遮光部１３３それぞれの上部の面は、封止部１３０の天面１３０ａを画している。本実施形態では、生体センサ１００の天面１３０ａを形成する発光素子封止部１３１、受光素子封止部１３２、及び、遮光部１３３それぞれの頂部が面一になるように形成した。すなわち、封止部１３０の天面１３０ａを平坦に形成した。
【００５２】
次に、図３を参照しつつ、本実施形態に係る生体センサ１００の製造工程（製造方法）について説明する。ここで、図３は、生体センサ１００の製造工程（製造方法）を示す図である。図３に示されるように、生体センサ１００の製造工程は、主として、基板形成工程、実装工程、発光素子封止工程、受光素子封止工程、遮光部形成工程、及び、削除工程から成っている。以下、各工程について説明する。
【００５３】
（基板形成工程）
まず、基板形成工程では、エッチング等により配線パターンが形成された、例えば絶縁性の樹脂やセラミックスなどからなる、横長矩形で薄板形状の配線基板１１０が形成される。
【００５４】
（実装工程）
次に、実装工程では、配線基板１１０の主面（実装面）１１０ａに、発光素子１２１、受光素子１２２、及び各種電子部品が、所定の位置にはんだ付けされて実装される。
【００５５】
（発光素子封止工程）
発光素子封止工程では、発光素子１２１の部品天面に、透光性樹脂が、例えば、塗布（又は、モールドや固形接着）される。これにより、発光素子１２１の部品天面（実装領域）の上部のみに、透光性を有する発光素子封止部１３１が形成される。なお、ここでは、発光素子封止部１３１は、例えば、釣鐘型（又は逆Ｕ字状）に形成される。
【００５６】
（受光素子封止工程）
また、受光素子封止工程では、上述した発光素子封止工程と同様にして、受光素子１２２の部品天面に、透光性樹脂が、例えば、塗布（又は、モールドや固形接着）される。これにより、受光素子１２２の部品天面（実装領域）の上部のみに、透光性を有する受光素子封止部１３２が形成される。なお、ここででは、受光素子封止部１３２は、例えば、釣鐘型（又は逆Ｕ字状）に形成される。また、発光素子封止工程と受光素子封止工程とは同時に行ってもよい。
【００５７】
（遮光部形成工程）
続いて、遮光部形成工程では、配線基板１１０の主面１１０ａ上に、発光素子封止部１３１と受光素子封止部１３２それぞれの周囲の領域、及び、発光素子封止部１３１と受光素子封止部１３２との間の領域に、カーボンブラック等の遮光性のある粉末を含有するエポキシ樹脂等が充填されることによって遮光部１３３が形成される。なお、ここでは、発光素子封止部１３１、及び受光素子封止部１３２の高さよりも高く、すなわち、発光素子封止部１３１、及び受光素子封止部１３２が完全に埋没するように、遮光性樹脂が充填される。
【００５８】
（削除工程）
そして、削除工程では、発光素子封止部１３１、受光素子封止部１３２、及び、遮光部１３３それぞれの頂部が、例えば、研磨等で削り出されることにより、面一に形成される。これにより、発光素子封止部１３１、受光素子封止部１３２の頂部が、生体センサ１００（封止部１３０）の天面１３０ａに露出されるとともに、生体センサ１００（封止部１３０）の天面１３０ａが平坦に形成される。なお、この工程では、発光素子封止工程、受光素子封止工程において形成された、釣鐘型（又は逆Ｕ字状）の発光素子封止部１３１、受光素子封止部１３２の上部が切除され、発光素子封止部１３１、受光素子封止部１３２が、円柱状（又は円錐台状）に形成される。以上のようにして、生体センサ１００が製造される。
【００５９】
本実施形態に係る生体センサ１００によれば、生体信号の検出は、例えば被検者の指先を生体センサ１００の表面（天面１３０ａ）に接触させることにより行われる。生体センサ１００の表面に指先を接触させた場合、発光素子１２１から出射された光が、発光素子封止部１３１を通して指先に入射される。指先に入射され、該指先を透過した光は、受光素子封止部１３２の開口部に入射される。そして、受光素子封止部１３２を通して受光素子１２２によって受光される。これにより、指先を透過した検出光の強度変化が光電脈波信号として取得される。
【００６０】
以上、説明したように、本実施形態に係る生体センサ１００によれば、発光素子封止部１３１と受光素子封止部１３２それぞれの周囲及び双方の間に遮光部１３３が設けられている。よって、生体を透過せずに受光素子１２２に入射される迷光は、該遮光部１３３によって遮断される。ここで、生体センサ１００によれば、配線基板１１０上に迷光を遮断するための遮光壁等を設ける必要がないため、配線基板１１０（生体センサ１００）の大型化を招くことなく、迷光を防止（すなわちＳ／Ｎ比を向上）することができる。また、生体センサ１００によれば、発光素子１２１の部品天面（実装領域）の上部のみに透光性を有する発光素子封止部１３１が形成され、受光素子１２２の部品天面（実装領域）の上部のみに透光性を有する受光素子封止部１３２が形成される。よって、線膨張係数が異なる透光性樹脂と配線基板１１０との接触面積を縮小することができるため、生体センサ１００の信頼性を向上することができる。以上の結果、生体センサ１００によれば、大型化を招くことなく生体を透過せずに受光される迷光を低減することができ、かつ、信頼性を向上することが可能となる。
【００６１】
また、本実施形態に係る生体センサ１００によれば、被験者の指等が触れる生体センサ１００の表面（封止部１３０の天面１３０ａ）が平坦に形成されているため、例えば光電脈波信号等の生体信号を取得する際に被験者に違和感を与えることを防止することが可能となる。
【００６２】
本実施形態に係る生体センサ１００によれば、発光素子封止部１３１及び受光素子封止部１３２それぞれが、発光素子１２１が発光する検出光の波長に対して透光性を有する、すなわち、所望する波長の検出光のみを選択的に透過する樹脂により形成されることにより、外乱光（迷光）をカットして、検出光のみを受光素子１２２に入射させることができる。よって、Ｓ／Ｎ比をより向上させることが可能となる。
【００６３】
また、本実施形態に係る生体センサ１００によれば、配線基板１１０が矩形に形成されており、発光素子１２１及び受光素子１２２が、配線基板１１０の対角線上の角部に実装されているため、配線基板１１０の幅を短縮することができ、生体センサ１００（配線基板１１０）をより小型化することができる。
【００６４】
（第１変形例）
上記実施形態では、生体センサ１００の表面（封止部１３０の天面１３０ａ）を平坦に形成、すなわち、発光素子封止部１３１、受光素子封止部１３２、及び、遮光部１３３それぞれの頂部が面一になるように形成したが、図４に示されるように、発光素子封止部２３１、及び受光素子封止部２３２の頂部が、遮光部２３３の天面から、曲面状に突出するように形成してもよい。ここで、図４は、第１変形例に係る生体センサ２００の縦断面図である。
【００６５】
本変形例に係る発光素子封止部２３１、及び受光素子封止部２３２それぞれは、例えば、釣鐘型（又は逆Ｕ字状）に形成されており、上述したように、その頂部が、遮光部２３３の天面から、曲面状（レンズ状）に突出するように形成されている。なお、その他の構成は、上述した生体センサ１００と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００６６】
本変形例に係る生体センサ２００を製造する際には、上述した形成工程において、発光素子封止部２３１、及び受光素子封止部２３２それぞれの頂部が、封止部２３０の天面２３０ｅから突出するように遮光部２３３が形成される。すなわち、発光素子封止部２３１、及び受光素子封止部２３２の高さよりも低く、遮光性樹脂が充填される。また、この場合、上述した削除工程は不要となる。
【００６７】
第１変形例に係る生体センサ２００によれば、発光素子１２１から出射された検出光、及び受光素子１２２に入射する検出光を集光することができ、Ｓ／Ｎ比をより向上させることが可能となる。
【００６８】
（第２変形例）
上記実施形態では、発光素子１２１及び受光素子１２２として、表面実装タイプ（ＳＭＤ）のチップ部品を用いたが、図５に示されるように、ベアチップ部品３２１，３２２を用いることも好ましい。ここで、図５は、第２変形例に係る生体センサ３００の縦断面図である。なお、その他の構成は、上述した生体センサ１００と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００６９】
本実施形態に係る生体センサ３００によれば、発光素子３２１及び受光素子３２２の実装面積をより減少させることができ、生体センサ３００をより小型化することが可能となる。
【００７０】
（第３変形例）
続いて、図６を参照して、第３変形例に係る生体センサ４００の構成について説明する。ここで、図６は、第３変形例に係る生体センサ４００の縦断面図である。生体センサ４００は、上述した配線基板１１０に代えて、発光素子１２１及び受光素子１２２それぞれの周囲に溝４１１，４１２が形成された配線基板４１０を用いている点で、上述した生体センサ１００と異なっている。なお、その他の構成は、上述した生体センサ１００と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７１】
本変形例に係る生体センサ４００を製造する際には、上述した基板形成工程において、例えば切削加工等により、配線基板４１０の主面４１０ａの発光素子１２１及び受光素子１２２それぞれの周囲に溝４１１，４１２が形成される。
【００７２】
本実施形態に係る生体センサ４００によれば、発光素子封止部４３１、及び受光素子封止部４３２を形成する際に、例えば、固化する前の液体状の透光性樹脂が、周囲に形成された溝４１１，４１２を越えて広がることを防止することができる。よって、発光素子１２１・受光素子１２２の実装領域の上部のみに透光性を有する発光素子封止部４３１、受光素子封止部４３２を形成することが可能となる。この方法は、特に、発光素子１２１、受光素子１２２として、ケースを有しないベアチップ部品を用いるときに有効である。また、この場合には、上記溝４１１，４１２の内側が発光素子４３１、受光素子４３２の実装領域（請求の範囲に記載の実装領域）となる。
【００７３】
（第４変形例）
続いて、図７を参照して、第４変形例に係る生体センサ５００の構成について説明する。ここで、図７は、第４変形例に係る生体センサ５００の縦断面図である。生体センサ５００は、発光素子１２１及び受光素子１２２それぞれがサブ基板５１１，５１２（又はスペーサ）を介して、配線基板１１０に実装されている点で、上述した生体センサ１００と異なっている。なお、その他の構成は、上述した生体センサ１００と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７４】
本変形例に係る生体センサ４００を製造する際には、上述した実装工程において、まず、サブ基板５１１，５１２に発光素子１２１、受光素子１２２がはんだ付けによって実装される。その後、発光素子１２１、受光素子１２２が実装されたサブ基板５１１，５１２が、配線基板１１０にはんだ付けされる。
【００７５】
本実施形態に係る生体センサ５００によれば、発光素子封止部５３１、及び受光素子封止部５３２を形成する際に、例えば、固化する前の液体状の透光性樹脂が、サブ基板５１１，５１２を越えて広がることを防止することができる。よって、発光素子１２１、受光素子１２２の実装領域の上部のみに透光性を有する発光素子封止部５３１、受光素子封止部５３２を形成することが可能となる。この方法は、特に、発光素子１２１、受光素子１２２として、ケースを有しないベアチップ部品を用いるときに有効である。また、この場合には、上記サブ基板５１１，５１２の実装面が発光素子１２１、受光素子１２２の実装領域（請求の範囲に記載の実装領域）となる。
【００７６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、１つの発光素子１２１を有していたが、複数の発光素子を有していてもよい。より具体的には、血中酸素飽和度を示す酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの存在比を得るために、異なる波長の光を出射する２つの発光素子を有していてもよい。この場合、一方の発光素子は、酸化ヘモグロビンの吸光係数が高い赤外光付近の光を出射し、他方の発光素子は、還元ヘモグロビンの吸光係数が高い赤色光付近の光を出射することが好ましい。また、この場合には、各発光素子の上部に発光素子封止部が形成される。
【００７７】
また、発光素子封止部１３１、受光素子封止部１３２の形状は、上記実施形態（円柱状又は円錐台状）には限られない。発光素子封止部１３１、受光素子封止部１３２は、発光素子・受光素子の形状（パッケージ形状）に合わせて、例えば、四角柱状や、四角錐台状に形成してもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１００，２００，３００，４００，５００  生体センサ
１１０，４１０  配線基板
１２１，３２１  発光素子
１２２，３２２  受光素子
１３０，２３０，３３０，４３０，５３０  封止部
１３１，２３１，３３１，４３１，５３１  発光素子封止部
１３２，２３２，３３２，４３２，５３２  受光素子封止部
１３３，２３３，３３３，４３３，５３３  遮光部
４１１，４１２  溝
５１１，５１２  サブ基板
【図１】
2014045774.tif 000003
【図２】
2014045774.tif 000004
【図３】
2014045774.tif 000005
【図４】
2014045774.tif 000006
【図５】
2014045774.tif 000007
【図６】
2014045774.tif 000008
【図７】
2014045774.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成28年1月19日(2016.1.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、
前記配線基板の主面に、所定の間隔を空けて実装された発光素子及び受光素子と、
前記発光素子の実装領域の上部のみに形成された透光性を有する発光素子封止部と、
前記受光素子の実装領域の上部のみに形成された透光性を有する受光素子封止部と、
前記配線基板の主面上に形成され、前記発光素子封止部並びに前記受光素子封止部それぞれの周囲、及び、前記発光素子封止部と前記受光素子封止部との間に設けられた遮光部と、を備え、
前記配線基板は、矩形に形成されており、
前記発光素子及び前記受光素子は、前記配線基板の対角線上の角部に実装されていることを特徴とする生体センサ。
【請求項２】
前記生体センサの天面を形成する前記遮光部、前記発光素子封止部、及び前記受光素子封止部は、面一に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の生体センサ。
【請求項３】
前記発光素子封止部、及び前記受光素子封止部は、前記遮光部の天面から、曲面状に突出していることを特徴とする請求項１に記載の生体センサ。
【請求項４】
前記配線基板の主面には、前記発光素子及び前記受光素子の周囲に溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体センサ。
【請求項５】
前記発光素子及び前記受光素子それぞれは、サブ基板を介して、前記配線基板に実装されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体センサ。
【請求項６】
前記発光素子及び前記受光素子それぞれは、表面実装タイプのチップ部品であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の生体センサ。
【請求項７】
前記発光素子及び前記受光素子それぞれは、ベアチップ部品であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の生体センサ。
【請求項８】
前記発光素子封止部及び前記受光素子封止部それぞれは、前記発光素子が発光する検出光の波長に対して透光性を有する樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の生体センサ。
【国際調査報告】
2014045774.tif 000010
2014045774.tif 000011
2014045774.tif 000012
2014045774.tif 000013
2014045774.tif 000014
2014045774.tif 000015
2014045774.tif 000016