(57)【要約】【課題】センサ自体を薄くして携帯機器等の製品の薄型化を図り、また動作時の移動音を小さくでき、更には製造が容易でかつ製造コストの低減が図られるようにする。【解決手段】可動子１８が配置される光透明樹脂封止の可動子領域ＳＡ、ＬＥＤ１２が配置された光透明樹脂封止の発光素子領域ＳＬ及び上記可動子領域ＳＡを挟むようにして設けられフォトトランジスタ１３ａ，１３ｂが配置された一対の光透明樹脂封止の受光素子領域ＳＰが仕切り遮光部１５Ａで仕切られて設けられ、上記可動子領域ＳＡには、可動子領域ＳＡ−発光素子領域ＳＬ間の仕切り遮光部１５Ａの開口ＨＬと、可動子領域ＳＡ−受光素子領域ＳＰ間の仕切り遮光部１５Ａの開口ＨＰ１,ＨＰ２を切削しながら、可動子１８の移動空間部１７が形成される。これによれば、この移動空間部１７内を移動する可動子１８が上記各開口ＨＬ,ＨＰ１,ＨＰ２を塞ぐ状態でセンサの傾きが検出される。【選択図】図１
2011108385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動子が配置される光透明樹脂領域とされ、遮光部材で周囲が遮光された可動子領域と、
発光素子が配置された光透明樹脂領域とされ、上記可動子領域に対し遮光部材で仕切られかつ周囲が遮光部材で遮光された発光素子領域と、
受光素子が配置された光透明樹脂領域とされ、上記可動子領域を挟む状態で遮光部材により仕切られかつ周囲が遮光部材で遮光された少なくとも一対の受光素子領域と、
上記可動子領域及び遮光部材の一部を切削して形成され、上記可動子領域−発光素子領域間の遮光部材及び上記可動子領域−一対の受光素子領域間の遮光部材のそれぞれに、上記可動子によって塞ぐことの可能な開口を有する可動子移動空間部と、からなり、
上記可動子による上記各開口の遮光状態から傾きを検出する傾きセンサ。
【請求項２】
集合基板上に、複数のセンサを構成する複数組の発光素子及び受光素子をダイボンディング及びワイヤボンディングする工程と、
上記発光素子が配置される発光素子領域、上記受光素子がそれぞれに配置される一対の受光素子領域及びこの一対の受光素子領域間に設けられて可動子が配置される可動子領域を光透明樹脂により封止する工程と、
上記可動子領域と上記発光素子領域との間及び上記可動子領域と上記一対の受光素子領域との間を遮光樹脂領域で仕切るための遮光溝を形成する工程と、
遮光樹脂により上記遮光溝、並びに上記可動子領域、発光素子領域及び受光素子領域の周囲を封止する工程と、
上記可動子が移動自在となる可動子移動空間部を切削し、かつ上記可動子領域−発光素子領域間の遮光樹脂領域の開口及び上記可動子領域−受光素子領域間の遮光樹脂領域の開口を切削・形成する工程と、
上記可動子が挿入された上記可動子空間部に遮光蓋を取り付ける工程と、
上記工程を経た集合基板体から個々のセンサを個片化する工程と、を有してなる傾きセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は傾きセンサ、特に４方向センサ等として用いられ、移動する可動子によって遮光される開口位置を検出することにより、センサ本体及び対象物の傾きを判定するセンサの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、傾きセンサ（又は４方向センサ）として、例えば図５（Ａ）,（Ｂ）に示されるもの（特許文献１）があり、この４方向センサは、基板１、ケース２、カバー３を有してなる。また、上記ケース２の下段部の各取付け穴の位置において、基板１の上に発光素子４及び一対の受光素子５ａ，５ｂが接続され、ケース２の上段部の略菱形空間に転動体６が移動可能となるように配置される。
【０００３】
このような構成によれば、図５（Ａ）の転動体６（６−１）の位置では、発光素子４の光を受光素子５ａ，５ｂにおいて検出することはできず、この位置からセンサを時計方向で９０度ずつ回転させると、順に鎖線で示す位置に転動体６が移動し、転動体６−２では受光素子５ａで発光素子４からの光が検出され、転動体６−３では受光素子５ａ，５ｂの両方で光が検出され、転動体６−４では受光素子５ｂで光が検出されることになり、４方向の傾き状態が検出できることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２９２１７２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、従来の傾きセンサでは、例えば図５（Ｂ）に示されるように、ケース２の下段部に発光素子４及び受光素子５ａ，５ｂを配置し、上段部に転動体６を配置する構成となっており、センサ自体の厚みが大きくなり、携帯機器等に搭載する場合には製品の薄型化を促進できないという問題があった。
【０００６】
また、図５（Ａ）に示されるように、ケース２での転動体６の移動空間部が比較的大きく、検出動作時にカチカチといった転動体６の移動音が発生するという問題がある。
更に、傾きセンサにおいても、他の製品と同様に、その製造が容易で、製造コストも低減可能となるようなものが求められている。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、センサ自体を薄くして携帯機器等の製品の薄型化を図ることができ、また動作時の移動音を小さくすることが可能となり、更には製造が容易でかつ製造コストの低減が図られる傾きセンサ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る傾きセンサは、可動子が配置される光透明樹脂領域とされ、遮光部材で周囲が遮光された可動子領域と、発光素子が配置された光透明樹脂領域とされ、上記可動子領域に対し遮光部材で仕切られかつ周囲が遮光部材で遮光された発光素子領域と、受光素子が配置された光透明樹脂領域とされ、上記可動子領域を挟む状態で遮光部材により仕切られかつ周囲が遮光部材で遮光された少なくとも一対の受光素子領域と、上記可動子領域及び遮光部材の一部を切削して形成され、上記可動子領域−発光素子領域間の遮光部材及び上記可動子領域−一対の受光素子領域間の遮光部材のそれぞれに、上記可動子によって塞ぐことの可能な開口を有する可動子移動空間部と、からなり、上記可動子による上記各開口の遮光状態から傾きを検出することを特徴とする。
請求項２に係る傾きセンサの製造方法は、集合基板上に、複数のセンサを構成する複数組の発光素子及び受光素子をダイボンディング及びワイヤボンディングする工程と、上記発光素子が配置される発光素子領域、上記受光素子がそれぞれに配置される一対の受光素子領域及びこの一対の受光素子領域間に設けられて可動子が配置される可動子領域を光透明樹脂により封止する工程と、上記可動子領域と上記発光素子領域との間及び上記可動子領域と上記一対の受光素子領域との間を遮光樹脂領域で仕切るための遮光溝を形成する工程と、遮光樹脂により上記遮光溝、並びに上記可動子領域、発光素子領域及び受光素子領域の周囲を封止する工程と、上記可動子が移動自在となる可動子移動空間部を切削し、かつ上記可動子領域−発光素子領域間の遮光樹脂領域の開口及び上記可動子領域−受光素子領域間の遮光樹脂領域の開口を切削・形成する工程と、上記可動子が挿入された上記可動子空間部に遮光蓋を取り付ける工程と、上記工程を経た集合基板体から個々のセンサを個片化する工程と、を有してなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の傾きセンサの構成によれば、可動子領域、発光素子領域及び受光素子領域が同一面上に配置される（発光素子及び受光素子が取り付けられる基板上に可動子領域が配置される）ので、可動子、発光素子及び受光素子の配置を１段構成とすることができる。また、可動子移動空間部を可動子の外形と略同一となる形状で少し大きくした空間（例えば円柱状空間）とすることができ、この場合は、可動子の移動領域が小さくなると共に、可動子の移動も円滑になることで、移動音が抑制される。
【００１０】
また、傾きセンサの製造方法の構成によれば、各領域間に形成した遮光溝に遮光樹脂を挿入することにより、遮光領域で仕切られた可動子領域、発光素子領域及び受光素子領域が容易に形成され、また可動子移動空間部の切削の１工程で、可動子空間部と、可動子領域−発光素子領域間及び可動子領域−受光素子領域間の遮光樹脂領域開口との両方が一度に形成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の傾きセンサによれば、可動子、発光素子及び受光素子を１段構成で配置することができ、センサ自体が薄くなり、ひいては携帯機器等の製品の薄型化を図ることができるという効果がある。また、可動子の外形と同一となる形状で少し大きくした可動子移動空間により、動作時の移動音を小さくできるという利点がある。
【００１２】
また、傾きセンサの製造方法によれば、遮光領域で仕切られた可動子領域、発光素子領域及び受光素子領域を容易に形成し、しかも可動子移動空間部と可動子領域−発光素子領域間及び可動子領域−受光素子領域間の遮光樹脂領域開口との両方を一度に形成することができ、傾きセンサが容易にかつ低コストで製造できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例に係る４方向センサの構成を示し、図（Ａ）は上側の遮光樹脂を除いた状態の上面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−Ｂ線の断面図、図（Ｃ）は図（Ａ）のＣ−Ｃ線の断面図である。
【図２】実施例の４方向センサの動作を示す説明図である。
【図３】実施例の４方向センサの製造方法を示す図である。
【図４】実施例の製造方法で製作された集合基板を示す上面図である。
【図５】従来の傾きセンサの構成の一例を示し、図（Ａ）はカバーを除いた状態の上面図、図（Ｂ）は図（Ａ）のセンサの内部を左側から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１には、本発明の実施例に係る傾きセンサとしての４方向センサの構成が示されており、この４方向センサ１０では、図１に示されるように、有機材料の基板１１の上に、発光素子としての赤外線ＬＥＤ（発光ダイオード）１２、受光素子としてのフォトトランジスタ１３ａ（ＰＴ1 ），１３ｂ（ＰＴ2 ）が金線１４で接続される。そして、遮光樹脂からなる仕切り遮光部（板）１５Ａによって、フォトトランジスタ１３ａ，１３ｂのそれぞれを有する一対の受光素子領域ＳＰ、この一対の受光素子領域ＳＰに挟まれる可動子領域ＳＡ、図１（Ａ）において可動子領域ＳＡの下方（又は上方）に位置するＬＥＤ１２の発光素子領域ＳＬが配置され、これらの領域は光透明樹脂１６で満たされる。更に、図１（Ｂ）,（Ｃ）のように、４方向センサ１０における基板１１の裏面を除く全周囲が遮光樹脂１５Ｂによって覆われている。
【００１５】
上記可動子領域ＳＡには、円柱状空間からなる可動子の移動空間部（穴部）１７が形成され、この移動空間部１７は、可動子領域ＳＡと発光素子領域ＳＬとの間の仕切り遮光部（遮光樹脂領域）１５Ａに設けられた開口ＨＬと、可動子領域ＳＡと２つのそれぞれの受光素子領域ＳＰとの間の仕切り部１５Ａに設けられた開口ＨＰ１,ＨＰ２とを有する。そして、この移動空間部１７には、この円柱状空間よりも直径の少し小さな円柱状（ボール、粉末等でもよい）の可動子１８が挿入され、この移動空間部１７の開口部［図１（Ｂ）,（Ｃ）の上側］は、遮光蓋２０で塞がれる。
【００１６】
なお、上記可動子１８は、フォトトランジスタ１３ａ，１３ｂにてより強い信号が得られるように、光沢のある金属、或いは白色のセラミック等、光反射率の高い材料を使用するようにしてもよい。
【００１７】
このような構成によれば、図１（Ａ）の状態から４方向センサ１０が傾く時、可動子１８は移動空間部１７内を回転するようにして移動し、この可動子１８が上記開口ＨＰ１,ＨＰ２,ＨＬを遮光する（塞ぐ）状態をフォトトランジスタ１３ａ，１３ｂで検出することで、４方向センサ１０の傾き、即ちこのセンサ１０を取り付けた対象物の傾きを検出することができる。
【００１８】
図２には、実施例の４方向センサの動作例が示されており、図２（Ａ）の方向１では、可動子１８が発光素子領域ＳＬ側の開口ＨＬを遮光する位置にあり、受光素子領域ＳＰへ入射する光はなくなり、両フォトトランジスタ１３ａ，１３ｂ（ＰＴ1 ,ＰＴ2 ）の検出はＯＦＦとなる。図２（Ｂ）の方向２では、可動子１８が開口ＨＰ２を遮光する位置にあり、発光素子１２の光はフォトトランジスタ１３ａへ入射することになり、このフォトトランジスタ１３ａ（ＰＴ1 ）の検出がＯＮとなり、図２（Ｃ）の方向３では、可動子１８が開口ＨＰ１,ＨＰ２のいずれも遮光しない位置にあり、発光素子１２の光は両方のフォトトランジスタ１３ａ,１３ｂへ入射することになり、このフォトトランジスタ１３ａ，１３ｂ（ＰＴ1 ,ＰＴ2 ）の検出がＯＮとなる。最後に、図２（Ｄ）の方向４では、可動子１８が開口ＨＰ１を遮光する位置にあり、発光素子１２の光はフォトトランジスタ１３ｂへ入射することになり、このフォトトランジスタ１３ｂ（ＰＴ2 ）の検出がＯＮとなる。このようにして、方向１〜４の傾き方向を検出することができる。
【００１９】
このような実施例においては、可動子領域ＳＡ、発光素子領域ＳＬ及び受光素子領域ＳＰが基板１１上に配置されるので、従来のように２段構成とはならず、４方向センサ１０を薄型化することができる。また、移動空間部１７を可動子１８の外形と同一となる円柱状で、少し大きくしたので、可動子１８の移動が小さくかつ円滑になり、移動音が抑制されることになる。
【００２０】
図３には、実施例の傾きセンサの製造方法が示されており、実施例の製造方法は、集合基板に多数のセンサを一度に制作するが、図３では、個々のセンサについて説明する。まず、図３（Ａ）のダイボンディング及びワイヤボンディング工程では、有機材料の基板１１上に、赤外線ＬＥＤ１２、フォトトランジスタ１３ａ，１３ｂがダイボンディングされ、その後、ワイヤボンディングにより金線１４で各素子が基板１１に対し電気的に接続される。続いて、図３（Ｂ）の光透明樹脂封止工程において、上記赤外線ＬＥＤ１２及びフォトトランジスタ１３ａ，１３ｂを接続した上記基板１１の上面側全体が光透明樹脂１６で封止され（満たされ）、全体が直方体となるように形成される。
【００２１】
図３（Ｃ）の遮光溝形成工程では、ダイサ等を用い、赤外線ＬＥＤ１２が配置される発光素子領域ＳＬ、フォトトランジスタ１３ａ，１３ｂが配置される一対の受光素子領域ＳＰ及びこの一対の受光素子領域間に設けられ、可動子１８が配置される可動子領域ＳＡを仕切るための遮光溝２１が形成され、続いて図３（Ｄ）の遮光樹脂封止工程では、上記遮光溝２１と光透明樹脂（可動子領域、発光素子領域及び受光素子領域）１６の周囲全面が遮光樹脂により封止される。これによって、上記遮光溝２１の遮光樹脂領域が各領域の仕切り遮光部１５Ａとなる。
【００２２】
次の図３（Ｅ）の円柱穴開け（移動空間部形成）工程では、フラットエンドミル等の切削工具を用いて、可動子領域ＳＡに円柱状空間からなる移動空間部１７が形成されると同時に、可動子領域ＳＡ−発光素子領域ＳＬ間の仕切り遮光部１５Ａの一部に開口ＨＬが切削され、また可動子領域ＳＡ−一対の受光素子領域ＳＰ間のそれぞれの仕切り遮光部１５Ａの一部に開口ＨＰ１、ＨＰ２が切削される。この移動空間部１７の形成では、基板１１の上面の一部を削り取り、光透明樹脂１６を完全に除去するようにする。
【００２３】
次いで、図３（Ｆ）では、上記移動空間部１７に円柱状の可動子１８が挿入されるが、この可動子１８の高さ（円柱体の高さ）は、移動空間部１７の深さより少し小さくすることが好ましく、これによって、漏れ電流を少なくし、Ｓ／Ｎ比を高くすることができる。その後、図３（Ｇ）では、移動空間部１７の開口部に遮光蓋（上蓋）２０が取り付けられることになり、この遮光蓋２０は、樹脂シートや有機基板を接着剤等で封止することで取り付けられる。
【００２４】
図４には、最終的に得られる集合基板体２２の一部が示されており、この集合基板体２２を各部にカットすることにより、個片化された個々の４方向センサ１０が製作される。
【００２５】
上記実施例では、４方向センサについて説明したが、これに限らず、他の構成の傾きセンサに本発明を適用することができる。例えば、実施例において一対の受光素子領域を図１（Ａ）の前後方向（図面の手前と奥）に追加して配置し、移動空間部を球状空間、可動子を球状体とすれば、８方向の傾きを検出するように構成することが可能となる。
【符号の説明】
【００２６】
１１…基板（集合基板）、      １２…ＬＥＤ、
１３ａ，１３ｂ…フォトトランジスタ、  １５Ａ…仕切り遮光部、
１５Ｂ…遮光樹脂、            １６…光透明樹脂、
１７…移動空間部、            １８…可動子、
２０…遮光蓋、                ２１…遮光溝、
２２…集合基板体、            ＳＡ…可動子領域、
ＳＬ…発光素子領域、          ＳＰ１,ＳＰ２…受光素子領域、
ＨＬ,ＨＰ１,ＨＰ２…開口。
【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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