(57)【要約】【課題】実装密度に優れた多層基板を内部に備えた小型で信頼性の高い光電センサを提供する。【解決手段】光素子１１１，１３１と汎用ＩＣとが同一側の面に実装された多層基板１００を備えた光電センサ１であって、多層基板１００の同一側の面には、光素子１１１と汎用ＩＣを共に収容する共通凹み部１３０が形成されると共に、共通凹み部の底面の一部に更なる凹み部１４０，１５０が形成され、汎用ＩＣが更なる凹み部１４０，１５０に収容されると共に、光素子１３１が共通凹み部１３０の更なる凹み部以外の底面１３０ａに配置され、汎用ＩＣの上面全体は遮光性の樹脂で覆われ、かつ共通凹み部には光透過性の樹脂が少なくとも光素子の上面を覆った状態で充填されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光素子と汎用ＩＣとが同一側の面に実装された多層基板を備えた光電センサであって、
前記多層基板の同一側の面には、前記光素子と汎用ＩＣを共に収容する共通凹み部が形成されると共に、当該共通凹み部の底面の一部に更なる凹み部が形成され、
前記汎用ＩＣが前記更なる凹み部に収容されると共に、前記光素子が前記共通凹み部の更なる凹み部以外の底面に配置され、
前記汎用ＩＣの上面全体は遮光性の樹脂で覆われ、かつ前記共通凹み部には光透過性の樹脂が少なくとも前記光素子の上面を覆った状態で充填されていることを特徴とする光電センサ。
【請求項２】
前記光素子は、投光素子、受光素子、表示用ＬＥＤの何れか一つからなることを特徴とする、請求項１に記載の光電センサ。
【請求項３】
前記光素子は、投光素子、受光素子、表示用ＬＥＤの少なくとも二つからなり、当該光素子の何れか一つと前記汎用ＩＣとが前記共通凹み部に共に収容されると共に、それ以外の光素子は前記多層基板の同一側の面に個別に形成された凹み部にそれぞれ収容され、かつ前記それ以外の光素子の上面は光透過性の樹脂で覆われていることを特徴とする、請求項１に記載の光電センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体の有無を光学的に検知するのに利用される光電センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、物体の有無を光学的に検知するのに光電センサが用いられている。そして、光電センサの小型化を図るために、光電センサ内部に多数の能動素子と受動素子を一枚の基板に実装し、かつ積層された基板に回路パターンを立体的に形成した多層構造のいわゆる多層基板が用いられることがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−４２９８３号公報（５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光電センサに内蔵される多層基板には、例えば投光素子、受光素子、表示用ＬＥＤ並びにこれらの素子を制御し物体の有無を検知する機能を有する汎用ＩＣ等が実装されている。そして、投光素子、受光素子、表示用ＬＥＤ等の光素子は、互いの光が干渉しないように多層基板の一側面に互いに隔たって形成された凹み部内にそれぞれ収容され、これらの各光素子が光アイソレートされている。また、これらの光素子は、多層基板の回路パターンにワイヤボンディングされ、投光素子及び受光素子が互いに機能するようにかつ表示用ＬＥＤが外部から認識可能なようにこれらの光素子及びそれに接続されたボンディングワイヤは例えば透明のエポキシ樹脂で覆われている。
【０００４】
一方、これらの素子とは別の汎用ＩＣは、例えばシリコンを母材とするものが多く、光に反応して誤動作を生じるおそれがあるので、上述した光素子とは独立して多層基板の上面に凹み部を設けてこの凹み部に収容され、多層基板の回路パターンにワイヤボンディングされた後、光を透過しない例えば遮光性を有するエポキシ樹脂等で覆われる。
【０００５】
しかしながら、多層基板がこのような構成を有すると、それぞれの光素子の収容用凹み部に加えて、汎用ＩＣの収容用凹み部を別個に設けなければならないので、多層基板自体が大型化してしまい、ひいてはこれを内蔵する光電センサ全体も大型化してしまう。
【０００６】
本発明の目的は、実装密度が高い多層基板を内部に備えた小型で信頼性の高い光電センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明に係る光電センサは、
光素子と汎用ＩＣとが同一側の面に実装された多層基板を備えた光電センサであって、
前記多層基板の同一側の面には、前記光素子と汎用ＩＣを共に収容する共通凹み部が形成されると共に、当該共通凹み部の底面の一部に更なる凹み部が形成され、
前記汎用ＩＣが前記更なる凹み部に収容されると共に、前記光素子が前記共通凹み部の更なる凹み部以外の底面に配置され、
前記汎用ＩＣの上面全体は遮光性の樹脂で覆われ、かつ前記共通凹み部には光透過性の樹脂が少なくとも前記光素子の上面を覆った状態で充填されている
ことを特徴としている。
【０００８】
本発明に係る光電センサがこのような構造の多層基板を有することで、共通凹み部の底面に汎用ＩＣ収容用の更なる凹み部を設けた二段構成となり、この更なる凹み部に汎用ＩＣを配置してこの汎用ＩＣの上面全体を遮光性の樹脂で覆うことによって汎用ＩＣが光から悪影響を受けることがなくなる。また、この汎用ＩＣの収容部よりも上段の共通凹み部の底部に光素子が配置され、その光素子の上面を透過性の樹脂で全体的に覆っているので、光素子の機能を損なうことがない。
【０００９】
そして、このように光を発したり受光したりする機能を有する光素子と、光に対して悪影響を受けないようにしなければならない汎用ＩＣとを共通する凹み部に収容することによって、多層基板に光素子とは別に汎用ＩＣ用の収容用の凹み部を設ける必要がなくなり、多層基板全体の小型化、ひいては光電センサの小型化を達成することができるようになる。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載の光電センサは、請求項１に記載の光電センサにおいて、
前記光素子は、投光素子、受光素子、表示用ＬＥＤの何れか一つからなることを特徴としている。
【００１１】
多層基板の同一側の面に備わった光素子が、投光素子、受光素子、表示用ＬＥＤの何れか一つであっても、多層基板の同一側の面に光素子収容用凹み部と汎用ＩＣ収容用凹み部とを個別に形成する必要がなくなるので、従来では達成し難かった多層基板全体の小型化、ひいては光電センサの小型化を達成することができるようになる。
【００１２】
また、本発明の請求項３に記載の光電センサは、請求項１に記載の光電センサにおいて、
前記光素子は、投光素子、受光素子、表示用ＬＥＤの少なくとも二つからなり、当該光素子の何れか一つと前記汎用ＩＣとが前記共通凹み部に共に収容されると共に、それ以外の光素子は前記多層基板の同一側の面に個別に形成された凹み部にそれぞれ収容され、かつ前記それ以外の光素子の上面は光透過性の樹脂で覆われていることを特徴としている。
【００１３】
本発明に係る光電センサがこのような構造の多層基板を有することで、投光素子、受光素子、表示用ＬＥＤの少なくとも二つのそれぞれが多層基板の同一側の面に個別に形成された凹み部に収容されるようになり、これによって、各光素子の光アイソレートを図ると共に、この何れかの光素子と汎用ＩＣとを一つの共通凹み部に収容することで、多層基板全体の集積度を上げて小型化を図ることができ、結果的に信頼性の高い小型の光電センサとすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、実装密度の高い多層基板を内部に備えた小型で信頼性の高い光電センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係る光電センサ１について説明する。本発明の一実施形態に係る光電センサ１は、図１に示すように、互いに嵌め合って直方体形状をなす半割り型の二つのケース１０（１１，１２）と、ケース１０の前面に備わったレンズユニット２０と、レンズユニット２０の背面に配置された多層基板１００と、ケース外部に導出し多層基板１００に電気的に接続されたケーブル３０と、ケース１０の一部を覆うプラグ１５とを備えている。ケース１０は例えばＡＢＳ樹脂（アクリルニトリル・プタジエン・スチレン樹脂）などの強度と成型性に優れた材質でできており、図示しないネジ等で互いに一体化して直方体形状をなしている。
【００１６】
レンズユニット２０は、投光レンズ２１と受光レンズ２２とを有し、図２に示す多層基板１００に備わった投光素子１１１からの検出光を光電センサ１の外部に投光レンズ２１を介して投光すると共に、投光素子１１１から投光された検出光が物体を介して反射して戻ってきたときにレンズユニット２０の受光レンズ２２を介して多層基板１００の受光素子１３１に受光させるようになっている。
【００１７】
多層基板１００は、本実施形態の場合、図３に示すように、例えば薄いセラミックでできた層を重ね合わせた多層構造を有し、図２に示すようにその一側面１００ａに投光素子収容用凹み部１１０と、表示用ＬＥＤ収容用凹み部１２０と、これ以外の受光素子１３１及び汎用ＩＣ１４１，１５１〜１５３を収容する共通凹み部１３０がそれぞれ独立して（光アイソレートして）形成されている。
【００１８】
なお、上述した多層基板１００はセラミック基板の多層構造である代わりに、ガラスエポキシ樹脂からなるプリント基板の多層構造であっても良い。
【００１９】
また、多層基板１００の各層にはここでは図示しない回路パターンが適所に形成され、ここでは図示しないスルーホールやインナービアホールなどのバイアホールを介して多層基板内部に立体的な回路パターンを形成している。また、多層基板１００の一側面１００ａには、投光素子側の縁部の近傍に３つの端子１０１，１０２，１０３が形成され、上述したケーブル３０と電気的に接続するようになっている。また、端子１０３の近傍及びこれと多層基板１００の一側面１００ａの対角線方向反対側には位置決め用穴１０５，１０６が形成され、この位置決め用穴１０５，１０６を介して多層基板１００がレンズユニット２０と光学的に適切な相対位置関係を保ったまま固定されるようになっている。
【００２０】
一方、多層基板１００の他側面１００ｂ（図３参照）には、ここでは詳細に示さない回路パターンが形成され、各回路パターンの適所にコンデンサや抵抗、ダイオードなどの多数の受動素子（図示せず）が表面実装技術（ＳＭＴ）により実装されている。また、他側面１００ｂの一方の端子には、感度調整用ボリューム１０９が実装されている（図１参照）。
【００２１】
投光素子１１１は、図３に示すように投光素子収容用凹み部１１０の底面に配置され、ボンディングワイヤ１１２によって多層基板１００の回路パターンの適所に電気的に接続されている。そして、これら投光素子１１１とボンディングワイヤ１１２とは、透光性に優れた例えば透明のエポキシ樹脂からなる樹脂部１１３が投光素子収容用凹み部１１０に充填されている。また、投光素子収容用凹み部１１０と反対側の多層基板１００の端部近傍には、上述の通り表示用ＬＥＤ収容用凹み部１２０が形成され、この凹み部１２０の底面に表示用ＬＥＤ１２１が配置されると共にボンディングワイヤ１２２によって表示用ＬＥＤ１２１と回路パターン（図示せず）とが電気的に接続されている。また、表示用ＬＥＤ収容用凹み部１２０には、表示用ＬＥＤ１２１及びボンディングワイヤ１２２を覆うように透光性に優れた例えば透明のエポキシ樹脂からなる樹脂部１２３が表示用ＬＥＤ収容用凹み部１２０に充填されている。
【００２２】
多層基板１００の一側面１００ａにおいて投光素子収容用凹み部１１０と表示用ＬＥＤ収容用凹み部１２０の間には、図２及び図４に詳細に示すように受光素子１３１と汎用ＩＣ１４１，１５１〜１５３を共に収容する共通凹み部１３０が形成されている。この共通凹み部１３０は、その底面の一部に更なる凹み部１４０，１５０（図２参照）を備えると共に、共通凹み部１３０の更なる凹み部以外の底面１３０ａ（図４参照）には受光素子１３１が配置され、ボンディングワイヤ１３２（図２参照）を介して多層基板１００の回路パターンに電気的に接続されている。また、共通凹み部１３０の底面１３０ａの一部に形成された更なる凹み部１４０には汎用ＩＣ１４１が配置されると共に、更なる凹み部１４０に隣接して共通凹み部１３０の底面に形成された更なる凹み部１５０にも汎用ＩＣ１５１〜１５３が配置されている。これらの汎用ＩＣは、本実施形態の場合、光電センサ１の機能を達成するためのカスタムＩＣからなる第１の汎用ＩＣ１４１と、トランジスタやダイオードが実装された第２の汎用ＩＣ１５１〜１５３からなる。これらの汎用ＩＣ１４１，１５１〜１５３もボンディングワイヤ１４４，１５４を介して多層基板１００の回路パターンに電気的に接続されている。そして、更なる凹み部１４０，１５０に収容された汎用ＩＣ１４１，１５１〜１５３の周囲及び上面、並びにボンディングワイヤ１４４，１５４は、遮光性を有した黒色の樹脂部１４５，１５５で覆われている（実際の外観に近い状態を示した図５参照）。
【００２３】
なお、この場合、本実施形態では黒色の樹脂部１４５はフィラーを含有した黒色のエポキシ樹脂かこれと同等品を用いている。
【００２４】
なお、この遮光性の樹脂部１４５，１５５の上面は、図４に示すように、汎用ＩＣ１４１よりも一段上部に配置された受光素子１３１の上面（受光面）を覆うことなく、受光素子１３１の光検出特性を損なわないようになっている。そして、この共通凹み部１３０には、受光素子１３１の上面を含めた周囲全体及び上述した汎用ＩＣ１４１，１５１〜１５３及び受光素子１３１に接続したボンディングワイヤ１４４，１５４並びに遮光性の黒色の樹脂部１４５，１５５を全て覆うように透光性を有する例えば透明のエポキシ樹脂１３５が充填されている。即ち、遮光性の樹脂部１４５の上層に透光性の樹脂部１３５が積層された二層構造をなしている。
【００２５】
なお、この樹脂部１３５は、共通凹み部１３０の上面近くまで充填されているが、必ずしもこの上面と面一になる必要はなく、上述した各構成要素を覆う程度に充填されていれば十分である。また、上面を超えて充填されていても良い。
【００２６】
本発明の上述の実施形態に係る光電センサ１の多層基板１００がこのような構造、即ちこの共通凹み部１３０の底面に汎用ＩＣ収容用の更なる凹み部１４０，１５０を設けた二段構成とし、かつこの更なる凹み部１４０，１５０に汎用ＩＣ１４１，１５１〜１５３をそれぞれ配置して汎用ＩＣ１４１，１５１〜１５３を遮光性の例えば黒色樹脂で覆うことによって汎用ＩＣ１４１，１５１〜１５３が光から悪影響を受けることがなくなる。また、この汎用ＩＣ収容用の更なる凹み部１４０，１５０よりも上側に位置する共通凹み部１３０の底面１３０ａに受光素子１３１を配置し、その受光素子１３１とこれに接続されたボンディングワイヤ１３２とを透光性の透明の樹脂からなる樹脂部１３５で黒色の樹脂部１４５の上面も含めて全体的に覆っているので、受光素子１３１が光を受光するのを妨げることがない。
【００２７】
また、本発明の光電センサ１によると、光に対して反応する必要のある受光素子１３１と光に対して反応させないようにしなければならない汎用ＩＣ１４１，１５１〜１５３とを同一の収容部内に共に収容することができるので、光電センサ１に収容された多層基板１００の集積化に貢献することができ、多層基板１００の小型化を図り、ひいては光電センサ１の小型化を達成することができる。
【００２８】
また、本実施形態における光素子である投光素子１１１、受光素子１３１、表示用ＬＥＤ１２１は、それぞれ多層基板１００の同一側の面に個別に形成された各凹み部１１０，１３０，１２０に収容されているので、それぞれが光アイソレートされ干渉し合うことはない。そのため、本実施形態に係る光電センサの信頼性を高めることができる。
【００２９】
なお、上述の実施形態における汎用ＩＣのボンディングワイヤは、汎用ＩＣの上面を覆う遮光性の樹脂で覆われていても良く、これより上層の透光性の樹脂で覆われていても良い。
【００３０】
また、遮光性を有する樹脂は、上述の実施形態のように黒色の樹脂に限定されず、実質的に遮光性を有していれば茶色の樹脂等様々な樹脂を使用可能である。
【００３１】
また、上述の実施形態では、光素子として、投光素子、受光素子、表示用ＬＥＤを挙げたが、これら以外の光素子も本発明には適用可能であることは言うまでもない。
【００３２】
また、上述した実施形態のように汎用ＩＣと受光素子を上述した共通凹み部に収容するのではなく、汎用ＩＣと他の光素子（投光素子又は表示用ＬＥＤの何れか一方）を共通凹み部に収容しても良い。この場合においても、残りの各光素子を個別の収容用凹み部に収容して光アイソレートすることで、多層基板の集積密度を高め、小型化を図ると共に上述の実施形態と同様に各光素子が干渉することがなく、小型で信頼性の高い光電センサとすることができる。
【００３３】
また、上述した実施形態とは異なり、多層基板に備わった光素子が、投光素子、受光素子、表示用ＬＥＤの何れか二つからなり、これら光素子の何れか一つと汎用ＩＣとが共通凹み部に共に収容されると共に、それ以外の光素子は多層基板の同一側の面に個別に形成された凹み部に収容され、かつそれ以外の光素子の上面は光透過性の樹脂で覆われていても本発明の作用効果を当然に発揮し得る。
【００３４】
また、多層基板の同一側の面に備わった光素子が、投光素子、受光素子、表示用ＬＥＤの何れか一つだけであっても、従来のように多層基板の同一側の面に光素子収容用凹み部と汎用ＩＣ収容用凹み部とを個別に形成する必要がなくなるので、多層基板の小型化を図ることができ、本発明の作用効果を発揮し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る光電センサの分解斜視図である。
【図２】図１に示した光電センサの多層基板の平面図である。
【図３】図２に示した多層基板の側方断面図である。
【図４】図３に示した断面図の共通凹み部を拡大して示した詳細断面図である。
【図５】図２に示した平面図を実際の態様に即して示した平面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    光電センサ
１０（１１，１２）    ケース
１５    プラグ
２０    レンズユニット
２１    投光レンズ
２２    受光レンズ
３０    ケーブル
１００    多層基板
１００ａ    一側面
１００ｂ    他側面
１０１，１０２，１０３    端子
１０５，１０６    位置決め用穴
１０９    感度調整用ボリューム
１１０    投光素子収容用凹み部
１１１    投光素子
１１２    ボンディングワイヤ
１１３    樹脂部
１２０    表示用ＬＥＤ収容用凹み部
１２１    表示用ＬＥＤ
１２２    ボンディングワイヤ
１２３    樹脂部
１３０    共通凹み部
１３０ａ    底面
１３１    受光素子
１３２    ボンディングワイヤ
１３５    樹脂部
１４０    更なる凹み部
１４１    汎用ＩＣ
１４４    ボンディングワイヤ
１４５    樹脂部
１５０    更なる凹み部
１５１〜１５３    汎用ＩＣ
１５４    ボンディングワイヤ
１５５    樹脂部
【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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