(57)【要約】【課題】物体検出センサを小型化させる。【解決手段】物体検出センサ１の立体回路基板１０に、発光する光の光路を阻害することなく発光素子１２を埋設する凹部１１ａ，１１ｂと、受光する光の光路を阻害することなく受光素子２２を埋設する凹部２１ａ，２１ｂとを形成し、凹部１１ａ，１１ｂ、凹部２１ａ，２１ｂにそれぞれ透明な樹脂を充填し、発光素子１２と、受光素子２２とを固定させることで実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発光する発光素子と、前記発光素子から発光された光を受光する受光素子と、前記受光素子によって受光された光に応じて発光素子と受光素子間に存在する物体を検出する物体検出センサにおいて、
発光する光の光路を阻害することなく前記発光素子を埋設する第１の凹部と、受光する光の光路を阻害することなく前記受光素子を埋設する第２の凹部とが形成された立体回路基板を備え、
前記立体回路基板の第１の凹部と、第２の凹部にそれぞれ透明な樹脂を充填することで、前記発光素子と、前記受光素子とを前記立体回路基板に固定すること
を特徴とする物体検出センサ。
【請求項２】
前記発光素子、前記受光素子にそれぞれ突起電極を形成してフリップチップ実装すること
を特徴とする請求項１記載の物体検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を利用し、測定対象物の有無や状態の変化を非接触で検出する物体検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化に伴い、機器内の組立合理化、省スペース化が要求されている。このような要求に伴い、従来のガラスエポキシプリント基板に代表されるような平面的な形のプリント配線基板では対応しきれない電子機器も増加傾向にある。これに対応する手法として、射出成形品の表面に立体的に直接電気回路を形成する射出成型回路部品（ＭＩＤ：Molded Interconnect Device）技術が考案されている。具体的には、射出成形された基板の表面に立体的に、微細な電気回路を形成する微細複合加工技術（ＭＩＰＴＥＣ：Microscopic Integrated Processing Technology）が考案、開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
微細複合加工技術は、射出成形された基板上に電気回路や機械的・電気的機能を組み込んだ部品を製造する技術（射出成形回路部品の製造技術）であり、特に、レーザを用いた加工により、極めて微細な３次元の回路形成が可能となり、基板上に形成するパターン変更などの自由度を高めることができる。
【特許文献１】特開平７−６６５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、発光素子から発光された光を受光して、発光素子と受光素子間に存在する測定対象物の有無や状態の変化を非接触で検出する物体検出センサが考案されている。このような物体検出センサは、平面回路基板上にディスクリート部品である発光素子、受光素子を実装するような構成となっている。このようにディスクリート部品である発光素子、受光素子を平面回路基板上に実装すると、物体検出センサを必要以上に大型化させてしまい、当該物体検出センサの利用用途を限定してしまうといった問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、発光素子、受光素子を実装した場合であっても、必要以上に装置を大型化させることなく小型化させることができる物体検出センサ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】
【０００６】
本発明の物体検出センサは、光を発光する発光素子と、前記発光素子から発光された光を受光する受光素子と、前記受光素子によって受光された光に応じて発光素子と受光素子間に存在する物体を検出する物体検出センサにおいて、発光する光の光路を阻害することなく前記発光素子を埋設する第１の凹部と、受光する光の光路を阻害することなく前記受光素子を埋設する第２の凹部とが形成された立体回路基板を備え、前記立体回路基板の第１の凹部と、第２の凹部にそれぞれ透明な樹脂を充填することで、前記発光素子と、前記受光素子とを前記立体回路基板に固定し、上述の課題を解決する。
【０００７】
また、前記発光素子、前記受光素子にそれぞれ突起電極を形成してフリップチップ実装することで、上述の課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発光素子、受光素子としてチップサイズの素子を使用することができるため、当該物体検出センサを非常に小型化することを可能とする。また、発光素子と受光素子とを対向配置させるための第１の凹部、第２の凹部を立体回路基板に形成することで、発光素子、受光素子の位置決めが容易となるため、光軸合わせなどの光学的調整を基板実装後に実施する手間を省くことを可能とする。
【０００９】
また、本発明によれば、突起電極（バンプ）によるフリップチップ実装により、発光素子、受光素子を立体回路基板に実装することで、立体回路基板に形成した第１の凹部、第２の凹部に発光素子、受光素子を埋設することに加えて、さらに小型化、薄型化を実現することを可能とするとともに、高密度化も実現することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
［第１の実施の形態］
まず、図１を用いて、本発明の第１の実施の形態として示す物体検出センサ１について説明をする。
【００１２】
図１（ａ）に示すように、物体検出センサ１は、立体回路基板１０と、ＬＥＤ（Light Emitting Diode ）などのチップサイズの発光素子１２と、同じくチップサイズの受光素子２２とを備えている。
【００１３】
立体回路基板１０は、発光素子１２を設ける設置部１０Ａと、受光素子２２を設ける設置部１０Ｂとを形成するように空間ＳＰが設けられた構造となっている。物体検出センサ１は、この空間ＳＰに存在する測定対象物に発光素子１２から発光される光を、受光素子２２で受光することで、発光素子と受光素子間に存在する測定対象物の有無や状態の変化を非接触で検出することができる。
【００１４】
立体回路基板１０の設置部１０Ａには、発光素子１２を埋設するための凹部１１ａが形成されている。発光素子１２は、受光素子２２へと向けて光を発光するように発光面を空間ＳＰ方向へと向けて設置される。これに応じて、設置部１０Ａには、発光素子１２から発光される光の光路を阻害することのないように凹部１１ｂが形成されている。
【００１５】
また、設置部１０Ａには、発光素子１２に電源供給などの目的で立体回路基板１０上に形成された導体パターン１４に電気的に接続されるワイヤ１３を埋設するための凹部１１ｃも形成されている。さらに、これに対応させて導体パターン１４も、立体回路基板１０に形成した凹部１１ｄ内に埋設するように形成する。
【００１６】
このように、設置部１０Ａに形成された凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，立体回路基板１０に形成された凹部１１ｄには、透明な樹脂を充填して封止する。これにより、発光素子１２から発光される光の光路を阻害することなく、発光素子１２を固定することができる。  図１（ｂ）に、図１（ａ）に示す矢印Ａ方向から設置部１０Ａを視認した様子を示す。図１（ｂ）に示すように、発光素子１２、ワイヤ１３は、樹脂層ＭＤにより立体回路基板１０の表面１０ａより上部に出ることなく封止され、立体回路基板１０内に収めることができ物体検出センサ１を小型化することができる。
【００１７】
ここで、物体検出センサ１と比較するために、図２に従来の物体検出センサ５１を示す。図２（ａ）に示すように、物体検出センサ５１は、平面回路基板５０の設置部５０Ａ，５０Ｂ上にそれぞれディスクリート部品である発光素子５２、受光素子６２を搭載している。これにより、図２（ａ）の矢印Ｂ方向から視認した様子を示した図２（ｂ）のように、物体検出センサ５１の厚みは、平面回路基板５０の設置部５０Ａの厚みと、発光素子５２の厚みとを足し合わせた厚みｄ２となることが分かる。さらに、ワイヤの分も考慮すれば厚みｄ２以上となってしまうことになる。
【００１８】
これに対して、図１（ｂ）に示すように物体検出センサ１では、発光素子１２、ワイヤ１３は、凹部１１ａ，１１ｃに埋設されるため、物体検出センサ１の厚みは、立体回路基板１０の厚みｄ１だけでありｄ１＜ｄ２という関係を満たすことになる。
【００１９】
なお、図１（ａ）に示すように発光素子１２へと延びる導体パターン１５は、立体回路基板１０の表面１０ａに形成されているが、図示しない凹部を形成してこの導体パターン１５も埋設するようにしてもよい。
【００２０】
続いて、受光素子２２側の設置部１０Ｂについて説明をする。受光素子２２側の設置部１０Ｂも発光素子１２側の設置部１０Ａと全く同様に考えることができる。
【００２１】
すなわち、図１（ａ）に示すように、立体回路基板１０の設置部１０Ｂには、受光素子２２を埋設するための凹部２１ａが形成されている。受光素子２２は、発光素子１２から発光される光を受光するように受光面を空間ＳＰ方向へと向けて設置される。これに応じて、設置部１０Ｂには、受光素子２２から発光される光の光路を阻害することのないように凹部２１ｂが形成されている。
【００２２】
また、設置部１０Ｂには、受光素子２２に電源供給などの目的で立体回路基板１０上に形成された導体パターン２４に電気的に接続されるワイヤ２３を埋設するための凹部２１ｃも形成されている。さらに、これに対応させて導体パターン２４も、立体回路基板１０に形成した凹部２１ｄ内に埋設するように形成する。
【００２３】
このように、設置部１０Ｂに形成された凹部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，立体回路基板１０に形成された凹部２１ｄには、透明な樹脂を充填して封止する。これにより、発光素子１２から発光される光の光路を阻害することなく、受光素子２２を固定することができる。
【００２４】
なお、図１（ａ）に示すように受光素子２２へと延びる導体パターン２５は、立体回路基板１０の表面１０ａに形成されているが、図示しない凹部を形成してこの導体パターン２５も埋設するようにしてもよい。
【００２５】
上述したような立体回路基板１０は、絶縁性基材を目的の形状に射出成型、薄膜形成、レーザビームによる必要な導体パターンの輪郭部の薄膜除去、必要な導体パターン部の電気銅メッキ、ソフトエッチングによる余分な薄膜部の除去、ニッケル、金の順で電気メッキするなどして回路形成をすることにより形成される。なお、立体回路基板１０のように３次元立体形状となる基板の製造方法については、特開平７−６６５３３に記載されているため詳細な説明を省略をする。
【００２６】
このように、物体検出センサ１の立体回路基板１０には、発光する光の光路を阻害することなく発光素子１２を埋設する凹部１１ａ，１１ｂと、受光する光の光路を阻害することなく受光素子２２を埋設する凹部２１ａ，２１ｂとが形成され、凹部１１ａ，１１ｂ、凹部２１ａ，２１ｂにそれぞれ透明な樹脂を充填することで、発光素子１２と、受光素子２２とを固定させる。
【００２７】
したがって、発光素子１２、受光素子２２としてチップサイズの素子を使用することができるため、物体検出センサ１を非常に小型化することができる。また、発光素子１２と受光素子２２とを対向配置させるための凹部１１ａ、凹部２１ａを立体回路基板１０に形成することで、発光素子１２、受光素子２２の位置決めが容易となるため、光軸合わせなどの光学的調整を基板実装後に実施する手間を省くことができる。
【００２８】
［第２の実施の形態］
続いて、図３を用いて、本発明の第２の実施の形態として示す物体検出センサ２について説明をする。なお、物体検出センサ２は、上述した物体検出センサ１を改良したものであるため、重複する個所については同一番号を付し説明を省略する。
【００２９】
物体検出センサ２は、発光素子１２、受光素子２２の電気的接続をワイヤボンディングではなく、フリップチップ実装により実現している。フリップチップ実装とは、電子機器などの小型化、薄型化、高密度化の必要性に伴い、バンプと呼ばれる突起電極（接続用金属）を形成し、直接電気接続をする実装手法である。  
図３（ａ）に、フリップチップ実装により、発光素子１２、受光素子２２を実装した様子を示す。図３（ａ）に示すように、立体回路基板１０の設置部１０Ａ，１０Ｂには、立体回路基板１０の中央部へと延びる凹部１１ｅ，２１ｅがそれぞれ形成され、導体パターン１６，１７、導体パターン２６，２７が埋設されている。
【００３０】
図３（ｂ）に、図３（ａ）に示すＩ−Ｉ線で切断したＩ−Ｉ断面図を示す。図３（ｂ）に示すように発光素子１２の図示しない電極端子には、金からなる突起電極（バンプ）３１，３２を形成して導体パターン１６，１７に電気的に接続させている。図示しないが、受光素子２２側も全く同様にして突起電極（バンプ）を形成して導体パターン２６，２７に電気的に接続させている。
【００３１】
このように、突起電極（バンプ）によるフリップチップ実装により、発光素子１２、受光素子２２を立体回路基板１０に実装することで、立体回路基板１０の設置部１０Ａ，１０Ｂに形成した凹部１１ａ，２１ａに発光素子１２、受光素子２２を埋設することに加えて、さらに小型化、薄型化を実現することができるとともに、高密度化も実現することができる。
【００３２】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施の形態として示す物体検出センサの構成について説明するための図である。
【図２】従来技術として示す物体検出センサの構成を示した図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態として示す物体検出センサの構成について説明するための図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  物体検出センサ
２  物体検出センサ
１０  立体回路基板
１０Ａ  設置部
１０Ｂ  設置部
１１ａ  凹部
１１ｂ  凹部
１１ｃ  凹部
１１ｄ  凹部
１２  発光素子
１３  ワイヤ
２１ａ  凹部
２１ｂ  凹部
２１ｃ  凹部
２１ｄ  凹部
２２  受光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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