(57)【要約】【課題】  基板上に対向配置される発光素子及び受光素子と、この発光素子及び受光素子を封止する透光樹脂体とからなるフォトインタラプタにおいて、前記透光樹脂体に遮光又は反射作用を備えた被覆部材を隙間なく被覆することによって、前記発光部から出射された光を効率よく受光部に入射させることのできる表面実装タイプのフォトインタラプタを提供することである。【解決手段】  発光部２３が基板２２上に実装される発光素子２８と、この発光素子２８を封止する発光側の透光樹脂体３０とからなり、受光部２３が基板２２上に実装される受光素子４０と、この受光素子４０を封止する受光側の透光樹脂体４２とからなるフォトインタラプタ２１であって、前記発光側及び受光側の透光樹脂体３０，４２の外周を基板２２の上面より下方に延びる外周延長部３１ａ，４３ａを有した遮光樹脂体３１，４３で被覆した。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
この基板の上部に左右対向して設けられる発光部及び受光部とを備え、
前記発光部が前記基板の上面に実装される発光素子と、この発光素子を封止する発光側の透光樹脂体とからなり、
前記受光部が前記基板の上面に実装される受光素子と、この受光素子を封止する受光側の透光樹脂体とからなるフォトインタラプタであって、
前記発光側及び受光側の透光樹脂体の外周が、前記素子が実装される基板の上面より下方に延びる外周延長部を有する被覆部材によって被覆されることを特徴とするフォトインタラプタ。
【請求項２】
前記被覆部材が、遮光樹脂体又は光反射体で構成される請求項１記載のフォトインタラプタ。
【請求項３】
前記基板の上面には、前記発光側及び受光側それぞれの透光樹脂体の外周部に沿って凹部が設けられ、この凹部に前記被覆部材の外周延長部が埋設される請求項１記載のフォトインタラプタ。
【請求項４】
前記発光部は、前記基板の上面に発光面を上向きにして配置される発光素子と、この発光素子から発せられる光を前記受光部に向けて反射させる傾斜背面を有する発光側の透光樹脂体とを備え、前記傾斜背面が光反射体によって形成されている請求項１記載のフォトインタラプタ。
【請求項５】
前記受光部は、前記基板の上面に受光面を上向きにして配置される受光素子と、この受光素子に前記発光部から発せられた光を反射させる傾斜背面を有する受光側の透光樹脂体とを備え、前記傾斜背面が光反射体によって形成されている請求項１記載のフォトインタラプタ。
【請求項６】
前記発光側の透光樹脂体の前面にスリット状の出射部が設けられ、この出射部を除く透光樹脂体の外周面が前記光反射体によって形成されている請求項１記載のフォトインタラプタ。
【請求項７】
前記受光側の透光樹脂体の前面にスリット状の入射部が設けられ、この入射部を除く透光樹脂体の外周面が前記光反射体によって形成されている請求項１記載のフォトインタラプタ。
【請求項８】
前記光反射体は、メッキ又は蒸着によって形成される金属薄膜である請求項４乃至７のいずれかに記載のフォトインタラプタ。
【請求項９】
前記傾斜背面が平坦面状又は湾曲面状に形成される請求項４又は５記載のフォトインタラプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光部と受光部とを基板上に対向して設け、その間の空間を被検出物が通過して光を遮ることにより、前記被検出物の有無や位置を検出する表面実装タイプのフォトインタラプタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のフォトインタラプタとしては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。このフォトインタラプタ１は、図８に示すように、発光部２と、受光部３と、レンズ部４と、これらの発光部２、受光部３及びレンズ部４をその内部に収納して一体化させる遮光性のケース５とから構成されている。前記ケース５は、断面凹形状の溝部６を有する略立体形状であり、内部には前記発光部２、受光部３及びレンズ部４を収納する中空部が形成されている。また、前記溝部６の両側面には対向する位置にスリット状の出射部７と入射部８が形成されている。
【０００３】
一方、前記ケース５の中空部内に収納される発光部２及び受光部３は、それぞれがリードフレーム９，１０と、これらリードフレーム９，１０に搭載された発光素子１１又は受光素子１２と、これら発光素子１１及び受光素子１２を封止する透光樹脂体１３，１４とで構成され、発光部２の発光面１５と受光部３の受光面１６とが互いに向かい合うように配設されている。
【０００４】
このような構成からなる従来のフォトインタラプタ１にあっては、発光部２の発光面１５から出射された光はレンズ部４によって平行光に近づけられ、出射部７及び入射部８をすり抜けた光が受光面１６を通じて受光部３に入射される。このとき、ケース５の溝部６を被検出物が通過して光を遮ると、受光部３における受光量が変化するので、これによって位置検出を行なうことができる。
【０００５】
また、近年の薄型化、小型化が進む電子機器に搭載可能な構成にするために、例えば、特許文献２に記載されているような表面実装タイプのフォトインタラプタが知られている。このタイプのフォトインタラプタは、前記フォトインタラプタ１のようなリードフレームを使用せず、基板の上面に発光素子及び受光素子を表面実装し、その上を樹脂材で封止した構造がとられている。
【特許文献１】特開２００１−１３５８５２号公報
【特許文献２】特開平６−７７５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているようなフォトインタラプタ１にあっては、発光部２の発光面１５と受光部３の受光面１６とが向かい合わせに配置され、発光部２の正面から出射した光の一部のみを直接出射部７からすり抜けさせる構造となっていることから、発光部２の正面から出射した光であっても出射部７の左右に拡散した光や発光部２の正面以外から出射された光が有効に利用されず、受光量が少なくなる。このため、被検出物の位置検出の信頼性に影響を及ぼすおそれがあった。
【０００７】
一方、上記特許文献２に記載されているような表面実装タイプのフォトインタラプタにあっては、表面実装された発光素子及び受光素子を放物面が形成された透光樹脂体と、この透光樹脂体の上方に設けられる遮光樹脂体とによって封止されていることから、前記発光素子から放出される光を受光側に向けて導くことができる。しかしながら、前記遮光樹脂体は、透光樹脂体を基板の上方で形成されるため、基板の平坦度が低く凹凸がある場合や、樹脂材を基板上に充填成形する際のバラツキ等によって、前記透光樹脂体と遮光樹脂体との境目に僅かな隙間が生じる場合がある。このような隙間が生じると、発光側の光が周囲に漏れ、受光素子は不要な外部光を検出するためにＳ／Ｎ比が悪化し、被検出物の検出精度の低下を引き起こすおそれがあった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、基板上に対向配置される発光素子及び受光素子と、この発光素子及び受光素子を封止する透光樹脂体とからなるフォトインタラプタにおいて、前記透光樹脂体に遮光又は反射作用を備えた被覆部材を隙間なく被覆することによって、前記発光部から出射された光を効率よく受光部に入射させることのできる表面実装タイプのフォトインタラプタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のフォトインタラプタは、基板と、この基板の上部に左右対向して設けられる発光部及び受光部とを備え、前記発光部が前記基板の上面に実装される発光素子と、この発光素子を封止する発光側の透光樹脂体とからなり、前記受光部が前記基板の上面に実装される受光素子と、この受光素子を封止する受光側の透光樹脂体とからなるフォトインタラプタであって、前記発光側及び受光側の透光樹脂体の外周が、前記素子が実装される基板の上面より下方に延びる外周延長部を有する被覆部材によって被覆されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るフォトインタラプタによれば、前記発光側及び受光側の透光樹脂体を覆う被覆部材が発光素子や受光素子が実装されている基板の上面より下方に延びる外周延長部を有して形成されることによって、前記基板と透光樹脂体の境界面での発光漏れを有効に防止することができる。これによって、受光部側での入射効率が高まり、検出精度の向上効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面に基づいて本発明に係るフォトインタラプタの実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１乃至図３に示すように、第１の実施形態に係るフォトインタラプタ２１は、ブロック状の基板２２と、この基板２２の上面に配置された発光部２３及び受光部２４とを備える。前記基板２２は、断面凹形状の溝部２５を中央部分に有する略立体形状であり、前記溝部２５を挟んで左右両側の上面２６，２７に前記発光部２３及び受光部２４が設けられている。なお、前記上面２６，２７は同一高さに形成されている。
【００１３】
前記発光部２３は、前記基板２２の一方の上面２６に発光面２９を上向きにして配置される発光素子２８と、この発光素子２８を封止するために基板２２の上面２６に形成される発光側の透光樹脂体３０と、この透光樹脂体３０の外周面の一部に形成される光反射体３０ａと、透光樹脂体３０を覆う遮光樹脂体３１とを有している。前記発光素子２８は、例えば上面に強い発光面を有するチップ状の角形発光ダイオードであり、基板２２の上面２６にプリント形成された電極板（図示せず）の上に配置されている。透光樹脂体３０は、前記発光素子２８から発せられる光を通す透光性を有した樹脂材が用いられ、発光素子２８の上方位置に受光部２４側に向かって傾斜する傾斜背面３２を有して形成されている。この傾斜背面３２は、発光素子２８から放出した光を反射させて受光部２４側に導く。そのためこの傾斜面３２の傾斜角度も重要となる。
【００１４】
また、前記発光素子２８からは前記発光面２９のみならず側面からも放出されるので、それらの光も効果的に反射させるために、前記傾斜背面３２を設けた透光樹脂体３０全体を被覆部材（遮光樹脂体）３１によって封止する。本発明の特徴的な点は、図１及び図２に示したように、前記遮光樹脂体３１が、前記透光樹脂体３０の形成面より下の基板２２側に延長して覆う外周延長部３１ａを有して形成されたところにある。また、前記基板２２には、透光樹脂体３０の外周に沿って前記外周延長部３１ａが入り込んで満たすための凹部３９が設けられている。この凹部３９は、前記基板２２の外周部をハーフエッチングして段差状に形成される。前記遮光樹脂体３１は、基板２２上に金型を配設し、遮光性の樹脂材を前記凹部３９に行き渡るようにして充填して成形される。また、被覆部材としては、遮光樹脂体３１の他に、前記外周延長部３１ａを有した金属薄膜であってもよい。このような金属薄膜によって形成される場合は、メッキ又は蒸着によって、前記透光樹脂体３０の外周部から前記凹部３９に延長して形成される。
【００１５】
前記遮光樹脂体３１の形状は特に制限されないが、小型化及び薄型化を図る場合や成形を容易にするために、外形形状が略直方体であり、基板２２の上面２６と略同じ形状の底面を有するのが好ましい。また、前記透光樹脂体３０及び遮光樹脂体３１の樹脂材料は特に制約を受けることがない。例えば、透光樹脂体３０の樹脂材料としては、透明エポキシや透明シリコンなどを用いることができ、遮光樹脂体３１としては、酸化チタン入りエポキシなどを用いることができる。また、傾斜背面３２の外表面に光反射体を形成することで、受光部２４に向かわせる光量を多くすることができる。前記光反射体は、反射率の高い銀やアルミニウム等の金属薄膜をメッキ又は蒸着することによって形成される。なお、前記光反射体３０ａは、前記金属薄膜以外に、傾斜背面３２の外周面に塗布される銀やアルミニウム等の微粒子が含有された塗料であってもよい。
【００１６】
この実施形態において、前記遮光樹脂体３１の溝部２５側の前面３６には前記傾斜背面３２などで反射した光を受光部２４側に出射するための出射部として、例えば出射スリット３７が形成されている。この出射スリット３７は、前記前面３６の略中央部に縦方向に形成されるもので、スリット表面には前記透光樹脂体３０の一部が露出している。
【００１７】
一方、受光部２４は、前記基板２２の溝部２５を挟んで発光部２３と対向する位置に設けられ、基板２２の他方の上面２７に受光面４１を上向きにして配置される受光素子４０と、この受光素子４０を封止するために基板２２の上面２７に形成される透光樹脂体４２と、透光樹脂体４２の形成面である基板２２の上面より下方に延びる外周延長部４３ａを有した遮光樹脂体４３とからなっている。また、前記透光樹脂体４２の外周部の基板２２面には、前記外周延長部４３ａを埋設するための凹部３９が設けられる。受光素子４０は、例えば上面に受光面４１を有するチップ状のフォトトランジスタであり、前記発光ダイオードと同様、基板２２の上面２７にプリント形成された電極板（図示せず）の上に配置されている。透光樹脂体４２の形状は、受光素子４０の上方位置に設けられる傾斜背面４４が発光素子２８側に傾斜し、反射作用を高めるための光反射体３０ａが必要に応じて設けられている以外は、前記発光部２３側の透光樹脂体３０と同様の構成からなるので、ここでは詳細な説明を省略する。また、遮光樹脂体４３及びこの遮光樹脂体４３の溝部２５側の前面４８に形成される光の入射部としての入射スリット４９も発光部２３側と同様の構成からなるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１８】
この実施形態のフォトインタラプタ２１にあっては、前記発光部２３の発光素子２８、出射スリット３７と、受光部２４の受光素子４０、入射スリット４９とが、一直線上に位置している。また、前記基板２２の下面には図２で示したマザーボード５１の上面プリント配線（図示せず）に表面実装するための接続電極が四隅に設けられ、この接続電極は基板２２の側面電極５３を介して前記発光素子２８及び受光素子４０が配置される電極板（図示せず）と導通している。
【００１９】
次に、上記構成からなるフォトインタラプタ２１の作用について説明する。図２に示されるように、発光素子２８の発光面２９から放出された光は、透光樹脂体３０の傾斜背面３２やその他の側面において反射が繰り返されるが、前記発光側の遮光樹脂体３１の外周延長部３１ａが透光樹脂体３０の外周下端部を基板２２の下方まで完全に覆っているため、外部への発光漏れを完全に遮断することができる。これによって、透光樹脂体３０内での反射光量が高い状態で受光部２４側に出射される。一方、受光部２４内に入射された光は、透光樹脂体４２の傾斜背面４４やその他の側面で下向きに反射が繰り返されるが、この受光側の遮光樹脂体４３においても、外周延長部４３ａが透光樹脂体４２の外周部下端部が隙間なく被覆されるため、受光部２４内に入射した光は受光素子４０に効率よく取り込むことができる。このように、前記発光部２３と受光部２４の間を伝達する透過光の収束性が高まるため、被検出物が溝部２５を通過して透過光を遮った際に、受光素子４０での受光量の変化を正確に感知し、被検出物の有無や位置を精度よく検出することができる。
【００２０】
前記発光部２３の傾斜背面３２は、図２及び図３に示されるように、出射スリット３７に対応した狭い部分だけでなく傾斜背面３２全体が反射面として形成されている他、透光樹脂体３０の後面３３及び左右側面３４，３５も前記遮光樹脂体３１で被覆されているために、発光素子２８の上面のみならず側面から放出した光も周囲の反射面によって反射されるので、発光部２３内での光量が増え、これらが強い光となって出射スリット３７からすり抜けていく。一方、入射スリット４９に導かれて受光部２４内に入射された光も、前記発光部２３と同様、透光樹脂体４２の傾斜背面４４のみならず外周面全体が反射面となるので、受光素子４０の受光面４１には強い光が入射されることになり、発光部２３のみならず受光部２４でも光の反射を効率的に利用して受光量を増やすことができ、検出精度を向上させることができる。
【００２１】
本実施形態に係るフォトインタラプタ２１によれば、発光素子２８の発光面２９と受光素子４０の受光面４１とを対向させることなく、ともに上向きに配置している。そうすることで、上記した反射光の効率的な利用の他に、同じ基板上に両方の素子を配置し、その上方を樹脂封止した構造とすることで、表面実装可能な超小型のフォトインタラプタ２１の形成が可能となる。
【００２２】
図４は、本発明に係るフォトインタラプタの第２の実施形態を示したものである。この実施形態に係るフォトインタラプタ６１は、前記第１の実施形態で示したフォトインタラプタ２１において、出射スリット３７及び入射スリット４９を除いた発光部２３及び受光部２４の透光樹脂体３０，４２の外周面全体を被覆部材（光反射体）３０ａ，４２ａで被覆して形成したものである。この光反射体３０ａ，４２ａは、前記透光樹脂体３０，４２の形成面より基板２２に設けた凹部６９に入り込む外周延長部３０ｂ，４２ｂが一体形成されている。このような光反射体３０ａ，４２ａを前記透光樹脂体３０，４２の傾斜背面３２，４４のみならず後面や左右側面を隙間なく被覆することで、前記発光部２３においては、発光素子２８から発せられる光の外部への漏れを防止し、出射スリット３７からの放出光量が高められ、受光部２４においては、入射スリット４９に入射された光を効率よく受光素子４０に取り込むことができる。前記光反射体３０ａ，４２ａは、前述したような高反射率を有する金属薄膜をメッキや蒸着によって形成されるか、光反射効果を有する塗料を直接塗装等することによって形成することができる。なお、この実施形態のフォトインタラプタ６１のように、透光樹脂体３０，４２全体が光反射体３０ａ，４２ａで被覆した場合は、前述したような遮光樹脂体によって被覆する必要がない。
【００２３】
図５及び図６は、本発明に係るフォトインタラプタの第３の実施形態を示したものである。この実施形態に係るフォトインタラプタ７１は、発光素子２８及び受光素子４０を封止する透光樹脂体７５，７６が湾曲状の傾斜背面７５ａ，７６ａを有して形成され、これら傾斜背面７５ａ，７６ａの外周面に光反射体７５ｂ，７６ｂを形成したものである。前記傾斜背面７５ａ，７６ａは、発光素子２８及び受光素子４０のそれぞれ上方から後方にかけて湾曲する円筒体の１／４形状であるが、たとえば左右側面も湾曲したドーム型の一部形状であってもよい。このように、傾斜背面７５ａ，７６ａを湾曲状にして形成することで、発光部７３では発光素子２８から発せられた光を出射スリット７５ｃ付近に集光し易くなり、一方の受光部７４では入射スリット７６ｃから入射された光を受光素子４０に集光し易い構造となる。また、前記光反射体７５ｂ，７６ｂ以外の面からの反射作用を得るため、前記透光樹脂体７５，７６が被覆部材（遮光樹脂体）７７，７８で被覆される。この遮光樹脂体７７，７８は、前記実施形態と同様に透光樹脂体７５，７６の外周下端部よりも基板７２に設けた凹部７９内に入り込む外周延長部７７ａ，７８ａを有して形成される。
【００２４】
図７は、本発明に係るフォトインタラプタの第４の実施形態を示したものである。この実施形態に係るフォトインタラプタ８１は、前記フォトインタラプタ７１と同様に、透光樹脂体８５，８６が湾曲状の傾斜背面を有して形成され、これら傾斜背面以外の面全てを光反射体８５ｂ，８６ｂによって被覆して形成したものである。また、前記光反射体８５ｂ，８６ｂの全ての外周下端部を透光樹脂体８５，８６の下端部よりも基板８２に設けた凹部８９内に入り込む外周延長部８５ｃ，８６ｃを有して形成される。これによって、出射スリット８５ｄにおける出射光量及び入射スリット８６ｄでの入射効率をさらに高めることができる。なお、このような構成にする場合は、前記第２実施形態のフォトインタラプタ６１と同様に遮光樹脂体を設けなくてもよい。この実施形態に係るフォトインタラプタ８１は、湾曲状の傾斜背面７５ａ，７６ａを除いた構成が、前記第１の実施形態と略同じなので、それら共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るフォトインタラプタの全体形状を示す斜視図である。
【図２】前記図１においてＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図３】前記図１に示したフォトインタラプタの平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るフォトインタラプタの全体形状を示す斜視図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るフォトインタラプタの全体形状を示す斜視図である。
【図６】前記図５においてＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係るフォトインタラプタの全体形状を示す斜視図である。
【図８】従来のフォトインタラプタの一構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
２１  フォトインタラプタ
２２  基板
２３  発光部
２４  受光部
２５  溝部
２６，２７  上面
２８  発光素子
２９  発光面
３０  透光樹脂体
３０ａ  光反射体
３０ｂ  外周延長部
３１  遮光樹脂体
３１ａ  外周延長部
３２  傾斜背面
３３  後面
３４，３５  左右側面
３６  前面
３７  出射スリット
３９  凹部
４０  受光素子
４１  受光面
４２  透光樹脂体
４２ａ  光反射材
４３  遮光樹脂体
４３ａ  外周延長部
４９  入射スリット
【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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【図８】
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