(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の近接に伴う発振回路部の出力変化を比較回路部で比較して所定量の変化を検知したとき物体検知信号が出力される基本回路を半導体集積回路と受動部品とで構成した近接スイッチであって、
外部から到来する所定強度の電波を検知したとき前記基本回路による物体検知信号の出力を不可にし、回路中に電波検知の動作をする電波検知用素子を用いた電波検知回路を設けて、
上記電波検知用素子を前記半導体集積回路に内蔵し、
前記基本回路で使用される素子の中で、耐電波特性が最も低い素子を、上記電波検知用素子との比較対象素子とし、
上記電波検知用素子を、上記比較対象素子と同じプロセス構成で耐電波特性に差分を付して、上記比較対象素子よりも耐電波特性を所定値低くして形成した
近接スイッチ。
【請求項２】
前記電波検知用素子と、比較対象用素子とを、ＮＰＮ形で形成して、
該両素子のベース電極のＰ＋型拡散層と、エミッタ電極のＮ＋型拡散層との層厚の差を、前記プロセス構成の差分になした
請求項１に記載の近接スイッチ。
【請求項３】
前記電波検知用素子と、比較対象用素子とを、ＮＰＮ形で形成して、
該両素子のエミッタ電極のＮ＋型拡散層の面積の差を、前記プロセス構成の差分になした
請求項1に記載の近接スイッチ。
【請求項４】
前記電波検知用素子と、比較対象用素子とを、ＮＰＮ形で形成して、
該両素子のベース電極を形成するＰ＋型拡散層の不純物濃度の差を、前記プロセス構成の差分になした
請求項１に記載の近接スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、例えば、パチンコ遊技機においてパチンコ玉の転動を検知するに有効な近接スイッチに関し、さらに詳しくは、該近接スイッチに対して不正を目的として電波が照射されたとき、該不正電波を検知して近接スイッチの異常動作を防止することができる機能を備えた近接スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パチンコ遊技機において使用する近接スイッチに対して誤動作が生じるような強力な電波が照射されたとき、この電波を検知する電波検知回路を設けて、該電波検知回路の出力で近接スイッチの誤動作を防止する技術としては、特許第２９２４０７０号公報に開示の技術がある。
【０００３】
この従来技術においては、近接スイッチを構成する基本回路の耐電波性能と、電波検知回路の耐電波性能とが全く独立した性能であることから、両者の特性のバラツキ要素を考慮した上で、電波検知回路の電界強度検知レベルを設定する必要がある。
【０００４】
しかし、上述の特性のバラツキ要素には、環境条件の影響によるバラツキ、半導体集積回路内の素子の特性バラツキ、半導体集積回路の生産ロットバラツキなど、性質の異なるバラツキが複数あるため、これらのバラツキを考慮したとき、特性のバラツキの範囲（または幅）が広くなり、前述の電波検知回路の電界強度検知レベルの設定にあたっては、上述の特性のバラツキの範囲が賄えるように、前述した基本回路の耐電界強度限界レベルより必要以上に下げた低いレベルで設定しなければならない。
【０００５】
しかし、このように設定すると、例えば、遊技者が所有する携帯電話機などの市販通信機器の使用状態、遊技ホール内の設備ノイズなどで、電波検知回路が動作する可能性が考えられ、また、将来的には現状と全く異なった周波数帯域での通信機器や、従来と方式の異なる通信機機が商品化される可能性が否定できず、耐電波性能としてできる限り影響を受けない特性に仕上げる必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、電波検知回路の電界強度検知レベルの設定にあたって、近接スイッチの特性のバラツキに対する考慮が可及的に少なく、また、近接スイッチとして機能する電界強度限界レベルに可及的に近づけて設定することができる近接スイッチの提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、物体の近接に伴う発振回路部の出力変化を比較回路部で比較して所定量の変化を検知したとき物体検知信号が出力される基本回路を半導体集積回路と受動部品とで構成した近接スイッチであって、外部から到来する所定強度の電波を検知したとき前記基本回路による物体検知信号の出力を不可にし、回路中に電波検知の動作をする電波検知用素子を用いた電波検知回路を設けて、上記電波検知用素子を前記半導体集積回路に内蔵し、前記基本回路で使用される素子の中で、耐電波特性が最も低い素子を、上記電波検知用素子との比較対象素子とし、上記電波検知用素子を、上記比較対象素子と同じプロセス構成で耐電波特性に差分を付して、上記比較対象素子よりも耐電波特性を所定値低くして形成した
近接スイッチであることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、近接スイッチの基本回路と電波検知回路とが同一チップ内の半導体集積回路で構成することになるので、上記基本回路自身が電波によって異常動作する電界強度限界レベルと、電波検知回路の電波検知レベルとが相対関係となり、従来、特性バラツキの要因であった、環境条件の影響、素子特性のバラツキ、半導体集積回路の生産ロットバラツキなどの特性変化が独立したものではなく、同等の特性変化となり、前述の基本回路の電界強度限界レベルと電波検知回路の電波検知レベルとが相対関係が崩れることがない。
【０００９】
したがって、電波検知回路の動作レベルの設定が設計的に容易に可能となる。
【００１０】
しかも、近接スイッチの基本回路の中で、耐電波特性が最も低い素子を設計中に把握することができるので、これを比較の対象に設定して特定することにより、基本回路の全体の特性を考慮するよりも、特定の素子の特性のみを考慮することの方が、より一層電波検知回路の動作レベルの設定を容易にすることができる。
【００１１】
さらにまた、前記基本回路中で耐電波特性が最も低い素子を、上記電波検知用素子との比較対象素子とし、上記電波検知用素子を、上記比較対象素子と同じプロセス構成で耐電波特性に差分を付して形成したときは、この差分以外の条件が同じとなるので、精度の高い設定が可能となる。
【００１２】
上述のプロセス構成での差分としては、例えば、前記電波検知用素子と、比較対象用素子とを、ＮＰＮ形で形成して、該両素子のベース電極のＰ＋型拡散層と、エミッタ電極のＮ＋型拡散層との層厚の差を、前記プロセス構成の差分とすることができる。
【００１３】
また、前記電波検知用素子と、比較対象用素子とを、ＮＰＮ形で形成して、該両素子のエミッタ電極のＮ＋型拡散層の面積の差を、前記プロセス構成の差分とすることができる。
【００１４】
また、前記電波検知用素子と、比較対象用素子とを、ＮＰＮ形で形成して、該両素子のベース電極を形成するＰ＋型拡散層の不純物濃度の差を、前記プロセス構成の差分とすることができる。
【００１５】
【発明の作用・効果】
この発明によれば、電波検知回路の電波強度検知レベルを、近接スイッチとして機能する電界強度限界レベルに可及的に近づけて設定でき、該近接スイッチに対して不正を目的として照射された不正電波に対してはこれを確実に検知して近接スイッチの異常動作を防止し、通常の通信機機からの電波や、設備からのノイズなどに対しては可及的に影響を受けない特性にすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施例を以下図面と共に説明する。
【００１７】
図面は近接スイッチを示し、図１において、この近接スイッチ１０はほぼブロック状のケース本体１１と、このケース本体１１の突起１２に係止片１３を係止させて取付けられた透明なカバー部材１４と、該カバー部材１４で囲繞された回路部１５と、パチンコ玉（金属球）１６の通過を許容する貫通孔１７と、この貫通孔１７の内部口縁に設けられたボビンケース１８と、このボビンケース１８に巻回された共振コイル１９とを備えている。
【００１８】
なお、前述のカバー部材１４は透明であるため、内部の回路部１５を外部から目視確認することができる。
【００１９】
図２は、近接スイッチ１０の回路部１５の構成を示し、該近接スイッチ１０の基本回路２０は、前述の共振コイル１９を用い、例えば、ハートレー型で形成した発振回路２１と、発振信号を検波する検波回路２２と、検波された信号を積分する積分回路２３と、積分信号とパチンコ玉１６を判定するために設定した基準信号とを比較して比較結果を出力する比較回路２４と、比較結果の出力に基づいてパチンコ玉の検知を判定したときは検知信号を出力する出力回路２５と、各回路に電源を供給する電源回路２６により構成し、これらの回路はＮＰＮトランジスタを含み、１チップの半導体集積回路と受動部品とで形成される。
【００２０】
電波検知回路３０は、外部から到来し誤動作が生じる所定強度の電波を検知したとき上述の基本回路２０の出力回路２５から出力される検知信号を出力が不可になした非検知信号にする回路であって、例えば、上述の出力回路２５がパチンコ玉１６を検知していないときは“Ｈ”レベルを出力し、パチンコ玉１６を検知したときは“Ｌ”レベルを出力するように設定しているとすれば、電波検知回路３０が所定強度の電波を検知したときは、その検知している間“Ｈ”レベルを出力回路２５に出力して、強制的にパチンコ玉１６を検知しない非検知の出力状態にする。
【００２１】
この状態で上述の不正な電波が基本回路２０を誤動作させて、比較回路２４からあたかもパチンコ玉１６を検知した“Ｌ”レベルに対応する信号が出力されたとしても、電波検知回路３０からの“Ｈ”レベルで出力回路２５を強制的にパチンコ玉１６を検知しない非検知の出力状態にしているので、不正操作を防止することができる。
【００２２】
上述の電波検知回路３０は、ＮＰＮトランジスタで形成した電波検知用トランジスタ３１と抵抗Ｒ１〜Ｒ５と、コンパレータ３２とで構成し、これらの回路は前述の基本回路２０を形成した半導体集積回路の１チップに内蔵されて形成される。
【００２３】
上述の抵抗Ｒ１，Ｒ２は電波検知用トランジスタ３１のエミッタ電圧Ｖ１を決めるためのベース抵抗、抵抗Ｒ３はバイアス抵抗、抵抗Ｒ４，Ｒ５はコンパレータ３２の基準電圧Ｖ２を決定するための分圧抵抗であり、電波検知用トランジスタ３１は電波を受けることにより動作する。
【００２４】
前述の基本回路２０の設計時において、この回路２０の中で耐電波特性が最も低いトランジスタを把握することができるので、これを比較の対象に特定（設定）することにより、基本回路２０の全体の耐電波特性を考慮するよりも、比較対象に特定したトランジスタの耐電波特性のみを考慮することの方が、電波検知回路３０の電波検知に対する動作レベルの設定を容易にすることができる。
【００２５】
さらに、基本回路２０と電波検知回路３０とが同一チップ内の半導体集積回路で構成しているので、上記基本回路２０自身が電波によって異常動作する電界強度限界レベルと、電波検知回路３０の電波検知レベルとが相対関係となり、従来、特性バラツキの要因であった、環境条件の影響、素子特性のバラツキ、半導体集積回路の生産ロットバラツキなどの特性変化が独立したものではなく、同等の特性変化となり、前述の基本回路２０の電界強度限界レベルと電波検知回路３０の電波検知レベルとの相対関係が崩れることはない。
【００２６】
したがって、電波検知回路３０の動作レベルの設定が設計的に容易に可能となる。
【００２７】
図３は、上述の電波検知用トランジスタ３１の電波検知に対する動作レベルを設定する場合の説明を示し、図に示すトランジスタ３３は、ＮＰＮ形トランジスタであって、上述したように基本回路２０の中で最も耐電波特性の最も低いトランジスタであり、これを比較の対象として設定し、電波検知用トランジスタ３１の動作レベル、すなわち、電波検知レベルを設定する。
【００２８】
上述の電波検知用トランジスタ３１の耐電波特性は、上述した比較対象用トランジスタ３３の耐電波特性より、所定値低くなるように形成しており、この所定値は可及的に近づいた値に設定している。また、この設定形成は、後述するように両トランジスタ３１，３３を形成するときの製造プロセスの構成で差分を付して形成している。
【００２９】
図４は、上述のようにして電波検知の動作レベルを設定した電波検知用トランジスタ３１と比較対象用トランジスタ３３とに電波が作用したときの両トランジスタ３１（イ），３３（ロ）およびコンパレータ３２（ハ）の出力状態を示している。
【００３０】
図３で示したコンパレータ３２の基準電圧Ｖ２は、前述の比較対象用トランジスタ３３が電波の影響で誤動作しない限界に近づけた値Ｖ２に設定しており、電波検知用トランジスタ３１のエミッタ電圧Ｖ１はこれより若干高いＶ１に設定される。
【００３１】
外部から電波が到来したとき、両トランジスタ３１，３３はそれぞれ影響を受けるが、その影響量は電波検知用トランジスタ３１が大きく、比較対象用トランジスタ３３は小さい。弱電波、強電波、強烈電波などの電波の到来で電波検知用トランジスタ３１が影響を受けて動作し、その電波のうち強電波、強烈電波の場合、エミッタ電圧Ｖ１の降下が基準電圧Ｖ２より以下になることにより、コンパレータ３２からの出力Ｖｘが“Ｌ”レベルで出力されて、この“Ｌ”レベルの出力を電波検知信号として、図２で示した出力回路２５に出力される。
【００３２】
なお、上述の出力回路２５がパチンコ玉１６を検知していないときは“Ｈ”レベルを出力し、パチンコ玉１６を検知したときは“Ｌ”レベルを出力するように設定しているとすれば、前述のコンパレータ３２から出力される電波検知信号を“Ｈ”レベルに反転して、誤動作が生じる電波を検知している間“Ｈ”レベルを出力回路２５に出力して、強制的にパチンコ玉１６を検知しない非検知の出力状態にする。
【００３３】
図５は、電波検知用トランジスタ３１の動作レベルの設定を、両トランジスタ３１，３３を形成するときの製造プロセスの構成で差分を付して形成する場合の例を示している。
【００３４】
図５（イ）は前述の比較対象用トランジスタ３３、（ロ）は前述の電波検知用トランジスタ３１を示し、両トランジスタ３１，３３は前述のように半導体集積回路の１チップ内に内蔵されて形成される。
【００３５】
両トランジスタ３１，３３はＮＰＮ形トランジスタであって、同じ構造で形成している。すなわち、Ｎ−型半導体層４１の下面にＰ形サブストレート４２を形成し、周囲を分離用Ｐ＋型埋込み層４３で囲繞してそれぞれのトランジスタ３１，３３の素子領域が形成される。
【００３６】
上述の各素子領域の上面には、コレクタ電極４４を接続したＮ＋型引出し層４５、ベース電極４６を接続したＰ＋型拡散層４７、このＰ＋型拡散層４７の上面にエミッタ電極４８を接続したＮ＋型拡散層４９を形成し、これらの上面には、各電極４４，４６，４８，を露出させた状態で絶縁層５０を形成している。なお、図中、５１はＮ＋型埋込み層である。
【００３７】
上述した両トランジスタ３１，３３のベース電極４６の拡散層４７と、エミッタ電極４８の拡散層４９との層厚の差ａ１，ａ２において、比較対象用のトランジスタ３３の層厚の差ａ１が一般的な製造プロセスでの構成であるとしたとき、電波検知用トランジスタ３１はベース電極４６の拡散層４７を薄くして、薄い層厚の差ａ２に形成し、両者は
ａ１＞ａ２
の差分を設けている。
【００３８】
図６は、上述の層厚の差ａ１，ａ２と、ＮＰＮ形トランジスタが動作異常となる電界強度レベルとの関係を示す特性図であり、図示のように、層厚の差ａ２のように少ない（薄い）とき、電界強度レベルが低く、また層厚の差ａ１のように多い（厚い）とき、電界強度レベルが高くなるので、電波検知用トランジスタ３１の層厚の差ａ２を、比較対象用トランジスタ３３の層厚の差ａ１より、設定した電界強度レベルに対応する分（設定量）薄くすることによって、電波検知用トランジスタ３１の電界強度レベルを比較対象用トランジスタ３３より低くすることができ、その結果、外部からの誤動作が生じる電波に対して電波検知用トランジスタ３１が先に動作し、基本回路２０の誤動作を防止することができる。
【００３９】
図７は、上述の電波検知用トランジスタ３１の層厚の差ａ２を形成するための他の例を示し、ベース電極４６の拡散層４７の深さは通常形成される深さに設定し、エミッタ電極４８の拡散層４９の深さを設定量深くして、薄い層厚の差ａ２を形成している。このように形成しても、図５（ロ）で示した場合と同様の機能を得ることができる。
【００４０】
図８は、電波検知用トランジスタ３１の動作レベルの設定を、両トランジスタ３１，３３を形成するときの製造プロセスの構成で差分を付して形成する場合の他の例を示している。
【００４１】
この例では、トランジスタ３１，３３のエミッタ電極４８を接続したＮ＋型拡散層４９の平面視の面積の差分で、電波検知用トランジスタ３１の動作レベルの設定を行う。
【００４２】
図８（イ）は前述の比較対象用トランジスタ３３、（ロ）は前述の電波検知用トランジスタ３１を示し、トランジスタの構成は、図５で示した場合と同様であるため、同一の機能の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００４３】
図示の両トランジスタ３１，３３は、各素子領域の上面に形成した、コレクタ電極４４を接続したＮ＋型引出し層４５、ベース電極４６を接続したＰ＋型拡散層４７、このＰ＋型拡散層４７の上面にエミッタ電極４８を接続したＮ＋型拡散層４９を示す。
【００４４】
上述の比較対象用トランジスタ３３のエミッタ電極４８のＮ＋型拡散層４９の面積ｂ１×ｂ２は、基本回路２０の中で一番小さい面積であり、これが最小面積であることは設計段階で判明している。
【００４５】
これに対して、電波検知用トランジスタ３１のエミッタ電極４８のＮ＋型拡散層４９の面積ｂ３×ｂ４を、上述の比較対象用トランジスタ３３面積より小さく形成し、両者は面積で、
ｂ１・ｂ２＞ｂ３・ｂ４
の差分を設けている。
【００４６】
図９は、上述のエミッタ電極拡散層の面積ｂ１・ｂ２、ｂ３・ｂ４と、ＮＰＮ形トランジスタが動作異常となる電界強度レベルとの関係を示す特性図であり、図示のように、エミッタ電極４８の拡散層４９の面積が小さいとき、電界強度レベルが低く、また上記面積が大きいとき、電界強度レベルが高くなるので、電波検知用トランジスタ３１の面積ｂ３・ｂ４２を、比較対象用トランジスタ３３の面積ｂ１・ｂ２より、設定した電界強度レベルに対応する分（設定量）小さくすることによって、電波検知用トランジスタ３１の電界強度レベルを比較対象用トランジスタ３３より低くすることができ、その結果、外部からの誤動作が生じる電波に対して電波検知用トランジスタ３１が先に動作し、基本回路２０の誤動作を防止することができる。
【００４７】
図１０は、電波検知用トランジスタ３１の動作レベルの設定を、両トランジスタ３１，３３を形成するときの製造プロセスの構成で差分を付して形成する場合のさらに他の例を示している。
【００４８】
この例では、トランジスタ３１のベース電極４６に接続したＰ＋型拡散層４７の不純物濃度を比較対象用トランジスタ３１（図示省略）のベース電極４６より濃く（Ｐ＋＋型）した濃度の差分で、電波検知用トランジスタ３１の動作レベルの設定を行う。
【００４９】
この図１０の電波検知用トランジスタ３１は、図５（ロ）で示した場合と同様であるため、同一の機能の構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５０】
図１１は、上述のベース電極４６に接続したＰ＋型拡散層４７の不純物濃度と、ＮＰＮ形トランジスタが動作異常となる電界強度レベルとの関係を示す特性図であり、図示のように、ベース電極４６に接続したＰ＋型拡散層４７の不純物濃度が濃く（Ｐ＋＋型）なるにつれて、電界強度レベルが低くなるので、設定した電界強度レベルに対応する分（設定量）不純物濃度を濃く（Ｐ＋＋型）することによって、電波検知用トランジスタ３１の電界強度レベルを比較対象用トランジスタ３３より低くすることができ、その結果、外部からの誤動作が生じる電波に対して電波検知用トランジスタ３１が先に動作し、基本回路２０の誤動作を防止することができる。
【００５１】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明の発振回路部は、実施例の共振コイルを含む発振回路２１に対応し、  以下同様に、
比較回路部は、比較回路２４に対応し、
電波検知用素子は、電波検知用トランジスタ３１に対応し、
比較対象用素子は、比較対象用トランジスタに対応するも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  近接スイッチの外観斜視図。
【図２】  近接スイッチのブロック回路図。
【図３】  電波検知用トランジスタの動作レベルを設定する説明回路図。
【図４】  出力波形を示す説明図。
【図５】  拡散層の差分を説明するためのトランジスタの断面図。
【図６】  電界強度レベルと拡散層の差分との関係を示す特性図。
【図７】  差分の他の例を示すトランジスタの断面図。
【図８】  拡散層の面積の差分を説明するためのトランジスタの断面図。
【図９】  電界強度レベルと拡散層の面積の差分との関係を示す特性図。
【図１０】  拡散層の不純物の差分を説明するためのトランジスタの断面図
【図１１】  電界強度レベルと拡散層の不純物濃度の差分との関係を示す特性図。
【符号の説明】
１０…近接スイッチ
２０…基本回路
３０…電波検知回路
３１…電波検知用トランジスタ
３３…比較対象用トランジスタ
４６…ベース電極
４７…Ｐ＋型拡散層
４８…エミッタ電極
４９…Ｎ＋型拡散層
【図１】
0004013106.tif 000002
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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