(57)【要約】【課題】発光素子側の通過孔の幅が小さい場合に、光の伝達効率を向上できるフォトインタラプタを提供すること。【解決手段】絶縁基板２に互いに離間配置された発光素子３１及び受光素子と、発光素子３１及び受光素子をそれぞれ覆う透明樹脂からなり、検出空間を隔てて設けられた発光側一次モールド体５及び受光側一次モールド体と、両一次モールド体を覆う不透明樹脂からなる二次モールド体７とを備えており、二次モールド体７には検出空間を挟む発光側通過孔７ａおよび受光側通過孔が形成されており、両一次モールド体には発光素子３１からの光を受光素子に導く反射面が形成されているフォトインタラプタ１において、発光側一次モールド体５の、離間方向と直角である方向の幅を、絶縁基板２から離間し発光側通過孔７ａに近づくほど小さくした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
上記絶縁基板に、互いに離間配置された発光素子及び受光素子と、
上記発光素子を覆う透明樹脂からなる発光側一次モールド体と、
上記受光素子を覆う透明樹脂からなり、かつ上記発光側一次モールド体と検出空間を隔てて設けられた受光側一次モールド体と、
上記発光側一次モールド体および上記受光側一次モールド体を覆う不透明樹脂からなる二次モールド体と、を備えており、
上記二次モールド体には、上記検出空間を挟む発光側通過孔および受光側通過孔が形成されており、
上記発光側一次モールド体には、上記発光素子から進行してきた光を上記発光素子および上記受光素子が離間する離間方向に反射する反射面、および上記反射面によって反射された光を上記発光側通過孔を通して離間方向に出射させる出射面、が形成されており、
上記受光側一次モールド体には、上記出射面から進行してきた光が上記受光側通過孔を通して入射する入射面、および上記入射面に入射した光を上記受光素子に向けて反射する反射面、が形成されているフォトインタラプタであって、
上記発光側通過孔の、上記絶縁基板の厚さ方向と直角である方向の幅は、上記発光側一次モールド体の上記絶縁基板に接する面の、上記離間方向と直角である方向の幅よりも小さく、
上記発光側一次モールド体の、上記離間方向と直角である方向の幅は、上記絶縁基板から離間するほど小とされていることを特徴とするフォトインタラプタ。
【請求項２】
上記発光側一次モールド体の上記離間方向と直角である方向の幅は、上記絶縁基板から最も離間した位置において、上記発光側通過孔の、上記絶縁基板の厚さ方向と直角である方向の幅以下であることを特徴とする、請求項１に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、発光素子と受光素子とを備え、その間における被検出物の有無を検出するフォトインタラプタに関する。特に、絶縁基板上に発光素子と受光素子とを離間配置し、発光素子からの光を反射により受光素子に導くフォトインタラプタに関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトインタラプタは、内蔵された発光素子から受光素子までの光路を遮る被検出物の有無を検出するセンサとして、多くの電子機器などに用いられている。この発光素子と受光素子とを一つの基板上に離間配置し、発光素子からの光を反射により受光素子に導く構成としたフォトインタラプタが開発されている。
【０００３】
図３および図４は、このようなフォトインタラプタの一例を示している。このフォトインタラプタ１０１では、発光素子１３１から出射された光は、２つの反射面１０５ａ，１０６ａでそれぞれ反射され、受光素子１４１に入射される。検出空間１０８に被検出物１０９が存在する場合、発光素子１３１側からの光は受光素子１４１に入射されない。これにより、検出空間１０８に被検出物１０９が有るか否かを、受光素子１３１が光を検出したか否かで判別できる。
【０００４】
このフォトインタラプタ１０１では、発光素子１３１から出射され反射面１０５ａで反射された光は、通過孔１０７ａを通過して通過孔１０７ｂに入射する。通過孔１０７ａから出射された光が拡散して、例えば隣接するフォトインタラプタの受光素子１４１に検出された場合、そのフォトインタラプタは誤検出することになる。従って、フォトインタラプタ１０１の発光側の通過孔１０７ａは、最低限の大きさにされている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７‐２７６２１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、通過孔１０７ａの図４における左右方向の幅（以下、「通過孔の幅」とする。）を小さくするほど、発光素子１３１から出射された光の一部は通過孔１０７ａを通過しにくくなり、光の伝達効率が悪くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、光の伝達効率を向上できるフォトインタラプタを提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００９】
本発明によって提供されるフォトインタラプタは、絶縁基板と、上記絶縁基板に、互いに離間配置された発光素子及び受光素子と、上記発光素子を覆う透明樹脂からなる発光側一次モールド体と、上記受光素子を覆う透明樹脂からなり、かつ上記発光側一次モールド体と検出空間を隔てて設けられた受光側一次モールド体と、上記発光側一次モールド体および上記受光側一次モールド体を覆う不透明樹脂からなる二次モールド体と、を備えており、上記二次モールド体には、上記検出空間を挟む発光側通過孔および受光側通過孔が形成されており、上記発光側一次モールド体には、上記発光素子から進行してきた光を上記発光素子および上記受光素子が離間する離間方向に反射する反射面、および上記反射面によって反射された光を上記発光側通過孔を通して離間方向に出射させる出射面、が形成されており、上記受光側一次モールド体には、上記出射面から進行してきた光が上記受光側通過孔を通して入射する入射面、および上記入射面に入射した光を上記受光素子に向けて反射する反射面、が形成されている、フォトインタラプタであって、上記発光側通過孔の、上記絶縁基板の厚さ方向と直角である方向の幅は、上記発光側一次モールド体の上記絶縁基板に接する面の、上記離間方向と直角である方向の幅よりも小さく、上記発光側一次モールド体の、上記離間方向と直角である方向の幅は、上記絶縁基板から離間するほど小とされていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、上記発光側および受光側一次モールド体と上記二次モールド体との境界で反射された光は、上記発光側通過孔に集中されることとなる。これにより、上記発光側通過孔を通過できない光が減少する。したがって、受光モジュールにおける光の伝達効率が向上する。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記発光側一次モールド体の上記離間方向と直角である方向の幅は、上記絶縁基板から最も離間した位置において、上記発光側通過孔の、上記絶縁基板の厚さ方向と直角である方向の幅以下である。
【００１２】
この構成によると、上記発光側および受光側一次モールド体と上記二次モールド体との境界で反射された光はすべて、上記発光側通過孔に集中されることとなる。これにより、上記発光側通過孔を通過できない光が更に減少する。したがって、受光モジュールにおける光の伝達効率が向上する。
【００１３】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１５】
図１、図２は、本発明に係るフォトインタラプタの実施の形態を示している。
【００１６】
このフォトインタラプタ１は、絶縁基板２、発光部３、受光部４、発光側一次モールド体５、受光側一次モールド体６、二次モールド体７を備えている。フォトインタラプタ１は、発光部３から受光部４までの光路を遮る被検出物９の有無を検出するセンサとして用いられている。
【００１７】
絶縁基板２は、メイン絶縁基板２１とサブ絶縁基板２２とを積層固着することによりチップ型に構成されている。メイン絶縁基板２１及びサブ絶縁基板２２は、ガラスエポキシ等の不透明の絶縁材料からなる。サブ絶縁基板２２には、平面視において左右一対の貫通孔２２ａ，２２ｂが穿設されている。貫通孔２２ａ，２２ｂは、チップ（後述する発光素子３１または受光素子４１）をダイボンディングできるだけの広さが必要とされる。
【００１８】
発光部３は、絶縁基板２におけるメイン絶縁基板２１の上面のうち一方の貫通孔２２ａ内の個所に設けられており、フォトインタラプタ１のセンシングに用いられる光を発する。発光部３は、発光素子３１、一対の電極パターン３２，３３、及び、金属線３４によって構成されている。
【００１９】
発光素子３１は、一方の電極パターン３２にダイボンディングされている。本実施形態における発光素子３１は、外乱光対策として、赤外光発光ダイオードチップを用いているが、これに限られない。金属線３４は、発光素子３１と他方の電極パターン３３との間をワイヤボンディングしている。電極パターン３２、３３は、図２に示すように、それぞれスルーホールを介して、メイン絶縁基板２１の下面まで形成されており、端子電極を構成している。
【００２０】
受光部４は、絶縁基板２におけるメイン絶縁基板２１の上面のうち他方の貫通孔２２ｂ内の個所に設けられており、発光部３からの光を受光することにより電気信号を出力する。受光部４は、受光素子４１、一対の電極パターン４２，４３、及び、金属線４４によって構成されている。
【００２１】
受光素子４１は、一方の電極パターン４２にダイボンディングされている。本実施形態における受光素子４１は、ＰＩＮフォトダイオードを用いているが、これに限られない。金属線４４は、受光素子４１と他方の電極パターン４３との間をワイヤボンディングしている。電極パターン４２、４３は、図２に示すように、それぞれスルーホールを介して、メイン絶縁基板２１の下面まで形成されており、端子電極を構成している。
【００２２】
発光側一次モールド体５は、発光部３を覆うエポキシ樹脂等の透明合成樹脂からなる。発光側一次モールド体５は、図２における左右方向の幅（以下、「左右方向幅」という。）が絶縁基板２から離間するほど小さくされている。
【００２３】
発光側一次モールド体５には、発光側傾斜反射面５ａおよび出射面５ｂが形成されている。発光側傾斜反射面５ａは、図１における右上部に設けられている。発光側傾斜反射面５ａの法線の向きが、図１における下から上への向き、及び、左から右への向きとなす角度は、略４５度となっている。
【００２４】
発光側傾斜反射面５ａは、発光側一次モールド体５を形成する透明合成樹脂と空気との屈折率の差による反射を利用して、発光素子３１から進行してきた光を図１における左側に反射する。なお、光の反射効率を向上するために、発光側傾斜反射面５ａに鏡面処理を行ってもよいし、アルミなどの金属を蒸着させてもよい。また、発光側傾斜反射面５ａを二次モールド体で覆ってもよい。
【００２５】
出射面５ｂは、図１における左上部に設けられている。出射面５ｂの法線の向きは、図１の右から左へ向かう方向である。出射面５ｂは、発光側傾斜反射面５ａで反射された光をその法線方向に出射する。なお、光の出射効率を向上するために、出射面５ｂに鏡面処理を行ってもよい。
【００２６】
受光側一次モールド体６は、受光部４を覆うエポキシ樹脂等の透明合成樹脂からなる。受光側一次モールド体６は、発光側一次モールド体５との間に検出空間８を隔てて設けられている。
【００２７】
受光側一次モールド体６には、受光側傾斜反射面６ａおよび入射面６ｂが形成されている。入射面６ｂは、図１における右上部に設けられている。入射面６ｂの法線の向きは、図１の左から右へ向かう方向である。入射面６ｂは、検出空間８を隔てて出射面５ｂに対向する位置に設けられており、出射面５ｂから出射された光を入射する。なお、光の入射効率を向上するために、入射面６ｂに鏡面処理を行ってもよい。
【００２８】
受光側傾斜反射面６ａは、図１における左上部に設けられている。受光側傾斜反射面６ａの法線の向きが、図１における下から上への向き、及び、右から左への向きとなす角度は、略４５度となっている。受光側傾斜反射面６ａは、発光側傾斜反射面５ａと同様に反射を利用して、入射面６ｂから進行してきた光を図１における下側に反射する。なお、光の反射効率を更に良くするために、上述した発光側傾斜反射面５ａと同様の処理を行ってもよい。
【００２９】
発光側一次モールド体５及び受光側一次モールド体６は、たとえば、トランスファ成形を用いて同時に成形される。
【００３０】
二次モールド体７は、発光側一次モールド体５と受光側一次モールド体６との両方を覆う着色したエポキシ樹脂等の不透明合成樹脂からなる。二次モールド体７は、たとえばトランスファ成形を用いて成形される。
【００３１】
二次モールド体７には、発光側通過孔７ａおよび受光側通過孔７ｂが形成されている。発光側通過孔７ａは、出射面５ｂから出射される光を通過させるために、出射面５ｂを露出させる位置に設けられている。受光側通過孔７ｂは、入射面６ｂに入射する光を通過させために入射面６ｂを露出させる位置に設けられている。
【００３２】
発光側通過孔７ａが大きすぎると、出射された光が拡散して外部に影響を与えてしまう。また、受光側通過孔７ｂが大きすぎると外乱光の影響を受けやすくなる。従って、発光側通過孔７ａ及び受光側通過孔７ｂは、発光側通過孔７ａからの光が受光側通過孔７ｂに確実に入射できる最低限の大きさにされている。
【００３３】
発光素子３１からの光が受光素子４１に直接入射しないように、検出空間８とメイン絶縁基板２１との間には遮光部７１が形成されている。遮光部７１は、サブ絶縁基板２２の両貫通孔２２ａ，２２ｂの間の部分と二次モールド体７とからなる。なお、発光素子３１からの光が受光素子４１に直接入射しなければいいので、二次モールド体７を一体とせず、発光側一次モールド体５及び受光側一次モールド体６をそれぞれ不透明合成樹脂で覆って、二次モールド体７を２つに分離した形態としてもよい。この形態にすれば、検出空間８を広くすることができる。
【００３４】
本実施形態のフォトインタラプタ１は、各種電気機器のプリント基板等に対して実装される。実装は、各電極パターン３２，３３，４２，４３よりなる、メイン絶縁基板２１の下面および側面の端子電極を半田付けすることによって行われる。
【００３５】
次に、フォトインタラプタ１の動作について説明する。
【００３６】
発光素子３１からの光は、発光側一次モールド体５内を上方に進行した後に、発光側傾斜反射面５ａによって反射され、出射面５ｂから出射される。検出空間８内に被検出物９が存在しない場合、出射面５ｂから出射された光は、発光側通過孔７ａを通して受光側一次モールド体６の入射面６ｂに入射する。この光は、受光側傾斜反射面６ａによって反射された後に受光素子４１によって受光される。
【００３７】
一方、検出空間８内に被検出物９が存在する場合、出射面５ｂから出射された光は、被検出物９に遮られることとなる。このため、受光素子４１は、発光素子３１からの光を受光しない。したがって、受光素子４１が受光するか否かで、検出空間８内における被検出物９の有無を検出することができる。
【００３８】
次に、フォトインタラプタ１の作用について説明する。
【００３９】
発光側一次モールド体５の左右方向幅は、絶縁基板２から離間するほど小さくなり、発光側通過孔７ａの上端部分でその幅と等しくなっている。これにより、発光側一次モールド体５内を上方へ進行する光が、発光側一次モールド体５と二次モールド体７との境界面で反射されながら発光側通過孔７ａに集中させられる。従って、発光素子３１から出射された光のうち発光側通過孔７ａを通過する光の割合が増加し、フォトインタラプタ１の光の伝達効率を向上することができる。
【００４０】
なお、発光側一次モールド体５の左右方向幅は、絶縁基板２から離間するほど小さくなっていればよく、発光側通過孔７ａの下端部分でその幅と等しくなっていてもよい。
【００４１】
上述したように、発光素子３１が出射した光を発光側通過孔７ａに集中できるので、発光側一次モールド体５の絶縁基板２に接する面を広くすることができる。これにより、発光部３の各構成要素の配置の自由度が増加する。
【００４２】
上記実施形態では、発光素子３１及び受光素子４１を絶縁基板２に面実装した場合を説明したが、これに限られず、リードタイプの素子を実装する場合にも本発明を適用することができる。
【００４３】
本発明に係るフォトインタラプタは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るフォトインタラプタの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係るフォトインタラプタの実施の形態を示す正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】従来のフォトインタラプタを示す正面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  フォトインタラプタ
２  絶縁基板
２１  メイン絶縁基板
２２  サブ絶縁基板
２２ａ，２２ｂ  貫通孔
３  発光部
３１  発光素子
３２，３３  電極パターン
３４  金属線
４  受光部
４１  受光素子
４２，４３  電極パターン
４４  金属線
５  発光側一次モールド体
５ａ  発光側傾斜反射面
５ｂ  出射面
６  受光側一次モールド体
６ａ  受光側傾斜反射面
６ｂ  入射面
７  二次モールド体
７ａ  発光側通過孔
７ｂ  受光側通過孔
７１  遮光部
８  検出空間
９  被検出物
【図１】
2009016425.tif 000003
【図２】
2009016425.tif 000004
【図３】
2009016425.tif 000005
【図４】
2009016425.tif 000006