JP2010114114A - 反射型フォトインタラプタ - Google Patents

Abstract

【課題】 薄型化を図ることができる反射型フォトインタラプタを提供すること。
【解決手段】 基板材料１１および配線パターン１２を含む基板１と、基板１上に配置された発光素子２と、基板１上に配置されているとともに、発光素子２から出射され反射対象により反射された光を受光する受光素子３と、を備えている、反射型フォトインタラプタＡ１であって、基板１の表面１５側において一対の凹部１ａ，１ｂが形成され、発光素子２および受光素子３は、一対の凹部１ａ，１ｂに各別に配置されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、反射型フォトインタラプタに関する。

図６は、従来の反射型フォトインタラプタを示している。同図に示されたフォトインタラプタ９Ａは、電子機器に設けられている。フォトインタラプタ９Ａは、基板９１、発光素子９２、受光素子９３、モールド樹脂９５、および遮光樹脂９４を備えている。基板９１は、長矩形状平板であり、ガラスエポキシ樹脂から構成されている基板材料および金属から構成されている配線パターンから構成されている。発光素子９２は、基板９１の表面上に配置され、赤外線を発光可能に構成されている。受光素子９３は、基板９１の表面上に配置され、受光した光量に応じた起電力を生じることが可能に構成されている。受光素子９３は、発光素子９２から出射され反射対象により反射された光を受けるために用いられる。モールド樹脂９５は、基板９１の表面上に形成され、発光素子９２や受光素子９３を覆っている。遮光樹脂９４は、発光素子９２からの光が、モールド樹脂９５を透過し、受光素子９３に直接入射してしまうことを防止している。

近年、たとえば折りたたみ式の携帯電話機などの電子機器の小型化が進み、フォトインタラプタ９Ａをさらに薄型化したいといった要望が強い。しかしながら、従来のフォトインタラプタ９Ａでは、かかる要望を十分に満足させることができなかった。

特開２００７−１３０５０号公報

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、薄型化を図ることができる反射型フォトインタラプタを提供することをその課題とする。

本発明によって提供される反射型フォトインタラプタは、基板材料および配線パターンを含む基板と、上記基板上に配置された発光素子と、上記基板上に配置されているとともに、上記発光素子から出射され反射対象により反射された光を受光する受光素子と、を備えている、反射型フォトインタラプタであって、上記基板の表面側の部分に一対の凹部が形成され、上記発光素子および上記受光素子は、一対の上記凹部に各別に配置されていることを特徴としている。

このような構成によれば、上記基板の裏面から、上記発光素子の上記裏面から最も遠い部分までの大きさを、小さくすることが可能となる。同様に、上記基板の裏面から、上記発光素子の上記裏面から最も遠い部分までの大きさを、小さくすることが可能となる。これにより、上記反射型フォトインタラプタの薄型化を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記配線パターンは、上記凹部の表面の少なくとも一部を構成しており、かつ、上記発光素子または上記受光素子をボンディングしているパッド電極と、上記基板の裏面側に形成され、少なくとも一部が上記基板の面内方向において上記パッド電極と重なっている実装電極と、を備える。このような構成によれば、上記パッド電極と上記実装電極との距離を小さくすることができる。そのため、上記発光素子や上記受光素子において発生した熱が上記パッド電極に伝導した後、上記実装電極に伝導しやすくなる。これは、上記発光素子や上記受光素子の放熱を促進させるのに好適である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板材料は貫通孔を有し、上記パッド電極と上記実装電極とが接している。このような構成によれば、上記パッド電極から上記実装電極に熱が直接伝わることとなる。そのため、上記発光素子や上記受光素子の放熱をさらに促進させることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板材料は、光透過性の材料から構成されており、上記パッド電極は、上記凹部の側面の少なくとも一部を構成している。このような構成によれば、上記発光素子から出射した光の少なくとも一部は、上記側面を構成する上記パッド電極により、上記基板材料を透過し上記受光素子に至るまでに遮られる。そのため、上記発光素子から出射した光が、上記基板材料を透過したのち上記受光素子に入射してしまうといった不具合を抑制できる。これにより、上記反射型フォトインタラプタのＳ／Ｎ比を改善することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記発光素子と上記受光素子との間において、上記基板の表面から起立する遮光性の材料から構成された突出部をさらに備えている。このような構成によれば、上記発光素子から出射した光の一部は、上記突出部により遮られる。そのため、上記発光素子から出射した光が、上記基板の表面上を通って、上記受光素子に直接入射するといった不具合を抑制することが可能となる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板および上記凹部の表面には、上記発光素子および上記受光素子を覆う光透過性のモールド樹脂がさらに形成されており、上記突出部は、上記モールド樹脂から露出している部分を有する。このような構成によれば、上記モールド樹脂の表面と、上記突出部との隙間をより小さくすることができる。これにより、上記モールド樹脂内における、上記発光素子からの光が、上記モールド樹脂内を透過し上記受光素子に入射してしまうといった不具合を抑制することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記突出部は、上記配線パターンを構成している材料のいずれかと同一の材料により構成されている。

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。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる反射型フォトインタラプタの平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。これらの図に示されたフォトインタラプタＡ１は、基板１、発光素子２、受光素子３、突出部４、モールド樹脂５、および、反射フィルム６を備えている。なお、理解の便宜上、図１においては、反射フィルム６を省略している。フォトインタラプタＡ１は、たとえば折りたたみ式の携帯電話機に組み込まれ、携帯電話機の開閉状態を検出するために用いられる。フォトインタラプタＡ１は、たとえば、底面が１．４ｍｍ×１．３ｍｍ、厚さが０．１〜０．２ｍｍの薄板形状である。

基板１は、基板材料１１および配線パターン１２を備えている。基板１の表面１５側（図２における上面側）には、一対の凹部１ａ，１ｂが形成されている。基板材料１１は、たとえば、１．４ｍｍ×１．３ｍｍの矩形状平板である。基板材料１１の厚さは、たとえば、０．０５ｍｍである。基板材料１１は、たとえばガラスエポキシ樹脂からなる。ガラスエポキシ樹脂は赤外線を透過させることができるから、基板材料１１は、光透過性の材料（本実施形態では赤外線を透過可能な材料）から構成されているといえる。

配線パターン１２は、パッド電極１２１ａ，１２１ｂ、実装電極１２２、およびボンディングパッド１２３ａ，１２３ｂを備えている。パッド電極１２１ａは、凹部１ａの表面の全体を構成している。そのため、パッド電極１２１ａは、凹部１ａの側面を構成しているともいえる。同様に、パッド電極１２１ｂは、凹部１ｂの表面の全体、および凹部１ｂの側面を構成している。パッド電極１２１ａ，１２１ｂは、たとえば銅などの導電体から構成されている。

実装電極１２２は、基板１の裏面１６側（図２における下面側）に形成されている。実装電極１２２は、たとえば銅などの導電体から構成されている。実装電極１２２は、フォトインタラプタＡ１が面実装される位置における外部電極と導通させるために用いられる。実装電極１２２の一部は、基板１の面内方向ｘ１において、パッド電極１２１ａおよびパッド電極１２１ｂと重なっている。また、実装電極１２２は、パッド電極１２１ａ，１２１ｂと接している。ボンディングパッド１２３ａ，１２３ｂも、銅などの導電体から構成されている。

発光素子２は、赤外線を出射可能なＬＥＤ素子とされている。発光素子２は、パッド電極１２１ａに銀ペーストなどを用いてダイボンディングされている。そのため、発光素子２は、凹部１ａに配置されているといえる。これにより、発光素子２は、パッド電極１２１ａと導通している。一方、発光素子２は、ボンディングワイヤｗａにより、ボンディングパッド１２３ａとも導通している。

受光素子３は、赤外線を検出可能なフォトトランジスタなどの光電変換素子とされている。受光素子３は、発光素子２から出射され反射対象により反射された光を受光するために用いられる。受光素子３は、パッド電極１２１ｂに銀ペーストなどを用いてダイボンディングされている。そのため、受光素子３は、凹部１ｂに配置されているといえる。これにより、受光素子３は、パッド電極１２１ｂと導通している。一方、受光素子３は、ボンディングワイヤｗｂにより、ボンディングパッド１２３ｂとも導通している。

図１，図２によく表れているように、突出部４は、発光素子２と受光素子３との間に形成されている。突出部４は、基板１の表面１５から、図２の上方に向かって起立している。本実施形態では、突出部４は、複数の銅メッキ層などが積層された構造とされている。突出部４は、発光素子２と受光素子３を結ぶ直線に垂直な方向に沿って延びるように形成されている。

図１，２によく表れているように、モールド樹脂５は、樹脂部５ａ，５ｂから構成されている。樹脂部５ａは、基板１および凹部１ａの表面上に形成されており、発光素子２を覆っている。樹脂部５ｂは、基板１および凹部１ｂの表面上に形成されており、受光素子３を覆っている。樹脂部５ａ，５ｂは、たとえば染料を含んだエポキシ樹脂材料により構成されている。このエポキシ樹脂材料は、赤外線をほとんど透過させる一方、可視光をほとんど遮蔽する。

モールド樹脂５の表面からは、図１の上下方向にわたって、突出部４が露出している。そのためモールド樹脂５は、突出部４により、樹脂部５ａおよび樹脂部５ｂに分割させられた格好となっている。

図２に表れているように、反射フィルム６は、モールド樹脂５の表面に形成されている。反射フィルム６は、発光素子２から、同図の上方へ光を透過させる。一方、反射フィルム６は、同図の上方から受光素子３に向かって入射してくる可視光領域における光を、ほとんど反射する。一方、反射フィルム６は、同図の上方から受光素子３に向かって入射してくる赤外線領域における光をほとんど透過させる。

カバー面７は、折りたたみ式携帯電話機の一部である。上記携帯電話機が折りたたまれている場合には、図２に示すようにカバー面７が反射フィルム６の表面を覆っている。一方、上記携帯電話機が開かれている場合には、図示していないが、カバー面７は反射フィルム６を覆わない格好となる。

次に、フォトインタラプタＡ１の製造方法について説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、基板材料１１の表面（図３（ａ）の上面）および裏面（図３（ｂ）の下面）に、メッキにより銅などの導電膜を形成する。次に、同様の方法により、形成した銅の表面に突出部４を形成する。次に、図３（ｂ）に示すように、ＹＡＧレーザを照射することにより、凹部１ａ,１ｂとなるべき凹部１ａ’，１ｂ’を形成する。なお、ＣＯ₂レーザを用いる場合には、基板材料１１の表面に形成された銅をエッチングした後、凹部１ａ’，１ｂ’を形成する。その後、図３（ｃ）に示すように、銅メッキを行う。これにより、凹部１ａ’，１ｂ’の表面や基板材料１１の表面に形成された導電膜上に、さらに導電膜が形成される。次に、図３（ｄ）に示すように、基板材料１１の表面や裏面に形成された導電膜をエッチングする。これにより、配線パターン１２が形成される。その後、図２に示した発光素子２や受光素子３を配置し、モールド樹脂５を形成し、反射フィルム６を配置する。これにより、フォトインタラプタＡ１が製造される。

次に、フォトインタラプタＡ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、基板１の裏面１６から、発光素子２の裏面１６から最も遠い部分までの大きさを、小さくすることが可能となる。同様に、基板１の裏面１６から、受光素子３の裏面１６から最も遠い部分までの大きさを、小さくすることが可能となる。これにより、フォトインタラプタＡ１の薄型化を図ることが可能となる。

また、ボンディングワイヤｗａ，ｗｂの基板１の表面１５からの高さを、より低くすることができる。これにより、フォトインタラプタＡ１の薄型化をさらに図ることが可能となる。

発光素子２や受光素子３において発生した熱は、パッド電極１２１ａ，１２１ｂから実装電極１２２に熱が直接伝わる。実装電極１２２はフォトインタラプタＡ１の外部の上記外部電極と接続しているから、実装電極１２２における熱は上記外部電極に容易に放出される。そのため、発光素子２や受光素子３の放熱を促進させることができる。

発光素子２から出射した光は、受光素子３に至るまでに、基板材料１１を透過することなく、パッド電極１２１ａに遮られる。そのため、発光素子２から出射した光が、基板材料１１を透過したのち受光素子３に入射することがない。また、モールド樹脂５内においては、突出部４により、発光素子２から受光素子３に至る光の経路が塞がれている。そのため、発光素子２からの光が、モールド樹脂５内を透過し、受光素子３に入射することもない。これにより、フォトインタラプタＡ１のＳ／Ｎ比の改善を図ることができる。

また、発光素子２および受光素子３は凹部１ａ，１ｂに配置されているから、形成するべきモールド樹脂５の基板１の表面１５からの厚みを小さくすることができる。これにより、モールド樹脂５を形成する前に、突出部４を配線パターン１２と同様に形成することができる。そのため、モールド樹脂５を形成した後に、モールド樹脂５の一部を切除し、その切除した部分に遮光性の樹脂を注入し突出部４に相当する部分を形成する、などといった煩わしい工程を経る必要がない。その結果、フォトインタラプタＡ１の製造工程を簡略化することができる。

さらに、本実施形態によれば、フォトインタラプタＡ１が屋外などの太陽光の照射が強い状況下において用いられる場合にも、上記携帯電話機の開閉状態を的確に把握することが可能となっている。すなわち、反射フィルム６は、図２の上方から入射してくる太陽光の可視光領域における光の大半を反射させる。さらに、反射フィルム６を透過した太陽光の可視光領域における光は、モールド樹脂５により吸収され、ほとんど受光素子３に入射しない。また、太陽光の赤外線領域における光の強度はかなり小さい。そのため、上記携帯電話機が開いている状態であっても、受光素子３は、太陽光の影響を受けず、小さい出力値しか示さない。一方、上記携帯電話機が折りたたまれている状態である場合、受光素子３には、発光素子２から出射しカバー面７により反射された、強度の大きい赤外線が入射する。このとき、受光素子３は大きな出力値を示す。このようにして、上記携帯電話機の開閉状態を的確に把握することが可能となっている。

図４および図５は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

図４は、本発明の第２実施形態にかかるフォトインタラプタの断面図を示している。同図に示されたフォトインタラプタＡ２は、パッド電極１２１ａ，１２１ｂと実装電極１２２とが離間している点、および、突出部４が赤外光を遮光する樹脂により形成されている点、および、レンズ６ａ’，６ｂ’が形成されている点、において、第１実施形態にかかるフォトインタラプタＡ１と異なる。

このような構成によっても、フォトインタラプタＡ２の薄型化を図ることができる。また、パッド電極１２１ａやパッド電極１２１ｂが、実装電極１２２と重なっていない場合と比較して、パッド電極１２１ａ，１２１ｂと実装電極１２２との距離を小さくすることができる。そのため、発光素子２や受光素子３において発生した熱がパッド電極１２１ａ，１２１ｂに伝わった後、実装電極１２２に伝導しやすくなる。また、実装電極１２２は、放熱性の高いフォトインタラプタＡ２の外部の電極と接続している。そのため、発光素子２や受光素子３の放熱を促進させることができる。

モールド樹脂５内においては、突出部４により、発光素子２から受光素子３に至る赤外線の経路が塞がれている。そのため、発光素子２からの赤外線が、モールド樹脂５内を透過し、受光素子３に入射することもない。これにより、フォトインタラプタＡ２のＳ／Ｎ比の改善を図ることができる。

レンズ６ａ’を形成したことにより、発光素子２から出射した赤外線の指向角を広げることができる。また、レンズ６ｂ’を形成したことにより、受光素子３に向かって入射してくる赤外線の指向角を広げることもできる。これにより、フォトインタラプタＡ２の検出距離を向上させることができる。

また、図５は、本発明の第３実施形態にかかるフォトインタラプタの断面図を示している。同図に示されたフォトインタラプタＡ３は、反射フィルム６が形成されておらず、モールド樹脂５の表面がシボ加工されている点において、第１実施形態にかかるフォトインタラプタＡ１と異なっている。このような構成によれば、モールド樹脂５の表面において、発光素子２から出射した赤外線が屈折することにより、発光素子２から出射した赤外線の指向角を広げることができる。同様に、受光素子３に向かって入射してくる赤外線の指向角を広げることもできる。これにより、フォトインタラプタＡ３の検出距離を向上させることができる。

本発明に係る反射型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。本発明に係る反射型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。

たとえば、第１実施形態に示したパッド電極１２１ａと実装電極１２２とが一体とされていてもよい。このときも、パッド電極１２１ａと実装電極１２２とが接続しているといえる。このような構成によって、発光素子２の放熱を促進させることができる。同様に、パッド電極１２１ｂと実装電極１２２とが一体とされている場合には、受光素子３の放熱を促進させることができる。

発光素子２は、凹部１ａの底面に配置されている必要はなく、凹部１ａの側面に配置されていてもよい。この場合、発光素子２からの光を基板１の厚さ方向に沿って出射できるように、凹部１ａの側面のうち発光素子２の出射面に対向する面を、上記厚さ方向と略４５度の角をなすように形成し、反射面としてもよい。受光素子３、凹部１ｂについても同様である。

本発明にかかる凹部の表面は湾曲していてもよいのは、もちろんである。このような構成によれば、上記発光素子の放射強度や上記受光素子の受信感度を良好にすることができる。

本発明にかかる基板材料が、赤外線を透過させない材料により構成されているときには、本発明にかかるパッド電極を形成しなくても、上記発光素子から上記基板材料を透過し上記受光素子に光が入射してしまう事態を防止できる。この赤外線を透過させない材料は、たとえば、液晶ポリマー、セラミック、ポリイミドなどから構成されている。

本発明にかかるフォトインタラプタは、携帯電話機に用いられるものに限られないのはもちろんである。また、本発明にかかる発光素子および受光素子が、赤外線を発光および受光するものに限られず、可視光を発光および受光するものであってもよい。

第１実施形態にかかるフォトインタラプタＡ１に、さらに、第２実施形態で示したレンズ６ａ’，６ｂ’を設けてもよい。また、第２実施形態にかかるフォトインタラプタＡ２において、レンズ６ａ’，６ｂ’を設けずに、モールド樹脂５の表面に、第３実施形態で示したシボ加工を施してもよい。

本発明の第１実施形態にかかる反射型フォトインタラプタの平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図２に示すフォトインタラプタの製造工程を示した図である。 本発明の第２実施形態にかかるフォトインタラプタの断面図である。 本発明の第３実施形態にかかるフォトインタラプタの断面図である。 従来の反射型フォトインタラプタの要部断面図である。

符号の説明

Ａ１，Ａ２，Ａ３ （反射型）フォトインタラプタ
１ 基板
１ａ，１ｂ，１ａ’，１ｂ’ 凹部
１１ 基板材料
１２ 配線パターン
１２１ａ，１２１ｂ パッド電極
１２２ 実装電極
１２３ａ，１２３ｂ ボンディングパッド
１５ 表面
１６ 裏面
２ 発光素子
３ 受光素子
４ 突出部
５ モールド樹脂
５ａ，５ｂ 樹脂部
６ 反射フィルム
６ａ’，６ｂ’ レンズ
７ カバー面
ｗａ，ｗｂ ボンディングワイヤ
ｘ１ 面内方向

Claims (7)

1. 基板材料および配線パターンを含む基板と、
   上記基板上に配置された発光素子と、
   上記基板上に配置されているとともに、上記発光素子から出射され反射対象により反射された光を受光する受光素子と、
   を備えている、反射型フォトインタラプタであって、
   上記基板の表面側の部分に一対の凹部が形成され、
   上記発光素子および上記受光素子は、一対の上記凹部に各別に配置されていることを特徴とする、反射型フォトインタラプタ。
2. 上記配線パターンは、
   上記凹部の表面の少なくとも一部を構成しており、かつ、上記発光素子または上記受光素子をボンディングしているパッド電極と、
   上記基板の裏面側に形成され、少なくとも一部が上記基板の面内方向において上記パッド電極と重なっている実装電極と、
   を備える、請求項１に記載の反射型フォトインタラプタ。
3. 上記基板材料は貫通孔を有し、
   上記パッド電極と上記実装電極とが接している、請求項２に記載の反射型フォトインタラプタ。
4. 上記基板材料は、光透過性の材料から構成されており、
   上記パッド電極は、上記凹部の側面の少なくとも一部を構成している、請求項２または３に記載の反射型フォトインタラプタ。
5. 上記発光素子と上記受光素子との間において、上記基板の表面から起立する遮光性の材料から構成された突出部をさらに備えている、請求項１ないし４のいずれかに記載の反射型フォトインタラプタ。
6. 上記基板および上記凹部の表面には、上記発光素子および上記受光素子を覆う光透過性のモールド樹脂がさらに形成されており、
   上記突出部は、上記モールド樹脂から露出している部分を有する、請求項５に記載の反射型フォトインタラプタ。
7. 上記突出部は、上記配線パターンを構成している材料のいずれかと同一の材料により構成されている、請求項６に記載の反射型フォトインタラプタ。

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