JP2015060998A - センサモジュールおよび当該センサモジュールに用いられる立体配線回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】光電変換素子の配置自由度を向上させることのできるセンサモジュールおよび当該センサモジュールに用いられる立体配線回路基板を得る。
【解決手段】センサモジュール１０は、外面２２と外面２２に連設される内面２３とで形成される３次元形状の表面２１を有する基体部２０と、ＭＩＤ技術により基体部２０の表面２１に形成された３次元形状の配線部４０と、を備えている。また、センサモジュール１０は、基体部２０に実装されて配線部４０に電気的に接続される第１の光電変換素子５０と、第１の光電変換素子５０とは種類が異なり、基体部２０における第１の光電変換素子５０が実装された部位とは異なる部位に実装されて配線部４０に電気的に接続される第２の光電変換素子６０と、を備えている。そして、第１の光電変換素子５０および第２の光電変換素子６０のうち少なくともいずれか一方の光電変換素子が内面２３に実装されるようにした。
【選択図】図７

Description

本発明は、センサモジュールおよび当該センサモジュールに用いられる立体配線回路基板に関する。

従来より、複数種類の光電変換素子を１つの基板に一体に実装させた構造が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１では、発光素子、照度センサ受光素子および距離検知用受光素子を１つの基板に実装することで、センサモジュールを形成している。

特開２０１１−０６０７８８号公報

ところで、一般的に、光電変換素子は、その種類や用途に応じてセンサ特性（素子の厚さやセンサとしての機能を発揮するために必要な厚さ）を異ならせる必要がある。なお、センサとしての機能を発揮するために必要な厚さとしては、集光のために用いられるレンズの焦点距離等がある。

したがって、上記従来技術のように基板表面に異なる種類の光電変換素子を実装する場合、全ての光電変換素子が同一の面に実装されることとなり、センサ特性に応じて光電変換素子の配置位置を異ならせることができなかった。すなわち、上記従来技術では、光電変換素子の配置自由度を向上させることができなかった。

そこで、本発明は、光電変換素子の配置自由度を向上させることのできるセンサモジュールおよび当該センサモジュールに用いられる立体配線回路基板を得ることを目的とする。

本発明の第１の特徴は、センサモジュールであって、外面と前記外面に連設される内面とで形成される３次元形状の表面を有する基体部と、ＭＩＤ技術により前記基体部の表面に形成された３次元形状の配線部と、前記基体部に実装されて前記配線部に電気的に接続される第１の光電変換素子と、前記第１の光電変換素子とは種類が異なり、前記基体部における前記第１の光電変換素子が実装された部位とは異なる部位に実装されて前記配線部に電気的に接続される第２の光電変換素子と、を備え、前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子のうち少なくともいずれか一方の光電変換素子が前記内面に実装されていることを要旨とする。

本発明の第２の特徴は、前記第１の光電変換素子が発光部を有する発光素子であり、前記第２の光電変換素子が、前記発光素子から出射されて被照射体によって反射された光を受光する受光部を有する受光素子であることを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、前記基体部は、前記内面によって画成された凹部を備え、前記第２の光電変換素子が前記凹部内に配置されることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、前記基体部は、前記内面を有する貫通孔を備え、前記第２の光電変換素子が前記貫通孔を塞ぐように配置されることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、前記基体部は、前記貫通孔の内面から内側に突出する突部を備え、前記第２の光電変換素子が前記突部の一面に実装されることを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、前記基体部に載置され、前記第２の光電変換素子の受光部に集光するレンズを備え、前記レンズが前記基体部の内面に載置されることを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、前記内面は、前記レンズを載置するレンズ載置面を有しており、前記レンズ載置面は、前記配線部が形成される凹面を有していることを要旨とする。

本発明の第８の特徴は、前記レンズは、位置決めされた状態で前記基体部に載置されることを要旨とする。

本発明の第９の特徴は、前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子とは種類が異なり、前記基体部における前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子が実装された部位とは異なる部位に実装されて前記配線部に電気的に接続される第３の光電変換素子をさらに備えることを要旨とする。

本発明の第１０の特徴は、前記第３の光電変換素子は、センサ近傍の光を受光する測光センサであることを要旨とする。

本発明の第１１の特徴は、前記第３の光電変換素子は、前記基体部における前記第１の光電変換素子と前記第２の光電変換素子との間に実装されていることを要旨とする。

本発明の第１２の特徴は、前記基体部は、前記内面によって画成された第２凹部を備え、前記第３の光電変換素子が前記第２凹部内に配置されることを要旨とする。

本発明の第１３の特徴は、前記基体部は、前記内面を有する第２貫通孔を備え、前記第３の光電変換素子が前記第２貫通孔を塞ぐように配置されることを要旨とする。

本発明の第１４の特徴は、前記基体部は、前記第２貫通孔の内面から内側に突出する第２突部を備え、前記第３の光電変換素子が前記第２突部の一面に実装されることを要旨とする。

本発明の第１５の特徴は、前記基体部に載置され、前記第３の光電変換素子の受光部に集光する第２レンズを備え、前記第２レンズが前記基体部の内面に載置されることを要旨とする。

本発明の第１６の特徴は、前記内面は、前記第２レンズを載置する第２レンズ載置面を有しており、前記第２レンズ載置面は、前記配線部が形成される第２凹面を有していることを要旨とする。

本発明の第１７の特徴は、前記第２レンズは、位置決めされた状態で前記基体部に載置されることを要旨とする。

本発明の第１８の特徴は、前記基体部と前記配線部とを備え、前記センサモジュールに用いられる立体配線回路基板であることを要旨とする。

本発明によれば、光電変換素子の配置自由度を向上させることのできるセンサモジュールおよび当該センサモジュールに用いられる立体配線回路基板を得ることができる。

本発明の第１実施形態にかかるセンサモジュールを模式的に示す斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかるセンサモジュールを模式的に示す断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる受光素子と被照射体との関係を説明する斜視図である。 本発明の第２実施形態にかかるセンサモジュールを模式的に示す斜視図である。 本発明の第２実施形態にかかるセンサモジュールを模式的に示す断面図である。 本発明の第３実施形態にかかる測光センサの受光素子を模式的に示す斜視図である。 本発明の第３実施形態にかかるセンサモジュールを模式的に示す断面図である。 本発明の第４実施形態にかかるセンサモジュールを模式的に示す斜視図である。 本発明の第４実施形態にかかるセンサモジュールを模式的に示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
本実施形態にかかるセンサモジュール１０は、図１および図２に示すように、基体部２０を備えている。

基体部２０は、樹脂やセラミック等の材料を用いて形成されており、外面２２と外面２２に連設される内面２３とで形成される３次元形状の表面２１を有している。すなわち、基体部２０は、凹部や貫通孔を有する３次元立体形状をしている。

具体的には、内面２３は、後述するＬＥＤ素子（第１の光電変換素子）５０が配置されるＬＥＤ素子配置用内面２４と、後述する受光素子（第２の光電変換素子）６０が配置される受光素子配置用内面２５とを備えている。

ＬＥＤ素子配置用内面２４は、底面２４ａと側面２４ｂとで形成されており、この底面２４ａおよび側面２４ｂでＬＥＤ素子配置用凹部３１が画成されている。

一方、受光素子配置用内面２５は、底面２５ａと、側面２５ｂと、側面２５ｂを介して底面２５ａと連設する第１段差面２５ｃと、側面２５ｂを介して底面２５ａや第１段差面２５ｃと連設する第２段差面２５ｄと、を有している。そして、この底面２５ａ、側面２５ｂ、第１段差面２５ｃおよび第２段差面２５ｄで、受光素子配置用凹部（凹部）３２が画成されている。なお、第２段差面２５ｄには凹面２５ｅが形成されている。

ＬＥＤ素子配置用凹部３１は上方が開口するとともに、上方に向かうにつれて拡径される略円錐台状をしており、受光素子配置用凹部３２は上方が幅広となる段差状に形成されている。

このように、本実施形態では、基体部２０は、内面２３によって画成されたＬＥＤ素子配置用凹部３１および受光素子配置用凹部３２を有する３次元立体形状をしている。

そして、基体部２０の表面２１には３次元形状の配線部４０が形成されており、この配線部４０と基体部２０とで立体配線回路基板１１０を形成している。この配線部４０は、ＭＩＤ（Molded Interconnect Devices）技術によって基体部２０の表面２１に直接形成されている。ここで、ＭＩＤとは、射出成形品等の立体成形品の表面に電気回路を一体形成した３次元成形回路部品のことで、このＭＩＤ技術を用いることで、従来の２次元回路とは異なり、傾斜面、垂直面、曲面、成形体内部の貫通孔等にも回路を付加することができるようになる。

なお、このＭＩＤとしては、特に特開２００８−１５９９４２号公報（段落０００２〜０００３）、特開２０１１−１３４７７７号公報（段落０００３）に開示されているＭＩＰＴＥＣ（登録商標）（微細複合加工技術）を用いることができる。ＭＩＰＴＥＣ（登録商標）によれば、射出成形品の表面に電気回路を形成するＭＩＤ技術に、成形表面活性化処理技術とレーザパターニング工法等を用いることで、微細パターニング、かつ、ベアチップ実装が可能な３Ｄ実装デバイスを実現することができる。

配線部４０は、ＬＥＤ素子５０が電気的に接続されるＬＥＤ素子用配線部４０ａと、受光素子６０が電気的に接続される受光素子用配線部４０ｂとを備えている。

ＬＥＤ素子用配線部４０ａは、＋極および−極となる２つのＬＥＤ素子用配線部４０ａを有しており、一方のＬＥＤ素子用配線部４０ａがＬＥＤ素子配置用内面２４の全面を覆う３次元形状となるように形成されている。そして、一方のＬＥＤ素子用配線部４０ａのＬＥＤ素子配置用内面２４に形成された部分にリフレクタの機能を持たせている。このように、ＬＥＤ素子５０が配置されるＬＥＤ素子配置用凹部３１にリフレクタの機能を持たせることで、レンズ等を用いることなくＬＥＤ素子５０からの光をより広範囲に出射させることができるようにしている。なお、上述のように、本実施形態では、ＬＥＤ素子配置用内面２４の側面２４ｂを円錐台の側面に相当する形状としているが、側面２４ｂの形状は、放物面等様々な形状とすることができる。この側面２４ｂの形状は、予め設定される光の出射範囲に応じて好適な形状となるようにするのが好ましい。

一方、受光素子用配線部４０ｂは複数形成されており、それぞれ段差状の受光素子配置用凹部３２に沿う段差状（３次元形状）に形成されている。このとき、受光素子用配線部４０ｂの第２段差面２５ｄ上に形成される部分は、全て凹面２５ｅに形成されるようにしている。すなわち、第２段差面２５ｄのうち凹面２５ｅ以外の部位には受光素子用配線部４０ｂが形成されないようにしている。この凹面２５ｅは、受光素子用配線部４０ｂの厚さ以上の深さとなるように形成されており、受光素子用配線部４０ｂが凹面２５ｅ以外の第２段差面２５ｄよりも上方に突出しないようになっている。

また、ＬＥＤ素子用配線部４０ａおよび受光素子用配線部４０ｂは、基体部２０の内面２３から外面２２にかけて延在するように形成されている。具体的には、内面２３に形成されたそれぞれの配線部４０は、基体部２０の上面から側面を通って下面まで延設されている（図１および図２参照）。このように、配線部４０を基体部２０の内面２３から下面（外面２２）まで延設することで、基体部２０を携帯電話等の電子機器に直接実装する（凹部内の光電変換素子と電子機器の基板とを電気的に接続する）ことができるようにしている。

さらに、センサモジュール１０は、基体部２０の凹部３１内に実装されて配線部４０（ＬＥＤ素子用配線部４０ａ）に電気的に接続されるＬＥＤ素子（第１の光電変換素子）５０を備えている。

このＬＥＤ素子５０は、発光部５１を有する発光素子であり、公知のものを用いることができる。例えば、発光部５１としては、図示せぬセンサ制御部からの電流の供給を受けて赤外線を発光する赤外ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いることができる。

そして、このＬＥＤ素子５０は、ボンディングワイヤ９０によってＬＥＤ素子用配線部４０ａに電気的に接続されている。具体的には、ＬＥＤ素子５０を一方のＬＥＤ素子用配線部４０ａに実装した状態で、他方のＬＥＤ素子用配線部４０ａにボンディングワイヤ９０を介して接続することで、＋極および−極となる２つのＬＥＤ素子用配線部４０ａがＬＥＤ素子５０およびボンディングワイヤ９０を介して電気的に接続されるようにしている。

さらに、センサモジュール１０は、基体部２０の受光素子配置用凹部３２内（基体部２０における第１の光電変換素子が実装された部位とは異なる部位）に実装されて配線部４０（受光素子用配線部４０ｂ）に電気的に接続される第２の光電変換素子を備えている。

本実施形態では、第２の光電変換素子として、発光素子５０から出射されて被照射体１００によって反射された光を受光する受光部６１Ａ〜６１Ｄを有する受光素子６０を用いている。このように、本実施形態では、第２の光電変換素子６０は、ＬＥＤ素子（第１の光電変換素子）５０とは種類が異なっている。

受光部６１Ａ〜６１Ｄは、発光部５１から発光され、使用者の手や指、顔等の被照射体１００によって反射された赤外線を受光し、光電変換によって、受光した光の量に応じた電流を発生させるものである。なお、発生した電流は図示せぬＡＤ変換部等に出力される。

このような受光素子６０としては、公知のものを用いることができる。例えば、半導体基板を用いて受光素子６０を形成することができる。そして、半導体基板内の所定の深さ位置にｐｎ接合領域を設けることにより形成されるフォトダイオードを受光部６１Ａ〜６１Ｄとして用いることができる。

この受光素子６０は、複数のボンディングワイヤ９０を用い、それぞれの受光素子用配線部４０ｂに接続することで、各受光素子用配線部４０ｂと電気的に接続されるようにしている。なお、本実施形態では、ボンディングワイヤ９０は、受光素子用配線部４０ｂの第１段差面２５ｃ上に形成された部位に接続されている。

さらに、本実施形態では、レンズ６２を基体部２０に配置するようにし、被照射体１００によって反射された赤外線を受光素子６０の受光部６１Ａ〜６１Ｄに集光させるようにしている。

レンズ６２は、受光素子６０と対向するように受光素子６０の上方に配置されており、受光素子６０の受光部６１Ａ〜６１Ｄとの間に所定距離をおいてレンズ６２を保持させている。こうすることで、受光素子６０に赤外線を結像させるようにしている。

このレンズ６２としては、例えば、赤外線透過率の良いＳｉなどにより赤外線の集光機能を司るレンズ母体を形成し、このレンズ母体の表面に赤外線周辺波長を選択的に透過させる光学多層膜からなるバンドパスフィルタを形成したものを用いることができる。

さらに、本実施形態では、レンズ６２は、図２に示すように、両面が凸面となる凸レンズとして形成されている。なお、レンズ６２は、片面（上面）が平坦面、他面（下面）が凸面となる凸レンズとして形成してもよく、また、片面が凹面で他面がその凹面よりも曲率の大きな凸面で形成されていてもよい。すなわち、レンズ６２は受光素子６０に集光させる機能を有していればよい。また、凸面や凹面が放物面であってもよい。

そして、本実施形態では、レンズ６２の周縁部を第２段差面２５ｄ上に載置することで、基体部２０の内面２３に配置されるようにしている。すなわち、内面２３としての第２段差面２５ｄがレンズ６２を載置するレンズ載置面となっており、この第２段差面２５ｄに、配線部４０（受光素子用配線部４０ｂ）が形成される凹面２５ｅが形成されている。

こうすれば、レンズ６２を第２段差面２５ｄ上に載置する際に、レンズ６２が受光素子用配線部４０ｂによって傾いて載置されてしまうのを抑制することができる。その結果、受光素子６０とレンズ６２との所定距離（受光素子６０に赤外線を結像させるための距離）を高精度に保つことができる。

このとき、レンズ６２が位置決めされた状態で基体部２０に載置されるようにするのが好ましい。

このようなセンサモジュール１０は、例えば、以下の方法で形成することができる。

まず、射出成形等により所望の３次元立体形状となる基体部２０を形成する（第１の工程）。

そして、基体部２０の表面２１に所望の３次元形状となる配線部４０をＭＩＤ技術を用いて形成する（第２の工程）。

次に、ＬＥＤ素子５０や受光素子６０を基体部２０の内面２３に実装する（第３の工程）。なお、実装の順番は、任意の順番で行うことができる。すなわち、いずれかの光電変換素子を先に実装してもよいし、同時に実装してもよい。

その後、ボンディングワイヤ９０を用い、ＬＥＤ素子５０や受光素子６０と配線部４０とを電気的に接続する（第４の工程）。

その後、レンズ６２を基体部２０の第２段差面（レンズ載置面）２５ｄ上に載置する（第５の工程）。

こうして、図１および図２に示すセンサモジュール１０が形成される。

かかる構成のセンサモジュール１０は、携帯電話端末等の電子機器に実装することができる。

例えば、タッチパネル方式の携帯電話端末にセンサモジュール１０を組み込む場合、センサモジュール１０が、携帯電話端末における液晶表示部の近傍に配置されることとなる。このように、携帯電話端末にセンサモジュール１０を組み込む場合、カバー８０に形成された透光性の窓部８１がＬＥＤ素子５０や受光素子６０の上部に配置されるようにするのが好ましい。

そして、このような携帯電話端末を用いると、センサモジュール１０近傍に被照射体１００が存在する場合に、その被照射体１００の存在を認識することができる。具体的には、センサモジュール１０近傍に被照射体１００が存在する場合、ＬＥＤ素子５０の発光部５１から出射した赤外光は、ＬＥＤ素子５０側（図２の左側）の窓部８１を透過して被照射体１００に当たって反射することとなる。そして、被照射体１００で反射した赤外光は、受光素子６０側（図２の右側）の窓部８１を透過し、レンズ６２によって集光された状態で受光素子６０の受光部６１Ａ〜６１Ｄに受光されることとなる。このように、発光部５１から出射した赤外光が受光部６１Ａ〜６１Ｄに受光されることで、センサモジュール１０近傍に被照射体１００が存在すると認識することができる。

被照射体１００の認識機能は、例えば、携帯電話端末を用いて通話を行うために液晶表示部付近に顔（被照射体１００）を近づけた際に、その顔（被照射体１００）を検知する場合に用いられる。このように、センサモジュール１０が顔（被照射体１００）を検知して通話状態であると認識した時に、液晶表示部を用いたタッチパネル操作をオフにしたり、液晶表示部を消灯状態としたりすれば、通話中の誤動作を防止したり、バッテリの電力消費を抑制したりすることができる。

さらに、本実施形態では、受光素子６０に４つの受光部６１Ａ〜６１Ｄを形成している。この４つの受光部６１Ａ〜６１Ｄは、受光素子６０の長手方向一方側に受光部６１Ａ、６１Ｂが短手方向に並設されるとともに、長手方向他方側に受光部６１Ｃ、６１Ｄが短手方向に並設されている（図３参照）。こうすることで、センサモジュール１０近傍に位置する被照射体１００の移動方向（面方向への移動方向）も検知できるようにしている。例えば、被照射体１００が図３の矢印で示す方向に移動した場合、被照射体１００で反射した赤外光は、まず、受光部６１Ｃ、６１Ｄで受光し、その後、受光部６１Ａ、６１Ｂで受光することとなる。したがって、４つの受光部６１Ａ〜６１Ｄの受光量の変化を検知することで、被照射体１００の面方向への移動方向を検知することができる。

この被照射体１００の移動方向検知機能は、例えば、指（被照射体）の移動方向を検知して、液晶表示部に表示されているＷｅｂページをスクロールする場合に用いることができる。

このように、本実施形態にかかるセンサモジュール１０は、近接センサとしての機能とジェスチャセンサとしての機能を併せ持つものである。

以上説明したように、本実施形態では、センサモジュール１０は、外面２２と外面２２に連設される内面２３とで形成される３次元形状の表面２１を有する基体部２０と、ＭＩＤ技術により基体部２０の表面２１に形成された３次元形状の配線部４０と、を備えている。また、センサモジュール１０は、基体部２０に実装されて配線部４０に電気的に接続されるＬＥＤ素子（第１の光電変換素子）５０と、ＬＥＤ素子５０とは種類が異なり、基体部２０におけるＬＥＤ素子５０が実装された部位とは異なる部位に実装されて配線部４０に電気的に接続される受光素子（第２の光電変換素子）６０と、を備えている。そして、ＬＥＤ素子５０および受光素子６０のうち少なくともいずれか一方の光電変換素子（本実施形態では両方）が内面２３に実装されるようにした。

すなわち、３次元立体形状をした基体部２０に光電変換素子を実装するようにしている。

ところで、一般的に、光電変換素子は、その種類や用途に応じて、素子の厚さやセンサとしての機能を発揮するために必要な厚さ（集光のために用いられるレンズの焦点距離等）などのセンサ特性を異ならせる必要がある。

そして、従来技術のように基板表面に異なる種類の光電変換素子を実装する場合、全ての光電変換素子が同一の面に実装されることとなり、センサ特性に応じて光電変換素子の配置位置を異ならせることができなかった。

しかしながら、本実施形態のように、３次元立体形状をした基体部２０に光電変換素子（ＬＥＤ素子５０や受光素子６０）を実装するようにすれば、基体部２０の形状を所望の形状とすることができるため、光電変換素子を所望の場所に配置することができる。すなわち、光電変換素子の基体部２０への配置自由度が向上する。

そして、センサ特性に応じて光電変換素子の実装面（凹部の底面等）の高さを異ならせるようにすれば、複数種類の光電変換素子を実装する場合であっても、上端の高さを揃えることができる。例えば、集光のために用いられるレンズの焦点距離が大きい光電変換素子の実装面を焦点距離が小さい光電変換素子の実装面よりも低い位置に設けるようにすれば、一方の光電変換素子のレンズが他方の光電変換素子のレンズよりも突出してしまうのが抑制され、各光電変換素子の上端を揃えることができる（後述の第２実施形態参照）。

また、光電変換素子の実装面の高さを調整する（必要な高さが大きい光電変換素子の実装面を低い位置に設定する）ことで、センサモジュール１０全体の厚みを抑えることができるようになる。

また、第１の光電変換素子を発光部５１を有するＬＥＤ素子（発光素子）５０とし、第２の光電変換素子を、ＬＥＤ素子５０から出射されて被照射体１００によって反射された光を受光する受光部を有する受光素子６０とすれば、センサモジュール１０に、近接センサとしての機能やジェスチャセンサとしての機能を持たせることができるようになる。

また、本実施形態では、基体部２０に載置され、受光素子６０の受光部６１Ａ〜６１Ｄに集光するレンズ６２を備えている。そして、レンズ６２が基体部２０の内面２３に載置されるようにしている。具体的には、レンズ６２の周縁部を第２段差面２５ｄ上に載置することで、基体部２０の内面２３に配置されるようにしている。したがって、第２の光電変換素子がレンズ６２を用いる場合に、レンズ６２が上方に突出しすぎてしまうのが抑制される。

さらに、内面２３としての第２段差面２５ｄがレンズ６２を載置するレンズ載置面となっており、この第２段差面２５ｄに、配線部４０（受光素子用配線部４０ｂ）が形成される凹面２５ｅが形成されている。

こうすれば、レンズ６２を第２段差面２５ｄ上に載置する際に、レンズ６２が受光素子用配線部４０ｂによって傾いて載置されてしまうのを抑制することができる。その結果、受光素子６０とレンズ６２との所定距離（受光素子６０に赤外線を結像させるための距離）を高精度に保つことができる。

このとき、レンズ６２が位置決めされた状態で基体部２０に載置されるようにするのが好ましい。こうすれば、基板に光電変換素子を実装する場合のように、基板への光電変換素子の位置決めおよび光電変換素子とレンズとの位置決めの両方を行う必要がなくなる。すなわち、光電変換素子（受光素子６０）の基体部２０への位置決めを行うだけで、光電変換素子（受光素子６０）とレンズ６２との位置決めが行われる。したがって、光電変換素子（受光素子６０）とレンズ６２との配置位置がずれてしまうのを抑制することができ、センサ精度が低下してしまうのを抑制することができる。さらに、位置ずれが抑制されることで、センサモジュール１０の組み付け性をより向上させることができるようになるという利点もある。

（第２実施形態）
本実施形態にかかるセンサモジュール１０Ａは、基本的に上記第１実施形態で示したセンサモジュール１０とほぼ同様の構成をしている。すなわち、センサモジュール１０Ａは、図４および図５に示すように、凹部や貫通孔を有する３次元立体形状をした基体部２０を備えている。

そして、この基体部２０は、外面２２と外面２２に連設される内面２３とで形成される３次元形状の表面２１を有している。

具体的には、内面２３は、ＬＥＤ素子（第１の光電変換素子）５０が配置されるＬＥＤ素子配置用内面２４と、受光素子（第２の光電変換素子）６０が配置される受光素子配置用内面２５とを備えている。

そして、基体部２０の表面２１には、ＭＩＤ技術を用いて形成された３次元形状の配線部４０が形成されており、この配線部４０と基体部２０とで立体配線回路基板１１０を形成している。

配線部４０は、ＬＥＤ素子５０が電気的に接続されるＬＥＤ素子用配線部４０ａと、受光素子６０が電気的に接続される受光素子用配線部４０ｂとを備えている。

さらに、センサモジュール１０Ａは、基体部２０の凹部３１内に実装されて配線部４０（ＬＥＤ素子用配線部４０ａ）に電気的に接続されるＬＥＤ素子（第１の光電変換素子）５０を備えている。

また、センサモジュール１０Ａは、基体部２０の受光素子配置用凹部３２内（基体部２０における第１の光電変換素子が実装された部位とは異なる部位）に実装されて配線部４０（受光素子用配線部４０ｂ）に電気的に接続される第２の光電変換素子を備えている。

本実施形態においても、第２の光電変換素子として、発光素子５０から出射されて被照射体１００によって反射された光を受光する受光部６１Ａ〜６１Ｄを有する受光素子６０（ＬＥＤ素子５０とは種類が異なる光電変換素子）を用いている。

そして、レンズ６２を基体部２０に配置するようにし、被照射体１００によって反射された赤外線を受光素子６０の受光部６１Ａ〜６１Ｄに集光させるようにしている。

ここで、本実施形態にかかるセンサモジュール１０Ａは、ＬＥＤ素子５０および受光素子６０とは種類が異なり、基体部２０におけるＬＥＤ素子５０および受光素子６０が実装された部位とは異なる部位に実装されて配線部４０に電気的に接続される第３の光電変換素子をさらに備えている。

本実施形態では、第３の光電変換素子として、センサ近傍の光を受光して周囲の光の状態（明るさや色等）を検知する測光センサ７０を用いている。このような測光センサとしては、カラーセンサや照度センサなどがある。

図４〜図６および後述する第３，４実施形態における図７〜図９では、近傍の光を受光する受光部７１Ａ〜７１Ｄを有するカラーセンサ（測光センサ７０）を例示している。

このようなカラーセンサ（測光センサ７０）としては、公知のものを用いることができる。

本実施形態では、受光部７１Ａに、赤色光（波長５６０μｍ〜７５０μｍ）を選択的に透過するフィルタ７３Ａを設け、受光部７１Ｂに、緑色光（波長４５０μｍ〜６３０μｍ）を選択的に透過するフィルタ７３Ｂを設け、受光部７１Ｃに、青色光（波長３７０μｍ〜５７０μｍ）を選択的に透過するフィルタ７３Ａを設けたものを例示している。さらに、受光部７１Ｄに、赤外光（波長７００μｍ〜１０００μｍ）を選択的に透過するフィルタ７３Ｄを設けたものを例示している。

このようなカラーセンサ（測光センサ７０）を用いることで、後述する第２レンズ７２を透過した光を受光部７１Ａ〜７１Ｄで受光し、各受光部７１Ａ〜７１Ｄが受光するそれぞれの光の受光量に基づき、周囲の光の色や明るさ（光の状態）を検知することができる。

なお、受光部７１Ｄは、赤外光を受光するものであり、ＬＥＤ素子５０から出射されて被照射体１００によって反射された光（赤外光）をこの受光部７１Ｄで受光することで検出できるようになっている。そして、受光部７１Ｄが検出した光量に応じて、受光部７１Ａ〜７１Ｃで受光した赤色光，緑色光，青色光の受光量の補正を行うことで、周囲光の情報（光の状態）として、より正確な情報を検知できるようにしている。すなわち、被照射体１００による影響を除外（周囲の光の状態を誤った状態として検知してしまうことを抑制）し、より正確な周囲光の情報（光の状態）を検知できるようにしている。

なお、センサ近傍の明るさを検知する照度センサを測光センサとして用いる場合も、公知のものを用いることができる。

そして、例えば、携帯電話端末にセンサモジュール１０Ａを組み込んだ場合、測光センサ７０によって検知された周囲の光の状態（色や明るさ）に応じて、液晶表示部の輝度を調整する用途に使用することができる。

さらに、本実施形態では、測光センサ７０は、基体部２０におけるＬＥＤ素子５０と受光素子６０との間に実装されている。

具体的には、ＬＥＤ素子配置用内面２４と受光素子配置用内面２５との間に、測光センサ（第３の光電変換素子）７０が配置される測光センサ配置用内面２６（内面２３）を形成している。

この測光センサ配置用内面２６は、底面２６ａと、側面２６ｂと、側面２６ｂを介して底面２６ａと連設する第１段差面２６ｃと、側面２６ｂを介して底面２６ａや第１段差面２６ｃと連設する第２段差面２６ｄと、を有している。そして、この底面２６ａ、側面２６ｂ、第１段差面２６ｃおよび第２段差面２６ｄで、測光センサ配置用凹部（第２凹部）３３が画成されている。なお、第２段差面２６ｄには凹面（第２凹面）２６ｅが形成されている。この測光センサ配置用凹部３３は上方が幅広となる段差状に形成されている。

このように、本実施形態では、基体部２０は、内面２３によって画成されたＬＥＤ素子配置用凹部３１、受光素子配置用凹部３２および測光センサ配置用凹部３３を有する３次元立体形状をしている。

そして、配線部４０は、測光センサ７０が電気的に接続される測光センサ用配線部４０ｃを備えている。

測光センサ用配線部４０ｃは複数形成されており、それぞれ段差状の測光センサ配置用凹部３３に沿う段差状（３次元形状）に形成されている。このとき、測光センサ用配線部４０ｃの第２段差面２６ｄ上に形成される部分は、全て凹面２６ｅに形成されるようにしている。すなわち、第２段差面２６ｄのうち凹面２６ｅ以外の部位には測光センサ用配線部４０ｃが形成されないようにしている。この凹面２６ｅは、測光センサ用配線部４０ｃの厚さ以上の深さとなるように形成されており、測光センサ用配線部４０ｃが凹面２６ｅ以外の第２段差面２６ｄよりも上方に突出しないようになっている。

この測光センサ用配線部４０ｃも、基体部２０の内面２３から外面２２にかけて延在するように形成されている。

また、測光センサ７０は、複数のボンディングワイヤ９０を用い、それぞれの測光センサ用配線部４０ｃに接続することで、各測光センサ用配線部４０ｃと電気的に接続されるようにしている。なお、本実施形態では、ボンディングワイヤ９０は、測光センサ用配線部４０ｃの第１段差面２６ｃ上に形成された部位に接続されている。

さらに、本実施形態では、第２レンズ７２を基体部２０に配置するようにし、センサ近傍の光を測光センサ７０の受光部７１に集光させるようにしている。

第２レンズ７２は、測光センサ７０と対向するように測光センサ７０の上方に配置されており、測光センサ７０の受光部７１との間に所定距離をおいて第２レンズ７２を保持させている。

なお、照度センサを測光センサとして用いる場合、第２レンズ７２として、例えば、透過率の良いＳｉなどにより集光機能を司るレンズ母体を形成し、このレンズ母体の表面に赤外線周辺波長を選択的に吸収させる光学多層膜からなるバンドパスフィルタを形成したものを用いるのが好ましい。このようなレンズを用いれば、ＬＥＤ素子５０から出射されて被照射体１００によって反射された光（赤外光）を測光センサ７０が受光してしまうのを抑制することができ、周囲の明るさを誤った明るさとして検知してしまうのを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、第２レンズ７２は、図５に示すように、両面が凸面となる凸レンズとして形成されている。なお、第２レンズ７２も、片面（上面）が平坦面、他面（下面）が凸面となる凸レンズとして形成してもよく、また、片面が凹面で他面がその凹面よりも曲率の大きな凸面で形成されていてもよい。すなわち、第２レンズ７２は測光センサ７０に集光させる機能を有していればよい。また、凸面や凹面が放物面であってもよい。

そして、本実施形態では、第２レンズ７２の周縁部を第２段差面２６ｄ上に載置することで、基体部２０の内面２３に配置されるようにしている。すなわち、内面２３としての第２段差面２６ｄが第２レンズ７２を載置する第２レンズ載置面となっており、この第２段差面２６ｄに、配線部４０（測光センサ用配線部４０ｃ）が形成される凹面２６ｅが形成されている。

こうすれば、第２レンズ７２を第２段差面２６ｄ上に載置する際に、第２レンズ７２が測光センサ用配線部４０ｃによって傾いて載置されてしまうのを抑制することができる。その結果、測光センサ７０と第２レンズ７２との所定距離（測光センサ７０に光を結像させるための距離）を高精度に保つことができる。

このとき、第２レンズ７２も位置決めされた状態で基体部２０に載置されるようにするのが好ましい。

また、本実施形態では、測光センサ７０の方が受光素子６０よりも素子の厚さが厚くなっている。すなわち、測光センサ７０のセンサ特性（素子の厚さや集光のために用いられるレンズの焦点距離）は、受光素子６０のセンサ特性とは異なっている。

そして、レンズ６２と第２レンズ７２との高さ位置（それぞれの頂点の高さ位置）がほぼ同一の高さとなるように測光センサ７０および受光素子６０を基体部２０に実装するとともに、レンズ６２および第２レンズ７２を基体部２０に載置している。

したがって、底面２６ａの方が底面２５ａよりも低い位置となるように、測光センサ配置用凹部３３および受光素子配置用凹部３２を形成している。

このように、レンズ６２および第２レンズ７２の頂点の高さ位置を揃えることで、いずれかのレンズと窓部８１との間に隙間ができてしまうのを抑制することができ、光の乱反射等を抑制することができるようになる。その結果、センサ精度をより一層向上させることができるようになる。

以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。

また、第２レンズ７２の形状や配置場所等がレンズ６２とほぼ同様となるようにしたので、測光センサ７０においても、受光素子６０とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

また、本実施形態では、センサモジュール１０Ａの基体部２０に測光センサ７０も実装されているため、多機能のセンサモジュール１０Ａの小型化を図ることができる。したがって、帯電話端末等の電子機器に実装する際に必要な実装スペースを少なくすることができる。

また、本実施形態では、測光センサ７０は、基体部２０におけるＬＥＤ素子５０と受光素子６０との間に実装されているため、ＬＥＤ素子５０と受光素子６０との距離が大きくなる。その結果、受光素子６０による被照射体１００の検出可能領域をより広くすることができる。

（第３実施形態）
本実施形態にかかるセンサモジュール１０Ｂは、基本的に上記第２実施形態で示したセンサモジュール１０Ａとほぼ同様の構成をしている。すなわち、センサモジュール１０Ｂも、図７に示すように、ＬＥＤ素子５０、受光素子６０および測光センサ７０を１つの基体部（３次元立体部品）２０に実装したものである。

ここで、本実施形態では、基体部２０の上部における隣り合う光電変換素子の間に遮光壁３４を設けている。

本実施形態では、基体部２０とは別部材の遮光壁３４を基体部２０に形成したものを例示したが、遮光壁３４は、基体部２０と一体に形成されていてもよい。

以上の本実施形態によっても、上記第２実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。

また、本実施形態では、隣り合う光電変換素子の間に遮光壁３４を設けているため、光電変換素子間で光の干渉が生じてしまうのを抑制できるようになり、センサ精度のより一層の向上を図ることができる。

（第４実施形態）
本実施形態にかかるセンサモジュール１０Ｃは、基本的に上記第２実施形態で示したセンサモジュール１０Ａとほぼ同様の構成をしている。すなわち、センサモジュール１０Ｃも、図８および図９に示すように、ＬＥＤ素子５０、受光素子６０および測光センサ７０を１つの基体部（３次元立体部品）２０に実装したものである。本実施形態においても、測光センサ７０は、基体部２０におけるＬＥＤ素子５０と受光素子６０との間に実装されている。

そして、この基体部２０は、外面２２と外面２２に連設される内面２３とで形成される３次元形状の表面２１を有している。

具体的には、内面２３は、ＬＥＤ素子（第１の光電変換素子）５０が配置されるＬＥＤ素子配置用内面２４と、受光素子（第２の光電変換素子）６０が一端を覆うように実装される受光素子用貫通孔（貫通孔）３５に形成された内周面２５ｆと、測光センサ（第３の光電変換素子）７０が一端を覆うように実装される測光センサ用貫通孔（第２貫通孔）３７に形成された内周面２６ｆとを備えている。

そして、基体部２０の表面２１には、ＭＩＤ技術を用いて形成された３次元形状の配線部４０が形成されており、この配線部４０と基体部２０とで立体配線回路基板１１０を形成している。

ここで、本実施形態にかかるセンサモジュール１０Ｃでは、基体部２０に内面２３としての内周面２５ｆを有する受光素子用貫通孔３５を形成し、受光素子（第２の光電変換素子）６０が受光素子用貫通孔３５を塞ぐように配置されるようにした。

さらに、基体部２０に内面２３としての内周面２６ｆを有する測光センサ用貫通孔３７を形成し、測光センサ（第３の光電変換素子）７０が測光センサ用貫通孔３７を塞ぐように配置されるようにした。

具体的には、基体部２０に、受光素子用貫通孔３５の内周面２５ｆ（内面２３）から内側に突出する突部３６を中央に穴が形成されるように設け、光が透過できるようにしている。そして、突部３６の下面（一面）２５ｇに受光素子（第２の光電変換素子）６０を実装するようにした。具体的には、接合バンプ９１を用いて受光素子（第２の光電変換素子）６０を突部３６の下面（一面）２５ｇにフリップチップ実装している。

一方、基体部２０に、測光センサ用貫通孔３７の内周面２６ｆ（内面２３）から内側に突出する突部（第２突部）３８を中央に穴が形成されるように設け、光が透過できるようにしている。そして、突部３８の下面（一面）２６ｇに測光センサ（第３の光電変換素子）７０を実装するようにした。具体的には、接合バンプ９１を用いて測光センサ（第３の光電変換素子）７０を突部３８の下面（一面）２６ｇにフリップチップ実装している。

なお、図示省略したが、受光素子（第２の光電変換素子）６０および測光センサ（第３の光電変換素子）７０は、接合バンプ９１を介して、受光素子用配線部４０ｂおよび測光センサ用配線部４０ｃとそれぞれ電気的に接続されている。

また、本実施形態においても、レンズ６２および第２レンズ７２を基体部２０に配置し、被照射体１００によって反射された赤外線を受光素子６０の受光部６１Ａ〜６１Ｄに集光させるようにするとともに、センサ近傍の光を測光センサ７０の受光部７１に集光させるようにしている。

そして、本実施形態においても、レンズ６２の周縁部を第２段差面２５ｄ上に載置するとともに、第２レンズ７２の周縁部を第２段差面２６ｄ上に載置することで、基体部２０の内面２３に配置されるようにしている。このとき、レンズ６２および第２レンズ７２が位置決めされた状態で基体部２０に載置されるようにするのが好ましい。

また、本実施形態においても、測光センサ７０の方が受光素子６０よりも素子の厚さが厚くなっている。

そして、レンズ６２と第２レンズ７２との頂点の高さ位置がほぼ同一の高さとなるように測光センサ７０および受光素子６０を基体部２０に実装するとともに、レンズ６２および第２レンズ７２を基体部２０に載置している。

したがって、下面（一面）２５ｇの方が下面（一面）２６ｇよりも低い位置となるように、受光素子用貫通孔３５および測光センサ用貫通孔３７を形成している。

このように、レンズ６２および第２レンズ７２の頂点の高さ位置を揃えることで、いずれかのレンズと窓部８１との間に隙間ができてしまうのを抑制することができ、光の乱反射等を抑制することができるようになる。その結果、センサ精度をより一層向上させることができるようになる。

さらに、本実施形態では、受光素子６０の下面および測光センサ７０の下面が、基体部２０の下面と面一となるようにしている。

また、受光素子６０とレンズ６２とを突部３６が間に介在するように基体部２０に配置するとともに、測光センサ７０と第２レンズ７２とを突部３８が間に介在するように基体部２０に配置している。

以上の本実施形態によっても、上記第２実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。

また、本実施形態では、受光素子６０とレンズ６２とを突部３６が間に介在するように基体部２０にフリップチップ実装するとともに、測光センサ７０と第２レンズ７２とを突部３８が間に介在するように基体部２０にフリップチップ実装している。そのため、受光素子６０や測光センサ７０を実装するための底面（底壁）を設ける必要がなくなり、その分センサモジュール１０Ｃ全体の厚さを小さくすることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記各実施形態で示した構成を適宜組み合わせた構成とすることが可能である。

また、上記各実施形態では、複数種類の光電変換素子の全てが基体部に形成された凹部や貫通孔内に実装されたものを例示したが、少なくとも１つが凹部や貫通孔内に実装されていればよい。

また、上記第１実施形態において、第１の光電変換素子を測光センサとすることも可能である。

また、受光素子の受光部の数や配置場所、測光センサの受光部の数や配置場所等も任意に設定することができる。

また、基体部や配線部その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ センサモジュール
２０ 基体部
２１ 表面
２２ 外面
２３ 内面
２５ｄ 第２段差面（レンズ載置面）
２５ｅ 凹面
２５ｆ 内周面（内面）
２５ｇ 下面（突部の一面）
２６ｄ 第２段差面（第２レンズ載置面）
２６ｅ 凹面（第２凹面）
２６ｆ 内周面
２６ｇ 下面（第２突部の一面）
３２ 受光素子配置用凹部（凹部）
３３ 測光センサ配置用凹部（第２凹部）
３５ 受光素子用貫通孔（貫通孔）
３６ 突部
３７ 測光センサ用貫通孔（第２貫通孔）
３８ 突部（第２突部）
４０ 配線部
５０ ＬＥＤ素子（発光素子：第１の光電変換素子）
５１ 発光部
６０ 受光素子（第２の光電変換素子）
６１Ａ〜６１Ｄ 受光部
７０ カラーセンサ（第３の光電変換素子：測光センサ）
７１Ａ〜７１Ｄ 受光部
１００ 被照射体
１１０ 立体配線回路基板

Claims (18)

1. 外面と前記外面に連設される内面とで形成される３次元形状の表面を有する基体部と、
   ＭＩＤ技術により前記基体部の表面に形成された３次元形状の配線部と、
   前記基体部に実装されて前記配線部に電気的に接続される第１の光電変換素子と、
   前記第１の光電変換素子とは種類が異なり、前記基体部における前記第１の光電変換素子が実装された部位とは異なる部位に実装されて前記配線部に電気的に接続される第２の光電変換素子と、
   を備え、
   前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子のうち少なくともいずれか一方の光電変換素子が前記内面に実装されていることを特徴とするセンサモジュール。
2. 前記第１の光電変換素子が発光部を有する発光素子であり、前記第２の光電変換素子が、前記発光素子から出射されて被照射体によって反射された光を受光する受光部を有する受光素子であることを特徴とする請求項１に記載のセンサモジュール。
3. 前記基体部は、前記内面によって画成された凹部を備え、
   前記第２の光電変換素子が前記凹部内に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサモジュール。
4. 前記基体部は、前記内面を有する貫通孔を備え、
   前記第２の光電変換素子が前記貫通孔を塞ぐように配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサモジュール。
5. 前記基体部は、前記貫通孔の内面から内側に突出する突部を備え、
   前記第２の光電変換素子が前記突部の一面に実装されることを特徴とする請求項４に記載のセンサモジュール。
6. 前記基体部に載置され、前記第２の光電変換素子の受光部に集光するレンズを備え、
   前記レンズが前記基体部の内面に載置されることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載のセンサモジュール。
7. 前記内面は、前記レンズを載置するレンズ載置面を有しており、
   前記レンズ載置面は、前記配線部が形成される凹面を有していることを特徴とする請求項６に記載のセンサモジュール。
8. 前記レンズは、位置決めされた状態で前記基体部に載置されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のセンサモジュール。
9. 前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子とは種類が異なり、前記基体部における前記第１の光電変換素子および前記第２の光電変換素子が実装された部位とは異なる部位に実装されて前記配線部に電気的に接続される第３の光電変換素子をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載のセンサモジュール。
10. 前記第３の光電変換素子は、センサ近傍の光を受光する測光センサであることを特徴とする請求項９に記載のセンサモジュール。
11. 前記第３の光電変換素子は、前記基体部における前記第１の光電変換素子と前記第２の光電変換素子との間に実装されていることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のセンサモジュール。
12. 前記基体部は、前記内面によって画成された第２凹部を備え、
    前記第３の光電変換素子が前記第２凹部内に配置されることを特徴とする請求項９〜１１のうちいずれか１項に記載のセンサモジュール。
13. 前記基体部は、前記内面を有する第２貫通孔を備え、
    前記第３の光電変換素子が前記第２貫通孔を塞ぐように配置されることを特徴とする請求項９〜１１のうちいずれか１項に記載のセンサモジュール。
14. 前記基体部は、前記第２貫通孔の内面から内側に突出する第２突部を備え、
    前記第３の光電変換素子が前記第２突部の一面に実装されることを特徴とする請求項１３に記載のセンサモジュール。
15. 前記基体部に載置され、前記第３の光電変換素子の受光部に集光する第２レンズを備え、
    前記第２レンズが前記基体部の内面に載置されることを特徴とする請求項９〜１４のうちいずれか１項に記載のセンサモジュール。
16. 前記内面は、前記第２レンズを載置する第２レンズ載置面を有しており、
    前記第２レンズ載置面は、前記配線部が形成される第２凹面を有していることを特徴とする請求項１５に記載のセンサモジュール。
17. 前記第２レンズは、位置決めされた状態で前記基体部に載置されることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載のセンサモジュール。
18. 前記基体部と前記配線部とを備え、請求項１〜１７のうちいずれか１項に記載のセンサモジュールに用いられることを特徴とする立体配線回路基板。

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