JP2000331577A - 光電センサ並びにその製造方法 - Google Patents
光電センサ並びにその製造方法Info
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Abstract
て、多くの光信号を取り込むことを可能にするととも
に、外部からの電磁気雑音やセンサ内部のインパルス性
雑音から受光素子をシールドすることにより、光電セン
サの検知性能を向上させる。 【解決手段】 光学レンズの光透過部を大きくして光信
号を多く取り入れることを可能にするとともに、光電素
子を実装するMID内面に導電被膜を形成する一方、光
学レンズの内面に透明性導電被膜を形成し、光電素子の
周囲を導電被膜と透明性導電被膜とで包囲し、電気暗箱
構造とすることにより、外部から飛来する電磁気雑音や
内部のインパルス性雑音を排除して光電センサの検知性
能を高める。
Description
体の搬送、検査、組み立て工程等で物体の位置決めを行
なうのに好適な光電センサに係り、特に、多くの光信号
を取り入れることができるとともに、外部から飛来して
くる電磁波雑音及び光電センサ内部で生じるインパルス
性雑音等を確実にシールドできる精度の良い光電センサ
並びにその製造方法に関する。
により搬送される物体の位置検出を行なうために光電セ
ンサが使用されることが多い。
ンサの構成を示すもので、光電センサ1は、フォトIC
等の受光素子2を含む信号処理回路3がプリント配線基
板4に実装され、外部から飛来する雑音からシールする
ために、金属板を曲げ加工したシールド5によりフォト
IC2を含む信号処理回路3を全面的に囲い込む構成を
採用している。また、このシールド5は、電界雑音を防
御するが、検知対象物を検知した光信号をフォトIC2
に導く必要から、光導入孔6のようにごく細い孔を設け
て光は通すが雑音をシールできる最適サイズの孔を設定
してS/N比のバランスを保つようにしている。
路3の中には、数μVで1μA以下レベルの検出信号を
扱う領域と、LEDをインパルス状に点滅させるのにピ
ークで数10mmA〜数100mmAの電流を駆動する
回路が同居しているケースがあり、そうした場合には自
己の回路から発生する雑音で自己の検知性能に影響を受
けることがある。
電源が、図11に示すように、フリー電源化されている
場合は、光電センサ回路内部での安定化を図るために、
インバータ回路(スイッチング)を内臓してこのインパ
ルスノイズが検知回路に影響されることもある。
流開閉の位相差で内部に必要な電源を確保する場合に
は、商用電源の周波数毎にインパルス性のノイズを発生
させるため、常に検知回路は影響を受けているのが実情
である。
並びに安定化せさるためには、光信号諸々の電気雑音の
関係改善が必要であり、現状では対立矛盾関係をチュー
ニングして調整しているに過ぎず、これを克服するに
は、光信号を取り入れる開口部を可能な限り拡大し、か
つ外部の雑音の影響から検知回路を防御し、しかも、光
電センサ自体が発生する自己雑音からも防御することが
必要である。
てなされたもので、光信号を取り入れる開口部は可能な
限り広く設定するとともに、三次元射出成形回路部品
(Molding Interconnect Device(MIDという))
に光電素子を実装してなるMIDパッケージにシールド
機能をもたせることにより、外部の電磁気雑音やインパ
ルス性雑音等を確実に防御できる極めて精度の高い光電
センサ並びにその製造方法を提供することを目的として
いる。
に、本願の請求項1に記載の発明は、MIDに投光・受
光素子を実装し、投光素子の周囲を覆うMID内面に導
電被膜を形成してなるMIDパッケージと、光信号が透
過する透過部が大きく設定され、内面に透明導電被膜を
形成した光学レンズと、上記MIDパッケージに実装し
た投光・受光素子と光学レンズの光軸をほぼ一致させ
て、MIDパッケージと光学レンズとを接合して収容す
るケースと、該ケース内に収容され、上記MIDパッケ
ージの回路部分と電気的に導通するプリント配線基板と
から構成され、光学レンズの透明導電被膜と投光素子周
囲のMIDパッケージに設けられた導電被膜とで投光素
子周囲を電気暗箱化したことを特徴とする。
の周囲を導電膜、導電フィルム等、導電層でシールドし
て、外部の電磁気からの影響を受けないようにした構成
をいう。
光学レンズの光透過部が大きく設定されているため、多
くの光信号を取り入れることが可能である。また、光学
レンズの内面に透明導電被膜が形成される一方、投光素
子の周囲のMID内面に導電被膜が形成され、MIDパ
ッケージと光学レンズとを組み付けた際、投光素子の周
囲を電気暗箱化することができるため、投光素子からの
雑音を外部に漏出させることがない。
を実装し、受光素子の周囲を覆うMID内面に導電被膜
を形成してなるMIDパッケージと、光信号が透過する
透過部が大きく設定され、内面に透明導電被膜を形成し
てなる光学レンズと、上記MIDパッケージに実装した
投光・受光素子と光学レンズの光軸をほぼ一致させて、
MIDパッケージと光学レンズとを接合して収容するケ
ースと、該ケース内に収容され、MIDパッケージの回
路部分と電気的に導通するプリント配線基板とから構成
され、上記光学レンズの透明導電被膜と受光素子周囲の
MIDパッケージに設けられた導電被膜とで受光素子周
囲を電気暗箱化したことを特徴とする。
光学レンズの光透過部が大きく設定されているため、多
くの光信号を取り入れることができるとともに、受光素
子の周囲が電気暗箱化されているため、外部から飛来す
る電磁気的雑音や光電センサ自体から発生する雑音が受
光素子に到達することがなく、受光素子に悪影響を及ぼ
さない。
受光素子を実装し、投光・受光素子の周囲を覆うMID
内面に導電被膜を形成してなるMIDパッケージと、光
信号が透過する透過部が大きく設定され、内面に透明導
電被膜を形成してなる光学レンズと、上記MIDパッケ
ージに実装した投光・受光素子と光学レンズの光軸をほ
ぼ一致させて、MIDパッケージと光学レンズとを接合
して収容するケースと、該ケース内に収容され、MID
パッケージの回路部分と電気的に導通するプリント配線
基板とから構成され、上記光学レンズの透明導電被膜と
投光・受光素子周囲のMIDパッケージに設けられた導
電被膜とで投光・受光素子周囲を電気暗箱化したことを
特徴とする。
光学レンズの光透過部が大きく設定されているため、光
信号を多く取り入れることができるとともに、光学レン
ズ内面の透明性導電被膜とMID内面の導電被膜とを電
気的に接合させることにより、投光素子及び受光素子の
周囲を電気暗箱化することができるため、投光素子から
の雑音が外部に漏れることがなく、しかも外部の雑音や
光電センサ自体の雑音が受光素子に及ぶことがない。
板に内装される回路をMIDパッケージで包囲し、MI
D内面に上記回路を包囲する導電被膜を設けることによ
り、プリント配線基板上の回路を電気暗箱化したことを
特徴とする。
投光素子、受光素子の周囲を電気暗箱化するとともに、
プリント配線基板に実装する回路も導電被膜を施したM
IDで覆うことにより、これら回路の周囲もまた電気暗
箱化することができ、外部の電磁気雑音ばかりでなく、
インパルス性雑音を発生させることがない。
を形成したMIDに光電素子を実装してMIDパッケー
ジを形成した後、内面に透明導電被膜を形成した光学レ
ンズを上記MIDパッケージに被せてケースを成形する
射出成形金型内にインサートし、MIDパッケージと光
学レンズとをケースと一体に複合接合成形するととも
に、MIDパッケージ内面の導電被膜と光学レンズ内面
の透明導電被膜とを電気的に接触させて光電素子の周囲
を電気暗箱化したことを特徴とする。
MID内面に導電被膜を施し、更に投光素子、受光素子
を実装したMIDパッケージと、内面に透明導電被膜を
形成し、光透過部を大きく設定した光学レンズとを重ね
合わせ、ケースを成形する射出成形金型内にインサート
しておき、MIDパッケージと光学レンズとケースとを
一体化したとき、光学レンズ内面の透明導電被膜とMI
D内面の導電被膜とが電気的に接触し、この状態をケー
スにより保持できるため、投光素子、受光素子周囲の電
気暗箱状態を確実に維持できる。
びにその製造方法の実施形態について、添付図面を参照
しながら詳細に説明する。
1の実施形態の全体構成を示す断面図、図2は同光電セ
ンサにおける要部構成を示す拡大断面図、図3は同光電
センサに使用するMIDを表面側から見た平面図、図4
乃至図7は本発明に係る光電センサの製造方法の概要を
示す各説明図、図8は本発明に係る光電センサにおける
第2の実施形態の要部構成を示す断面図、図9は同光電
センサに使用するMIDを裏面側から見た平面図であ
る。
サ10は、反射型であり、ケース20内にプリント配線
基板30並び光電機能モジュール40が内装されてい
る。
ス21と裏面側ケース22との2分割体から構成され、
表面側ケース21にはセンサ取付用の取付孔23が開設
されている。
配線基板30は、信号処理回路31、LED駆動素子3
2、フォトIC周辺部品33がその表面側に実装されて
おり、表裏面には図示しない配線パターンが形成され、
裏面側には動作表示用LED34、感度調整用バリスタ
35、外部へ接続する接続ケーブル36が繋がってお
り、動作表示用LED34には動作表示用ライトガイド
37が裏面側ケース22の開口を通して外部に臨むよう
に設置され、感度調整用バリスタ35を操作する感度調
整摘み38が外部に臨んで操作可能に繋がっている。
は、多くの光信号を取り入れることができるとともに、
外部からの雑音やセンサ自体の雑音により受光素子が影
響を受けることなく、精度の高い検知処理を行なうこと
を可能にしたもので、図2,図3に基づいてその光電機
能モジュール40の構成について説明する。
ID41に投光素子であるLEDチップ42及び受光素
子であるフォトIC43を実装してなるMIDパッケー
ジ44と、LEDチップ42、フォトIC43の光軸に
対して光軸合わせをして対峙する光学レンズ45とから
構成されており、特に、光学レンズ45を大きく設定す
ることにより、多くの光信号を取り入れることを可能に
するとともに、電磁シールド効果を高めるために、MI
D41の内面に導電被膜46がめっき処理されていると
ともに、光学レンズ45の内面に透明導電被膜47が形
成されている。
膜46は、図3中斜線で示すように、ワイヤボンディン
グ用パッド48、ダイパッド49を除いた部位に形成さ
れており、MID41に実装されるLEDチップ42、
フォトIC43は、ダイパッド49上に装着され、接合
ワイヤ50によりワイヤボンディングされる。
D41内面に導電被膜46を形成したMIDパッケージ
44と内面に透明導電被膜47を形成した光学レンズ4
5とを光電素子と光学レンズ45の光軸基準で合わせた
ものをケース(表面側ケース)21を成形する金型にイ
ンサートして型締めし、射出成形により光学レンズ45
の透明導電被膜47とMID41内面の導電被膜46が
繋がり、投光・受光素子42、43を囲む空間は、シー
ルド膜46、47で包囲された電気暗箱を形成する。
れた導電被膜46は、MIDパッケージ43に設けた導
電ピン51をプリント配線基板30のスルーホール52
内に挿入され、グラウンドに半田付けなどの手段で接続
される。
は導電被膜46並びに透明導電被膜47により周囲が包
囲されシールドされているため、電磁気雑音が電気暗箱
a内から外部に漏出することがない。
いても電気暗箱bで包囲されており、外部から飛来する
電磁気雑音等がこの電気暗箱b内に侵入することがな
く、検知性能に悪影響を及ぼすことがない。
に係る光電センサ10における光電モジュール40の形
成工程並びに光電機能モジュール40とプリント配線基
板30との接合工程等について説明する。
半導体素子の実装、あるいは半田付けで他の回路へ接続
されることから高耐熱性の液晶ポリマー(LCP)等の
樹脂を使用し、所望の形状に射出成形されており、この
MID41には、所望の配線パターンが施される一方、
シールド機能を果たすべき導電被膜46の形成は、分類
上、ワンショット法で各種提案がされている公知の選択
鍍金方法で形成する。
ID41の実装部分(ダイパッド49)にLEDチップ
42とフォトIC43に導電ペーストを転写して供給し
た上にダイボンダーにて装着して、図5に示すように、
加熱炉で硬化反応させて固着させた後、前記配線パター
ンのバッド部48とワイヤボンディングにて半導体と光
電素子間を配線する。このようにしてMIDパッケージ
44が形成される。
する光学レンズ45は、変性アクリレート等の透明樹脂
材料を極力光学歪みを軽減した一定圧射出成形又は圧縮
成形等で加工した成形品を、電気暗箱を構成するように
内面に相当する側面に透明導電被膜47を形成するが、
本実施形態では、ITO(酸化インジューム・錫)蒸着
膜が形成されている。
は、遮蔽すべきノイズの周波数域によりITO蒸着膜の
膜厚を制御することができ、MID41の導電被膜46
との合わせ面に至るまで透明導電被膜(ITO蒸着膜)
47が形成されている。
0は、MIDパッケージ44の上に光学レンズ45を接
合して構成されるが、この状態で、MIDパッケージ4
4と光学レンズ45との合わせ面は、電気的に接触して
おり、LEDチップ42、フォトIC43を収容した空
間はそれぞれ電気暗箱a、bの状態となる。
した接合状態とするために、表面側ケース21を樹脂で
成形する金型の中に前記図6に示す光電機能モジュール
40をインサートして型締めし、射出成形することで両
者は加圧接触した状態を保持し、MIDパッケージ44
と光学レンズ45とが強固に接合した状態でケース20
と一体化できる。
ンサ10として必要な電子回路が実装されたプリント配
線基板30にMIDパッケージ44の導電ピン51を差
し込み、半田付けの手段でシールド用の導電被膜46の
端子とプリント配線基板30のグランド端子を電気的に
接続した後、表面側ケース21と裏面側ケース22とを
接合固定すれば、光電センサ10の製造が完了する。
ンサ10の別の実施形態の構成、並びに図9はMID4
1の裏面をそれぞれ示すもので、更に光電センサ10自
体のインパルス性ノイズを有効に遮断できるものであ
る。
ED駆動素子32やフォトIC周辺部品33が実装され
るケースが多く、プリント配線基板30にMIDパッケ
ージ44を組み付ける際、プリント配線基板30のLE
D駆動素子32やフォトIC周辺部品33を覆うように
MID41の裏面に凹部53を形成するとともに、凹部
53の内面においても、図9中斜線で示す導電被膜46
がメッキ処理されている。
モジュール40を実装した状態では、LED駆動素子3
2とフォトIC周辺部品33がそれぞれ電気暗箱c、d
内に収容された状態となり、特に、光電センサ自体から
発生するインパルス性ノイズを外部に放射するのを有効
に抑えることができ、電磁シールド効果をより高めるこ
とができる。
センサを反射型光電センサ10に適用したが、図示はし
ないが透過型光電センサに適用することもでき、その場
合は、受光部ユニットにおける受光用MIDの内面に導
電被膜を形成するとともに、受光用レンズの内面に透明
導電被膜を形成し、フォトIC等の受光素子を導電被膜
と透明導電被膜により、周囲を包囲する電気暗箱構造と
すれば良い。
ンサによれば、光信号を取り入れる光透過部は光学レン
ズサイズにまで可能な限り拡大してより多くの光信号を
取り込むことができるとともに、外部から飛来してくる
電磁気雑音には、光学レンズ内面に設けた透明導電被膜
とMID内面に設けた導電被膜とで形成される電気暗箱
内に光電素子を収容することにより、外部からの電磁気
雑音を有効にシールすることができ、S/N比を飛躍的
に向上させることができるという効果を有する。
するインパルス性ノイズに対しては、微弱な信号処理回
路部を防御できるように比較的大きい電流開閉を行なう
部品を収容する電気暗箱と、微弱な信号処理部品を収容
する電気暗箱を分離して配置することで、光電センサ内
部で発生するノイズに対しても有効にシールが可能とな
り、S/N比をより向上させることができるという効果
を有する。
態の全体構成を示す断面図である。
断面図である。
側から見た平面図である。
ID内面への光電素子の実装工程を示す説明図である。
IDパッケージの形成工程を示す説明図である。
電機能モジュールの形成工程を示す説明図である。
電機能モジュールとプリント配線基板との実装工程を示
す説明図である。
部構成を示す断面図である。
側から見た平面図である。
である。
回路図である。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 MIDに投光・受光素子を実装し、投光
素子の周囲を覆うMID内面に導電被膜を形成してなる
MIDパッケージと、光信号が透過する透過部が大きく
設定され、内面に透明導電被膜を形成した光学レンズ
と、上記MIDパッケージに実装した投光・受光素子と
光学レンズの光軸をほぼ一致させて、MIDパッケージ
と光学レンズとを接合して収容するケースと、該ケース
内に収容され、上記MIDパッケージの回路部分と電気
的に導通するプリント配線基板とから構成され、光学レ
ンズの透明導電被膜と投光素子周囲のMIDパッケージ
に設けられた導電被膜とで投光素子周囲を電気暗箱化し
たことを特徴とする光電センサ。 - 【請求項2】 投光・受光素子を実装し、受光素子の周
囲を覆うMID内面に導電被膜を形成してなるMIDパ
ッケージと、光信号が透過する透過部が大きく設定さ
れ、内面に透明導電被膜を形成してなる光学レンズと、
上記MIDパッケージに実装した投光・受光素子と光学
レンズの光軸をほぼ一致させて、MIDパッケージと光
学レンズとを接合して収容するケースと、該ケース内に
収容され、MIDパッケージの回路部分と電気的に導通
するプリント配線基板とから構成され、上記光学レンズ
の透明導電被膜と受光素子周囲のMIDパッケージに設
けられた導電被膜とで受光素子周囲を電気暗箱化したこ
とを特徴とする光電センサ。 - 【請求項3】 MIDに投光・受光素子を実装し、投光
・受光素子の周囲を覆うMID内面に導電被膜を形成し
てなるMIDパッケージと、光信号が透過する透過部が
大きく設定され、内面に透明導電被膜を形成してなる光
学レンズと、上記MIDパッケージに実装した投光・受
光素子と光学レンズの光軸をほぼ一致させて、MIDパ
ッケージと光学レンズとを接合して収容するケースと、
該ケース内に収容され、MIDパッケージの回路部分と
電気的に導通するプリント配線基板とから構成され、上
記光学レンズの透明導電被膜と投光・受光素子周囲のM
IDパッケージに設けられた導電被膜とで投光・受光素
子周囲を電気暗箱化したことを特徴とする光電センサ。 - 【請求項4】 プリント配線基板に内装される回路をM
IDパッケージで包囲し、MID内面に上記回路を包囲
する導電被膜を設けることにより、プリント配線基板上
の回路を電気暗箱化したことを特徴とする請求項1乃至
3のいずれかに記載の光電センサ。 - 【請求項5】 内面に導電被膜を形成したMIDに光電
素子を実装してMIDパッケージを形成した後、内面に
透明導電被膜を形成した光学レンズを上記MIDパッケ
ージに被せてケースを成形する射出成形金型内にインサ
ートし、MIDパッケージと光学レンズとをケースと一
体に複合接合成形するとともに、MIDパッケージ内面
の導電被膜と光学レンズ内面の透明導電被膜とを電気的
に接触させて光電素子の周囲を電気暗箱化したことを特
徴とする光電センサの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11137053A JP2000331577A (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | 光電センサ並びにその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11137053A JP2000331577A (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | 光電センサ並びにその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000331577A true JP2000331577A (ja) | 2000-11-30 |
Family
ID=15189789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11137053A Pending JP2000331577A (ja) | 1999-05-18 | 1999-05-18 | 光電センサ並びにその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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