JP2010114196A - Reflection-type photointerrupter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、反射型フォトインタラプタに関する。 The present invention relates to a reflective photointerrupter.
図5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。モールド樹脂95は、赤外線をほとんど透過する。一方、モールド樹脂95は、可視光をほとんど遮断する。遮光樹脂94は、発光素子92からの赤外線が、モールド樹脂95を透過し、上記反射対象に反射することなく受光素子93に直接入射してしまうことを防止している。
FIG. 5 shows a conventional reflective photointerrupter. The
しかしながら、このようなフォトインタラプタ9Aにおいて、モールド樹脂95は、可視光の透過を完全には遮断しない。そのため、フォトインタラプタ9Aを屋外などの太陽光の照射が強い場所で用いる場合、太陽光の可視光領域におけるエネルギーの大きな光が、モールド樹脂95を透過し、受光素子93に入射するおそれがある。このとき、受光素子93に発光素子92からの赤外線が入射していないにもかかわらず、受光素子93に起電力が生じてしまう。これは、上記反射対象を検出していない場合に上記反射対象を検出したとフォトインタラプタ9Aが判断してしまう不具合を招くため、好ましくない。
However, in such a
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、反射対象を検出している場合と上記反射対象を検出していない場合とをより的確に判断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。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and a reflection type photointerrupter that can more accurately determine when a reflection target is detected and when the reflection target is not detected. The issue is to provide.
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、基板と、上記基板上に配置されているとともに、第1波長領域を含む波長領域の光を発する発光素子と、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上記第1波長領域の光を受光する受光素子と、上記基板上に形成された、上記発光素子および上記受光素子を覆うモールド樹脂と、を備えている、反射型フォトインタラプタであって、上記受光素子に入射する光の経路上において、上記モールド樹脂より上記反射対象側に配置されているとともに、上記受光素子に向かう上記第1波長領域の光の透過率が、上記受光素子に向かう上記第1波長領域と重ならない第2波長領域の光の透過率より大きいフィルタをさらに備えることを特徴としている。 The reflective photointerrupter provided by the present invention is disposed on the substrate, the light emitting element that emits light in the wavelength region including the first wavelength region, and the substrate. A light receiving element that receives the light in the first wavelength region that is emitted from the light emitting element and reflected by a reflection target, and a mold resin that is formed on the substrate and covers the light emitting element and the light receiving element. A reflection type photointerrupter disposed on the reflection target side from the mold resin on a path of light incident on the light receiving element, and in the first wavelength region toward the light receiving element The filter further comprises a filter whose transmittance is greater than the transmittance of light in the second wavelength region that does not overlap the first wavelength region toward the light receiving element. To have.
このような構成によれば、上記反射対象を検出している検出状態であるときに、上記フィルタで上記発光素子からの上記第1波長領域の光の透過を遮断する割合は、上記発光素子からの光が上記反射対象に反射しておらず、上記反射対象を検出していない非検出状態であるときに、上記第2波長領域の光の透過を遮断する割合よりも小さい。そのため、上記検出状態である場合には、上記受光素子への上記第1波長領域の光の入射を確保することができる。一方、上記非検出状態である場合には、上記受光素子への上記第2波長領域の光の入射を抑制することができる。その結果、上記検出状態と上記非検出状態とをより的確に判断することが可能となる。 According to such a configuration, in the detection state in which the reflection target is detected, the ratio of blocking the transmission of light in the first wavelength region from the light emitting element by the filter is from the light emitting element. Is less than the ratio of blocking the transmission of light in the second wavelength region when the light is not reflected by the reflective object and the reflective object is not detected. Therefore, in the detection state, it is possible to ensure the incidence of light in the first wavelength region to the light receiving element. On the other hand, in the non-detection state, the incidence of light in the second wavelength region to the light receiving element can be suppressed. As a result, it is possible to more accurately determine the detection state and the non-detection state.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記第1波長領域は赤外線の波長領域であり、上記第2波長領域は、可視光の波長領域である。 In a preferred embodiment of the present invention, the first wavelength region is an infrared wavelength region, and the second wavelength region is a visible light wavelength region.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記フィルタは、上記受光素子に向かう上記第2波長領域の光を反射する反射フィルムである。 In a preferred embodiment of the present invention, the filter is a reflective film that reflects light in the second wavelength region toward the light receiving element.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記フィルタは、上記モールド樹脂の表面上に形成されている。 In a preferred embodiment of the present invention, the filter is formed on the surface of the mold resin.
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。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1は、本発明の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A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A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A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。
FIG. 1 is a plan view of a reflective photointerrupter according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. The photo interrupter A shown in these drawings includes a
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。すなわち、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。
The
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。同様に、パッド電極121bは、凹部1bの表面の全体を構成している。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。
The
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A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。
The
発光素子2は、赤外線を出射可能なLED素子とされている。本実施形態における赤外線の波長領域は、本発明にかかる第1波長領域に相当する。一方、本実施形態における可視光の波長領域は、本発明にかかる第2波長領域に相当する。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。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。
The
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赤外線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。
The light receiving
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。
As clearly shown in FIGS. 1 and 2, the protruding
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、可視光の透過をほとんど遮断する。
As clearly shown in FIGS. 1 and 2, the
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。
The
図2に表れているように、反射フィルム6は、受光素子3に入射する光の経路上において、モールド樹脂5よりカバー面7側に配置されている。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。
As shown in FIG. 2, the
図3に、図2の上方から下方に向かってくる光の波長に対する反射フィルム6の透過特性を示している。反射フィルム6は、図2の上方から下方に向かってくる可視光のほとんどを反射する。そのため、図3に示すように、反射フィルム6の受光素子3に向かう可視光の透過率は、きわめて低いものとなっている。一方、図3に示すように、反射フィルム6は、同2の上方から下方に向かってくる赤外線のほとんどを透過する。すなわち、反射フィルム6は、受光素子3に向かう赤外線の透過率が、受光素子3に向かう可視光の透過率よりも大きい。一方、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。すなわち本実施形態では、反射フィルム6は、可視光用のコールドミラーである。
FIG. 3 shows the transmission characteristics of the
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。
The
次に、フォトインタラプタAの製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the photo interrupter A will be described.
まず、図4(a)に示すように、基板材料11の表面(図4(a)の上面)および裏面(図4(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4(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4(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4(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Aが製造される。
First, as shown in FIG. 4A, a conductive film such as copper is formed by plating on the front surface (upper surface of FIG. 4A) and back surface (lower surface of FIG. 4B) of the
次に、フォトインタラプタAの作用について説明する。 Next, the operation of the photo interrupter A will be described.
本実施形態によれば、フォトインタラプタA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透過させず、反射する。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。そのため、上記携帯電話機が開いている場合に上記携帯電話機が折りたたまれている状態であると判断されるといった不具合を抑制できる。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。
According to the present embodiment, even when the photo interrupter A is used under a strong sunlight irradiation condition such as outdoors, it is possible to accurately grasp the open / closed state of the mobile phone. That is, the
基板1には凹部1a,1bが形成されているため、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Aの薄型化を図ることが可能となる。
Since the
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Aの薄型化をさらに図ることが可能となる。
Further, the height of the bonding wires wa and wb from the surface 15 of the
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A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。
The heat generated in the
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AのS/N比の改善を図ることができる。
The light emitted from the
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Aの製造工程を簡略化することができる。
Further, since the
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。 The reflective photointerrupter according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the reflective photointerrupter according to the present invention can be varied in design in various ways.
図2では、発光素子2の上方にも反射フィルム6が配置されている例を示した。だが、反射フィルム6は、受光素子3に入射する光の経路に配置されていれば十分であり、必ずしも発光素子2の上方に配置されている必要はない。
FIG. 2 shows an example in which the
また、本発明にかかるフィルタは、反射フィルムに限られない。たとえば、上記第2波長領域の光を吸収するフィルタなども含まれる。本発明にかかるフィルタは、上記第1波長領域の光の透過率が上記第2波長領域の光の透過率より大きければよく、上記1波長領域の光を吸収・反射する性質を有していてもよい。 Moreover, the filter concerning this invention is not restricted to a reflective film. For example, a filter that absorbs light in the second wavelength region is also included. The filter according to the present invention has a property of absorbing and reflecting the light in the first wavelength region as long as the transmittance of the light in the first wavelength region is larger than the transmittance of the light in the second wavelength region. Also good.
上記実施形態では、本発明にかかる第1波長領域が赤外線の波長領域であって、第2波長領域が可視光の波長領域である例を示した。だが本発明の範囲は、これに限られない。たとえば、本発明にかかる第1波長領域が黄色光や赤色光の波長領域であって、第2波長領域が青色光や緑色光の波長領域であってもよい。この場合、上記フィルタとして、上記第1波長領域および上記第2波長領域に対応したバンドパスフィルタなどを用いなければならないのはもちろんである。 In the said embodiment, the 1st wavelength range concerning this invention showed the wavelength range of infrared rays, and the 2nd wavelength range showed the example which is a wavelength range of visible light. However, the scope of the present invention is not limited to this. For example, the first wavelength region according to the present invention may be a wavelength region of yellow light or red light, and the second wavelength region may be a wavelength region of blue light or green light. In this case, as a matter of course, a bandpass filter corresponding to the first wavelength region and the second wavelength region must be used as the filter.
また、上記実施形態では、反射フィルム6がモールド樹脂5の表面上に形成されている例を示した。だが、反射フィルム6とモールド樹脂5との間に透明な膜が配置されていてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the example in which the
また、本発明にかかるフォトインタラプタは、基板1に凹部1a,1bが形成されていないものも含む。
The photo interrupter according to the present invention includes one in which the recesses 1a and 1b are not formed in the
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。このような構成によれば、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。
The
凹部1a,1bの表面が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、発光素子2の放射強度や受光素子3の受信感度を良好にすることができる。
Of course, the surfaces of the recesses 1a and 1b may be curved. According to such a configuration, the radiation intensity of the
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。 Of course, the photo interrupter according to the present invention is not limited to that used in a mobile phone. Further, the light emitting element and the light receiving element according to the present invention are not limited to those that emit and receive infrared rays, and may emit and receive visible light.
A (反射型)フォトインタラプタ
1 基板
1a,1b,1a’,1b’ 凹部
121a,121b パッド電極
122 実装電極
123a,123b ボンディングパッド
11 基板材料
12 配線パターン
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
7 カバー面
wa,wb ボンディングワイヤ
x1 面内方向
A (reflection type)
Claims (4)
上記基板上に配置されているとともに、第1波長領域を含む波長領域の光を発する発光素子と、
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上記第1波長領域の光を受光する受光素子と、
上記基板上に形成された、上記発光素子および上記受光素子を覆うモールド樹脂と、
を備えている、反射型フォトインタラプタであって、
上記受光素子に入射する光の経路上において、上記モールド樹脂より上記反射対象側に配置されているとともに、上記受光素子に向かう上記第1波長領域の光の透過率が、上記受光素子に向かう上記第1波長領域と重ならない第2波長領域の光の透過率より大きいフィルタをさらに備えることを特徴とする、反射型フォトインタラプタ。 A substrate,
A light emitting element that is disposed on the substrate and emits light in a wavelength region including a first wavelength region;
A light receiving element that is disposed on the substrate and receives light in the first wavelength region that is emitted from the light emitting element and reflected by a reflection target;
Mold resin that covers the light emitting element and the light receiving element formed on the substrate;
A reflective photointerrupter comprising:
On the path of light incident on the light receiving element, the light is disposed on the reflection target side from the mold resin, and the transmittance of the light in the first wavelength region toward the light receiving element is toward the light receiving element. A reflective photointerrupter, further comprising a filter having a transmittance larger than that of light in the second wavelength region that does not overlap with the first wavelength region.
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