JP2013104731A - 回路基板及び近接センサ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が増大せず、新たな実装面積の確保も不要で、反射成分を低減できる近接センサ、及び近接センサを実装するための回路基板を提供する。
【解決手段】回路基板は、近接センサ１０が実装され、回路基板の本体４９と、回路基板の本体４９に設けられ、カバー１８に当接するカバー当接面４７と、近接センサ１０と回路基板とを導通接続させる伸縮自在なスプリングコネクタ２６と、を有する。スプリングコネクタ２６は、カバー当接面４７をカバー１８に押し当てる。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子部品が実装される回路基板、及び、回路基板上に実装され、少なくとも発光素子又は受光素子を含む近接センサに関する。

検出対象物（以下、単に「対象物」と称す）が近くに存在するか否かを非接触で検出する近接センサには、検出方式によって誘導型、静電容量型、超音波型、電磁波型、赤外線型等がある。近年、特に赤外線型の近接センサ（以下、単に「近接センサ」と称す）は、携帯電話等に多用されている。近接センサは、対象物に当たって反射した赤外線を受光素子が受光して光電変換し、光電変換によって変換された電力が所定の閾値以上になる場合に、対象物が一定距離内にあることを判定する（例えば、特許文献１参照）。

図９に示す様に、近接センサ１００は、携帯電話１０１の筐体１０２に収容される基板１０３上に発光素子１０４及び受光素子１０５がＳＭＤ（Surface Mount Device）実装される。図９は、基板１０３とカバー１０９との間に隙間の生じた近接センサを搭載する従来の携帯電話の断面図である。ここで、基板１０３の表面から筐体１０２の天面１０６までの距離Ｔは、カメラモジュール１０７等の最も背の高い部品によって決められる。

天面１０６の開口部１０８には、赤外線を透過させるカバー１０９が設けられる。このため、近接センサ１００と筐体１０２の天面１０６との間には隙間ｔが生じ、正常な反射光１１０と、図９中に示した破線の光路でカバー１０９により反射される期待しない光１１１とが混じって受光素子１０５で検出される。この期待しない光１１１を検出しない様に近接センサ１００の感度を下げれば、受光素子１０５の感度を向上させるのが困難となる。

そこで、受光素子１０５の感度を向上させるため、図１０に示す様に、近接センサ１００をフレキシブル基板１１２の一端側に実装し、フレキシブル基板１１２の他端側を専用コネクタ１１３で基板１０３に接続する構造が提案されている。図１０は、フレキシブル基板１１２を用いて、基板１０３とカバー１０９との間の隙間を除去した従来の携帯電話の断面図である。この構造では、スペーサ１１４でフレキシブル基板１１２の背面を押さえることにより、近接センサ１００が筐体１０２の天面１０６に密着する。これにより、図９に示す期待しない光１１１による不要な反射成分が低減され、近接センサ１００の特性を向上させることが可能となる。

特開平１１−２８１４７７号公報（請求項１、図１）

しかしながら、フレキシブル基板１１２上に実装された近接センサ１００は、筐体１０２の天面１０６に密着させて不要な反射成分を低減できる反面、近接センサ１００を構成するための部品点数が増加した。すなわち、フレキシブル基板１１２、スペーサ１１４、専用コネクタ１１３が新たな追加部品として必要となる。従って、これらの追加部品を実装するための新たな実装面積を基板１０３に確保しなければならず、組立作業工程も複雑化する。

また、特許文献１には、焦電型赤外線センサとフィルターとの平行度を高めるため、回路基板とピン端子との間に導電性ゴムを設ける構成が開示されているが、反射成分を低減するための隙間ｔの除去対策についての示唆はない。

本発明は上記した従来の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、部品点数が増大せず、新たな実装面積の確保も不要で、反射成分を低減する回路基板及び近接センサを提供することにある。

本発明の第１の回路基板は、近接センサが実装される回路基板であって、本体と、前記本体に設けられ、カバーに当接するカバー当接面と、前記近接センサを導通接続させる伸縮自在なスプリングコネクタと、を有し、前記スプリングコネクタは、前記カバー当接面を前記カバーに押し当てることを特徴とする。

本発明の第２の回路基板は、前記本体が、前記カバーに当接すると共に、発光素子又は受光素子の載置面を有するセンサ部と、前記センサ部の前記カバーと反対側で、前記センサ部と前記回路基板とを導通接続させるコネクタ部と、を有し、前記センサ部と前記コネクタ部とがそれぞれ異なる材料で成形されていることを特徴とする。

本発明の第３の回路基板は、前記センサ部に、単体の発光素子が実装されることを特徴とする。

本発明の第４の回路基板は、前記センサ部に、単体の受光素子が実装されることを特徴とする。

本発明の第５の回路基板は、前記センサ部が、別体としての単体の発光素子及び単体の受光素子の各載置面を有し、前記センサ部の前記各載置面に、前記別体としての単体の発光素子及び単体の受光素子が実装されることを特徴とする。

本発明の第６の回路基板は、前記センサ部が、前記発光素子の載置面と前記受光素子の載置面とが同一材料で一体に成形され、前記センサ部の前記発光素子の載置面に前記発光素子が実装され、前記センサ部の前記受光素子の載置面に前記受光素子が実装されることを特徴とする。

本発明の第１の近接センサは、上述した第２〜第６のうちいずれかの回路基板に実装される近接センサであって、前記カバーに当接すると共に、前記発光素子又は前記受光素子の載置面を有し、前記載置面上に前記発光素子又は前記受光素子が実装されたセンサ部と、前記センサ部の前記カバーと反対側で、前記センサ部と前記回路基板とを導通接続させるコネクタ部と、を備えることを特徴とする。

本発明の第２の近接センサは、前記カバー当接面と前記発光素子の載置面との間に設けられ、前記発光素子からの光を封止する封止部と、を更に備え、前記カバーが、前記封止部の封止材料と同一若しくは略同一の屈折率を有することを特徴とする。

本発明によれば、部品点数が増大せず、新たな実装面積の確保も不要で、反射成分を低減できる。

第１実施形態の近接センサが実装された回路基板を備える携帯電話の断面図 （ａ）第１の実施形態の回路基板の分解斜視図、（ｂ）回路基板の本体とスプリングコネクタとを組み立てた状態の斜視図 図１に示したスプリングコネクタ近傍の拡大図 （ａ）第２実施形態の回路基板の分解斜視図、（ｂ）回路基板の本体とスプリングコネクタとを組み立てた状態の斜視図 本発明に係る第３実施形態の近接センサが実装された回路基板を備える携帯電話の断面図 （ａ）第３の実施形態の回路基板の分解斜視図、（ｂ）回路基板の本体とスプリングコネクタとを組み立てた状態の斜視図 （ａ）第４実施形態の回路基板の分解斜視図、（ｂ）回路基板の本体とスプリングコネクタとを組み立てた状態の斜視図 （ａ）第５実施形態の回路基板の斜視図、（ｂ）第５の実施形態の回路基板の一部分を切り欠いた斜視図 基板とカバーとの間に隙間の生じた近接センサを搭載する従来の携帯電話の断面図 フレキシブル基板を用いて、基板とカバーとの間の隙間を除去した従来の携帯電話の断面図

以下、本発明に係る実施形態について、図面を用いて説明する。
図１は、第１実施形態の近接センサ１０が実装された回路基板４８を備える携帯電話の断面図である。本発明に係る回路基板４８は、回路基板本体４９と、回路基板本体４９に設けられ、カバー１８に当接するカバー当接面４７と、近接センサ１０を導通接続させる伸縮自在なスプリングコネクタ２６と、を有する構成である（後述参照）。

本発明に係る回路基板４８の回路基板本体４９は、発光素子２２及び受光素子２３のいずれも実装されていない状態のセンサ部２０（後述参照）とコネクタ部２１とが別体若しくは一体として成形されたものである。

また、センサ部２０に単体の発光素子２２、単体の受光素子２３、及び単体の発光素子２２及び受光素子２３のうちいずれかが実装（載置）された状態のセンサ部２０と、コネクタ部２１とにより、本発明に係る近接センサ１０が構成される。

図２（ａ）は第１の実施形態の回路基板の分解斜視図、図２（ｂ）は回路基板の本体４９とスプリングコネクタとを組み立てた状態の斜視図である。図３は、図１に示したスプリングコネクタ２６近傍の拡大図である。

本実施形態に係る近接センサ１０及び回路基板４８は、電子機器に好適に搭載できる。電子機器として本明細書では携帯電話１１を例に説明する。

なお、本発明に係る近接センサ及び回路基板４８は、携帯電話１１の他、防犯ライト用センサ、節電用センサ等に用いることができる。また、本発明に係る近接センサ及び回路基板４８は、赤外線の変化を感知する焦電型近接センサにも用いることができる。

携帯電話１１には実装基板１２が収容され、実装基板１２は筐体１３に固定される。筐体１３には、実装基板１２と筐体１３の表面板裏面（すなわち、天面１４）との間に、諸部品の収容空間１５が形成されている。実装基板１２には例えばカメラモジュール１６が実装される。カメラモジュール１６は、諸部品の中で全高が最大となる。従って、収容空間１５の高さはカメラモジュール１６の高さと略同一に設定される場合が多い。筺体１３には、カメラモジュール１６の撮像光を取り入れるための撮影開口部１７が穿設されている。

実装基板１２にはカメラモジュール１６の近傍に近接センサ１０が実装される。近接センサ１０は、実装基板１２とカバー１８との間で挟持される。近接センサ１０の上方には筐体１３にセンサ開口部１９が穿設される。センサ開口部１９は、カバー１８によって塞がれている。図１に示す様に、近接センサ１０は、カバー１８に当接するカバー当接面４７（図２（ａ），（ｂ）参照）を表面部に有するセンサ部２０と、センサ部２０のカバー１８と反対側で実装基板１２に導通接続されるコネクタ部２１と、を備える。

本実施形態において、センサ部２０は、表面部にカバー当接面４７を有すると共に、単体の発光素子２２の載置面を凹部内の底面に有する。近接センサ１０を構成する場合には、この載置面上に単体の発光素子２２が実装（載置）される。また、センサ部２０には、図２（ａ），（ｂ）に示す様に、カバー当接面４７と発光素子２２の載置面との間におけるセンサ部２０の凹部に、発光素子２２からの光を封止する封止部２４が設けられている。本実施形態において、受光素子（図４に示す受光素子２３と同様のもの）は別途に配設されている。

カバー１８は、センサ部２０における封止部２４の封止材料と同一若しくは略同一の屈折率を有する。これにより、近接センサ１０から出射された光が反射されずに特定の方向（例えば図１の矢印の方向）に出射され易くなり、カバー１８によって反射されることを低減できる。

図２（ａ）に示す様に、コネクタ部２１の上面には複数の接点部２５が設けられ、それぞれの接点部２５は、センサ部２０とコネクタ部２１とが接合されることで、センサ部２０から導出される端子に接続される。センサ部２０とコネクタ部２１との接合は、係止構造、熱溶着、接着剤等の種々の方法により行うことができる。

図２（ａ），（ｂ）に示す様に、コネクタ部２１には、実装基板１２との間で伸縮自在となって実装基板１２に導通接続されるスプリングコネクタ２６が設けられている。すなわち、スプリングコネクタ２６は、実装基板１２とセンサ部２０との間を導通接続させる。更に、スプリングコネクタ２６は、コネクタ部２１を介して、センサ部２０のカバー当接面４７をカバー１８に押し当てる。

スプリングコネクタ２６では、コネクタ部２１の下面に穿設されたピン保持孔２７（図３参照）にピン基端部２８が固定される。それぞれのピン保持孔２７には、所定の接点部２５に導通する図３に示す配線パターン２９が形成される。配線パターン２９は、ＭＩＤ（Molded Interconnect Devices）技術によってピン保持孔２７に直接形成される。ＭＩＤとは、射出成形品の表面に電気回路を一体形成した三次元成形回路部品のことで、従来の二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。これにより、コネクタ部２１の接点部２５とピン保持孔２７の配線パターン２９との接続を可能としている。

なお、このＭＩＤには、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できる。

コネクタ部２１に装着されるスプリングコネクタ２６は、有底円筒状に形成されるピン基端部２８の開口側に接触ピン３０が移動自在に挿入されている。ピン基端部２８からの接触ピン３０の抜けは、接触ピン３０の基端に設けられたフランジ部３１をピン基端部２８の開口小径縁部３２に係止して行う。ピン基端部２８の内方にはスプリング３３が設けられ、スプリング３３は接触ピン３０を突出する方向に付勢している。つまり、スプリングコネクタ２６は、接触ピン３０の移動範囲で、接点間寸法の差異に対応可能となる。

本発明に係る近接センサ１０又は回路基板４８では、スプリングコネクタ２６がコネクタ部２１及びセンサ部２０を押し当てることによって、カバー１８にセンサ部２０のカバー当接面４７が当接する。また、本発明に係る近接センサ１０又は回路基板４８では、センサ部２０のカバー１８と反対側にコネクタ部２１が当接し、コネクタ部２１のセンサ部２０と反対側から突出したスプリングコネクタ２６がセンサ部２０と実装基板１２とを導通接続させる。スプリングコネクタ２６は伸縮自在なので、コネクタ部２１と実装基板１２との間、すなわち、カバー１８と実装基板１２との距離が異なる場合であっても、スプリングコネクタ２６の伸縮の範囲でコネクタ部２１と実装基板１２とを接続状態にする。すなわち、図１に示すカメラモジュール１６の高さと異なる仕様のカメラモジュールにも対応が可能となっている。

これにより、カバー１８と実装基板１２との間においてセンサ部２０及びコネクタ部２１が挟持状態となり、センサ部２０のカバー当接面４７と筐体１３の天面１４との間の従来の隙間が除去され、図９に示す期待しない光１１１による不要な反射成分が低減できる。また、フレキシブル基板、専用コネクタ、スペーサが不要となる。さらに、センサ部２０とオフセットさせたフレキシブル基板の専用コネクタを配置するスペースを実装基板１２に確保する必要もなくなる。

また、センサ部２０に単体の発光素子２２が実装された場合には、発光素子２２からの光が従来の隙間を通ることなく直接カバー１８に入射し、出射光を効率よく対象物へ照射できる。

次に、本発明に係る第２実施形態を説明する。
図４（ａ）は第２実施形態の回路基板の分解斜視図、図４（ｂ）は回路基板の本体４９とスプリングコネクタ２６とを組み立てた状態の斜視図である。なお、以下の各実施形態において、図１〜図３に示した部材と同一の部材には同一の符号を付し重複する説明は省略するものとする。なお、図４（ａ），（ｂ）に示す回路基板４８には便宜的に受光素子２３を図示しているが、回路基板４８の構成に受光素子２３は不要である。

本実施形態において、センサ部３５は、カバー１８に当接するカバー当接面４７を表面部に有すると共に、単体の受光素子２３の載置面をセンサ部３５の凹部内に設けられた底面に有する。本実施形態の近接センサを構成する場合には、センサ部３５の凹部内に設けられた載置面上に、単体の受光素子２３が実装（載置）される。コネクタ部３６には、センサ部３５に対応した接点部２５と、スプリングコネクタ２６とが図２（ａ）に示すコネクタ部２１と同様に配設されている。

本実施形態の近接センサは、センサ部３５の凹部内に設けられた底面（載置面）上に受光素子２３が実装（載置）されることにより構成される。従って、対象物からの反射光が図９に示す隙間ｔを通ることなくカバー１８から直接に受光素子２３に入射し、反射光を効率よく受光できる。

次に、本発明に係る第３実施形態を説明する。
図５は、本発明に係る第３実施形態の近接センサ３７が実装された回路基板４８を備える携帯電話１１の断面図である。図６（ａ）は第３の実施形態の回路基板４８の分解斜視図、図６（ｂ）は回路基板４８の本体４９とスプリングコネクタ２６とを組み立てた状態の斜視図である。なお、図６（ａ），（ｂ）に示す回路基板４８には便宜的に受光素子２３を図示しているが、回路基板４８の構成に受光素子２３は不要である。

図５に示す様に、本実施形態に係る近接センサ３７は、センサ部３８が、それぞれカバー１８に当接するカバー当接面４７を有する。更に、近接センサ３７は、単体の発光素子２２及び単体の受光素子２３の各載置面を有し、各載置面に単体の発光素子２２及び単体の受光素子２３が実装されて並べて配設されたものである。

図６（ａ）又は図６（ｂ）に示す様に、コネクタ部３９には、センサ部３８に対応した接点部２５と、スプリングコネクタ２６とが図２（ａ）に示すコネクタ部２１と同様に配設されている。

本実施形態の近接センサ３７は、発光素子２２とカバー１８との間の隙間、及びカバー１８と受光素子２３との間の隙間が除去できるので、正常な反射光に混じって、発光素子２２から直接にカバー１８に反射して受光素子２３に入る期待しない光が生じなくなる。

次に、本発明に係る第４実施形態を説明する。
図７（ａ）は第４実施形態の回路基板４８の分解斜視図、図７（ｂ）は回路基板４８の本体４９とスプリングコネクタ２６とを組み立てた状態の斜視図である。なお、図７（ａ），（ｂ）に示す回路基板４８には便宜的に受光素子２３を図示しているが、回路基板４８の構成に受光素子２３は不要である。

本実施形態において、センサ部４１は、それぞれカバー１８に当接するカバー当接面４７を有して一体に形成され、単体の発光素子２２及び単体の受光素子２３の各載置面を各凹部の底面に有する。本実施形態の近接センサを構成する場合には、各載置面上に単体の発光素子２２及び単体の受光素子２３が実装（載置）される。コネクタ部４２には、センサ部４１に対応した接点部２５と、スプリングコネクタ２６とが図２（ａ）に示すコネクタ部２１と同様に配設されている。

本実施形態の回路基板は、発光素子２２及び受光素子２３の各載置面を有するセンサ部４１、コネクタ部４２、スプリングコネクタ２６の３種の部品で構成される一体部品となり、部品点数が少なくなる。従って、本実施形態の回路基板によれば、近接センサを簡単に製造することができる。

次に、本発明に係る第５実施形態を説明する。
図８（ａ）は第５実施形態の回路基板４８の斜視図、図８（ｂ）は第５の実施形態の回路基板４８の一部分を切り欠いた斜視図である。

本実施形態に係る回路基板４８の本体４９は、それぞれカバー１８に当接するセンサ部とコネクタ部とのパッケージ４６として、同一材料で一体的に成形されている。つまり、本実施形態の近接センサを構成する場合において発光素子２２と受光素子２３とが実装されるパッケージ４６（回路基板４８の本体４９に対応）に、スプリングコネクタ２６が直接に装着されている。即ち、回路基板４８は、上述した各実施形態におけるセンサ部とコネクタ部とが一体成形されたパッケージ４６（本体４９）とスプリングコネクタ２６とにより構成される。

本実施形態の近接センサによれば、第４実施形態におけるセンサ部４１とコネクタ部４２とが一部品となり、部品点数を削減でき、組み立て工数も削減できる。

さらに、本実施形態の回路基板４８を用いて近接センサが構成される場合には、パッケージ４６としての本体４９に設けられた発光素子２２の載置面に、発光素子２２が載置され、同様に本体４９に設けられた受光素子２３の載置面に、受光素子２３が載置される。

これにより、発光素子２２と受光素子２３とが実装されることによって構成される近接センサも同様に、パッケージ４６及びスプリングコネクタ２６の２種の部品により構成される回路基板を用いて簡単に製造できるため、部品点数がさらに少なくなる。

従って、上記の実施形態に係る近接センサによれば、従来の隙間（例えば、図９に示す隙間ｔ）を除去でき、部品点数が増大せず、新たな実装面積の確保も不要で、反射成分を低減できる。

以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属すると了解される。

上述した実施形態では、各実施形態におけるセンサ部のカバー当接面はカバー１８に直接当接するように説明した。しかし、各実施形態におけるスプリングコネクタ２６は、カバー当接面４７とカバー１８との間を直接当接させるだけでなくてもよい。例えば、各実施形態におけるスプリングコネクタ２６は、カバー当接面４７とカバー１８との間に別の部材が挟まれた状態において、別の部材を介してカバー当接面４７をカバー１８に押し当てることによってカバー当接面４７をカバー１８に当接させてもよい。

１２ 実装基板
１８ カバー
２２ 発光素子
２３ 受光素子
２４ 封止部
２６ スプリングコネクタ
４６ パッケージ
４８ 回路基板
４９ 本体
１０、３７ 近接センサ
２０、３５、３８、４１ センサ部
２１、３６、３９、４２ コネクタ部

Claims (8)

1. 近接センサが実装される回路基板であって、
   本体と、
   前記本体に設けられ、カバーに当接するカバー当接面と、
   前記近接センサを導通接続させる伸縮自在なスプリングコネクタと、を有し、
   前記スプリングコネクタは、前記カバー当接面を前記カバーに押し当てる回路基板。
2. 請求項１に記載の回路基板であって、
   前記本体は、
   前記カバーに当接すると共に、発光素子又は受光素子の載置面を有するセンサ部と、
   前記センサ部の前記カバーと反対側で、前記センサ部と前記回路基板とを導通接続させるコネクタ部と、を有し、
   前記センサ部と前記コネクタ部とがそれぞれ異なる材料で成形されている回路基板。
3. 請求項１又は２に記載の回路基板であって、
   前記センサ部に、単体の発光素子が実装される回路基板。
4. 請求項１又は２に記載の回路基板であって、
   前記センサ部に、単体の受光素子が実装される回路基板。
5. 請求項１又は２に記載の回路基板であって、
   前記センサ部は、別体としての単体の発光素子及び単体の受光素子の各載置面を有し、
   前記センサ部の前記各載置面に、前記別体としての単体の発光素子及び単体の受光素子が実装される回路基板。
6. 請求項１又は２に記載の回路基板であって、
   前記センサ部は、前記発光素子の載置面と前記受光素子の載置面とが同一材料で一体に成形され、
   前記センサ部の前記発光素子の載置面に前記発光素子が実装され、
   前記センサ部の前記受光素子の載置面に前記受光素子が実装される回路基板。
7. 請求項２〜６のうちいずれか一項に記載の回路基板に実装される近接センサであって、
   前記カバーに当接すると共に、前記発光素子又は前記受光素子の載置面を有し、前記載置面上に前記発光素子又は前記受光素子が実装されたセンサ部と、
   前記センサ部の前記カバーと反対側で、前記センサ部と前記回路基板とを導通接続させるコネクタ部と、を備える近接センサ。
8. 請求項７に記載の近接センサであって、
   前記カバー当接面と前記発光素子の載置面との間に設けられ、前記発光素子からの光を封止する封止部と、を更に備え、
   前記カバーが、前記封止部の封止材料と同一若しくは略同一の屈折率を有する近接センサ。

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