JP6436296B2 - 立体回路基板および当該立体回路基板を用いたセンサモジュール - Google Patents

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Description

本発明は、立体回路基板および当該立体回路基板を用いたセンサモジュールに関する。
従来より、近接センサ等のセンサを基板に実装させたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１では、回路基板に受光体および発光体を並べて搭載し、第１透光部材が受光体を覆うとともに第２透光部材が発光体を覆った状態で、遮光部材が第１透光部材および第２透光部材を覆うことで、近接センサを基板に実装させている。
特開２０１２−１５００２２号公報
しかしながら、上記従来の技術では、基板に他の電子部品を実装する際に、平面視で、基板における近接センサが実装された部位以外の部位に他の電子部品を実装させる必要があった。そのため、上記従来の技術では、基板の実装スペースを有効に用いることが難しかった。
そこで、本発明は、基板の実装スペースをより有効活用することのできる立体回路基板および当該立体回路基板を用いたセンサモジュールを得ることを目的とする。
本発明は、基板に実装可能に形成された立体回路基板であって、基体部と、前記基体部の外面に形成された配線パターンと、を備え、前記基体部の外面は、前記基板への実装時に当該基板に対面する実装面と、前記実装面とは異なる面で、電子部品を搭載可能な搭載面と、を有し、前記基体部の前記実装面側に凹所が形成され、前記搭載面に第１の凹部が形成され、前記第１の凹部は、底面と、第１の側面を介して前記底面と連設する第１段差面と、第２の側面を介して前記第１段差面と連設する第２段差面と、を有し、前記第１段差面は、前記配線パターンのうちボンディングワイヤが接続される部位が形成され、前記第２段差面は、レンズを載置可能なレンズ載置面を有していることを要旨とする。
本発明によれば、基板の実装スペースをより有効活用することのできる立体回路基板および当該立体回路基板を用いたセンサモジュール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が実装された携帯端末装置を模式的に示す平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 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って、（ａ）は、４つの受光部を設けた受光素子と被照射体との関係を説明する斜視図、（ｂ）は、１つの受光部を設けた受光素子と被照射体との関係を説明する斜視図である。 比較例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、以下では、立体回路基板としてセンサモジュールを形成する際に用いられるものを例示する。また、センサモジュールとして携帯端末装置に実装される近接センサを例示する。
また、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に示すような携帯電話機（携帯端末装置）１に実装されるものである。
携帯電話機１は、指先や専用のペン等で画面を触れることで操作を行える所謂スマートフォンと呼ばれるものであり、この携帯電話機１は、図２に示すように、センサモジュール１０と、センサモジュール１０を収容する筐体２と、を備えている。
筐体２は、本実施形態では、一端側が開放された箱形のベース３と、ベース３の開放された一端側を塞ぐように取り付けられるカバー４とにより構成されている。そして、これらベース３とカバー４とを接合した際に形成される内部空間に、センサモジュール１０や図４に示す回路基板（基板）８０などが配置される。カバー４の表面側（センサモジュール１０と面する側とは反対側の面）には、画面としてのディスプレイ部５や複数の操作ボタン６等が形成されている。
また、携帯電話機１のセンサモジュール１０の近傍には、電源のオン・オフ等が切り替えられるスイッチ７０が形成されている。スイッチ７０は、例えば、筐体２に取り付けられて、筐体２の内部側に押圧可能な操作子７１と、操作子７１を押圧することで電源のオン・オフ等が切り替えられるスイッチ部７２とで構成することができる。本実施形態では、センサモジュール１０にスイッチ部７２を取り付けることで、センサモジュール１０の近傍にスイッチ７０が形成されるようにしている。
センサモジュール１０は、図３および図４に示すように、回路基板（基板）８０に実装可能に形成された立体回路基板２０を用いて形成されている。
具体的には、立体回路基板２０の上面に、後述するＬＥＤ素子（第１の光電変換素子：センサ素子）５０や後述する受光素子（第２の光電変換素子：センサ素子）６０等を実装することでセンサモジュール１０を近接センサとして機能させている。
立体回路基板２０は、基体部２１と配線パターン４０とを備えている。本実施形態では、基体部２１は、樹脂やセラミック等の材料を用いて形成されており、厚さが比較的厚い直方体状に形成されている。
そして、本実施形態では、基体部２１の下面（外面２２の一部）が、回路基板（基板）８０への実装時に、回路基板（基板）８０の表面８１と対面する実装面２８となっている。一方、基体部２１の上面（外面２２の一部：実装面２８とは異なる面）が、ＬＥＤ素子５０や受光素子６０等の電子部品が搭載される搭載面２３となっている。このように、本実施形態では、回路基板８０の厚み方向から視た際に、搭載面２３と実装面２９とが重なるようにしている。
さらに、本実施形態では、搭載面２３は、外表面２４と外表面２４に連設される内表面２５とで形成される３次元形状をしている。すなわち、基体部２１は、凹部を有する３次元立体形状をしている。
具体的には、内表面２５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２６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２７とを備えている。
ＬＥＤ素子配置用内面２６は、底面２６ａと側面２６ｂとで形成されており、この底面２６ａおよび側面２６ｂでＬＥＤ素子配置用凹部３２が画成されている。
一方、受光素子配置用内面２７は、底面２７ａと、側面２７ｂと、側面２７ｂを介して底面２７ａと連設する第１段差面２７ｃと、側面２７ｂを介して底面２７ａや第１段差面２７ｃと連設する第２段差面２７ｄと、を有している。そして、この底面２７ａ、側面２７ｂ、第１段差面２７ｃおよび第２段差面２７ｄで、受光素子配置用凹部（凹部）３３が画成されている。なお、第２段差面２７ｄには凹面２７ｅが形成されている。
ＬＥＤ素子配置用凹部３２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２１は、内表面２５によって画成されたＬＥＤ素子配置用凹部３２および受光素子配置用凹部３３を有する３次元立体形状をしている。
なお、上述したように基体部２１は、厚さが比較的厚くなるように形成されているため、上面（搭載面２３）に実装されるＬＥＤ素子５０や受光素子６０をカバー４の窓部４ａの近傍に配置することができる。このように、ＬＥＤ素子５０や受光素子６０をカバー４の窓部４ａの近傍に配置することで、センサモジュール１０を近接センサとして機能させた際に、窓部４ａの汚れ等を被照射体９０と誤って判断してしまうのが抑制される。
ところで、近接センサとしての機能を向上させるために、厚さが比較的厚い基体部２１を用いる場合、基体部２１の実装面２８となる下面が平坦状に形成されていると、回路基板８０への実装時に、基体部２１が存在する部位には他の電子部品等を実装することができなくなってしまう。そのため、回路基板８０の実装スペースを有効に活用することができなかった。
そこで、本実施形態では、回路基板８０の実装スペースをより有効活用できるようにした。
具体的には、図４に示すように、基体部２１の実装面２８側に凹所２９を形成し、回路基板８０への実装時に、搭載面２３の下方に、他の電子部品を実装可能な空間部が形成されるようにした。
このように、基体部２１の実装面２８側に凹所２９を形成することで、基体部２１の下面（実装面２８）は、凹所２９の外表面２９ａと内表面２９ｂとを有することとなる。そして、内表面２９ｂは、内側面２９ｃと天面（奥面）２９ｄとを有することとなる。なお、本実施形態では、立体回路基板２０の回路基板（基板）８０への実装時には、内表面２９ｂと回路基板（基板）８０の表面８１とでほとんど隙間がない空間部が形成されるようになっている。すなわち、立体回路基板２０の回路基板（基板）８０への実装時に、凹所２９によって形成される空間部が閉空間となるようにしている。
また、基体部２１の外面２２には３次元形状の配線パターン４０が形成されており、この配線パターン４０と基体部２１とで立体回路基板２０を形成している。この配線パターン４０は、ＭＩＤ（Molded Interconnect Devices）技術によって基体部２１の外面２２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。
配線パターン４０は、ＬＥＤ素子５０が電気的に接続されるＬＥＤ素子用配線パターン４０ａと、受光素子６０が電気的に接続される受光素子用配線パターン４０ｂとを備えている。
ＬＥＤ素子用配線パターン４０ａは、＋極および−極となる２つのＬＥＤ素子用配線パターン４０ａを有しており、一方のＬＥＤ素子用配線パターン４０ａがＬＥＤ素子配置用内面２６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素子用配線パターン４０ａのＬＥＤ素子配置用内面２６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３２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２６の側面２６ｂを円錐台の側面に相当する形状としているが、側面２６ｂ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２６ｂ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、受光素子用配線パターン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３３に沿う段差状（３次元形状）に形成されている。このとき、受光素子用配線パターン４０ｂの第２段差面２７ｄ上に形成される部分は、全て凹面２７ｅに形成されるようにしている。すなわち、第２段差面２７ｄのうち凹面２７ｅ以外の部位には受光素子用配線パターン４０ｂが形成されないようにしている。この凹面２７ｅは、受光素子用配線パターン４０ｂの厚さ以上の深さとなるように形成されており、受光素子用配線パターン４０ｂが凹面２７ｅ以外の第２段差面２７ｄよりも上方に突出しないようになっている。
また、ＬＥＤ素子用配線パターン４０ａおよび受光素子用配線パターン４０ｂは、基体部２１の内表面２５から外表面２４にかけて延在するように形成されている。具体的には、内表面２５に形成されたそれぞれの配線パターン４０は、基体部２１の上面（搭載面２３）から側面（外側面３０）を通って下面（実装面２８）まで延設されている（図３および図４参照）。このように、配線パターン４０を基体部２１の内表面２５から下面（実装面２８）まで延設することで、基体部２１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回路基板８０とを電気的に接続する）ことができるようにしている。
また、配線パターン４０は、図４に示すように、凹所２９の内表面２９ｂにも形成されている。すなわち、本実施形態では、配線パターン４０は、搭載面２３および凹所２９の内表面２９ｂに形成されている。
このように、凹所２９の内表面２９ｂに配線パターン４０を形成することで、当該配線パターン４０に電気的に接続されるように他の電子部品７３を実装することができるようになる。本実施形態では、センサモジュール１０を近接センサとして機能させた際に、近接センサに生じるノイズ等を抑制するためのコンデンサや抵抗などの電子部品７３を天面（奥面）２９ｄに実装することで、電子部品７３を天面（奥面）２９ｄに形成された配線パターン４０に電気的に接続させている。
さらに、本実施形態では、基体部２１の外側面３０、具体的には、ＬＥＤ素子５０と受光素子６０の並設方向ＬＥＤ素子５０側の外側面３０に、スイッチ用配線パターン４０ｃが形成されている。そして、スイッチ用配線パターン４０ｃと電気的に接続されるようにスイッチ７０のスイッチ部７２を外側面３０に実装している。
このように、本実施形態では、厚さの厚い基体部２１を有効利用して、基体部２１の側面（外側面３０）にスイッチ部７２が実装されるようにしている。
ところで、基体部２１の側面（外側面３０）にスイッチ部７２を実装すると、立体回路基板２０を回路基板８０に半田８３を用いて実装しただけでは、スイッチ７０を操作する際に立体回路基板２０がスイッチ部７２によって押圧されてしまい、立体回路基板２０と回路基板８０との接続不良が生じてしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、基体部２１に下側（回路基板８０側）に突出する嵌合突起（嵌合部）３１を形成し、当該嵌合突起３１を回路基板８０に形成した嵌合孔（被嵌合部）８３に嵌合させるようにしている。このとき、嵌合突起３１の爪部３１ａを回路基板８０に引っ掛けるようにして、嵌合突起３１を嵌合孔（被嵌合部）８３に嵌合させている。
さらに、本実施形態では、嵌合突起（嵌合部）３１にも配線パターン４０が形成されており、この配線パターン４０を回路基板８０に半田付けすることで、基体部２１が回路基板８０により強固に固定（実装）されるようにしている。
なお、立体回路基板２０を回路基板８０に半田８３を用いて実装しただけの構成とすることも可能である。また、基体部２１の側面（外側面３０）にスイッチ部７２を実装しない場合も、嵌合部を設ける構成とすることもできるし、半田８３を用いて実装しただけの構成とすることもできる。
また、センサモジュール１０は、上述したように、基体部２１の凹部３２内に実装されて配線パターン４０（ＬＥＤ素子用配線パターン４０ａ）に電気的に接続される電子部品としてのＬＥＤ素子（第１の光電変換素子：センサ素子）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８４によってＬＥＤ素子用配線パターン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素子用配線パターン４０ａに実装した状態で、他方のＬＥＤ素子用配線パターン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素子用配線パターン４０ａがＬＥＤ素子５０およびボンディングワイヤ８４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２１の受光素子配置用凹部３３内（基体部２１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）に実装されて配線パターン４０（受光素子用配線パターン４０ｂ）に電気的に接続される電子部品としての第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９０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９０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８４を用い、それぞれの受光素子用配線パターン４０ｂに接続することで、各受光素子用配線パターン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８４は、受光素子用配線パターン４０ｂの第１段差面２７ｃ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２１に配置するようにし、被照射体９０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４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２７ｄ上に載置することで、基体部２１の内表面２５に配置されるようにしている。すなわち、内表面２５としての第２段差面２７ｄ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２７ｄに、配線パターン４０（受光素子用配線パターン４０ｂ）が形成される凹面２７ｅが形成されている。
こうすれば、レンズ６２を第２段差面２７ｄ上に載置する際に、レンズ６２が受光素子用配線パターン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２１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２１を形成する（第１の工程）。
そして、基体部２１の搭載面２３、外側面３０および実装面２８に所望の３次元形状となる配線パターン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２１の内表面２５に実装するとともに、電子部品７３を天面（奥面）２９ｄに形成された配線パターン４０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。
その後、ボンディングワイヤ８４を用い、ＬＥＤ素子５０や受光素子６０と配線パターン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２１の第２段差面（レンズ載置面）２７ｄ上に載置する（第５の工程）。
こうして、図３および図４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、上述したように、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４に形成された透光性の窓部４ａ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９０が存在する場合に、その被照射体９０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９０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４の右側）の窓部４ａを透過して被照射体９０に当たって反射することとなる。そして、被照射体９０で反射した赤外光は、受光素子６０側（図４の左側）の窓部４ａ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９０が存在すると認識することができる。
被照射体９０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９０）を近づけた際に、その顔（被照射体９０）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９０）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５（ａ）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９０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９０が図５（ａ）の矢印で示す方向に移動した場合、被照射体９０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９０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９０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。
なお、受光素子６０に４つの受光部を設ける必要はない。例えば、単純な存在認識のみの機能を持たせたい場合等には、図５（ｂ）に示すように、１つの受光部６１が設けられた受光素子６０とすることもできる。また、受光素子６０の受光部の数を２つや３つとしてもよいし、５つ以上としてもよい。
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、本実施形態にかかる立体回路基板２０は、基体部２１と、基体部２１の外面２２に形成された配線パターン４０と、を備えている。
そして、基体部２１の外面２２は、回路基板（基板）８０への実装時に当該回路基板（基板）８０に対面する実装面２８と、実装面２８とは異なる面で、電子部品（ＬＥＤ素子５０や受光素子６０）を搭載可能な搭載面２３と、を有している。
そして、基体部２１の実装面２３側に凹所２９が形成されている。
このように、基体部２１の実装面２３側に凹所２９を形成することで、回路基板８０への実装時に、搭載面２３の下方に、他の電子部品を実装可能な空間部が形成されることとなる。その結果、回路基板（基板）８０の実装スペースをより有効活用することができるようになる。
例えば、従来より、図６に示すような構成が提案されている。
具体的には、図６に示すように、センサ１２０および他の電子部品７３が一枚の回路基板１１０を介してフレキシブル基板１０７の中央部に実装されている。そして、フレキシブル基板１０７の一端側にはスイッチ部７２が実装されており、他端側には専用コネクタ１０８のヘッダ１０８ａが実装されている。
そして、一枚の回路基板１１０をスペーサ１００上に載置するとともに、スイッチ部７２をスペーサ１００の側面に配置し、専用コネクタ１０８のヘッダ１０８ａを回路基板１８０に実装されたソケット１０８ｂに嵌合させることで、センサ１２０、他の電子部品７３およびスイッチ部７２が回路基板１８０に電気的に接続されるようにしている。なお、スペーサ１００は、スイッチ部７２を配置するとともに、センサ１２０のＬＥＤ素子５０や受光素子６０をカバー１０４の窓部１０４ａの近傍に配置させるために用いられるものである。
この図６に示すような構成では、平面視で、センサ１２０が実装された部位以外の部位に他の電子部品７３が存在することになるため、回路基板１８０を有効に活用することができない。また、センサ１２０と他の電子部品７３との実装スペースが必要になるため、回路基板１８０の小型化を図ることができない。さらに、専用コネクタ１０８およびフレキシブル基板１０７を用いているため、部品点数が多くなってしまう。さらに、専用コネクタ１０８を実装する場所も確保する必要があるため、回路基板１８０がより大型化してしまう。また、比較的高価なフレキシブル基板１０７および専用コネクタ１０８を用いているため、製造コストがかかってしまう。
これに対して、本実施形態の立体回路基板２０を用いれば、部品点数の削減を図ることも可能となる上、コストの削減を図ることも可能となる。また、回路基板（基板）８０の実装スペースをより有効活用することができるため、回路基板８０の小型化を図ることができる。その結果、回路基板８０が内蔵される電子機器（携帯電話端末等）の小型化を図ることができる。また、電子機器（携帯電話端末等）の大きさを同じ大きさとした場合には、回路基板８０が内蔵される部位以外のスペースが大きくなるため、その分だけ他の部材を多く配置することができる。例えば、大きくなったスペースに大きなバッテリを内蔵させることが可能となり、電子機器（携帯電話端末等）の性能を向上させることが可能となる。
また、本実施形態では、配線パターン４０が搭載面２３および凹所２９の内表面２９ｂに形成されているため、他の電子部品７３を立体回路基板２０に実装させることができるようになる。このように、立体回路基板２０の下面側にも電子部品を配置することができるようにすることで、立体回路基板２０の幅方向のサイズを小型化することができるようになる。
また、本実施形態では、基体部２１は、回路基板（基板）８０に形成された嵌合孔（被嵌合部）８２に嵌合可能に形成された嵌合突起（嵌合部）３１を備えている。
このように、基体部２１の嵌合突起（嵌合部）３１を回路基板（基板）８０の嵌合孔（被嵌合部）８２に嵌合させることで、立体回路基板２０を回路基板（基板）８０により強固に実装することができる。したがって、基体部２１の外側面３０にスイッチ部７２を取り付けた場合等、立体回路基板２０に外部から力が加わる場合であっても、立体回路基板２０と回路基板（基板）８０との接続不良が生じてしまうのを抑制することができる。
なお、基体部２１の外側面３０にスイッチ部７２を取り付ける場合、図４に示すように、基体部２１におけるスイッチ７０の操作時にスイッチ部７２の主に力が加わる部分が当接する部位に凹所２９が形成されないようにするのが好ましい。こうすれば、スイッチ部７２から力が加えられる箇所が中実となるため、スイッチ７０の操作によって基体部２１が変形してしまうのを抑制することができるようになる。
また、本実施形態では、嵌合突起（嵌合部）３１には、回路基板（基板）８０に半田付けするための配線パターン４０が形成されている。こうすれば、嵌合による固定だけでなく半田８３による固定を行うこともでき、立体回路基板２０を回路基板（基板）８０により一層強固に実装することができるようになる。
また、本実施形態では、回路基板（基板）８０の厚み方向から視た際に、搭載面２３と実装面２８とが重なっている。こうすれば、立体回路基板２０の幅方向のサイズをより小型化することができる。特に、回路基板（基板）８０の厚み方向から視た際に、搭載面２３のほぼ全面と実装面２８のほぼ全面が重なるようにすれば、回路基板（基板）８０の厚み方向から視た際に無駄な実装スペースが形成されてしまうのが抑制され、より効率的に立体回路基板２０の幅方向の小型化を図ることができる。
また、このような立体回路基板２０を用いてセンサモジュール１０を形成すれば、回路基板（基板）８０の実装スペースをより有効活用することのできるセンサモジュール１０を得ることができる。
（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７に示すように、回路基板（基板）８０に実装可能に形成された立体回路基板２０を用いて形成されている。
具体的には、立体回路基板２０の上面に、ＬＥＤ素子（第１の光電変換素子：センサ素子）５０や受光素子（第２の光電変換素子：センサ素子）６０等を実装することでセンサモジュール１０を近接センサとして機能させている。
また、立体回路基板２０は、凹部を有する３次元立体形状をした基体部２１と、基体部２１の外面２２に形成された配線パターン４０と、を備えている。
そして、基体部２１の外面２２は、回路基板（基板）８０への実装時に当該回路基板（基板）８０に対面する実装面２８と、実装面２８とは異なる面で、電子部品（ＬＥＤ素子５０や受光素子６０）を搭載可能な搭載面２３と、を有している。
そして、基体部２１の実装面２３側に凹所２９が形成されており、配線パターン４０が搭載面２３および凹所２９の内表面２９ｂに形成されている。
ここで、本実施形態にかかるセンサモジュール１０Ａでは、他の電子部品７３を基体部２１の外側面３０に実装している。そして、凹所２９によって形成される空間内には、他の電子部品７３とも種類の異なる電子部品７４を回路基板８０の配線パターン（図示せず）に直接実装している。本実施形態では、比較的背の高い電子部品７４を凹所２９内で回路基板８０の配線パターン（図示せず）に直接実装している。
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、凹所２９によって形成される空間内に、他の電子部品７３とも種類の異なる電子部品７４を回路基板８０の配線パターン（図示せず）に直接実装するようにしている。そのため、本来ならば、センサモジュールの外側で回路基板８０に実装される電子部品７４を、回路基板８０のセンサモジュール１０Ａが実装される部位に実装することができる。その結果、回路基板８０のより一層の小型化を図ることができる。
このとき、基体部２１の外側面３０のほぼ全面に配線パターン４０を形成するのが好ましい。すなわち、ＬＥＤ素子５０や受光素子６０、他の電子部品７３が実装される配線パターン４０の機能を損なわない範囲で、外側面３０のほぼ全面に配線パターン４０を形成するのが好ましい。こうすれば、外側面３０に形成された配線パターン４０によるシールド効果を向上させることができる。
なお、電子部品７４を凹所２９内で回路基板８０の配線パターン（図示せず）に直接実装しつつ、電子部品７３を天面（奥面）２９ｄに形成された配線パターン４０に実装してもよい。
また、電子部品７４を凹所２９内で回路基板８０の配線パターン（図示せず）に直接実装するだけの場合、凹所２９の内表面２９ｂには配線パターン４０が形成されないようにすることも可能である。
（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１０Ｂは、図８に示すように、回路基板（基板）８０に実装可能に形成された立体回路基板２０を用いて形成されている。
具体的には、立体回路基板２０の上面に、ＬＥＤ素子（第１の光電変換素子：センサ素子）５０や受光素子（第２の光電変換素子：センサ素子）６０等を実装することでセンサモジュール１０を近接センサとして機能させている。
また、立体回路基板２０は、凹部を有する３次元立体形状をした基体部２１と、基体部２１の外面２２に形成された配線パターン４０と、を備えている。
そして、基体部２１の外面２２は、回路基板（基板）８０への実装時に当該回路基板（基板）８０に対面する実装面２８と、実装面２８とは異なる面で、電子部品（ＬＥＤ素子５０や受光素子６０）を搭載可能な搭載面２３と、を有している。
そして、基体部２１の実装面２３側に凹所２９が形成されており、配線パターン４０が搭載面２３および凹所２９の内表面２９ｂに形成されている。
また、電子部品７３を天面（奥面）２９ｄに形成された配線パターン４０に実装している。
ここで、本実施形態にかかるセンサモジュール１０Ｂでは、基体部２１にスルーホール７５を形成し、ＬＥＤ素子５０と電子部品７３とをスルーホール７５を介して電気的に接続している。
なお、受光素子６０側にもスルーホール７５を形成してもよいし、両方にスルーホール７５を形成してもよい。そして、両方にスルーホール７５を形成する場合、基体部２１の外表面３０には配線パターン４０が形成されないようにしてもよいし、基体部２１の外表面３０の全面に配線パターン４０を形成し、シールド効果を向上させるようにしてもよい。
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、本実施形態では、ＬＥＤ素子（センサ素子）５０と電子部品７３とをスルーホール７５を介して電気的に接続しているため、ＬＥＤ素子（センサ素子）５０と電子部品７３との接続距離（配線パターン４０の長さ）を短くすることができる。その結果、周囲の電磁波ノイズの影響をより確実に抑制することができるようになり、センサ精度の向上を図ることができる。
さらに、外側面３０のほぼ全面に配線パターン４０を形成すれば、配線パターン４０をシールド層として機能させることができ、センサ精度のより一層の向上を図ることができる。
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つが凹部内に実装されていればよい。
また、上記各実施形態において、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、上記各実施形態において、レンズ６２を設けない構成とすることも可能である。
また、凹所の深さや形成数等も適宜に設定することができる。また、凹所の一部に切り欠き等を設け、立体回路基板２０の回路基板（基板）８０への実装時に形成される空間が閉空間とならないようにすることも可能である。
また、基体部や配線パターン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 センサモジュール
２０ 立体回路基板
２１ 基体部
２２ 外面
２３ 搭載面
２８ 実装面
２９ 凹所
３１ 嵌合突起（嵌合部）
４０ 配線パターン
５０ 発光素子（電子部品：センサ素子）
６０ 受光素子（電子部品：センサ素子）
８０ 回路基板（基板）
８２ 嵌合孔（被嵌合部）
８３ 半田

Claims (6)

  1. 基板に実装可能に形成された立体回路基板であって、
    基体部と、
    前記基体部の外面に形成された配線パターンと、
    を備え、
    前記基体部の外面は、
    前記基板への実装時に当該基板に対面する実装面と、
    前記実装面とは異なる面で、電子部品を搭載可能な搭載面と、
    を有し、
    前記基体部の前記実装面側に凹所が形成され、
    前記搭載面に第１の凹部が形成され、
    前記第１の凹部は、底面と、第１の側面を介して前記底面と連設する第１段差面と、第２の側面を介して前記第１段差面と連設する第２段差面と、を有し、
    前記第１段差面は、前記配線パターンのうちボンディングワイヤが接続される部位が形成され、前記第２段差面は、レンズを載置可能なレンズ載置面を有していることを特徴とする立体回路基板。
  2. 前記配線パターンが前記搭載面および前記凹所の内表面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の立体回路基板。
  3. 前記基体部は、前記基板に形成された被嵌合部に嵌合可能に形成された嵌合部を備え、
    前記嵌合部は、前記被嵌合部に係止可能な爪部を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体回路基板。
  4. 前記嵌合部には、前記基板に半田付けするための配線パターンが形成されていることを特徴とする請求項３に記載の立体回路基板。
  5. 前記基板の厚み方向から視た際に、前記搭載面と前記実装面とが重なっていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の立体回路基板。
  6. 請求項１〜５に記載の立体回路基板を用いたことを特徴とするセンサモジュール。
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