包括多个电路基板的传感器的制作方法

1.本发明涉及一种包括多个电路基板的传感器。


背景技术：

2.在光传感器等传感器的框体中，除了透镜等的光学零件以外，还收容有安装着实现传感器功能的电子电路的电路基板。若构成能够对各种工件进行检测的高功能的传感器，则为了进行复杂的处理而电路基板的尺寸将变大。有时会取代配合电路基板来加大框体尺寸的做法，而是将电路基板分割成能够收容至框体的尺寸以下，并分装配置在框体内。
3.但是，若将多个电路基板平行地排列配置，则电路基板的安装空间的厚度将增加。若框体的尺寸相同，则电路基板的安装空间越薄，便能够搭载越大的透镜，从而光学性能越提高。为了实现传感器的小型化或性能提高，迫切想要使电路基板的安装空间尽可能薄。
4.专利文献1中公开了一种光电传感器，其将两片电路基板以正交而非平行的方式予以配置。第一片电路基板即配线用基板是沿着构成右侧面的盖体而配置。第二片电路基板即输入/输出用安装基板是沿着与盖体垂直的上表面而配置。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本专利特开2007-73417号公报


技术实现要素：

8.发明所要解决的问题
9.但是，由于上表面比右侧面窄，因此能够配置的电路基板的尺寸受到限制。因此，本发明的目的在于提供一种能够紧凑地收容多个电路基板的传感器。
10.解决问题的技术手段
11.本公开的一实施例的传感器包括：底座构件，形成有第一设置面以及与所述第一设置面平行的第二设置面；第一刚性基板，被固定于第一设置面；以及第二刚性基板，被固定于第二设置面。跨及第一刚性基板以及第二刚性基板而安装有用于传感的电子零件。底座构件包括从第一设置面突出的柱状的第一突出部、第二突出部以及第三突出部。在第一突出部、第二突出部以及第三突出部的前端部，形成有第二设置面。第一突出部包括从第二设置面突出而插通至第二刚性基板的第四销，第二突出部包括从第二设置面突出而插通至第二刚性基板的第五销。在第四销的周面，形成有三个凸肋，所述三个凸肋是以从第四销观察的位置分别成小于180度的角度的方式而配置。在第五销的周面，形成有两个凸肋，所述两个凸肋是沿着与连结第四销以及第五销的第三直线正交的第四直线而突出。
12.根据此实施例，通过在周面形成有凸肋的定位的销，能够精密地定位第二刚性基板。若详述之，则通过至少三个支撑部来规定第二设置面。在第二设置面，第二刚性基板通过形成有交叉角小于180度的三个凸肋的第四销，除了将所述第四销作为轴的旋转移动以外，所有的移动受到限制。进而，第二刚性基板通过在旋转的切线方向上突出有两个凸肋的
第五销，将第四销作为轴的旋转移动也受到限制。由于能够经由底座构件来将第一刚性基板与第二刚性基板以基板不会彼此干涉的方式进行精密定位，因此能够将多个基板靠近至极限而配置。由于能够使基板的安装空间最小化，因此能够使框体小型化。从而能够加大光学零件而提高光学性能。
13.所述实施例中，也可为，底座构件包括固定第一刚性基板的第一固定部、第二固定部以及第三固定部，第一固定部包括从第一设置面突出而插通至第一刚性基板的第一销，第二固定部包括从第一设置面突出而插通至第一刚性基板的第二销，第三固定部包括从第一设置面突出而插通至第一刚性基板的第三销，在第一销的周面，形成有三个凸肋，所述三个凸肋是以从第四销的中心观察的位置分别成小于180度的角度的方式而配置，在第二销的周面，形成有两个凸肋，所述两个凸肋是沿着与连结第一销及第二销的第一直线正交的第二直线而突出。
14.根据此实施例，能够通过在周面形成有凸肋的定位的销来更精密地定位第一刚性基板。能够将多个基板靠近至极限而配置。
15.所述实施例中，也可为，第一刚性基板以及第二刚性基板为同一刚性柔性基板的一部分，以第二刚性基板与第一刚性基板相向的方式而将刚性柔性基板翻折180度，并将第一刚性基板以及第二刚性基板固定于底座构件。
16.根据此实施例，能够通过与第一刚性基板及第二刚性基板构成为一体结构物的柔性基板来连接第一刚性基板与第二刚性基板。与在第一刚性基板以及第二刚性基板分别设置连接器并利用独立的柔性基板来将连接器间予以连接的情况相比，由于没有连接器，因此能够相应地减小第一刚性基板以及第二刚性基板的面积。
17.所述实施例中，也可还包括投光部和/或受光部，底座构件固定投光部和/或受光部。
18.根据此实施例，能够沿用固定投光部和/或受光部的树脂支架来作为用于第一刚性基板以及第二刚性基板的定位的底座构件。能够精密地定位第一刚性基板与第二刚性基板而不会增加零件个数。
19.所述实施例中，也可包括受光部，第二刚性基板位于比一刚性基板更远离受光部之处，在第一刚性基板，安装有对来自受光部的信号进行处理的信号电路，在第二刚性基板，安装有对电子零件供给电力的电源电路。
20.根据此实施例，分区配置有大电流流经的电源电路与纤细的信号电路。在远离受光部而容易排热的框体的外周部配置发热量大的第二刚性基板，因此能够有效率地冷却电路基板。
21.所述实施例中，也可为，在第四销以及第五销的周围，形成有比第二设置面凹陷的凹部。
22.根据此实施例，在一边压缩凸肋一边将销插通至第二刚性基板进行定位时，被刮落的凸肋的树脂屑将被收容到形成在销周围的凹部的袋(pocket)内而非第二设置面与第二刚性基板之间。能够将第二刚性基板的高度精密地定位至第二设置面。
23.本公开的一实施例的传感器包括：刚性柔性基板，包含硬质的第一刚性基板以及第二刚性基板，且以第二刚性基板与第一刚性基板相向的方式而翻折了180度；以及底座构件，包含平板状的底壁以及从所述底壁突出的柱状的第一突出部、第二突出部以及第三突
出部。第一刚性基板被固定在形成于底壁的第一设置面，第二刚性基板被固定在跨及第一突出部、第二突出部以及第三突出部的前端部而形成的二设置面。
24.根据此实施例，以翻折了180度的紧凑状态来将刚性柔性基板固定于底座构件。能够紧凑地收容多个电路基板。
25.发明的效果
26.根据本发明，可提供一种能够紧凑地收容多个电路基板的传感器。
附图说明
27.图1是表示本发明的一实施方式的传感器的一例的立体图。
28.图2是拆除了图1所示的盖体而表示传感器的内部结构的立体图。
29.图3是沿着图2中的iii-iii线的剖面图。
30.图4是从框体中取出图2所示的底座构件而表示的立体图。
31.图5是表示图4所示的投光部以及受光部的正面图。
32.图6是表示拆除了刚性柔性基板等的底座构件的立体图。
33.图7是着眼于图6所示的第一设置面而表示的立体图。
34.图8是着眼于图6所示的第二设置面而表示的立体图。
35.图9是将图7所示的第一销的凹部放大表示的立体图。
具体实施方式
36.参照附图来说明本发明的较佳的实施方式。另外，各图中，标注了相同的参照符号的部分具有相同或同样的结构。图1是表示本发明的一实施方式的传感器1的一例的立体图。图2是拆除了图1所示的盖体21而表示传感器1的内部结构的立体图。
37.图示的示例中，作为传感器1，公开了包括发出光的投光部以及接收光的受光部中的至少一者的光电传感器。当所投射的光被工件遮挡或反射时，到达受光部的光的量会发生变化。光电传感器能够检测此变化而转换为电信号，并输出至外部机器。
38.但是，传感器1并不限定于光电传感器。传感器1也可为利用光学式元件来探测对象物的物理变化量，并将所述变化量运算为距离，由此来测量从传感器1直至对象物为止的距离的位移传感器，也可为通过对由摄像机所提供的影像进行图像处理来算出对象物的面积、重心、长度、位置等，并输出数据或判定结果的图像传感器，还可为读取条形码或二维码的读码器。传感器1并不限定于光电传感器、位移传感器、图像传感器、读码器等的光传感器，也可为其他种类的传感器。
39.图示的示例中，传感器1构成为漫反射型的光电传感器，内置用于传感的投光部11、受光部12、信号处理部、控制部、输出部、电源部等，经由线缆16而连接于外部电源以及控制机器。另外，也可将传感器1构成为透射型或回归反射型的光电传感器，并将投光部11与受光部12分别收容到各自的框体2中。也可构成为将对电源部供给电力的外部电源内置于框体2内的电源内置型的光电传感器。
40.框体2除了设有投光部11以及受光部12的检测面24与用户对传感器1输入操作的操作部15以外，例如是由不锈钢或压铸锌等的金属材料所形成。但是，框体2的材质并不限定于金属材料。例如也可由聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯
(acrylonitrile butadiene styrene，abs)树脂等的树脂材料来形成框体2。检测面24例如被由甲基丙烯酸树脂或玻璃等的透光性材料所形成的罩透镜覆盖。在操作部15设有操作按钮或显示面板。
41.框体2包含形成为大致长方体的杯状的壳体本体20、以及覆盖壳体本体20的开口的盖体21。壳体本体20包含底壁22以及从底壁22竖立而朝向盖体21延伸的周壁23。框体2中，底壁22与盖体21位于相反侧。
42.图3是沿着图2中的iii-iii线的剖面图。在框体2内，收容有平行地配置的多个刚性基板31、32、
…
。图示的示例中，在框体2内收容有平行地配置的两片刚性基板31、32。虽未图示，但也可在框体2内收容有平行地配置的三片以上的刚性基板。第二刚性基板32沿着框体2的盖体21而配置。第一刚性基板31是与第二刚性基板32平行地配置。
43.第一刚性基板31形成为具有第一面31a以及与所述第一面31a为相反侧的第二面31b的硬质的平板状。同样地，第二刚性基板32形成为具有第一面32a以及与所述第一面32a为相反侧的第二面32b的硬质的平板状。相邻的刚性基板31、32是以第一面31a、32a彼此相向的方式而配置。
44.第一刚性基板31在其两面31a、31b安装有电子零件39。同样地，第二刚性基板32在其两面32a、32b安装有电子零件39。另外，也可仅在第一面31a以及第二面31b中的任一单面安装电子零件39，还可仅在第一面32a以及第二面32b中的任一单面安装电子零件39。
45.电子零件39例如构成前述的信号处理部或电源部。若详述之，则在第一刚性基板31，安装对来自受光部的信号进行处理的信号电路13，构成信号处理部。在第二刚性基板32，除了信号电路13以外，还安装将从外部电源接受的电力供给至电子电路的电源电路14，构成电源部。
46.图示的示例中，第一刚性基板31的尺寸小于第二刚性基板32。在第二刚性基板32不与第一刚性基板31相向的部位，在第二刚性基板32设有贯穿所述第二刚性基板32的接地构件17(图2所示)。可将有大电流流经的第二刚性基板32的接地构件17以不与第一刚性基板31干涉的方式予以配置。由于不需要以绕过第一刚性基板31的方式延长配线而与接地构件17连接，因此能够使接地构件17的安装空间变得紧凑。
47.图示的示例中，第一刚性基板31以及第二刚性基板32为同一刚性柔性基板3的一部分。刚性柔性基板3进而包含连接第一刚性基板31与第二刚性基板32的柔性的柔性基板33。刚性柔性基板3是以第一刚性基板31与第二刚性基板32相向的方式，将柔性基板33作为弯曲部而翻折180度。
48.刚性柔性基板3具有第一面(31a、32a)以及与所述第一面(31a、32a)为相反侧的第二面(31b、32b)。第一刚性基板31以及第二刚性基板32的第一面31a、32a是在刚性柔性基板3的第一面(31a、32a)上划分形成。同样地，第一刚性基板31以及第二刚性基板32的第二面31b、32b是在刚性柔性基板3的第二面(31b、32b)上划分形成。
49.投光部11以及受光部12的至少一者被收容在底壁22与第一刚性基板31之间的空间。第二刚性基板32位于比第一刚性基板31更远离受光部12之处。若框体2的尺寸相同，则第一刚性基板31以及第二刚性基板32的安装空间越薄，便能够搭载越大的透镜，从而投光部11和/或受光部12的光学性能越提高。投光部11和/或受光部12被固定在由树脂材料等所形成的底座构件4。
50.图4是从框体2取出图2所示的底座构件4而表示的立体图。如图4所示，在底座构件4，安装有投光部11和/或受光部12与第一刚性基板31以及第二刚性基板32。底座构件4包括形成有第一设置面s1(图7所示)的底壁40与从第一设置面s1突出的多个(至少三个，图示的示例中为四个)凸台44、45、46。第二刚性基板32被固定在形成于凸台的前端部的第二设置面s2。凸台44、45、46为突出部的一例。
51.凸台44、45、46的形状既可为圆柱状，也可为棱柱状，还可为大致圆锥台或大致截棱锥。突出部并不限定于形成为柱状或大致锥台的凸台，也可将从底壁40竖立的侧壁的前端构成为突出部，还可使侧壁呈阶梯状地形成而将阶差部构成为突出部。
52.图5是表示图4所示的投光部11以及受光部12的正面图。如图5所示，底座构件4的底壁40形成为沿着投光部11和/或受光部12延伸的平板状。底壁40具有与投光部11和/或受光部12相向的第一面40a、以及与所述第一面40a为相反侧的第二面40b。第二面40b形成为固定第一刚性基板31的第一设置面s1。
53.图6是表示拆除了刚性柔性基板3等的底座构件4的立体图。如图6所示，跨及多个凸台44、45、46的前端部而形成的第二设置面s2是与底壁40的第二面40b以及其延长上的第一设置面s1平行地形成。
54.图7是着眼于图6所示的第一设置面s1而表示的立体图。在构成第一设置面s1的底壁40的第二面40b，设有固定第一刚性基板31的多个固定部。图示的示例中，设有第一固定部41、第二固定部42以及第三固定部43这三个固定部。第一固定部41包括从第一设置面s1突出而插通至第一刚性基板31的第一销p1。同样地，第二固定部42包括从第一设置面s1突出而插通至第一刚性基板31的第二销p2。第三固定部43包括从第一设置面s1突出而插通至第一刚性基板31的第三销p3。
55.在第一销p1的周面，形成有朝第一销p1的径方向突出且沿轴方向延伸的三个凸肋(第一凸肋r1、第二凸肋r2以及第三凸肋r3)。三个凸肋r1、r2、r3是以从第一销p1的中心观察的位置分别成小于180度的角度的方式而配置。
56.图示的示例中，三个凸肋r1、r2、r3在第一销p1的周方向上大致等间隔地形成，且是配置成：当从第一销p1的中心观察时，第一凸肋r1与第二凸肋r2成120度的角度，第二凸肋r2与第三凸肋r3成120度的角度，第三凸肋r3与第一凸肋r1成120度。
57.三个凸肋的位置关系也可未必为等间隔。当将第一凸肋r1与第二凸肋r2所成的角度设为第一角度，第二凸肋r1与第三凸肋r3所成的角度设为第二角度，第三凸肋r3与第一凸肋r1所成的角度设为第三角度时，例如也可配置成，第一角度稍小于180度，第二角度与第三角度的合计角度稍大于180度。各个角度优选为90度以上。
58.在第二销p2的周面，形成有朝第二销p2的径方向突出且沿轴方向延伸的两个凸肋(第四凸肋r4以及第五凸肋r5)。第四凸肋r4沿着与连结第一销p1与第二销p2的第一直线l1正交的第二直线l2突出。第五凸肋r5沿着第二直线l2而朝与第四凸肋r4为相反侧突出。在第三销p3的周面未形成凸肋。在固定部的数量为四个以上的情况下，未形成凸肋的第三销p3(第三固定部43)的数量增加。
59.图8是着眼于图6所示的第二设置面s2而表示的立体图。底座构件4包括：包括第四销p4的第一凸台44、包括第五销p5的第二凸台45以及至少一个第三凸台46。图示的示例中，底座构件4包括两个第三凸台46。如前所述，在各个凸台44、45、46的前端部，形成有固定第
二刚性基板32的第二设置面s2。第一凸台44的第四销p4从第二设置面s2突出而插通至第二刚性基板32。同样地，第二凸台45的第四销p5从第二设置面s2突出而插通至第二刚性基板32。
60.在第四销p4的周面，与第一销p1同样地，形成有朝第四销p4的径方向突出且沿轴方向延伸的三个凸肋(第六凸肋r6、第七凸肋r7以及第八凸肋r8)。若详述之，则三个凸肋r6、r7、r8是以从第四销p4的中心观察的位置分别成小于180度的角度的方式而配置。图示的示例中，三个凸肋r6、r7、r8在第四销p4的周方向上大致等间隔地形成，且是配置成：当从第四销p4的中心观察时，第六凸肋r6与第七凸肋r7成120度的角度，第七凸肋r7与第八凸肋r8成120度的角度，第八凸肋r8与第六凸肋r6成120度。三个凸肋的位置关系也可未必为等间隔。
61.在第五销p5的周面，与第二销p2同样地，形成有朝第五销p5的径方向突出且沿轴方向延伸的两个凸肋(第九凸肋r9以及第十凸肋r10)。若详述之，则第九凸肋r9沿着与连结第四销p4与第五销p5的第三直线l3正交的第四直线l4而突出。第十凸肋r10沿着第四直线l4而朝与第九凸肋r9为相反侧突出。在第三凸台46，取代销而形成有螺丝孔。
62.只要在第一刚性基板31的第二面31b抵接于第一设置面s1的状态下，对销p1、p2、p3进行加热以及加压，便能够通过热敛缝来将第一刚性基板31固定至第一设置面s1。只要在第二刚性基板32的第一面32a抵接于第二设置面s2的状态下，将第二刚性基板32螺固至第三凸台46，并对销p4、p5进行热敛缝，便能够将第二刚性基板32固定至第二设置面s2。
63.图9是将图7所示的第一销p1的凹部47放大表示的立体图。如图9所示，在第一销p1的周围，与凸肋r1、r2、r3邻接地形成有比第一设置面s1凹陷的凹部47。同样地，在第二销p2的周围，与凸肋r4、r5邻接地形成有比第一设置面s1凹陷的凹部47。在第四销p4以及第五销p5的周围，形成有比第二设置面s2凹陷的凹部47。另外，凹部47只要以能够收容被刮落的凸肋的树脂屑的程度而与凸肋r1、r2、r3邻接即可。
64.根据以上述方式构成的本实施方式的传感器1，能够通过在周面形成有凸肋r6、r7、r8、r9、r10的定位的销p4、p5来精密地定位第二刚性基板32。由于能够经由底座构件4来将第一刚性基板31与第二刚性基板32以基板不会彼此干涉的方式进行精密定位，因此能够将多个基板靠近至极限而配置。由于能够使基板的安装空间最小化，因此能够使框体小型化。从而能够加大光学零件而提高光学性能。
65.若不仅在第二设置面s2，在第一设置面s1也有在周面形成有凸肋r1、r2、r3、r4、r5的定位的销p4、p5，则能够更精密地定位第一刚性基板31，从而能够将多个基板靠近至极限而配置。由于将刚性柔性基板3以翻折了180度的紧凑的状态固定至底座构件4，因此能够在框体2内紧凑地收容多个刚性基板31、32。另外，也可在第一刚性基板31与第二刚性基板32的边界处分割刚性柔性基板3，并通过连接器等来连接。
66.以上说明的实施方式是为了便于理解本发明，并非用于限定地解释本发明。实施方式所包括的各元件与其配置、材料、条件、形状及尺寸等并不限定于例示者而能够进行适当变更。而且，可将不同的实施方式中所示的结构彼此局部置换或组合。本实施方式的一部分或全部可如以下的附注那样记载，但并不限于以下。
67.[附注]
[0068]
一种传感器(1)，包括：
[0069]
底座构件(4)，形成有第一设置面(s1)以及与所述第一设置面平行的第二设置面(s2)；
[0070]
硬质的第一刚性基板(31)，被固定于所述第一设置面；以及
[0071]
硬质的第二刚性基板(32)，被固定于所述第二设置面，
[0072]
所述底座构件包括形成有所述第一设置面的底壁(40)、以及从所述底壁突出的柱状的第一突出部(44)、第二突出部(45)及第三突出部(46)，
[0073]
在所述第一突出部、所述第二突出部以及所述第三突出部的前端部，形成有所述第二设置面，
[0074]
所述第一突出部包括从所述第二设置面突出而插通至所述第二刚性基板的第四销(p4)，
[0075]
所述第二突出部包括从所述第二设置面突出而插通至所述第二刚性基板的第五销(p5)，
[0076]
在所述第四销的周面，形成有三个凸肋(r6、r7、r8)，所述三个凸肋(r6、r7、r8)是以从所述第四销的中心观察的位置分别成小于180度的角度的方式而配置，
[0077]
在所述第五销的周面，形成有两个凸肋(r9、r10)，所述两个凸肋(r9、r10)是沿着与连结所述第四销及所述第五销的第三直线(l3)正交的第四直线(l4)而突出。
[0078]
符号的说明
[0079]
1：传感器
[0080]
2：框体
[0081]
3：刚性柔性基板
[0082]
4：底座构件
[0083]
11：投光部
[0084]
12：受光部
[0085]
13：信号电路
[0086]
14：电源电路
[0087]
15：操作部
[0088]
16：线缆
[0089]
17：接地构件
[0090]
20：壳体本体
[0091]
21：盖体
[0092]
22：底壁
[0093]
23：周壁
[0094]
24检测面
[0095]
31：第一刚性基板
[0096]
32：第二刚性基板
[0097]
31a、32a：第一面
[0098]
31b、32b：第二面
[0099]
33：柔性基板
[0100]
39：电子零件
[0101]
40：底壁
[0102]
41：第一固定部
[0103]
42：第二固定部
[0104]
43：第三固定部
[0105]
44：第一凸台(第一突出部的一例)
[0106]
45：第二凸台(第二突出部的一例)
[0107]
46：第三凸台(第三突出部的一例)
[0108]
l1：第一直线
[0109]
l2：第二直线
[0110]
l3：第三直线
[0111]
l4：第四直线
[0112]
r1～r10：凸肋
[0113]
s1：第一设置面
[0114]
s2：第二设置面。