光センサモジュールの製法およびそれによって得られた光センサモジュール
【課題】光導波路ユニットのコアと基板ユニットの光学素子との調芯作業が不要となるとともに、突起部の厚みが50μm未満であっても、調芯精度を悪化させることがない光センサモジュールの製法およびそれによって得られた光センサモジュールを提供する。
【解決手段】垂直壁高さ50μm未満の突起部4および溝部3bを有する光導波路部分W2 と、突起部4に位置決めされる位置決め板部5aの位置決め用部材Pおよび溝部3bに嵌合する嵌合板部5bを有する基板部分E2 とを、個別に作製し、突起部4の垂直壁に位置決め用部材Pの角部を位置決めし、溝部3bに嵌合板部5aを嵌合し一体化する。ここで、突起部4は、コア2の光送受用端面2aに対して適正位置に形成されている。また、位置決め用部材Pは、光学素子8に対して適正位置に形成されている。このため、コアの光送受用端面2aと光学素子8とは、自動的に調芯される。
【解決手段】垂直壁高さ50μm未満の突起部4および溝部3bを有する光導波路部分W2 と、突起部4に位置決めされる位置決め板部5aの位置決め用部材Pおよび溝部3bに嵌合する嵌合板部5bを有する基板部分E2 とを、個別に作製し、突起部4の垂直壁に位置決め用部材Pの角部を位置決めし、溝部3bに嵌合板部5aを嵌合し一体化する。ここで、突起部4は、コア2の光送受用端面2aに対して適正位置に形成されている。また、位置決め用部材Pは、光学素子8に対して適正位置に形成されている。このため、コアの光送受用端面2aと光学素子8とは、自動的に調芯される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光導波路ユニットと、光学素子が実装された基板ユニットとを備えた光センサモジュールの製法およびそれによって得られた光センサモジュールに関するものである。
【背景技術】
【0002】
光センサモジュールは、図13(a),(b)に示すように、アンダークラッド層71,コア72およびオーバークラッド層73をこの順に形成した光導波路ユニットW0 と、基板81に光学素子82が実装された基板ユニットE0 とを個別に作製し、上記光導波路ユニットW0 のコア72と基板ユニットE0 の光学素子82とを調芯した状態で、上記光導波路ユニットW0 の端部に上記基板ユニットE0 を接続して製造される。なお、図13(a),(b)において、符号74は接着剤層、符号75は基台、符号83は絶縁層、符号84は光学素子実装用パッド、符号85は透明樹脂層である。
【0003】
ここで、上記光導波路ユニットW0 のコア72と基板ユニットE0 の光学素子82との上記調芯は、通常、自動調芯機を用いて行われる(例えば、特許文献1参照)。この自動調芯機では、光導波路ユニットW0 を固定ステージ(図示せず)に固定し、基板ユニットE0 を移動可能なステージ(図示せず)に固定した状態で行われる。すなわち、上記光学素子82が発光素子である場合、図13(a)に示すように、その発光素子から光H1 を発光させた状態で、コア72の一端面(光入口)72aに対して、発光素子の位置を変化させつつ、コア72の他端面(光出口)72bからオーバークラッド層73の他端部のレンズ部73bを経て出射した光の光量(自動調芯機に備えられている受光素子91に生じる電圧)をモニタリングし、その光量が最大となった位置を、調芯位置(コア72と光学素子82とが相互に適正になる位置)として決定する。また、上記光学素子82が受光素子である場合、図13(b)に示すように、コア72の他端面72bから一定量の光(自動調芯機に備えられている発光素子92から発光され、オーバークラッド層73の他端部のレンズ部73bを透過した光)H2 を入光させ、その光H2 をコア72の一端面72aからオーバークラッド層73の一端部73aを経て出射させた状態で、コア72の一端面72aに対して、受光素子の位置を変化させつつ、その受光素子で受光する光量(電圧)をモニタリングし、その光量が最大となった位置を、調芯位置として決定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平5−196831号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記自動調芯機を用いた調芯では、高精度な調芯が可能であるものの、手間と時間とを要し、量産には適さない。
【0006】
そこで、本出願人は、上記のような機器と手間をかけることなく調芯できる光センサモジュールを提案し既に出願している(特願2009−237771)。この光センサモジュールは、その一端部の斜視図を図14に示すように、光導波路ユニットW1 のアンダークラッド層41の表面において、コア42の光送受用端面42aに対して適正な位置に、基板ユニット位置決め用の一対の平面視コ字状の突起部44、および基板ユニット嵌合用の一対の溝部43bが形成されている。一方、基板ユニットE1 において、上記光導波路ユニットW1 の突起部44のスリット部分(コ字状の内側部分)44aに位置決めされる位置決め板部51a、および上記光導波路ユニットW1 の溝部43bに嵌合する嵌合板部51bが、光学素子58に対して適正位置に形成されている。そして、光導波路ユニットW1 の平面視コ字状の突起部44のスリット部分44aに、基板ユニットE1 の位置決め板部51aを位置決めするとともに、光導波路ユニットW1 の溝部43bに、基板ユニットE1 の嵌合板部51bを嵌合させることにより、光導波路ユニットW1 と基板ユニットE1 とを結合させ、自動的に調芯された光センサモジュールが得られる。なお、図14において、符号40はシート材、符号43はオーバークラッド層、符号45は貫通孔、符号51は上記位置決め板部51aおよび嵌合板部51bが形成された整形基板である。
【0007】
このように、本出願人が既に出願している上記方法では、光導波路ユニットW1 のコア42と、基板ユニットE1 の光学素子58とを、調芯作業することなく、自動的に調芯した状態にすることができる。そして、時間を要する調芯作業が不要となるため、光センサモジュールの量産が可能となり、生産性に優れる。
【0008】
しかしながら、上記方法では、基板ユニット位置決め用の突起部44の高さが50μm未満の場合、基板ユニットの位置決め精度(調芯精度)の点で改善の余地があることがわかった。すなわち、光導波路ユニットW1 と基板ユニットE1 とが結合している状態では、図15(a)に示すように、基板ユニットE1 の位置決め板部51aの下端縁がアンダークラッド層41の表面に当接しているとともに、その位置決め板部51aの側端縁下部が突起部44の奥端の垂直壁に当接している。上記位置決め板部51aの下端縁および側端縁は、作製の都合上、エッチングにより形成される。しかしながら、その下端縁と側端縁下部とからなる角部をエッチングにより形成すると、その角部の拡大図を図15(b)に示すように、場合によって、その角部は丸みを帯びて形成される。その丸みを帯びた部分は、上記位置決め板部51aの下端縁から50μmの高さ位置まで及ぶ。そのため、先に述べたように、突起部44の高さ(垂直壁の高さ)が50μm未満の場合、図15(c)に示すように、位置決め板部51aの側端縁下部を突起部44の奥端の垂直壁に当接できなくなり、基板ユニットの位置決め精度(調芯精度)が悪くなる。
【0009】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光導波路ユニットのコアと基板ユニットの光学素子との調芯作業が不要となるとともに、突起部の厚みが50μm未満であっても、調芯精度を悪化させることがない光センサモジュールの製法およびそれによって得られた光センサモジュールの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の目的を達成するため、本発明は、光導波路ユニットに対し基板ユニットが直交した状態になっている光センサモジュールの製法であって、コアの光送受用端部に対して光送受のために適正位置となるアンダークラッド層の表面部分に基板ユニット位置決め用の垂直壁をもつ突起部が形成されている光導波路ユニットを準備する工程と、光学素子が実装され,その光学素子が上記コアの光送受用端部に対して適正位置となるよう,下端縁が上記アンダークラッド層の表面に載置されその角部が上記突起部の垂直壁に当接して位置決めされる位置決め板部が,エッチングにより形成されている基板ユニットを準備する工程と、上記光導波路ユニットに対して直交するように上記基板ユニットを配置し,上記光導波路ユニットの上記アンダークラッド層と上記突起部とに,上記基板ユニットの上記位置決め板部を上記のように位置決めすることにより,上記光導波路ユニットに対して上記基板ユニットを位置決め固定する工程とを備え、上記光導波路ユニットにおいて、上記基板ユニット位置決め用の突起部の垂直壁の高さが50μm未満になっており、上記基板ユニットにおいて、上記位置決め板部の角部の少なくとも一部が基板ユニットの配線用金属層と同材料により位置決め用部材に形成され、それによって上記角部が略直角になっている光センサモジュールの製法を第1の要旨とする。
【0011】
また、本発明は、上記製法により得られた光センサモジュールであって、コアの光送受用端部に対して光送受のために適正位置となるアンダークラッド層の表面部分に基板ユニット位置決め用の垂直壁をもつ突起部が形成されている光導波路ユニットと、光学素子が実装され,その光学素子が上記コアの光送受用端部に対して適正位置となるよう,下端縁が上記アンダークラッド層の表面に載置されその角部が上記突起部の垂直壁に当接して位置決めされる位置決め板部が,エッチングにより形成されている基板ユニットとを備え、上記光導波路ユニットに対して直交するように上記基板ユニットが配置され,上記光導波路ユニットの上記アンダークラッド層と上記突起部とに,上記基板ユニットの上記位置決め板部が上記のように位置決めさていることにより,上記光導波路ユニットに対して上記基板ユニットが位置決め固定されて光センサモジュールとなっており、上記光導波路ユニットにおいて、上記基板ユニット位置決め用の突起部の垂直壁の高さが50μm未満になっており、上記基板ユニットにおいて、上記位置決め板部の角部の少なくとも一部が基板ユニットの配線用金属層と同材料により位置決め用部材に形成され、それによって上記角部が略直角になっている光センサモジュールを第2の要旨とする。
【0012】
本発明者は、光導波路ユニットのコアと基板ユニットの光学素子との調芯作業が不要となる、前記出願済み(特願2009−237771)の光センサモジュールにおいて、突起部の高さが50μm未満であっても、調芯精度を高くすることができるようにすべく、研究を重ねた。その結果、上記突起部の垂直壁に当接する基板ユニットの位置決め板部の角部を、基板ユニットに用いられている配線用金属層と同材料からなる位置決め用部材に形成すると、その角部が丸みを帯びないことを突き止めた。そのため、突起部の垂直壁の高さが50μm未満であっても、上記位置決め用部材の角部を確実に突起部の垂直壁に当接させることができるようになり、調芯精度を高くすることができることを見出し、本発明に到達した。
【0013】
なお、本発明において、位置決め用部材の角部の「略直角」とは、その角部に丸みが無いか、あっても極僅かであり、その角部が高さ50μm未満の突起部の垂直壁に充分に当接できる状態にあることを意味する。
【発明の効果】
【0014】
本発明の光センサモジュールの製法は、光導波路ユニットの突起部の垂直壁に当接する、基板ユニットの位置決め板部の角部の少なくとも一部が、基板ユニットの配線用金属層と同材料により位置決め用部材に形成され、それによって上記角部が略直角になっているため、上記突起部の垂直壁の高さが50μm未満であっても、上記位置決め用部材の角部を確実に上記突起部の垂直壁に当接させることができる。すなわち、光導波路ユニットに対して基板ユニットを適正に位置決めすることができ、それにより、自動的に適正に調芯された状態にすることができる。このため、時間を要する調芯作業を不要とすることができ、光センサモジュールの量産が可能となる。
【0015】
特に、上記位置決め用部材を、一個のフォトマスクを使用したフォトリソグラフィ法により、配線用金属層を構成する光学素子実装用パッドを形成すると同時に、その光学素子実装用パッドに対して適正位置となる部分に形成する場合には、上記光学素子実装用パッドに実装される光学素子と上記位置決め用部材とが、高精度に位置決めされるため、光導波路ユニットに対して基板ユニットを位置決めした際に、高精度な調芯が可能となる。
【0016】
また、上記位置決め用部材の、上記アンダークラッド層に載置する部分を、上記光導波路ユニットに対する上記基板ユニットの位置決めに先立って、折り曲げる場合には、上記位置決め用部材自体の剛性を高くすることができる。このため、上記位置決め用部材の角部を突起部に当接させる際に、位置決め用部材の座屈,折れ等を防止することができ、その結果、高精度な調芯が可能となる。
【0017】
さらに、上記光導波路ユニットの上記突起部を、平面視コ字状の突起部に形成する場合には、突起部と位置決め板部との位置決めが簡単であるため、より生産性に優れる。
【0018】
また、上記光導波路ユニットのオーバークラッド層の部分に、光導波路ユニットに対し基板ユニットを直交させかつ適正状態にガイドするための基板ユニット嵌合用の溝部を、オーバークラッド層の厚み方向に沿って形成するとともに、その溝部の幅を、オーバークラッド層の上面から下方にいくにつれて徐々に狭く形成し、かつ上記光導波路ユニットの上記突起部を、平面視コ字状の突起部に形成し、光導波路ユニットに対し基板ユニットを適正状態にガイドするために、上記コ字状の開口部分の幅を、開口端から奥方にいくにつれて徐々に狭く形成する場合には、そのガイドにより、溝部と嵌合板部との位置決め、および突起部と位置決め用部材との位置決めがより簡単になるため、生産性がさらに向上する。
【0019】
そして、本発明の光センサモジュールは、上記製法により得られたものであるため、光導波路ユニットと基板ユニットとの位置決めが、光導波路ユニットの突起部の垂直壁に、基板ユニットの位置決め用部材の角部を当接させることにより行われている。そして、上記突起部の垂直壁の高さが50μm未満であるため、光導波路ユニットを薄形化することができる。
【0020】
特に、上記位置決め用部材が、配線用金属層を構成する光学素子実装用パッドに対して適正位置となる部分に形成されたものである場合には、上記光学素子実装用パッドに実装される光学素子と上記位置決め用部材とが、適正に位置決めされているため、光導波路ユニットに対して基板ユニットを位置決めした本発明の光センサモジュールは、高精度に調芯された状態となっている。
【0021】
また、上記位置決め用部材の、上記アンダークラッド層に載置する部分が、折り曲げられている場合には、その位置決め用部材自体の剛性が高くなっている。このため、上記位置決め用部材が突起部に当接している状態で、本発明の光センサモジュールに衝撃や振動等が加わっても、上記位置決め用部材の座屈,折れ等を防止することができる。その結果、基板ユニットの位置ずれが発生せず、高精度な調芯を維持することができる。
【0022】
さらに、上記光導波路ユニットの上記突起部が、平面視コ字状の突起部に形成されている場合には、簡単な位置決め構造で、高精度な調芯状態の光センサモジュールになっている。
【0023】
また、上記光導波路ユニットのオーバークラッド層の部分に、光導波路ユニットに対し基板ユニットを直交させかつ適正状態にガイドするための基板ユニット嵌合用の溝部が、オーバークラッド層の厚み方向に沿って形成されているとともに、その溝部の幅が、オーバークラッド層の上面から下方にいくにつれて徐々に狭く形成され、かつ上記光導波路ユニットの上記突起部が、平面視コ字状の突起部に形成され、光導波路ユニットに対し基板ユニットを適正状態にガイドするために、上記コ字状の開口部分の幅が、開口端から奥方にいくにつれて徐々に狭く形成されている場合にも、簡単な位置決め構造で、高精度な調芯状態の光センサモジュールになっている。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の光センサモジュールの一実施の形態の一端部を模式的に示す斜視図である。
【図2】位置決め板部の位置決め用部材と突起部との位置決め状態を模式的に示す正面断面図である。
【図3】上記光センサモジュールの光導波路ユニットの一端部を模式的に示す斜視図である。
【図4】上記光センサモジュールの基板ユニットを模式的に示す斜視図である。
【図5】上記基板ユニットの位置決め用部材の部分を模式的に示しており、(a)は、図4の矢視A方向から見た矢視図であり、(b)は、図4のB−B断面図である。
【図6】(a)〜(c)は、上記光導波路ユニットおけるアンダークラッド層,コアおよび基板ユニット位置決め用の突起部の形成工程を模式的に示す説明図である。
【図7】(a)は、上記光導波路ユニットおけるオーバークラッド層の形成に用いられる成形型を模式的に示す斜視図であり、(b)〜(d)は、そのオーバークラッド層の形成工程を模式的に示す説明図である。
【図8】(a)〜(c)は、上記基板ユニットの作製工程を模式的に示す説明図である。
【図9】(a)〜(c)は、図8に続く、基板ユニットの作製工程を模式的に示す説明図である。
【図10】本発明の光センサモジュールの他の実施の形態の一端部を模式的に示す斜視図である。
【図11】上記光センサモジュールを用いたタッチパネル用検知手段を模式的に示す平面図である。
【図12】(a)は、実施例2,4の溝部を模式的に示す平面図であり、(b)は、そのC−C断面図であり、(c)は、実施例2,4の突起部を模式的に示す平面図である。
【図13】(a),(b)は、従来の光センサモジュールにおける調芯方法を模式的に示す説明図である。
【図14】本出願人の先願発明の光センサモジュールの一端部を模式的に示す斜視図である。
【図15】(a)は、本出願人の先願発明の光センサモジュールにおける、位置決め板部と突起部との位置決め状態を模式的に示す正面断面図であり、(b)は、位置決め板部の角部の拡大図であり、(c)は、突起部の高さが50μm未満の場合の位置決め状態を模式的に示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
【0026】
図1は、本発明の光センサモジュールの一実施の形態の一端部を模式的に示す斜視図である。この光センサモジュールは、光導波路ユニットW2 と基板ユニットE2 とを個別に作製し、それらを直交させた状態で一体化することにより、自動的に調芯できるようにしたものである。
【0027】
すなわち、上記光導波路ユニットW2 には、コア2の光送受用端面2aに対して光送受のために適正位置となるアンダークラッド層1の表面部分に、基板ユニット位置決め用の垂直壁をもつ一対の平面視コ字状の突起部4が、高さ(垂直壁の高さ)50μm未満に形成されている。さらに、上記光導波路ユニットW2 には、コア2の存在しないオーバークラッド層3の両側(図1における左右)の延長部分3aに、基板ユニット嵌合用の一対の溝部3bが、その開口側を向かい合わせた状態で形成されている。
【0028】
一方、基板ユニットE2 には、上記光導波路ユニットW2 の平面視コ字状の突起部4のスリット部分(コ字状の内側部分)4aに位置決めされる位置決め板部5aが形成されている。そして、その位置決め板部5aの角部は、基板ユニットE2 に形成されている光学素子実装用パッド7〔図8(b)参照〕等の配線用金属層の形成時に同時に形成され、その配線用金属層と同材料からなる位置決め用部材Pにより略直角に形成されている。その位置決め用部材Pと上記突起部4とが位置決めされている状態では、図2に拡大して示すように、上記位置決め用部材Pの下端縁が、上記アンダークラッド層1の表面に載置され、その位置決め用部材Pの側端縁が、上記突起部4の垂直壁に当接している。これにより、上記基板ユニットE2 の光学素子8が、上記コア2の光送受用端面2aに対して高精度に位置決めされ、高精度に調芯された状態になっている。さらに、図1に示すように、上記基板ユニットE2 には、上記光導波路ユニットW2 の溝部3bに嵌合する嵌合板部5bが形成されている。なお、この実施の形態では、位置決め用部材Pの下端縁部分が下端に沿って折り曲げられており、その折り曲げられた部分が上記アンダークラッド層1の表面に載置されている。
【0029】
そして、光導波路ユニットW2 と基板ユニットE2 とが一体化され、光センサモジュールを構成している状態では、上記のように、突起部4の垂直壁の高さが50μm未満であっても、上記位置決め用部材Pの角部が略直角になっているため、光導波路ユニットW2 のアンダークラッド層1と突起部4とに、基板ユニットE2 の位置決め用部材Pの角部を位置決め可能になっている。これにより、コア2の端面2aと光学素子8とが、高精度に位置決めされ、高精度に調芯された状態になっている。そして、光導波路ユニットW2 の溝部3bと基板ユニットE2 の嵌合板部5bとの嵌合により、上記高精度な調芯状態を維持している。
【0030】
なお、図1では、光導波路ユニットW2 の平面視コ字状の突起部4と基板ユニットE2 の位置決め用部材Pとの間に隙間11を形成した状態で図示し、光導波路ユニットW2 の溝部3bと基板ユニットE2 の嵌合板部5bとの間に隙間12を形成した状態で図示しているが、これは図面による理解を容易にするためであり、実際は、これら隙間11,12は殆どない。また、図1において、符号5は整形基板、符号10はシート材、符号20は貫通孔である。
【0031】
より詳しく説明すると、上記光導波路ユニットW2 は、図3にその一端部の斜視図を示すように、シート材10の表面に形成されており、アンダークラッド層1と、このアンダークラッド層1の表面に所定パターンの線状に形成された光路用のコア2および一対の平面視コ字状の突起部4と、上記コア2を被覆した状態で上記アンダークラッド層1の表面に形成されたオーバークラッド層3とを備えている。上記一対の平面視コ字状の突起部4は、コア2の端面2aから少し離れた位置に、そのコ字状の開口側を向かい合わせた状態で形成されている。その向かい合う方向(図3では左右方向)は、コア2の軸方向と直角になっている。また、光導波路ユニットW2 の一端部側(図3では下側)には、コア2の存在しないオーバークラッド層3の部分(図3における左右の部分)が軸方向(図3では左斜め下方向)に延長されている。そして、その延長部分3aに、基板ユニット嵌合用の一対の溝部3bが、その開口側を向かい合わせた状態で形成されている。この溝部3bは、オーバークラッド層3を厚み方向に貫通し、アンダークラッド層1の表面を下端面として形成されている。
【0032】
一方、上記基板ユニットE2 は、図4にその斜視図を示すように、整形基板5と、絶縁層6と、光学素子実装用パッド7と、位置決め用部材Pと、光学素子8と、透明樹脂層9とを備えている。上記基板ユニットE2 は、上記一対の突起部4に位置決めするための位置決め板部5aが左右両側に突出した状態で形成されているとともに、上記溝部3bに嵌合するための嵌合板部5bが左右両側に突出した状態で形成されており、上記整形基板5は、その基板ユニットE2 に対応した形状に形成されている。上記絶縁層6は、上記整形基板5の表面の所定部分に形成されており、上記位置決め板部5aに対応する部分では、その端縁からはみ出た状態になっている〔図5(a),(b)参照〕。上記光学素子実装用パッド7は、上記絶縁層6の表面の略中央部に形成されている。上記位置決め用部材Pは、上記絶縁層6の表面のうち、上記位置決め板部5aに対応する部分の角部に形成され、上記絶縁層6の端縁からはみ出た状態になっている〔図5(a),(b)参照〕。そして、この実施の形態では、整形基板5の下端縁からはみ出た位置決め用部材Pの部分が、その裏面の絶縁層6の部分とともに、整形基板5の下端縁に沿って、整形基板5側に折り曲げられている〔図5(a)参照〕。上記光学素子8は、光学素子実装用パッド7に実装されている。上記透明樹脂層9は、上記光学素子8を封止した状態で形成されている。このような基板ユニットE2 において、上記位置決め板部5aおよび嵌合板部5bならびに上記位置決め用部材Pは、上記光学素子実装用パッド7に対して、適正な位置に形成されている。また、上記光学素子8の発光部または受光部は、その光学素子8の表面に形成されている。なお、上記絶縁層6の表面には、光学素子実装用パッド7に接続する電気配線(図示せず)が形成されている。
【0033】
そして、上記光導波路ユニットW2 と基板ユニットE2 とを一体化した光センサモジュールでは、図1に示すように(先に述べたように)、上記光導波路ユニットW2 の一対の平面視コ字状の突起部4のスリット部分4aに、上記基板ユニットE2 の位置決め板部5aが位置決めされ、その位置決め板部5aの角部を形成する位置決め用部材Pの下端縁がアンダークラッド層1の表面に載置され、その位置決め用部材Pの側端縁が上記突起部4の垂直壁に当接している。さらに、上記光導波路ユニットW2 の一対の溝部3bに、上記基板ユニットE2 の嵌合板部5bが嵌合している。
【0034】
すなわち、上記光センサモジュールでは、上記一対の突起部4の垂直壁に上記位置決め用部材Pの側端縁が当接していることにより、上記光学素子8は、コア2の端面2aに対して、図1における左右方向(X軸方向)が適正に位置決めされている。また、アンダークラッド層1の表面に上記位置決め用部材Pの下端縁が載置していることにより、上記光学素子8は、コア2の端面2aに対して、図1における上下方向(Z軸方向)が適正に位置決めされている。すなわち、コアの端面2aと光学素子8とは、上記一体化により、自動的に高精度に調芯された状態になっている。
【0035】
なお、この実施の形態では、図1に示すように、シート材10とアンダークラッド層1との積層体の、上記基板ユニットE2 に対応する部分に、四角形の貫通孔20が形成されている。そして、その貫通孔20を通して、基板ユニットE2 の一部分が上記シート材10の裏面から突出している。その基板ユニットE2 の突出部分は、シート材10の裏面側において、例えば、光学素子に信号の送信等するためのマザーボード(図示せず)等に接続される。
【0036】
上記光センサモジュールでは、光は、つぎのように伝播するようになっている。すなわち、例えば、上記光学素子8が発光素子である場合は、その光学素子8の発光部から発光された光は、透明樹脂層9を経て、オーバークラッド層3の一端部を通り抜けた後、コア2の一端面2aからコア2内に入射する。ついで、その光は、コア2内を軸方向に進む。そして、その光は、コア2の他端面(図示せず)から出射する。
【0037】
一方、上記光学素子8が受光素子である場合は、光は、上記とは逆の方向に進む。すなわち、光は、コア2の他端面(図示せず)からコア2内に入射し、コア2内を軸方向に進む。ついで、コア2の一端面2aを通過し、オーバークラッド層3の一端部を通り抜けて出射する。そして、透明樹脂層9を経て、上記光学素子8の受光部で受光される。
【0038】
上記光センサモジュールは、下記の(1)〜(3)の工程を経て製造される。
(1)上記光導波路ユニットW2 を作製する工程〔図6(a)〜(c),図7(a)〜(d)参照〕。
(2)上記基板ユニットE2 を作製する工程〔図8(a)〜(c),図9(a)〜(c)参照〕。
(3)上記基板ユニットE2 を上記光導波路ユニットW2 に結合する工程。
【0039】
〔光導波路ユニットW2 の作製工程〕
上記(1)の光導波路ユニットW2 の作製工程について説明する。まず、アンダークラッド層1を形成する際に用いる平板状のシート材10〔図6(a)参照〕を準備する。このシート材10の形成材料としては、例えば、金属,樹脂等があげられる。なかでも、ステンレスが好ましい。ステンレス製のシート材10は、熱に対する伸縮耐性に優れ、上記光導波路装置の製造過程において、様々な寸法が設計値に略維持されるからである。また、シート材10の厚みは、例えば、10μm〜100μmの範囲内に設定され、経済性の観点から20〜70μmの範囲内が好ましい。
【0040】
ついで、図6(a)に示すように、上記シート材10の表面に、アンダークラッド層形成用の感光性エポキシ樹脂等の感光性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布した後、必要に応じて、それを加熱処理(50〜120℃×10〜30分間程度)して乾燥させ、アンダークラッド層1形成用の感光性樹脂層1Aを形成する。そして、その感光性樹脂層1Aを、紫外線等の照射線により露光することにより、アンダークラッド層1に形成する。アンダークラッド層1の厚みは、通常、5〜100μmの範囲内に設定される。
【0041】
つぎに、図6(b)に示すように、上記アンダークラッド層1の表面に、上記アンダークラッド層形成用の感光性樹脂層1Aの形成方法と同様にして、コアおよび平面視コ字状の突起部形成用の感光性樹脂層2Aを形成する。そして、コア2および平面視コ字状の突起部4のパターンに対応する開口パターンが高精度に設定された位置に形成されているフォトマスクを介して、上記感光性樹脂層2Aを照射線により露光する。つぎに、加熱処理を行った後、現像液を用いて現像を行うことにより、図6(c)に示すように、上記感光性樹脂層2Aにおける未露光部分を溶解させて除去し、残存した感光性樹脂層2Aをコア2および平面視コ字状の突起部4のパターンに形成する。この平面視コ字状の突起部4は、上記のように、一個のフォトマスクを使用したフォトリソグラフィ法により、コア2と同時に形成したため、コア2の光送受用端面2aに対して高精度に設定された位置に、適正形状に形成されている。
【0042】
上記コア2および平面視コ字状の突起部4の高さは、50μm未満に設定され、その下限値は、通常、20μmである。コア2の幅は、通常、5〜60μmの範囲内に設定される。平面視コ字状の突起部4のスリット部分4aのスリット幅は、そのスリット部分4aに位置決めされる、基板ユニットE2 の位置決め板部5aの厚みよりも僅かに大きい値に設定され、通常、20〜200μmの範囲内に設定される。また、平面視コ字状を形成する線幅は、通常、10〜2000μmの範囲内に設定される。さらに、一対の突起部4の位置は、コア2の端面2aから均等に配置される。そして、一対の突起部4を結ぶ線とコア2の端面2aとの距離は、光学素子の大きさ等にもよるが、通常、0.3〜1.5mmの範囲内に設定される。また、一対の突起部4間の距離は、通常、3〜20mmの範囲内に設定される。
【0043】
なお、上記コア2および平面視コ字状の突起部4の形成材料としては、例えば、上記アンダークラッド層1と同様の感光性樹脂があげられ、上記アンダークラッド層1およびオーバークラッド層3〔図7(b)参照〕の形成材料よりも屈折率が大きい材料が用いられる。この屈折率の調整は、例えば、上記アンダークラッド層1,コア2,オーバークラッド層3の各形成材料の種類の選択や組成比率を調整して行うことができる。
【0044】
つぎに、成形型30〔図7(a)参照〕を準備する。この成形型30は、オーバークラッド層3〔図7(c)参照〕と、基板ユニット嵌合用の溝部3b〔図7(c)参照〕を有するオーバークラッド層3の延長部分3aとを同時に型成形するためのものである。この成形型30の下面には、図7(a)に、下から見上げた斜視図を示すように、上記オーバークラッド層3の形状に対応する型面を有する第1の凹部31と、上記平面視コ字状の突起部4を挿入する第2の凹部32とが形成されている。上記第1の凹部31は、上記延長部分3aを形成するための部分31aと、さらに、この実施の形態では、レンズ部3c〔図7(c)参照〕を形成するための部分31bとを有している。そして、上記延長部分形成用の部分31aには、上記基板ユニット嵌合用の溝部3bを成形するための突条33が形成されている。また、上記成形型30の上面には、その使用の際にコア2の端面2a〔図7(b)では右端面〕に位置合わせして成形型30を適正に位置決めするためのアライメントマーク(図示せず)が形成されており、このアライメントマークを基準とする適正な位置に、上記第1の凹部31および突条33が形成されている。
【0045】
このため、上記成形型30のアライメントマークをコア2の端面2aに位置合わせして上記成形型30をセットし、その状態で成形すると、コア2の端面2aを基準として適正な位置に、オーバークラッド層3と、基板ユニット嵌合用の溝部3bとを同時に型成形することができるようになっている。また、上記成形型30のセットは、その成形型30の下面をアンダークラッド層1の表面に密着させることにより行われ、それにより、上記第1の凹部31の型面とアンダークラッド層1の表面とコア2の表面で囲まれる空間が成形空間34〔図7(b)参照〕になるようになっている。さらに、上記成形型30には、オーバークラッド層形成用の樹脂を上記成形空間34に注入するための注入孔(図示せず)が、上記第1の凹部31に連通した状態で形成されている。
【0046】
なお、上記オーバークラッド層形成用の樹脂としては、例えば、上記アンダークラッド層1と同様の感光性樹脂があげられる。その場合は、上記成形型30としては、その成形型30を通して、上記成形空間34に満たされた感光性樹脂を、紫外線等の照射線により露光する必要があるため、照射線を透過する材料からなるもの(例えば石英製のもの)が用いられる。なお、オーバークラッド層形成用の樹脂として熱硬化性樹脂を用いてもよく、その場合は、上記成形型30としては、透明性は問われず、例えば、金属製,石英製のものが用いられる。
【0047】
ついで、上記成形型30を、図7(b)に示すように、その成形型30のアライメントマークを上記コア2の端面2aに位置合わせし成形型30全体を適正に位置決めした状態で、その成形型30の下面をアンダークラッド層1の表面に密着させる。この状態では、成形型30の第2の凹部32内に上記平面視コ字状の突起部4が挿入されている。そして、上記第1の凹部31および突条33の型面とアンダークラッド層1の表面とコア2の表面で囲まれた成形空間34に、オーバークラッド層形成用の樹脂を、上記成形型30に形成された注入孔から注入し、上記成形空間34を上記樹脂で満たす。つぎに、その樹脂が感光性樹脂の場合は、上記成形型30を通して紫外線等の照射線を露光した後に加熱処理を行い、上記樹脂が熱硬化性樹脂の場合は、加熱処理を行う。これにより、上記オーバークラッド層形成用の樹脂が硬化し、オーバークラッド層3と同時に、基板ユニット嵌合用の溝部3b(オーバークラッド層3の延長部分3a)が形成される。このとき、アンダークラッド層1とオーバークラッド層3とが同じ形成材料の場合は、アンダークラッド層1とオーバークラッド層3とは、その接触部分で同化する。ついで、脱型し、図7(c)に示すように、オーバークラッド層3と、基板ユニット嵌合用の一対の溝部3bとを得る。
【0048】
上記基板ユニット嵌合用の溝部3bは、先に述べたように、上記成形型30を用いコア2の端面2aを基準として形成したため、コア2の端面2aに対して適正な位置に位置決めされている。また、上記オーバークラッド層3のレンズ部3cも、適正な位置に位置決めされている。ただし、基板ユニットE2 の位置決めは、先に述べたように、上記平面視コ字状の突起部4を利用して行われ、上記嵌合部3bは、上記基板ユニットE2 を保持するためのものである。このため、上記成形型30の作製に、高水準の加工精度は不要であり、その分、成形型30のコストを低減することができる。
【0049】
上記オーバークラッド層3の厚み(アンダークラッド層1の表面からの厚み)は、通常、0.5〜3mmの範囲内に設定される。また、上記基板ユニット嵌合用の溝部3bの大きさは、それに嵌合する基板ユニットE2 の嵌合板部5bの大きさに対応して形成され、例えば、溝の奥行き長さ(図1のX軸方向の長さ)が1.0〜5.0mmの範囲内、溝の幅が0.2〜2.0mmの範囲内に設定される。
【0050】
その後、図7(d)に示すように、上記基板ユニット位置決め用の一対の平面視コ字状の突起部4の間の、シート材10とアンダークラッド層1との積層部分に、基板ユニットE2 を挿通させるための貫通孔20をパンチャー等で形成する。このようにして、シート材10の表面に、アンダークラッド層1,コア2,オーバークラッド層3を備え、基板ユニット位置決め用の一対の平面視コ字状の突起部4および基板ユニット嵌合用の一対の溝部3bが形成された光導波路ユニットW2 を得、上記(1)の光導波路ユニットW2 の作製工程が完了する。
【0051】
〔基板ユニットE2 の作製工程〕
つぎに、上記(2)の基板ユニットE2 の作製工程について説明する。まず、上記整形基板5の基材となる基板5A〔図8(a)参照〕を準備する。この基板5Aの形成材料としては、例えば、金属,樹脂等があげられる。なかでも、加工容易性および寸法安定性の観点から、ステンレス製の基板5Aが好ましい。また、上記基板5Aの厚みは、例えば、0.02〜0.1mmの範囲内に設定される。
【0052】
ついで、図8(a)に示すように、上記基板5Aの表面の所定領域に、感光性ポリイミド樹脂等の、絶縁層形成用の感光性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布した後、必要に応じて、それを加熱処理して乾燥させ、絶縁層形成用の感光性樹脂層を形成する。そして、その感光性樹脂層を、フォトマスクを介して紫外線等の照射線により露光することにより、所定形状の絶縁層6に形成する。絶縁層6の厚みは、通常、5〜15μmの範囲内に設定される。
【0053】
つぎに、図8(b)に示すように、上記絶縁層6の表面の所定領域に、光学素子実装用パッド7およびそれに接続する電気配線(図示せず)ならびに位置決め用部材Pを、同じ材料(配線用金属層の材料)により形成する。このように、本発明では、これら実装用パッド7,電気配線,位置決め用部材Pを含めて配線用金属層という。これら実装用パッド7および電気配線ならびに位置決め用部材Pの形成は、例えば、つぎのようにして行われる。すなわち、まず、上記絶縁層6の表面に、スパッタリングまたは無電解めっき等により金属層(厚み60〜260nm程度)を形成する。この金属層は、後の電解めっきを行う際のシード層(電解めっき層形成の素地となる層)となる。ついで、上記基板5A,絶縁層6およびシード層からなる積層体の両面に、ドライフィルムレジストを貼着した後、上記シード層が形成されている側のドライフィルムレジストに、一個のフォトマスクを使用したフォトリソグラフィ法により、上記実装用パッド7および電気配線ならびに位置決め用部材Pのパターンの孔部を同時に形成し、その孔部の底に上記シード層の表面部分を露呈させる。つぎに、電解めっきにより、上記孔部の底に露呈した上記シード層の表面部分に、電解めっき層(厚み5〜20μm程度)を積層形成する。そして、上記ドライフィルムレジストを水酸化ナトリウム水溶液等により剥離する。その後、上記電解めっき層が形成されていないシード層部分をソフトエッチングにより除去し、電解めっき層とその下のシード層とからなる積層部分を実装用パッド7および電気配線ならびに位置決め用部材Pに形成する。この位置決め用部材Pは、上記のように、一個のフォトマスクを使用したフォトリソグラフィ法を利用して、実装用パッド7と同時に形成したため、その実装用パッド7に対して高精度に設定された位置に、適正形状に形成され、その角部も丸みの殆どない略直角に形成されている。
【0054】
ついで、図8(c)に示すように、上記基板5Aを、エッチングすることにより、実装用パッド7に対して適正な位置に、位置決め板部5aに対応する部分および嵌合板部5bに対応する部分を形成し、整形基板5とする。この整形基板5の形成は、例えば、つぎのようにして行われる。すなわち、まず、上記基板5Aの裏面を、ドライフィルムレジストで覆う。ついで、実装用パッド7に対して適正な位置に位置決め板部5aおよび嵌合板部5bが形成されるよう、フォトリソグラフィ法により、目的とする形状のドライフィルムレジストの部分を残す。そして、その残ったドライフィルムレジストの部分以外の露呈している基板5Aの部分を、塩化第2鉄水溶液を用いてエッチングすることにより除去する。これにより、位置決め板部5aに対応する部分および嵌合板部5bに対応する部分が形成される。つぎに、上記ドライフィルムレジストを水酸化ナトリウム水溶液等により剥離する。
【0055】
ここで、上記整形基板5の位置決め板部5aに対応する部分の角部は、エッチングにより形成されているため、丸みを帯びており、その丸みを帯びた部分は、上記位置決め板部5aの下端縁から50μmの高さ位置まで及んでいる。そして、上記位置決め用部材Pの略直角の角部は、上記位置決め板部5aの丸みを帯びた角部から少しはみ出た状態になっている。
【0056】
なお、上記位置決め板部5aの大きさは、例えば、縦の長さL1 が0.1〜1.0mmの範囲内、横の長さL2 が1.0〜5.0mmの範囲内に設定される。また、嵌合板部5bの大きさは、例えば、縦の長さL3 が0.5〜2.0mmの範囲内、横の長さL4 が1.0〜5.0mmの範囲内に設定される。
【0057】
つぎに、図9(a)に示すように、余分な絶縁層6の部分を、エッチングすることにより除去する。この方法は、例えば、つぎのようにして行われる。すなわち、まず、上記整形基板5の裏面およびその整形基板5からはみ出た絶縁層6の裏面を、ドライフィルムレジストで覆う。ついで、除去する余分な絶縁層6以外のドライフィルムレジストの部分を、フォトリソグラフィ法により残す。そして、その残ったドライフィルムレジストの部分以外の露呈している絶縁層6の部分を、ポリイミドエッチング液を用いてエッチングすることにより除去する。つぎに、上記ドライフィルムレジストを水酸化ナトリウム水溶液等により剥離する。
【0058】
さらに、図9(b)に示すように、上記位置決め板部5aの下端縁からはみ出た上記位置決め用部材Pの下端縁部分を、その裏面の絶縁層6の部分と共に、板材等に当てながら、位置決め板部5aの下端縁に沿って、位置決め板部5a側に折り曲げる。
【0059】
そして、図9(c)に示すように、実装用パッド7に、光学素子8を実装した後、上記光学素子8およびその周辺部を、透明樹脂によりポッティング封止する。上記光学素子8の実装は、実装機を用いて行われ、その実装機に備わっている位置決めカメラ等の位置決め装置により、実装用パッド7に正確に位置決めされて行われる。これにより、整形基板5と、絶縁層6と、実装用パッド7と、位置決め用部材Pと、光学素子8と、透明樹脂層9とを備えた基板ユニットE2 を得、上記(2)の基板ユニットE2 の作製工程が完了する。この基板ユニットE2 では、先に述べたように、実装用パッド7を基準として、位置決め板部5aの位置決め用部材Pおよび嵌合板部5bが形成されているため、その実装用パッド7に実装された光学素子8と、位置決め板部5aの位置決め用部材Pおよび嵌合板部5bとは適正な位置関係にある。
【0060】
〔光導波路ユニットW2 と基板ユニットE2 との結合工程〕
つぎに、前記(3)の光導波路ユニットW2 と基板ユニットE2 との結合工程について説明する。すなわち、基板ユニットE2 〔図4,図9(c)参照〕の光学素子8の表面(発光部または受光部)を、光導波路ユニットW2 (図3参照)のコア2の端面2a側に向ける。その状態で、光導波路ユニットW2 における基板ユニット位置決め用の一対の平面視コ字状のスリット部分4aに、上記基板ユニットE2 における位置決め板部5aを位置決めし、その位置決め板部5aの角部を形成する位置決め用部材Pの下端縁をアンダークラッド層1の表面に載置し、その位置決め用部材Pの側端縁を上記突起部4の垂直壁に当接する。さらに、光導波路ユニットW2 における基板ユニット嵌合用の一対の溝部3bに、上記基板ユニットE2 における嵌合板部5bを嵌合させる。このようにして、上記光導波路ユニットW2 と基板ユニットE2 とを一体化する(図1参照)。なお、上記突起部4と位置決め板部5aとの位置決め部分および溝部3bと嵌合板部5bとの嵌合部分の少なくとも一方を接着剤で固定してもよい。このように接着剤で固定すると、上記光導波路ユニットW2 と基板ユニットE2 との位置関係を、衝撃や振動等に対して、より安定的に維持することができる。このようにして、目的とする光センサモジュールが完成する。
【0061】
なお、上記光導波路ユニットW2 と基板ユニットE2 との結合は、突起部4のスリット幅および溝部3bの溝幅が狭いため、通常、光学顕微鏡等の補助器具を使用して行われる。
【0062】
ここで、先に述べたように、上記光導波路ユニットW2 では、コア2の端面2aと基板ユニット位置決め用の突起部4とが高精度な位置関係にあるとともに、コア2の端面2aと基板ユニット嵌合用の溝部3bとが適正な位置関係にある。また、上記光学素子8が実装された基板ユニットE2 では、光学素子8と上記突起部4に位置決めされる位置決め板部5aの位置決め用部材Pとが高精度な位置関係にあるとともに、光学素子8と上記溝部3bに嵌合する嵌合板部5bとが適正な位置関係にある。しかも、上記突起部4は、高さが50μm未満に形成されているものの、上記位置決め用部材Pの角部が丸みの殆どない略直角に形成されている。その結果、上記突起部4に上記位置決め板部5aの位置決め用部材Pが位置決めされ、かつ上記溝部3bに上記嵌合板部5bを嵌合してなる上記光センサモジュールでは、コア2の端面2aと光学素子8とが、調芯作業を経ることなく、自動的に高精度な位置関係になり、それを維持することができる。このため、上記光センサモジュールは、コア2の端面2aと光学素子8との間で光伝播が適正に行われるようになる。
【0063】
なお、この実施の形態では、光導波路ユニットW2 における基板ユニット位置決め用の突起部4を、2個一対としたが、いずれか1個でもよい。その場合、突起部4を長く(図1のX方向に長く)形成することが好ましい。また、上記突起部4を、平面視コ字状に形成したが、基板ユニットE2 を位置決めすることができれば、他の形状でもよく、例えば、上記平面視コ字状の一部を構成する平面視L字状でもよい。
【0064】
図10は、本発明の光センサモジュールの他の実施の形態の光導波路ユニットの一端部を模式的に示す斜視図である。この実施の形態の光センサモジュールは、図1に示す実施の形態の光センサモジュールにおいて、基板ユニットE2 の位置決めがより簡単になるよう、光導波路ユニットW3 の一対の溝部13,14にテーパー部分13a,14aが形成されているとともに、一対の突起部15,16のうちの一方(図示の左側)の突起部15にテーパー部分15aが形成され、他方(図示の右側)の突起部16が平行な2本の帯状体16aからなるガイド部に形成されている。それ以外の部分は、図1に示す実施の形態と同様であり、同様の部分には、同じ符号を付している。
【0065】
より詳しく説明すると、一対の上記溝部13,14の、オーバークラッド層3の上面部分に対応する部分は、オーバークラッド層3の上面から下方にいくにつれて徐々に幅が狭く形成されたテーパー部分13a,14aとなっている。このテーパー部分13a,14aは、溝部13,14の長さ方向(オーバークラッド層3の厚み方向)の途中まで形成されており、それよりも下側部分は、図1に示す実施の形態と同様に、均一幅に形成されている。テーパー部分13a,14aの下端の位置は、光導波路ユニットW3 と基板ユニットE2 とを結合させた際に、基板ユニットE2 の嵌合板部5bの下端縁がくる位置またはそれよりも上側に設定することが好ましい。上記テーパー部分13a,14aの上端(オーバークラッド層3の上面)での幅は、目視でも容易に基板ユニットE2 の嵌合板部5bを嵌合できる寸法にする観点から、例えば、1.0〜3.0mmの範囲内に設定される。テーパー部分13a,14aの下端およびそれよりも下側の均一幅部分の幅は、例えば、0.2〜0.4mmの範囲内に設定される。さらに、この実施の形態では、一方(図示の左側)の溝部13よりも、他方(図示の右側)の溝部14の方が、1.0〜3.0mm程度奥行き長さが長く形成されている。
【0066】
また、一対の上記突起部15,16のうち、一方(図示の左側)の突起部15は、平面視コ字状に形成され、そのコ字状の開口部分は、開口端から奥方にいくにつれて徐々に幅が狭く形成されたテーパー部分15aとなっている。このテーパー部分15aは、コ字状の奥方向の途中まで形成されており、それよりも奥側部分は、図1に示す実施の形態と同様に、均一幅に形成されている。上記テーパー部分15aの開口端の開口幅は、上記溝部13,14のテーパー部分13a,14aの下端の幅(0.2〜0.4mm)よりも僅かに広く設定されることが好ましい。上記突起部15のテーパー部分15aの奥端およびそれよりも奥側の均一幅部分の幅は、例えば、0.1mm程度、その長さは、例えば、1.0mm程度に設定される。平面視コ字状を形成する線幅は、0.05〜0.2mmの範囲内が好ましい。
【0067】
他方(図示の右側)の突起部16は、平行な2本の帯状体16aからなるガイド部に形成されている。これら2本の帯状体16aの間の幅は、上記溝部13,14のテーパー部分13a,14aの下端の幅(0.2〜0.4mm)よりも僅かに広く設定されることが好ましい。上記2本の帯状体16aの長さは、例えば、1.0mm以上に設定されることが好ましい。
【0068】
そして、光導波路ユニットW3 と基板ユニットE2 との結合は、つぎのようにして行われる。まず、基板ユニットE2 の光学素子8の表面を、光導波路ユニットW3 のコア2の端面2a側に向け、その状態で、基板ユニットE2 を奥行き長さが長い方の溝部(図示の右側の溝部)14側に偏らせるとともに、基板ユニットE2 の嵌合板部5bを、光導波路ユニットW3 の溝部13,14の上方に位置決めする。ついで、基板ユニットE2 を下降させ(図示の矢印F1)、基板ユニットE2 の嵌合板部5bを、溝部13,14のテーパー部分13a,14aから挿入し、基板ユニットE2 の位置決め板部5aの位置決め用部材Pの下端縁を、上記アンダークラッド層1の表面に載置する。このとき、上記溝部13,14のテーパー部分13a,14aにより、基板ユニットE2 は、Y軸方向の位置が粗調整され、他方(図示の右側)の突起部16の平行な2本の帯状体16aの間に、基板ユニットE2 の位置決め板部5aの位置決め用部材Pの下端縁が位置決めされる。つぎに、基板ユニットE2 を奥行き長さが短い方の溝部13側(図示の左側)にスライドさせ(図示の矢印F2)、基板ユニットE2 の位置決め板部5aの位置決め用部材Pの左端縁を、一方(図示の左側)の突起部15のテーパー部分15aから挿入し、その突起部15の奥端の垂直壁に当接させる。このとき、上記突起部15のテーパー部15aにより、基板ユニットE2 は、Y軸方向の位置が適正に調整され、上記奥端の垂直壁への当接により、X軸方向の位置が適正に調整される。このようにして、光導波路ユニットW3 と基板ユニットE2 とを一体化し、光センサモジュールを得る。
【0069】
この実施の形態では、溝部13,14および突起部15に上記テーパー部分13a,14a,15aが形成されているため、光学顕微鏡等の補助器具を使用することなく、光導波路ユニットW3 と基板ユニットE2 との結合を行うことができる。
【0070】
なお、この実施の形態では、溝部13,14のテーパー部分13a,14aは、溝部13,14の長さ方向の途中まで形成されていたが、溝部13,14に嵌合する嵌合板部5bの下端縁がアンダークラッド層1の表面に当接する場合には、溝部13,14のテーパー部分13a,14aは、溝部13,14の下端(アンダークラッド層1の表面)まで形成されていてもよい。
【0071】
また、この実施の形態では、光導波路ユニットW3 に対する基板ユニットE2 の位置決めがより簡単になるため、場合によって、2本の帯状体16aからなるガイド部(突起部16)を形成しなくてもよい。この場合、平面視コ字状の一方の突起部15を長く(図10のX方向に長く)形成することが好ましい。
【0072】
そして、上記本発明の光センサモジュールは、例えば、図11に示すように、2つのL字形の光センサモジュールS1 ,S2 に形成し、それらを対向させ四角形の枠状にして用いることにより、タッチパネルにおける指等の触れ位置の検知手段として用いることができる。すなわち、一方のL字形の光センサモジュールS1 は、角部の2箇所に、半導体レーザ等の発光素子8aが実装された基板ユニットE2 が嵌合され、光Hが出射するコア2の先端面2bおよびオーバークラッド層3のレンズ面が、上記枠状の内側に向けられている。他方のL字形の光センサモジュールS2 は、角部の1箇所に、フォトダイオード等の受光素子8bが実装された基板ユニットE2 が嵌合され、光Hが入射するオーバークラッド層3のレンズ面およびコア2の先端面2bが、上記枠状の内側に向けられている。そして、上記2つのL字形の光センサモジュールを、タッチパネルの四角形のディスプレイDの画面を囲むようにして、その画面周縁部の四角形に沿って設置し、一方のL字形の光センサモジュールS1 からの出射光Hを他方のL字形の光センサモジュールS2 で受光できるようする。これにより、上記出射光Hが、ディスプレイDの画面上において、その画面と平行に格子状に走るようにすることができる。このため、指でディスプレイDの画面に触れると、その指が出射光Hの一部を遮断し、その遮断された部分を、受光素子8bで感知することにより、上記指が触れた部分の位置を検知することができる。なお、図11では、コア2を鎖線で示しており、その鎖線の太さがコア2の太さを示しているとともに、コア2の数を略して図示している。
【0073】
なお、上記各実施の形態では、基板ユニットE2 の作製において、位置決め用部材Pの下端縁部分を折り曲げたが、折り曲げることなく、位置決め用部材Pの下端縁をアンダークラッド層1の表面に載置するようにしてもよい。
【0074】
また、上記各実施の形態では、基板ユニットE2 の作製において、位置決め用部材Pと実装用パッド7とを、同時に形成したが、同時に形成しなくてもよい。
【0075】
さらに、上記各実施の形態では、基板ユニットE2 の作製に、絶縁層6を形成したが、この絶縁層6は、金属製基板のような通電性を有する基板5Aと実装用パッド7との短絡を防止するためのものである。そのため、基板5Aが絶縁性を有するものである場合は、絶縁層6を形成することなく、上記基板5Aに直接、実装用パッド7,位置決め用部材Pを形成してもよい。
【0076】
つぎに、実施例について比較例および参考例と併せて説明する。但し、本発明は、実施例に限定されるわけではない。
【実施例】
【0077】
〔アンダークラッド層,オーバークラッド層(延長部分を含む)の形成材料〕
ビスフェノキシエタノールフルオレングリシジルエーテル(成分A)35重量部、脂環式エポキシ樹脂である3’,4’−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(ダイセル化学工業社製、セロキサイド2021P)(成分B)40重量部、(3’,4’−エポキシシクロヘキサン)メチル−3’,4’−エポキシシクロヘキシル−カルボキシレート(ダイセル化学工業社製、セロキサイド2081)(成分C)25重量部、4,4’−ビス〔ジ(β−ヒドロキシエトキシ)フェニルスルフィニオ〕フェニルスルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネートの50重量%プロピオンカーボネート溶液(成分D)2重量部とを混合することにより、アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料を調製した。
【0078】
〔コアおよび突起部の形成材料〕
上記成分A:70重量部、1,3,3−トリス{4−〔2−(3−オキセタニル)〕ブトキシフェニル}ブタン:30重量部、上記成分D:1重量部を乳酸エチルに溶解することにより、コアおよび突起部の形成材料を調製した。
【0079】
〔実施例1〕
〔光導波路ユニットの作製〕
まず、ステンレス製のシート材(厚み50μm)の表面に、上記アンダークラッド層の形成材料をアプリケーターにより塗布した後、2000mJ/cm2 の紫外線(波長365nm)照射による露光を行うことにより、アンダークラッド層(厚み20μm)を形成した〔図6(a)参照〕。
【0080】
ついで、上記アンダークラッド層の表面に、上記コアおよび突起部の形成材料をアプリケーターにより塗布した後、100℃×15分間の乾燥処理を行い、感光性樹脂層を形成した〔図6(b)参照〕。つぎに、その上方に、コアおよび突起部のパターンと同形状の開口パターンが形成された合成石英系のクロムマスク(フォトマスク)を配置した。そして、その上方から、プロキシミティ露光法にて4000mJ/cm2 の紫外線(波長365nm)照射による露光を行った後、80℃×15分間の加熱処理を行った。つぎに、γ−ブチロラクトン水溶液を用いて現像することにより、未露光部分を溶解除去した後、120℃×30分間の加熱処理を行うことにより、断面四角形のコア(厚み20μm、幅50μm)および一対の平面視コ字状の突起部(垂直壁の高さ20μm、平面視コ字状のスリット部分のスリット幅0.1mm、平面視コ字状の線幅0.2mm)を形成した。一対の突起部の位置は、コアの端面から均等に配置した。そして、一対の突起部を結ぶ線とコアの端面との距離を0.3mmとし、一対の突起部間の距離を8mmとした〔図6(c)参照〕。
【0081】
つぎに、オーバークラッド層と、基板ユニット位置決め用の溝部(オーバークラッド層の延長部分)とを同時に型成形する石英製の成形型〔図7(a)参照〕を、コアの端面を基準として適正位置にセットした〔図7(b)参照〕。そして、上記オーバークラッド層およびその延長部分の形成材料を、成形空間に注入した後、その成形型を通して2000mJ/cm2 の紫外線照射による露光を行った。つづいて、120℃×15分間の加熱処理を行った後、脱型し、オーバークラッド層(アンダークラッド層の表面からの厚み1mm)と、基板ユニット嵌合用の溝部とを得た〔図7(c)参照〕。上記溝部の寸法は、奥行き長さが1.5mm、幅が0.2mm、対向する溝部の底面間の距離が14.0mmであった。
【0082】
〔基板ユニットの作製〕
ステンレス製基板〔25mm×30mm×50μm(厚み)〕の表面の一部分に、感光性ポリイミド樹脂からなる絶縁層(厚み10μm)を形成した〔図8(a)参照〕。ついで、セミアディティブ法により、上記絶縁層の表面に、銅/ニッケル/クロム合金からなるシード層と電解銅めっき層(厚み10μm)とを積層形成し、さらに金/ニッケルめっき処理(金/ニッケル=0.2/2μm)を施し、光学素子実装用パッド,セカンドボンド用パッドおよび電気配線ならびに位置決め用部材を形成した〔図8(b)参照〕。
【0083】
つぎに、上記光学素子実装用パッドに対して適正な位置に位置決め板部および嵌合板部が形成されるよう、ドライフィルムレジストを利用して、ステンレス製基板をエッチングすることにより整形基板に形成した〔図8(c)参照〕。その後、同様にドライフィルムレジストを利用して、余分な絶縁層をエッチングすることにより除去した〔図9(a)参照〕。各工程の上記ドライフィルムレジストは、水酸化ナトリウム水溶液により剥離した。そして、上記位置決め板部の下端縁からはみ出た上記位置決め用部材の下端縁部分を、その裏面の絶縁層の部分と共に、板材に当てながら、位置決め板部側に折り曲げた〔図9(b)参照〕。
【0084】
そして、上記光学素子実装用パッドの表面に、銀ペーストを塗布した後、高精度ダイボンダ(実装装置)を用いて、上記銀ペースト上に、ワイヤーボンディングタイプの発光素子(Optwell社製、VCSELチップ SM85−2N001)を実装した。ついで、キュア処理(180℃×1時間)し、上記銀ペーストを硬化させた。その後、φ25μmの金線を用いて、ワイヤーボンディングにて金製のワイヤループを張り、上記光学素子およびその周辺部を、LED用の透明樹脂(日東電工社製、NT樹脂)によりポッティング封止した〔図9(c)参照〕。このようにして、基板ユニットを作製した。この基板ユニットの位置決め板部の寸法は、上記一対の突起部の寸法に合わせて形成し、嵌合板部の寸法は、上記一対の溝部の寸法に合わせて形成した。
【0085】
〔光センサモジュールの製造〕
まず、ピンセットで基板ユニットを挟み、光学顕微鏡で見ながら、上記光導波路ユニットにおける基板ユニット位置決め用の一対の平面視コ字状の突起部のスリット部分に、上記基板ユニットにおける位置決め板部を位置決めし、その位置決め板部の角部を形成する位置決め用部材の下端縁をアンダークラッド層の表面に載置し、その位置決め用部材の側端縁を上記突起部の奥端の垂直壁に当接した。さらに、光導波路ユニットにおける基板ユニット嵌合用の一対の溝部に、上記基板ユニットにおける嵌合板部を嵌合させた。その後、上記位置決め部および嵌合部を接着剤で固定した。このようにして、光センサモジュールを製造した(図1参照)。
【0086】
〔実施例2〕
上記実施例1において、一対の溝部の、オーバークラッド層の上面部分に対応する部分を、テーパー部分に形成した(図10参照)。その溝部の寸法を図12(a),(b)に示した。図12(a),(b)では、奥行き長さが長い方(奥行き長さ5.0mm)の溝部14を示しており、奥行き長さが短い方の溝部13(図10参照)は、奥行き長さを3.0mmとし、それ以外の寸法は、奥行き長さが長い方の溝部14と同様とした。また、図12(c)に示すように、一対の突起部15,16のうち、奥行き長さが短い方の溝部13側にある突起部(図示の左側)15を平面視コ字状に形成するとともに、そのコ字状の開口部分をテーパー部分15aに形成し、奥行き長さが長い方の溝部14側にある突起部(図示の右側)16を平行な2本の帯状体16aからなるガイド部に形成した。なお、図12(c)には、突起部15,16の寸法も示している。それ以外の部分は、上記実施例1と同様とした。
【0087】
〔光センサモジュールの製造〕
まず、指先で基板ユニットを挟み、基板ユニットを奥行き長さが長い方の溝部14側に偏らせるとともに、基板ユニットの嵌合板部を、光導波路ユニットの溝部13,14の上方に位置決めした(図10参照)。ついで、基板ユニットを下降させ、基板ユニットの嵌合板部を、溝部13,14のテーパー部分13a,14aから挿入し、基板ユニットの位置決め板部の位置決め用部材の下端縁を、上記アンダークラッド層の表面に載置した。このとき、上記溝部13,14のテーパー部分13a,14aにより、基板ユニットは、Y軸方向の位置が粗調整され、他方(図示の右側)の突起部16の平行な2本の帯状体16aの間に、基板ユニットの位置決め板部の位置決め用部材の下端縁が位置決めされた。つぎに、基板ユニットを奥行き長さが短い方の溝部13側にスライドさせ、基板ユニットの位置決め板部の位置決め用部材の左端縁を、一方(図示の左側)の突起部15のテーパー部分15aから挿入し、その突起部15の奥端の垂直壁に当接させた。このとき、上記突起部15のテーパー部15aにより、基板ユニットは、Y軸方向の位置が適正に調整され、上記奥端の垂直壁への当接により、X軸方向の位置が適正に調整された。その後、その位置決め部および嵌合部を接着剤で固定した。このようにして、光センサモジュールを製造した(図10参照)。なお、この光導波路ユニットと基板ユニットとの結合には、光学顕微鏡を使用しなかった。
【0088】
〔実施例3〕
上記実施例1において、突起部の垂直壁の高さおよびコアの厚みを30μmとした。それ以外の部分は、上記実施例1と同様とした。
【0089】
〔実施例4〕
上記実施例2において、突起部の垂直壁の高さおよびコアの厚みを30μmとした。それ以外の部分は、上記実施例2と同様とした。
【0090】
〔実施例5〕
上記実施例1において、突起部の垂直壁の高さおよびコアの厚みを45μmとした。それ以外の部分は、上記実施例1と同様とした。
【0091】
〔実施例6〕
上記実施例2において、突起部の垂直壁の高さおよびコアの厚みを45μmとした。それ以外の部分は、上記実施例2と同様とした。
【0092】
〔比較例1〕
上記実施例1において、基板ユニットに位置決め用部材を形成しないものを用いた。それ以外の部分は、上記実施例1と同様とした。
【0093】
〔比較例2〕
上記比較例1において、突起部の垂直壁の高さおよびコアの厚みを45μmとした。それ以外の部分は、上記比較例1と同様とした。
【0094】
〔参考例〕
上記実施例1において、突起部の垂直壁の高さおよびコアの厚みを50μmとした。また、基板ユニットに位置決め用部材を形成しないものを用いた。それ以外の部分は、上記実施例1と同様とした。
【0095】
〔光結合損失〕
上記実施例1〜6および比較例1,2ならびに参考例の光センサモジュールの発光素子に電流を流し、発光素子から光を出射させ、光センサモジュールの他端部から出射された光の強度を測定し、光結合損失を算出した。その結果を下記の表1に示した。
【0096】
【表1】
【0097】
上記表1の結果から、上記実施例1〜6および比較例1,2ならびに参考例の製法では、いずれも、光導波路ユニットのコアと基板ユニットの発光素子との調芯作業をしなくても、得られた光センサモジュールは、光伝播することがわかる。しかしながら、比較例1,2の光センサモジュールの方が、光結合損失が大きく、光導波路ユニットに対する基板ユニットの位置決め精度(調芯精度)が悪化していることがわかる。この理由は、位置決め板部の角部の丸みのため、高さ50μm未満の突起部の垂直壁に、上記位置決め板部を適正に突き当てることができないからである。なお、参考例の光センサモジュールでは、光結合損失が小さいことから、位置決め板部の角部が丸みを帯びていても、突起部の垂直壁の高さが50μmと高く、位置決め板部を突起部の垂直壁に適正に突き当てることができていることがわかる。
【0098】
〔位置決めに要する時間〕
上記実施例1,3,5では、光導波路ユニットと基板ユニットとの結合に、20秒を要し、上記実施例2,4,6では、5秒を要した。
【0099】
この結果から、上記実施例2,4,6では、溝部および突起部に上記テーパー部分が形成されているため、光学顕微鏡等の補助器具を使用することなく、しかも、速く、光導波路ユニットと基板ユニットとを結合できることがわかる。すなわち、生産性に優れている。
【産業上の利用可能性】
【0100】
本発明の光センサモジュールは、タッチパネルにおける指等の触れ位置の検知手段、または音声や画像等のデジタル信号を高速で伝送,処理する情報通信機器,信号処理装置等に用いることができる。
【符号の説明】
【0101】
W2 光導波路ユニット
E2 基板ユニット
P 位置決め用部材
2 コア
2a 端面
3b 溝部
4 突起部
5a 位置決め板部
5b 嵌合板部
8 光学素子
【技術分野】
【0001】
本発明は、光導波路ユニットと、光学素子が実装された基板ユニットとを備えた光センサモジュールの製法およびそれによって得られた光センサモジュールに関するものである。
【背景技術】
【0002】
光センサモジュールは、図13(a),(b)に示すように、アンダークラッド層71,コア72およびオーバークラッド層73をこの順に形成した光導波路ユニットW0 と、基板81に光学素子82が実装された基板ユニットE0 とを個別に作製し、上記光導波路ユニットW0 のコア72と基板ユニットE0 の光学素子82とを調芯した状態で、上記光導波路ユニットW0 の端部に上記基板ユニットE0 を接続して製造される。なお、図13(a),(b)において、符号74は接着剤層、符号75は基台、符号83は絶縁層、符号84は光学素子実装用パッド、符号85は透明樹脂層である。
【0003】
ここで、上記光導波路ユニットW0 のコア72と基板ユニットE0 の光学素子82との上記調芯は、通常、自動調芯機を用いて行われる(例えば、特許文献1参照)。この自動調芯機では、光導波路ユニットW0 を固定ステージ(図示せず)に固定し、基板ユニットE0 を移動可能なステージ(図示せず)に固定した状態で行われる。すなわち、上記光学素子82が発光素子である場合、図13(a)に示すように、その発光素子から光H1 を発光させた状態で、コア72の一端面(光入口)72aに対して、発光素子の位置を変化させつつ、コア72の他端面(光出口)72bからオーバークラッド層73の他端部のレンズ部73bを経て出射した光の光量(自動調芯機に備えられている受光素子91に生じる電圧)をモニタリングし、その光量が最大となった位置を、調芯位置(コア72と光学素子82とが相互に適正になる位置)として決定する。また、上記光学素子82が受光素子である場合、図13(b)に示すように、コア72の他端面72bから一定量の光(自動調芯機に備えられている発光素子92から発光され、オーバークラッド層73の他端部のレンズ部73bを透過した光)H2 を入光させ、その光H2 をコア72の一端面72aからオーバークラッド層73の一端部73aを経て出射させた状態で、コア72の一端面72aに対して、受光素子の位置を変化させつつ、その受光素子で受光する光量(電圧)をモニタリングし、その光量が最大となった位置を、調芯位置として決定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平5−196831号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記自動調芯機を用いた調芯では、高精度な調芯が可能であるものの、手間と時間とを要し、量産には適さない。
【0006】
そこで、本出願人は、上記のような機器と手間をかけることなく調芯できる光センサモジュールを提案し既に出願している(特願2009−237771)。この光センサモジュールは、その一端部の斜視図を図14に示すように、光導波路ユニットW1 のアンダークラッド層41の表面において、コア42の光送受用端面42aに対して適正な位置に、基板ユニット位置決め用の一対の平面視コ字状の突起部44、および基板ユニット嵌合用の一対の溝部43bが形成されている。一方、基板ユニットE1 において、上記光導波路ユニットW1 の突起部44のスリット部分(コ字状の内側部分)44aに位置決めされる位置決め板部51a、および上記光導波路ユニットW1 の溝部43bに嵌合する嵌合板部51bが、光学素子58に対して適正位置に形成されている。そして、光導波路ユニットW1 の平面視コ字状の突起部44のスリット部分44aに、基板ユニットE1 の位置決め板部51aを位置決めするとともに、光導波路ユニットW1 の溝部43bに、基板ユニットE1 の嵌合板部51bを嵌合させることにより、光導波路ユニットW1 と基板ユニットE1 とを結合させ、自動的に調芯された光センサモジュールが得られる。なお、図14において、符号40はシート材、符号43はオーバークラッド層、符号45は貫通孔、符号51は上記位置決め板部51aおよび嵌合板部51bが形成された整形基板である。
【0007】
このように、本出願人が既に出願している上記方法では、光導波路ユニットW1 のコア42と、基板ユニットE1 の光学素子58とを、調芯作業することなく、自動的に調芯した状態にすることができる。そして、時間を要する調芯作業が不要となるため、光センサモジュールの量産が可能となり、生産性に優れる。
【0008】
しかしながら、上記方法では、基板ユニット位置決め用の突起部44の高さが50μm未満の場合、基板ユニットの位置決め精度(調芯精度)の点で改善の余地があることがわかった。すなわち、光導波路ユニットW1 と基板ユニットE1 とが結合している状態では、図15(a)に示すように、基板ユニットE1 の位置決め板部51aの下端縁がアンダークラッド層41の表面に当接しているとともに、その位置決め板部51aの側端縁下部が突起部44の奥端の垂直壁に当接している。上記位置決め板部51aの下端縁および側端縁は、作製の都合上、エッチングにより形成される。しかしながら、その下端縁と側端縁下部とからなる角部をエッチングにより形成すると、その角部の拡大図を図15(b)に示すように、場合によって、その角部は丸みを帯びて形成される。その丸みを帯びた部分は、上記位置決め板部51aの下端縁から50μmの高さ位置まで及ぶ。そのため、先に述べたように、突起部44の高さ(垂直壁の高さ)が50μm未満の場合、図15(c)に示すように、位置決め板部51aの側端縁下部を突起部44の奥端の垂直壁に当接できなくなり、基板ユニットの位置決め精度(調芯精度)が悪くなる。
【0009】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光導波路ユニットのコアと基板ユニットの光学素子との調芯作業が不要となるとともに、突起部の厚みが50μm未満であっても、調芯精度を悪化させることがない光センサモジュールの製法およびそれによって得られた光センサモジュールの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の目的を達成するため、本発明は、光導波路ユニットに対し基板ユニットが直交した状態になっている光センサモジュールの製法であって、コアの光送受用端部に対して光送受のために適正位置となるアンダークラッド層の表面部分に基板ユニット位置決め用の垂直壁をもつ突起部が形成されている光導波路ユニットを準備する工程と、光学素子が実装され,その光学素子が上記コアの光送受用端部に対して適正位置となるよう,下端縁が上記アンダークラッド層の表面に載置されその角部が上記突起部の垂直壁に当接して位置決めされる位置決め板部が,エッチングにより形成されている基板ユニットを準備する工程と、上記光導波路ユニットに対して直交するように上記基板ユニットを配置し,上記光導波路ユニットの上記アンダークラッド層と上記突起部とに,上記基板ユニットの上記位置決め板部を上記のように位置決めすることにより,上記光導波路ユニットに対して上記基板ユニットを位置決め固定する工程とを備え、上記光導波路ユニットにおいて、上記基板ユニット位置決め用の突起部の垂直壁の高さが50μm未満になっており、上記基板ユニットにおいて、上記位置決め板部の角部の少なくとも一部が基板ユニットの配線用金属層と同材料により位置決め用部材に形成され、それによって上記角部が略直角になっている光センサモジュールの製法を第1の要旨とする。
【0011】
また、本発明は、上記製法により得られた光センサモジュールであって、コアの光送受用端部に対して光送受のために適正位置となるアンダークラッド層の表面部分に基板ユニット位置決め用の垂直壁をもつ突起部が形成されている光導波路ユニットと、光学素子が実装され,その光学素子が上記コアの光送受用端部に対して適正位置となるよう,下端縁が上記アンダークラッド層の表面に載置されその角部が上記突起部の垂直壁に当接して位置決めされる位置決め板部が,エッチングにより形成されている基板ユニットとを備え、上記光導波路ユニットに対して直交するように上記基板ユニットが配置され,上記光導波路ユニットの上記アンダークラッド層と上記突起部とに,上記基板ユニットの上記位置決め板部が上記のように位置決めさていることにより,上記光導波路ユニットに対して上記基板ユニットが位置決め固定されて光センサモジュールとなっており、上記光導波路ユニットにおいて、上記基板ユニット位置決め用の突起部の垂直壁の高さが50μm未満になっており、上記基板ユニットにおいて、上記位置決め板部の角部の少なくとも一部が基板ユニットの配線用金属層と同材料により位置決め用部材に形成され、それによって上記角部が略直角になっている光センサモジュールを第2の要旨とする。
【0012】
本発明者は、光導波路ユニットのコアと基板ユニットの光学素子との調芯作業が不要となる、前記出願済み(特願2009−237771)の光センサモジュールにおいて、突起部の高さが50μm未満であっても、調芯精度を高くすることができるようにすべく、研究を重ねた。その結果、上記突起部の垂直壁に当接する基板ユニットの位置決め板部の角部を、基板ユニットに用いられている配線用金属層と同材料からなる位置決め用部材に形成すると、その角部が丸みを帯びないことを突き止めた。そのため、突起部の垂直壁の高さが50μm未満であっても、上記位置決め用部材の角部を確実に突起部の垂直壁に当接させることができるようになり、調芯精度を高くすることができることを見出し、本発明に到達した。
【0013】
なお、本発明において、位置決め用部材の角部の「略直角」とは、その角部に丸みが無いか、あっても極僅かであり、その角部が高さ50μm未満の突起部の垂直壁に充分に当接できる状態にあることを意味する。
【発明の効果】
【0014】
本発明の光センサモジュールの製法は、光導波路ユニットの突起部の垂直壁に当接する、基板ユニットの位置決め板部の角部の少なくとも一部が、基板ユニットの配線用金属層と同材料により位置決め用部材に形成され、それによって上記角部が略直角になっているため、上記突起部の垂直壁の高さが50μm未満であっても、上記位置決め用部材の角部を確実に上記突起部の垂直壁に当接させることができる。すなわち、光導波路ユニットに対して基板ユニットを適正に位置決めすることができ、それにより、自動的に適正に調芯された状態にすることができる。このため、時間を要する調芯作業を不要とすることができ、光センサモジュールの量産が可能となる。
【0015】
特に、上記位置決め用部材を、一個のフォトマスクを使用したフォトリソグラフィ法により、配線用金属層を構成する光学素子実装用パッドを形成すると同時に、その光学素子実装用パッドに対して適正位置となる部分に形成する場合には、上記光学素子実装用パッドに実装される光学素子と上記位置決め用部材とが、高精度に位置決めされるため、光導波路ユニットに対して基板ユニットを位置決めした際に、高精度な調芯が可能となる。
【0016】
また、上記位置決め用部材の、上記アンダークラッド層に載置する部分を、上記光導波路ユニットに対する上記基板ユニットの位置決めに先立って、折り曲げる場合には、上記位置決め用部材自体の剛性を高くすることができる。このため、上記位置決め用部材の角部を突起部に当接させる際に、位置決め用部材の座屈,折れ等を防止することができ、その結果、高精度な調芯が可能となる。
【0017】
さらに、上記光導波路ユニットの上記突起部を、平面視コ字状の突起部に形成する場合には、突起部と位置決め板部との位置決めが簡単であるため、より生産性に優れる。
【0018】
また、上記光導波路ユニットのオーバークラッド層の部分に、光導波路ユニットに対し基板ユニットを直交させかつ適正状態にガイドするための基板ユニット嵌合用の溝部を、オーバークラッド層の厚み方向に沿って形成するとともに、その溝部の幅を、オーバークラッド層の上面から下方にいくにつれて徐々に狭く形成し、かつ上記光導波路ユニットの上記突起部を、平面視コ字状の突起部に形成し、光導波路ユニットに対し基板ユニットを適正状態にガイドするために、上記コ字状の開口部分の幅を、開口端から奥方にいくにつれて徐々に狭く形成する場合には、そのガイドにより、溝部と嵌合板部との位置決め、および突起部と位置決め用部材との位置決めがより簡単になるため、生産性がさらに向上する。
【0019】
そして、本発明の光センサモジュールは、上記製法により得られたものであるため、光導波路ユニットと基板ユニットとの位置決めが、光導波路ユニットの突起部の垂直壁に、基板ユニットの位置決め用部材の角部を当接させることにより行われている。そして、上記突起部の垂直壁の高さが50μm未満であるため、光導波路ユニットを薄形化することができる。
【0020】
特に、上記位置決め用部材が、配線用金属層を構成する光学素子実装用パッドに対して適正位置となる部分に形成されたものである場合には、上記光学素子実装用パッドに実装される光学素子と上記位置決め用部材とが、適正に位置決めされているため、光導波路ユニットに対して基板ユニットを位置決めした本発明の光センサモジュールは、高精度に調芯された状態となっている。
【0021】
また、上記位置決め用部材の、上記アンダークラッド層に載置する部分が、折り曲げられている場合には、その位置決め用部材自体の剛性が高くなっている。このため、上記位置決め用部材が突起部に当接している状態で、本発明の光センサモジュールに衝撃や振動等が加わっても、上記位置決め用部材の座屈,折れ等を防止することができる。その結果、基板ユニットの位置ずれが発生せず、高精度な調芯を維持することができる。
【0022】
さらに、上記光導波路ユニットの上記突起部が、平面視コ字状の突起部に形成されている場合には、簡単な位置決め構造で、高精度な調芯状態の光センサモジュールになっている。
【0023】
また、上記光導波路ユニットのオーバークラッド層の部分に、光導波路ユニットに対し基板ユニットを直交させかつ適正状態にガイドするための基板ユニット嵌合用の溝部が、オーバークラッド層の厚み方向に沿って形成されているとともに、その溝部の幅が、オーバークラッド層の上面から下方にいくにつれて徐々に狭く形成され、かつ上記光導波路ユニットの上記突起部が、平面視コ字状の突起部に形成され、光導波路ユニットに対し基板ユニットを適正状態にガイドするために、上記コ字状の開口部分の幅が、開口端から奥方にいくにつれて徐々に狭く形成されている場合にも、簡単な位置決め構造で、高精度な調芯状態の光センサモジュールになっている。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の光センサモジュールの一実施の形態の一端部を模式的に示す斜視図である。
【図2】位置決め板部の位置決め用部材と突起部との位置決め状態を模式的に示す正面断面図である。
【図3】上記光センサモジュールの光導波路ユニットの一端部を模式的に示す斜視図である。
【図4】上記光センサモジュールの基板ユニットを模式的に示す斜視図である。
【図5】上記基板ユニットの位置決め用部材の部分を模式的に示しており、(a)は、図4の矢視A方向から見た矢視図であり、(b)は、図4のB−B断面図である。
【図6】(a)〜(c)は、上記光導波路ユニットおけるアンダークラッド層,コアおよび基板ユニット位置決め用の突起部の形成工程を模式的に示す説明図である。
【図7】(a)は、上記光導波路ユニットおけるオーバークラッド層の形成に用いられる成形型を模式的に示す斜視図であり、(b)〜(d)は、そのオーバークラッド層の形成工程を模式的に示す説明図である。
【図8】(a)〜(c)は、上記基板ユニットの作製工程を模式的に示す説明図である。
【図9】(a)〜(c)は、図8に続く、基板ユニットの作製工程を模式的に示す説明図である。
【図10】本発明の光センサモジュールの他の実施の形態の一端部を模式的に示す斜視図である。
【図11】上記光センサモジュールを用いたタッチパネル用検知手段を模式的に示す平面図である。
【図12】(a)は、実施例2,4の溝部を模式的に示す平面図であり、(b)は、そのC−C断面図であり、(c)は、実施例2,4の突起部を模式的に示す平面図である。
【図13】(a),(b)は、従来の光センサモジュールにおける調芯方法を模式的に示す説明図である。
【図14】本出願人の先願発明の光センサモジュールの一端部を模式的に示す斜視図である。
【図15】(a)は、本出願人の先願発明の光センサモジュールにおける、位置決め板部と突起部との位置決め状態を模式的に示す正面断面図であり、(b)は、位置決め板部の角部の拡大図であり、(c)は、突起部の高さが50μm未満の場合の位置決め状態を模式的に示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
【0026】
図1は、本発明の光センサモジュールの一実施の形態の一端部を模式的に示す斜視図である。この光センサモジュールは、光導波路ユニットW2 と基板ユニットE2 とを個別に作製し、それらを直交させた状態で一体化することにより、自動的に調芯できるようにしたものである。
【0027】
すなわち、上記光導波路ユニットW2 には、コア2の光送受用端面2aに対して光送受のために適正位置となるアンダークラッド層1の表面部分に、基板ユニット位置決め用の垂直壁をもつ一対の平面視コ字状の突起部4が、高さ(垂直壁の高さ)50μm未満に形成されている。さらに、上記光導波路ユニットW2 には、コア2の存在しないオーバークラッド層3の両側(図1における左右)の延長部分3aに、基板ユニット嵌合用の一対の溝部3bが、その開口側を向かい合わせた状態で形成されている。
【0028】
一方、基板ユニットE2 には、上記光導波路ユニットW2 の平面視コ字状の突起部4のスリット部分(コ字状の内側部分)4aに位置決めされる位置決め板部5aが形成されている。そして、その位置決め板部5aの角部は、基板ユニットE2 に形成されている光学素子実装用パッド7〔図8(b)参照〕等の配線用金属層の形成時に同時に形成され、その配線用金属層と同材料からなる位置決め用部材Pにより略直角に形成されている。その位置決め用部材Pと上記突起部4とが位置決めされている状態では、図2に拡大して示すように、上記位置決め用部材Pの下端縁が、上記アンダークラッド層1の表面に載置され、その位置決め用部材Pの側端縁が、上記突起部4の垂直壁に当接している。これにより、上記基板ユニットE2 の光学素子8が、上記コア2の光送受用端面2aに対して高精度に位置決めされ、高精度に調芯された状態になっている。さらに、図1に示すように、上記基板ユニットE2 には、上記光導波路ユニットW2 の溝部3bに嵌合する嵌合板部5bが形成されている。なお、この実施の形態では、位置決め用部材Pの下端縁部分が下端に沿って折り曲げられており、その折り曲げられた部分が上記アンダークラッド層1の表面に載置されている。
【0029】
そして、光導波路ユニットW2 と基板ユニットE2 とが一体化され、光センサモジュールを構成している状態では、上記のように、突起部4の垂直壁の高さが50μm未満であっても、上記位置決め用部材Pの角部が略直角になっているため、光導波路ユニットW2 のアンダークラッド層1と突起部4とに、基板ユニットE2 の位置決め用部材Pの角部を位置決め可能になっている。これにより、コア2の端面2aと光学素子8とが、高精度に位置決めされ、高精度に調芯された状態になっている。そして、光導波路ユニットW2 の溝部3bと基板ユニットE2 の嵌合板部5bとの嵌合により、上記高精度な調芯状態を維持している。
【0030】
なお、図1では、光導波路ユニットW2 の平面視コ字状の突起部4と基板ユニットE2 の位置決め用部材Pとの間に隙間11を形成した状態で図示し、光導波路ユニットW2 の溝部3bと基板ユニットE2 の嵌合板部5bとの間に隙間12を形成した状態で図示しているが、これは図面による理解を容易にするためであり、実際は、これら隙間11,12は殆どない。また、図1において、符号5は整形基板、符号10はシート材、符号20は貫通孔である。
【0031】
より詳しく説明すると、上記光導波路ユニットW2 は、図3にその一端部の斜視図を示すように、シート材10の表面に形成されており、アンダークラッド層1と、このアンダークラッド層1の表面に所定パターンの線状に形成された光路用のコア2および一対の平面視コ字状の突起部4と、上記コア2を被覆した状態で上記アンダークラッド層1の表面に形成されたオーバークラッド層3とを備えている。上記一対の平面視コ字状の突起部4は、コア2の端面2aから少し離れた位置に、そのコ字状の開口側を向かい合わせた状態で形成されている。その向かい合う方向(図3では左右方向)は、コア2の軸方向と直角になっている。また、光導波路ユニットW2 の一端部側(図3では下側)には、コア2の存在しないオーバークラッド層3の部分(図3における左右の部分)が軸方向(図3では左斜め下方向)に延長されている。そして、その延長部分3aに、基板ユニット嵌合用の一対の溝部3bが、その開口側を向かい合わせた状態で形成されている。この溝部3bは、オーバークラッド層3を厚み方向に貫通し、アンダークラッド層1の表面を下端面として形成されている。
【0032】
一方、上記基板ユニットE2 は、図4にその斜視図を示すように、整形基板5と、絶縁層6と、光学素子実装用パッド7と、位置決め用部材Pと、光学素子8と、透明樹脂層9とを備えている。上記基板ユニットE2 は、上記一対の突起部4に位置決めするための位置決め板部5aが左右両側に突出した状態で形成されているとともに、上記溝部3bに嵌合するための嵌合板部5bが左右両側に突出した状態で形成されており、上記整形基板5は、その基板ユニットE2 に対応した形状に形成されている。上記絶縁層6は、上記整形基板5の表面の所定部分に形成されており、上記位置決め板部5aに対応する部分では、その端縁からはみ出た状態になっている〔図5(a),(b)参照〕。上記光学素子実装用パッド7は、上記絶縁層6の表面の略中央部に形成されている。上記位置決め用部材Pは、上記絶縁層6の表面のうち、上記位置決め板部5aに対応する部分の角部に形成され、上記絶縁層6の端縁からはみ出た状態になっている〔図5(a),(b)参照〕。そして、この実施の形態では、整形基板5の下端縁からはみ出た位置決め用部材Pの部分が、その裏面の絶縁層6の部分とともに、整形基板5の下端縁に沿って、整形基板5側に折り曲げられている〔図5(a)参照〕。上記光学素子8は、光学素子実装用パッド7に実装されている。上記透明樹脂層9は、上記光学素子8を封止した状態で形成されている。このような基板ユニットE2 において、上記位置決め板部5aおよび嵌合板部5bならびに上記位置決め用部材Pは、上記光学素子実装用パッド7に対して、適正な位置に形成されている。また、上記光学素子8の発光部または受光部は、その光学素子8の表面に形成されている。なお、上記絶縁層6の表面には、光学素子実装用パッド7に接続する電気配線(図示せず)が形成されている。
【0033】
そして、上記光導波路ユニットW2 と基板ユニットE2 とを一体化した光センサモジュールでは、図1に示すように(先に述べたように)、上記光導波路ユニットW2 の一対の平面視コ字状の突起部4のスリット部分4aに、上記基板ユニットE2 の位置決め板部5aが位置決めされ、その位置決め板部5aの角部を形成する位置決め用部材Pの下端縁がアンダークラッド層1の表面に載置され、その位置決め用部材Pの側端縁が上記突起部4の垂直壁に当接している。さらに、上記光導波路ユニットW2 の一対の溝部3bに、上記基板ユニットE2 の嵌合板部5bが嵌合している。
【0034】
すなわち、上記光センサモジュールでは、上記一対の突起部4の垂直壁に上記位置決め用部材Pの側端縁が当接していることにより、上記光学素子8は、コア2の端面2aに対して、図1における左右方向(X軸方向)が適正に位置決めされている。また、アンダークラッド層1の表面に上記位置決め用部材Pの下端縁が載置していることにより、上記光学素子8は、コア2の端面2aに対して、図1における上下方向(Z軸方向)が適正に位置決めされている。すなわち、コアの端面2aと光学素子8とは、上記一体化により、自動的に高精度に調芯された状態になっている。
【0035】
なお、この実施の形態では、図1に示すように、シート材10とアンダークラッド層1との積層体の、上記基板ユニットE2 に対応する部分に、四角形の貫通孔20が形成されている。そして、その貫通孔20を通して、基板ユニットE2 の一部分が上記シート材10の裏面から突出している。その基板ユニットE2 の突出部分は、シート材10の裏面側において、例えば、光学素子に信号の送信等するためのマザーボード(図示せず)等に接続される。
【0036】
上記光センサモジュールでは、光は、つぎのように伝播するようになっている。すなわち、例えば、上記光学素子8が発光素子である場合は、その光学素子8の発光部から発光された光は、透明樹脂層9を経て、オーバークラッド層3の一端部を通り抜けた後、コア2の一端面2aからコア2内に入射する。ついで、その光は、コア2内を軸方向に進む。そして、その光は、コア2の他端面(図示せず)から出射する。
【0037】
一方、上記光学素子8が受光素子である場合は、光は、上記とは逆の方向に進む。すなわち、光は、コア2の他端面(図示せず)からコア2内に入射し、コア2内を軸方向に進む。ついで、コア2の一端面2aを通過し、オーバークラッド層3の一端部を通り抜けて出射する。そして、透明樹脂層9を経て、上記光学素子8の受光部で受光される。
【0038】
上記光センサモジュールは、下記の(1)〜(3)の工程を経て製造される。
(1)上記光導波路ユニットW2 を作製する工程〔図6(a)〜(c),図7(a)〜(d)参照〕。
(2)上記基板ユニットE2 を作製する工程〔図8(a)〜(c),図9(a)〜(c)参照〕。
(3)上記基板ユニットE2 を上記光導波路ユニットW2 に結合する工程。
【0039】
〔光導波路ユニットW2 の作製工程〕
上記(1)の光導波路ユニットW2 の作製工程について説明する。まず、アンダークラッド層1を形成する際に用いる平板状のシート材10〔図6(a)参照〕を準備する。このシート材10の形成材料としては、例えば、金属,樹脂等があげられる。なかでも、ステンレスが好ましい。ステンレス製のシート材10は、熱に対する伸縮耐性に優れ、上記光導波路装置の製造過程において、様々な寸法が設計値に略維持されるからである。また、シート材10の厚みは、例えば、10μm〜100μmの範囲内に設定され、経済性の観点から20〜70μmの範囲内が好ましい。
【0040】
ついで、図6(a)に示すように、上記シート材10の表面に、アンダークラッド層形成用の感光性エポキシ樹脂等の感光性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布した後、必要に応じて、それを加熱処理(50〜120℃×10〜30分間程度)して乾燥させ、アンダークラッド層1形成用の感光性樹脂層1Aを形成する。そして、その感光性樹脂層1Aを、紫外線等の照射線により露光することにより、アンダークラッド層1に形成する。アンダークラッド層1の厚みは、通常、5〜100μmの範囲内に設定される。
【0041】
つぎに、図6(b)に示すように、上記アンダークラッド層1の表面に、上記アンダークラッド層形成用の感光性樹脂層1Aの形成方法と同様にして、コアおよび平面視コ字状の突起部形成用の感光性樹脂層2Aを形成する。そして、コア2および平面視コ字状の突起部4のパターンに対応する開口パターンが高精度に設定された位置に形成されているフォトマスクを介して、上記感光性樹脂層2Aを照射線により露光する。つぎに、加熱処理を行った後、現像液を用いて現像を行うことにより、図6(c)に示すように、上記感光性樹脂層2Aにおける未露光部分を溶解させて除去し、残存した感光性樹脂層2Aをコア2および平面視コ字状の突起部4のパターンに形成する。この平面視コ字状の突起部4は、上記のように、一個のフォトマスクを使用したフォトリソグラフィ法により、コア2と同時に形成したため、コア2の光送受用端面2aに対して高精度に設定された位置に、適正形状に形成されている。
【0042】
上記コア2および平面視コ字状の突起部4の高さは、50μm未満に設定され、その下限値は、通常、20μmである。コア2の幅は、通常、5〜60μmの範囲内に設定される。平面視コ字状の突起部4のスリット部分4aのスリット幅は、そのスリット部分4aに位置決めされる、基板ユニットE2 の位置決め板部5aの厚みよりも僅かに大きい値に設定され、通常、20〜200μmの範囲内に設定される。また、平面視コ字状を形成する線幅は、通常、10〜2000μmの範囲内に設定される。さらに、一対の突起部4の位置は、コア2の端面2aから均等に配置される。そして、一対の突起部4を結ぶ線とコア2の端面2aとの距離は、光学素子の大きさ等にもよるが、通常、0.3〜1.5mmの範囲内に設定される。また、一対の突起部4間の距離は、通常、3〜20mmの範囲内に設定される。
【0043】
なお、上記コア2および平面視コ字状の突起部4の形成材料としては、例えば、上記アンダークラッド層1と同様の感光性樹脂があげられ、上記アンダークラッド層1およびオーバークラッド層3〔図7(b)参照〕の形成材料よりも屈折率が大きい材料が用いられる。この屈折率の調整は、例えば、上記アンダークラッド層1,コア2,オーバークラッド層3の各形成材料の種類の選択や組成比率を調整して行うことができる。
【0044】
つぎに、成形型30〔図7(a)参照〕を準備する。この成形型30は、オーバークラッド層3〔図7(c)参照〕と、基板ユニット嵌合用の溝部3b〔図7(c)参照〕を有するオーバークラッド層3の延長部分3aとを同時に型成形するためのものである。この成形型30の下面には、図7(a)に、下から見上げた斜視図を示すように、上記オーバークラッド層3の形状に対応する型面を有する第1の凹部31と、上記平面視コ字状の突起部4を挿入する第2の凹部32とが形成されている。上記第1の凹部31は、上記延長部分3aを形成するための部分31aと、さらに、この実施の形態では、レンズ部3c〔図7(c)参照〕を形成するための部分31bとを有している。そして、上記延長部分形成用の部分31aには、上記基板ユニット嵌合用の溝部3bを成形するための突条33が形成されている。また、上記成形型30の上面には、その使用の際にコア2の端面2a〔図7(b)では右端面〕に位置合わせして成形型30を適正に位置決めするためのアライメントマーク(図示せず)が形成されており、このアライメントマークを基準とする適正な位置に、上記第1の凹部31および突条33が形成されている。
【0045】
このため、上記成形型30のアライメントマークをコア2の端面2aに位置合わせして上記成形型30をセットし、その状態で成形すると、コア2の端面2aを基準として適正な位置に、オーバークラッド層3と、基板ユニット嵌合用の溝部3bとを同時に型成形することができるようになっている。また、上記成形型30のセットは、その成形型30の下面をアンダークラッド層1の表面に密着させることにより行われ、それにより、上記第1の凹部31の型面とアンダークラッド層1の表面とコア2の表面で囲まれる空間が成形空間34〔図7(b)参照〕になるようになっている。さらに、上記成形型30には、オーバークラッド層形成用の樹脂を上記成形空間34に注入するための注入孔(図示せず)が、上記第1の凹部31に連通した状態で形成されている。
【0046】
なお、上記オーバークラッド層形成用の樹脂としては、例えば、上記アンダークラッド層1と同様の感光性樹脂があげられる。その場合は、上記成形型30としては、その成形型30を通して、上記成形空間34に満たされた感光性樹脂を、紫外線等の照射線により露光する必要があるため、照射線を透過する材料からなるもの(例えば石英製のもの)が用いられる。なお、オーバークラッド層形成用の樹脂として熱硬化性樹脂を用いてもよく、その場合は、上記成形型30としては、透明性は問われず、例えば、金属製,石英製のものが用いられる。
【0047】
ついで、上記成形型30を、図7(b)に示すように、その成形型30のアライメントマークを上記コア2の端面2aに位置合わせし成形型30全体を適正に位置決めした状態で、その成形型30の下面をアンダークラッド層1の表面に密着させる。この状態では、成形型30の第2の凹部32内に上記平面視コ字状の突起部4が挿入されている。そして、上記第1の凹部31および突条33の型面とアンダークラッド層1の表面とコア2の表面で囲まれた成形空間34に、オーバークラッド層形成用の樹脂を、上記成形型30に形成された注入孔から注入し、上記成形空間34を上記樹脂で満たす。つぎに、その樹脂が感光性樹脂の場合は、上記成形型30を通して紫外線等の照射線を露光した後に加熱処理を行い、上記樹脂が熱硬化性樹脂の場合は、加熱処理を行う。これにより、上記オーバークラッド層形成用の樹脂が硬化し、オーバークラッド層3と同時に、基板ユニット嵌合用の溝部3b(オーバークラッド層3の延長部分3a)が形成される。このとき、アンダークラッド層1とオーバークラッド層3とが同じ形成材料の場合は、アンダークラッド層1とオーバークラッド層3とは、その接触部分で同化する。ついで、脱型し、図7(c)に示すように、オーバークラッド層3と、基板ユニット嵌合用の一対の溝部3bとを得る。
【0048】
上記基板ユニット嵌合用の溝部3bは、先に述べたように、上記成形型30を用いコア2の端面2aを基準として形成したため、コア2の端面2aに対して適正な位置に位置決めされている。また、上記オーバークラッド層3のレンズ部3cも、適正な位置に位置決めされている。ただし、基板ユニットE2 の位置決めは、先に述べたように、上記平面視コ字状の突起部4を利用して行われ、上記嵌合部3bは、上記基板ユニットE2 を保持するためのものである。このため、上記成形型30の作製に、高水準の加工精度は不要であり、その分、成形型30のコストを低減することができる。
【0049】
上記オーバークラッド層3の厚み(アンダークラッド層1の表面からの厚み)は、通常、0.5〜3mmの範囲内に設定される。また、上記基板ユニット嵌合用の溝部3bの大きさは、それに嵌合する基板ユニットE2 の嵌合板部5bの大きさに対応して形成され、例えば、溝の奥行き長さ(図1のX軸方向の長さ)が1.0〜5.0mmの範囲内、溝の幅が0.2〜2.0mmの範囲内に設定される。
【0050】
その後、図7(d)に示すように、上記基板ユニット位置決め用の一対の平面視コ字状の突起部4の間の、シート材10とアンダークラッド層1との積層部分に、基板ユニットE2 を挿通させるための貫通孔20をパンチャー等で形成する。このようにして、シート材10の表面に、アンダークラッド層1,コア2,オーバークラッド層3を備え、基板ユニット位置決め用の一対の平面視コ字状の突起部4および基板ユニット嵌合用の一対の溝部3bが形成された光導波路ユニットW2 を得、上記(1)の光導波路ユニットW2 の作製工程が完了する。
【0051】
〔基板ユニットE2 の作製工程〕
つぎに、上記(2)の基板ユニットE2 の作製工程について説明する。まず、上記整形基板5の基材となる基板5A〔図8(a)参照〕を準備する。この基板5Aの形成材料としては、例えば、金属,樹脂等があげられる。なかでも、加工容易性および寸法安定性の観点から、ステンレス製の基板5Aが好ましい。また、上記基板5Aの厚みは、例えば、0.02〜0.1mmの範囲内に設定される。
【0052】
ついで、図8(a)に示すように、上記基板5Aの表面の所定領域に、感光性ポリイミド樹脂等の、絶縁層形成用の感光性樹脂が溶媒に溶解しているワニスを塗布した後、必要に応じて、それを加熱処理して乾燥させ、絶縁層形成用の感光性樹脂層を形成する。そして、その感光性樹脂層を、フォトマスクを介して紫外線等の照射線により露光することにより、所定形状の絶縁層6に形成する。絶縁層6の厚みは、通常、5〜15μmの範囲内に設定される。
【0053】
つぎに、図8(b)に示すように、上記絶縁層6の表面の所定領域に、光学素子実装用パッド7およびそれに接続する電気配線(図示せず)ならびに位置決め用部材Pを、同じ材料(配線用金属層の材料)により形成する。このように、本発明では、これら実装用パッド7,電気配線,位置決め用部材Pを含めて配線用金属層という。これら実装用パッド7および電気配線ならびに位置決め用部材Pの形成は、例えば、つぎのようにして行われる。すなわち、まず、上記絶縁層6の表面に、スパッタリングまたは無電解めっき等により金属層(厚み60〜260nm程度)を形成する。この金属層は、後の電解めっきを行う際のシード層(電解めっき層形成の素地となる層)となる。ついで、上記基板5A,絶縁層6およびシード層からなる積層体の両面に、ドライフィルムレジストを貼着した後、上記シード層が形成されている側のドライフィルムレジストに、一個のフォトマスクを使用したフォトリソグラフィ法により、上記実装用パッド7および電気配線ならびに位置決め用部材Pのパターンの孔部を同時に形成し、その孔部の底に上記シード層の表面部分を露呈させる。つぎに、電解めっきにより、上記孔部の底に露呈した上記シード層の表面部分に、電解めっき層(厚み5〜20μm程度)を積層形成する。そして、上記ドライフィルムレジストを水酸化ナトリウム水溶液等により剥離する。その後、上記電解めっき層が形成されていないシード層部分をソフトエッチングにより除去し、電解めっき層とその下のシード層とからなる積層部分を実装用パッド7および電気配線ならびに位置決め用部材Pに形成する。この位置決め用部材Pは、上記のように、一個のフォトマスクを使用したフォトリソグラフィ法を利用して、実装用パッド7と同時に形成したため、その実装用パッド7に対して高精度に設定された位置に、適正形状に形成され、その角部も丸みの殆どない略直角に形成されている。
【0054】
ついで、図8(c)に示すように、上記基板5Aを、エッチングすることにより、実装用パッド7に対して適正な位置に、位置決め板部5aに対応する部分および嵌合板部5bに対応する部分を形成し、整形基板5とする。この整形基板5の形成は、例えば、つぎのようにして行われる。すなわち、まず、上記基板5Aの裏面を、ドライフィルムレジストで覆う。ついで、実装用パッド7に対して適正な位置に位置決め板部5aおよび嵌合板部5bが形成されるよう、フォトリソグラフィ法により、目的とする形状のドライフィルムレジストの部分を残す。そして、その残ったドライフィルムレジストの部分以外の露呈している基板5Aの部分を、塩化第2鉄水溶液を用いてエッチングすることにより除去する。これにより、位置決め板部5aに対応する部分および嵌合板部5bに対応する部分が形成される。つぎに、上記ドライフィルムレジストを水酸化ナトリウム水溶液等により剥離する。
【0055】
ここで、上記整形基板5の位置決め板部5aに対応する部分の角部は、エッチングにより形成されているため、丸みを帯びており、その丸みを帯びた部分は、上記位置決め板部5aの下端縁から50μmの高さ位置まで及んでいる。そして、上記位置決め用部材Pの略直角の角部は、上記位置決め板部5aの丸みを帯びた角部から少しはみ出た状態になっている。
【0056】
なお、上記位置決め板部5aの大きさは、例えば、縦の長さL1 が0.1〜1.0mmの範囲内、横の長さL2 が1.0〜5.0mmの範囲内に設定される。また、嵌合板部5bの大きさは、例えば、縦の長さL3 が0.5〜2.0mmの範囲内、横の長さL4 が1.0〜5.0mmの範囲内に設定される。
【0057】
つぎに、図9(a)に示すように、余分な絶縁層6の部分を、エッチングすることにより除去する。この方法は、例えば、つぎのようにして行われる。すなわち、まず、上記整形基板5の裏面およびその整形基板5からはみ出た絶縁層6の裏面を、ドライフィルムレジストで覆う。ついで、除去する余分な絶縁層6以外のドライフィルムレジストの部分を、フォトリソグラフィ法により残す。そして、その残ったドライフィルムレジストの部分以外の露呈している絶縁層6の部分を、ポリイミドエッチング液を用いてエッチングすることにより除去する。つぎに、上記ドライフィルムレジストを水酸化ナトリウム水溶液等により剥離する。
【0058】
さらに、図9(b)に示すように、上記位置決め板部5aの下端縁からはみ出た上記位置決め用部材Pの下端縁部分を、その裏面の絶縁層6の部分と共に、板材等に当てながら、位置決め板部5aの下端縁に沿って、位置決め板部5a側に折り曲げる。
【0059】
そして、図9(c)に示すように、実装用パッド7に、光学素子8を実装した後、上記光学素子8およびその周辺部を、透明樹脂によりポッティング封止する。上記光学素子8の実装は、実装機を用いて行われ、その実装機に備わっている位置決めカメラ等の位置決め装置により、実装用パッド7に正確に位置決めされて行われる。これにより、整形基板5と、絶縁層6と、実装用パッド7と、位置決め用部材Pと、光学素子8と、透明樹脂層9とを備えた基板ユニットE2 を得、上記(2)の基板ユニットE2 の作製工程が完了する。この基板ユニットE2 では、先に述べたように、実装用パッド7を基準として、位置決め板部5aの位置決め用部材Pおよび嵌合板部5bが形成されているため、その実装用パッド7に実装された光学素子8と、位置決め板部5aの位置決め用部材Pおよび嵌合板部5bとは適正な位置関係にある。
【0060】
〔光導波路ユニットW2 と基板ユニットE2 との結合工程〕
つぎに、前記(3)の光導波路ユニットW2 と基板ユニットE2 との結合工程について説明する。すなわち、基板ユニットE2 〔図4,図9(c)参照〕の光学素子8の表面(発光部または受光部)を、光導波路ユニットW2 (図3参照)のコア2の端面2a側に向ける。その状態で、光導波路ユニットW2 における基板ユニット位置決め用の一対の平面視コ字状のスリット部分4aに、上記基板ユニットE2 における位置決め板部5aを位置決めし、その位置決め板部5aの角部を形成する位置決め用部材Pの下端縁をアンダークラッド層1の表面に載置し、その位置決め用部材Pの側端縁を上記突起部4の垂直壁に当接する。さらに、光導波路ユニットW2 における基板ユニット嵌合用の一対の溝部3bに、上記基板ユニットE2 における嵌合板部5bを嵌合させる。このようにして、上記光導波路ユニットW2 と基板ユニットE2 とを一体化する(図1参照)。なお、上記突起部4と位置決め板部5aとの位置決め部分および溝部3bと嵌合板部5bとの嵌合部分の少なくとも一方を接着剤で固定してもよい。このように接着剤で固定すると、上記光導波路ユニットW2 と基板ユニットE2 との位置関係を、衝撃や振動等に対して、より安定的に維持することができる。このようにして、目的とする光センサモジュールが完成する。
【0061】
なお、上記光導波路ユニットW2 と基板ユニットE2 との結合は、突起部4のスリット幅および溝部3bの溝幅が狭いため、通常、光学顕微鏡等の補助器具を使用して行われる。
【0062】
ここで、先に述べたように、上記光導波路ユニットW2 では、コア2の端面2aと基板ユニット位置決め用の突起部4とが高精度な位置関係にあるとともに、コア2の端面2aと基板ユニット嵌合用の溝部3bとが適正な位置関係にある。また、上記光学素子8が実装された基板ユニットE2 では、光学素子8と上記突起部4に位置決めされる位置決め板部5aの位置決め用部材Pとが高精度な位置関係にあるとともに、光学素子8と上記溝部3bに嵌合する嵌合板部5bとが適正な位置関係にある。しかも、上記突起部4は、高さが50μm未満に形成されているものの、上記位置決め用部材Pの角部が丸みの殆どない略直角に形成されている。その結果、上記突起部4に上記位置決め板部5aの位置決め用部材Pが位置決めされ、かつ上記溝部3bに上記嵌合板部5bを嵌合してなる上記光センサモジュールでは、コア2の端面2aと光学素子8とが、調芯作業を経ることなく、自動的に高精度な位置関係になり、それを維持することができる。このため、上記光センサモジュールは、コア2の端面2aと光学素子8との間で光伝播が適正に行われるようになる。
【0063】
なお、この実施の形態では、光導波路ユニットW2 における基板ユニット位置決め用の突起部4を、2個一対としたが、いずれか1個でもよい。その場合、突起部4を長く(図1のX方向に長く)形成することが好ましい。また、上記突起部4を、平面視コ字状に形成したが、基板ユニットE2 を位置決めすることができれば、他の形状でもよく、例えば、上記平面視コ字状の一部を構成する平面視L字状でもよい。
【0064】
図10は、本発明の光センサモジュールの他の実施の形態の光導波路ユニットの一端部を模式的に示す斜視図である。この実施の形態の光センサモジュールは、図1に示す実施の形態の光センサモジュールにおいて、基板ユニットE2 の位置決めがより簡単になるよう、光導波路ユニットW3 の一対の溝部13,14にテーパー部分13a,14aが形成されているとともに、一対の突起部15,16のうちの一方(図示の左側)の突起部15にテーパー部分15aが形成され、他方(図示の右側)の突起部16が平行な2本の帯状体16aからなるガイド部に形成されている。それ以外の部分は、図1に示す実施の形態と同様であり、同様の部分には、同じ符号を付している。
【0065】
より詳しく説明すると、一対の上記溝部13,14の、オーバークラッド層3の上面部分に対応する部分は、オーバークラッド層3の上面から下方にいくにつれて徐々に幅が狭く形成されたテーパー部分13a,14aとなっている。このテーパー部分13a,14aは、溝部13,14の長さ方向(オーバークラッド層3の厚み方向)の途中まで形成されており、それよりも下側部分は、図1に示す実施の形態と同様に、均一幅に形成されている。テーパー部分13a,14aの下端の位置は、光導波路ユニットW3 と基板ユニットE2 とを結合させた際に、基板ユニットE2 の嵌合板部5bの下端縁がくる位置またはそれよりも上側に設定することが好ましい。上記テーパー部分13a,14aの上端(オーバークラッド層3の上面)での幅は、目視でも容易に基板ユニットE2 の嵌合板部5bを嵌合できる寸法にする観点から、例えば、1.0〜3.0mmの範囲内に設定される。テーパー部分13a,14aの下端およびそれよりも下側の均一幅部分の幅は、例えば、0.2〜0.4mmの範囲内に設定される。さらに、この実施の形態では、一方(図示の左側)の溝部13よりも、他方(図示の右側)の溝部14の方が、1.0〜3.0mm程度奥行き長さが長く形成されている。
【0066】
また、一対の上記突起部15,16のうち、一方(図示の左側)の突起部15は、平面視コ字状に形成され、そのコ字状の開口部分は、開口端から奥方にいくにつれて徐々に幅が狭く形成されたテーパー部分15aとなっている。このテーパー部分15aは、コ字状の奥方向の途中まで形成されており、それよりも奥側部分は、図1に示す実施の形態と同様に、均一幅に形成されている。上記テーパー部分15aの開口端の開口幅は、上記溝部13,14のテーパー部分13a,14aの下端の幅(0.2〜0.4mm)よりも僅かに広く設定されることが好ましい。上記突起部15のテーパー部分15aの奥端およびそれよりも奥側の均一幅部分の幅は、例えば、0.1mm程度、その長さは、例えば、1.0mm程度に設定される。平面視コ字状を形成する線幅は、0.05〜0.2mmの範囲内が好ましい。
【0067】
他方(図示の右側)の突起部16は、平行な2本の帯状体16aからなるガイド部に形成されている。これら2本の帯状体16aの間の幅は、上記溝部13,14のテーパー部分13a,14aの下端の幅(0.2〜0.4mm)よりも僅かに広く設定されることが好ましい。上記2本の帯状体16aの長さは、例えば、1.0mm以上に設定されることが好ましい。
【0068】
そして、光導波路ユニットW3 と基板ユニットE2 との結合は、つぎのようにして行われる。まず、基板ユニットE2 の光学素子8の表面を、光導波路ユニットW3 のコア2の端面2a側に向け、その状態で、基板ユニットE2 を奥行き長さが長い方の溝部(図示の右側の溝部)14側に偏らせるとともに、基板ユニットE2 の嵌合板部5bを、光導波路ユニットW3 の溝部13,14の上方に位置決めする。ついで、基板ユニットE2 を下降させ(図示の矢印F1)、基板ユニットE2 の嵌合板部5bを、溝部13,14のテーパー部分13a,14aから挿入し、基板ユニットE2 の位置決め板部5aの位置決め用部材Pの下端縁を、上記アンダークラッド層1の表面に載置する。このとき、上記溝部13,14のテーパー部分13a,14aにより、基板ユニットE2 は、Y軸方向の位置が粗調整され、他方(図示の右側)の突起部16の平行な2本の帯状体16aの間に、基板ユニットE2 の位置決め板部5aの位置決め用部材Pの下端縁が位置決めされる。つぎに、基板ユニットE2 を奥行き長さが短い方の溝部13側(図示の左側)にスライドさせ(図示の矢印F2)、基板ユニットE2 の位置決め板部5aの位置決め用部材Pの左端縁を、一方(図示の左側)の突起部15のテーパー部分15aから挿入し、その突起部15の奥端の垂直壁に当接させる。このとき、上記突起部15のテーパー部15aにより、基板ユニットE2 は、Y軸方向の位置が適正に調整され、上記奥端の垂直壁への当接により、X軸方向の位置が適正に調整される。このようにして、光導波路ユニットW3 と基板ユニットE2 とを一体化し、光センサモジュールを得る。
【0069】
この実施の形態では、溝部13,14および突起部15に上記テーパー部分13a,14a,15aが形成されているため、光学顕微鏡等の補助器具を使用することなく、光導波路ユニットW3 と基板ユニットE2 との結合を行うことができる。
【0070】
なお、この実施の形態では、溝部13,14のテーパー部分13a,14aは、溝部13,14の長さ方向の途中まで形成されていたが、溝部13,14に嵌合する嵌合板部5bの下端縁がアンダークラッド層1の表面に当接する場合には、溝部13,14のテーパー部分13a,14aは、溝部13,14の下端(アンダークラッド層1の表面)まで形成されていてもよい。
【0071】
また、この実施の形態では、光導波路ユニットW3 に対する基板ユニットE2 の位置決めがより簡単になるため、場合によって、2本の帯状体16aからなるガイド部(突起部16)を形成しなくてもよい。この場合、平面視コ字状の一方の突起部15を長く(図10のX方向に長く)形成することが好ましい。
【0072】
そして、上記本発明の光センサモジュールは、例えば、図11に示すように、2つのL字形の光センサモジュールS1 ,S2 に形成し、それらを対向させ四角形の枠状にして用いることにより、タッチパネルにおける指等の触れ位置の検知手段として用いることができる。すなわち、一方のL字形の光センサモジュールS1 は、角部の2箇所に、半導体レーザ等の発光素子8aが実装された基板ユニットE2 が嵌合され、光Hが出射するコア2の先端面2bおよびオーバークラッド層3のレンズ面が、上記枠状の内側に向けられている。他方のL字形の光センサモジュールS2 は、角部の1箇所に、フォトダイオード等の受光素子8bが実装された基板ユニットE2 が嵌合され、光Hが入射するオーバークラッド層3のレンズ面およびコア2の先端面2bが、上記枠状の内側に向けられている。そして、上記2つのL字形の光センサモジュールを、タッチパネルの四角形のディスプレイDの画面を囲むようにして、その画面周縁部の四角形に沿って設置し、一方のL字形の光センサモジュールS1 からの出射光Hを他方のL字形の光センサモジュールS2 で受光できるようする。これにより、上記出射光Hが、ディスプレイDの画面上において、その画面と平行に格子状に走るようにすることができる。このため、指でディスプレイDの画面に触れると、その指が出射光Hの一部を遮断し、その遮断された部分を、受光素子8bで感知することにより、上記指が触れた部分の位置を検知することができる。なお、図11では、コア2を鎖線で示しており、その鎖線の太さがコア2の太さを示しているとともに、コア2の数を略して図示している。
【0073】
なお、上記各実施の形態では、基板ユニットE2 の作製において、位置決め用部材Pの下端縁部分を折り曲げたが、折り曲げることなく、位置決め用部材Pの下端縁をアンダークラッド層1の表面に載置するようにしてもよい。
【0074】
また、上記各実施の形態では、基板ユニットE2 の作製において、位置決め用部材Pと実装用パッド7とを、同時に形成したが、同時に形成しなくてもよい。
【0075】
さらに、上記各実施の形態では、基板ユニットE2 の作製に、絶縁層6を形成したが、この絶縁層6は、金属製基板のような通電性を有する基板5Aと実装用パッド7との短絡を防止するためのものである。そのため、基板5Aが絶縁性を有するものである場合は、絶縁層6を形成することなく、上記基板5Aに直接、実装用パッド7,位置決め用部材Pを形成してもよい。
【0076】
つぎに、実施例について比較例および参考例と併せて説明する。但し、本発明は、実施例に限定されるわけではない。
【実施例】
【0077】
〔アンダークラッド層,オーバークラッド層(延長部分を含む)の形成材料〕
ビスフェノキシエタノールフルオレングリシジルエーテル(成分A)35重量部、脂環式エポキシ樹脂である3’,4’−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(ダイセル化学工業社製、セロキサイド2021P)(成分B)40重量部、(3’,4’−エポキシシクロヘキサン)メチル−3’,4’−エポキシシクロヘキシル−カルボキシレート(ダイセル化学工業社製、セロキサイド2081)(成分C)25重量部、4,4’−ビス〔ジ(β−ヒドロキシエトキシ)フェニルスルフィニオ〕フェニルスルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネートの50重量%プロピオンカーボネート溶液(成分D)2重量部とを混合することにより、アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料を調製した。
【0078】
〔コアおよび突起部の形成材料〕
上記成分A:70重量部、1,3,3−トリス{4−〔2−(3−オキセタニル)〕ブトキシフェニル}ブタン:30重量部、上記成分D:1重量部を乳酸エチルに溶解することにより、コアおよび突起部の形成材料を調製した。
【0079】
〔実施例1〕
〔光導波路ユニットの作製〕
まず、ステンレス製のシート材(厚み50μm)の表面に、上記アンダークラッド層の形成材料をアプリケーターにより塗布した後、2000mJ/cm2 の紫外線(波長365nm)照射による露光を行うことにより、アンダークラッド層(厚み20μm)を形成した〔図6(a)参照〕。
【0080】
ついで、上記アンダークラッド層の表面に、上記コアおよび突起部の形成材料をアプリケーターにより塗布した後、100℃×15分間の乾燥処理を行い、感光性樹脂層を形成した〔図6(b)参照〕。つぎに、その上方に、コアおよび突起部のパターンと同形状の開口パターンが形成された合成石英系のクロムマスク(フォトマスク)を配置した。そして、その上方から、プロキシミティ露光法にて4000mJ/cm2 の紫外線(波長365nm)照射による露光を行った後、80℃×15分間の加熱処理を行った。つぎに、γ−ブチロラクトン水溶液を用いて現像することにより、未露光部分を溶解除去した後、120℃×30分間の加熱処理を行うことにより、断面四角形のコア(厚み20μm、幅50μm)および一対の平面視コ字状の突起部(垂直壁の高さ20μm、平面視コ字状のスリット部分のスリット幅0.1mm、平面視コ字状の線幅0.2mm)を形成した。一対の突起部の位置は、コアの端面から均等に配置した。そして、一対の突起部を結ぶ線とコアの端面との距離を0.3mmとし、一対の突起部間の距離を8mmとした〔図6(c)参照〕。
【0081】
つぎに、オーバークラッド層と、基板ユニット位置決め用の溝部(オーバークラッド層の延長部分)とを同時に型成形する石英製の成形型〔図7(a)参照〕を、コアの端面を基準として適正位置にセットした〔図7(b)参照〕。そして、上記オーバークラッド層およびその延長部分の形成材料を、成形空間に注入した後、その成形型を通して2000mJ/cm2 の紫外線照射による露光を行った。つづいて、120℃×15分間の加熱処理を行った後、脱型し、オーバークラッド層(アンダークラッド層の表面からの厚み1mm)と、基板ユニット嵌合用の溝部とを得た〔図7(c)参照〕。上記溝部の寸法は、奥行き長さが1.5mm、幅が0.2mm、対向する溝部の底面間の距離が14.0mmであった。
【0082】
〔基板ユニットの作製〕
ステンレス製基板〔25mm×30mm×50μm(厚み)〕の表面の一部分に、感光性ポリイミド樹脂からなる絶縁層(厚み10μm)を形成した〔図8(a)参照〕。ついで、セミアディティブ法により、上記絶縁層の表面に、銅/ニッケル/クロム合金からなるシード層と電解銅めっき層(厚み10μm)とを積層形成し、さらに金/ニッケルめっき処理(金/ニッケル=0.2/2μm)を施し、光学素子実装用パッド,セカンドボンド用パッドおよび電気配線ならびに位置決め用部材を形成した〔図8(b)参照〕。
【0083】
つぎに、上記光学素子実装用パッドに対して適正な位置に位置決め板部および嵌合板部が形成されるよう、ドライフィルムレジストを利用して、ステンレス製基板をエッチングすることにより整形基板に形成した〔図8(c)参照〕。その後、同様にドライフィルムレジストを利用して、余分な絶縁層をエッチングすることにより除去した〔図9(a)参照〕。各工程の上記ドライフィルムレジストは、水酸化ナトリウム水溶液により剥離した。そして、上記位置決め板部の下端縁からはみ出た上記位置決め用部材の下端縁部分を、その裏面の絶縁層の部分と共に、板材に当てながら、位置決め板部側に折り曲げた〔図9(b)参照〕。
【0084】
そして、上記光学素子実装用パッドの表面に、銀ペーストを塗布した後、高精度ダイボンダ(実装装置)を用いて、上記銀ペースト上に、ワイヤーボンディングタイプの発光素子(Optwell社製、VCSELチップ SM85−2N001)を実装した。ついで、キュア処理(180℃×1時間)し、上記銀ペーストを硬化させた。その後、φ25μmの金線を用いて、ワイヤーボンディングにて金製のワイヤループを張り、上記光学素子およびその周辺部を、LED用の透明樹脂(日東電工社製、NT樹脂)によりポッティング封止した〔図9(c)参照〕。このようにして、基板ユニットを作製した。この基板ユニットの位置決め板部の寸法は、上記一対の突起部の寸法に合わせて形成し、嵌合板部の寸法は、上記一対の溝部の寸法に合わせて形成した。
【0085】
〔光センサモジュールの製造〕
まず、ピンセットで基板ユニットを挟み、光学顕微鏡で見ながら、上記光導波路ユニットにおける基板ユニット位置決め用の一対の平面視コ字状の突起部のスリット部分に、上記基板ユニットにおける位置決め板部を位置決めし、その位置決め板部の角部を形成する位置決め用部材の下端縁をアンダークラッド層の表面に載置し、その位置決め用部材の側端縁を上記突起部の奥端の垂直壁に当接した。さらに、光導波路ユニットにおける基板ユニット嵌合用の一対の溝部に、上記基板ユニットにおける嵌合板部を嵌合させた。その後、上記位置決め部および嵌合部を接着剤で固定した。このようにして、光センサモジュールを製造した(図1参照)。
【0086】
〔実施例2〕
上記実施例1において、一対の溝部の、オーバークラッド層の上面部分に対応する部分を、テーパー部分に形成した(図10参照)。その溝部の寸法を図12(a),(b)に示した。図12(a),(b)では、奥行き長さが長い方(奥行き長さ5.0mm)の溝部14を示しており、奥行き長さが短い方の溝部13(図10参照)は、奥行き長さを3.0mmとし、それ以外の寸法は、奥行き長さが長い方の溝部14と同様とした。また、図12(c)に示すように、一対の突起部15,16のうち、奥行き長さが短い方の溝部13側にある突起部(図示の左側)15を平面視コ字状に形成するとともに、そのコ字状の開口部分をテーパー部分15aに形成し、奥行き長さが長い方の溝部14側にある突起部(図示の右側)16を平行な2本の帯状体16aからなるガイド部に形成した。なお、図12(c)には、突起部15,16の寸法も示している。それ以外の部分は、上記実施例1と同様とした。
【0087】
〔光センサモジュールの製造〕
まず、指先で基板ユニットを挟み、基板ユニットを奥行き長さが長い方の溝部14側に偏らせるとともに、基板ユニットの嵌合板部を、光導波路ユニットの溝部13,14の上方に位置決めした(図10参照)。ついで、基板ユニットを下降させ、基板ユニットの嵌合板部を、溝部13,14のテーパー部分13a,14aから挿入し、基板ユニットの位置決め板部の位置決め用部材の下端縁を、上記アンダークラッド層の表面に載置した。このとき、上記溝部13,14のテーパー部分13a,14aにより、基板ユニットは、Y軸方向の位置が粗調整され、他方(図示の右側)の突起部16の平行な2本の帯状体16aの間に、基板ユニットの位置決め板部の位置決め用部材の下端縁が位置決めされた。つぎに、基板ユニットを奥行き長さが短い方の溝部13側にスライドさせ、基板ユニットの位置決め板部の位置決め用部材の左端縁を、一方(図示の左側)の突起部15のテーパー部分15aから挿入し、その突起部15の奥端の垂直壁に当接させた。このとき、上記突起部15のテーパー部15aにより、基板ユニットは、Y軸方向の位置が適正に調整され、上記奥端の垂直壁への当接により、X軸方向の位置が適正に調整された。その後、その位置決め部および嵌合部を接着剤で固定した。このようにして、光センサモジュールを製造した(図10参照)。なお、この光導波路ユニットと基板ユニットとの結合には、光学顕微鏡を使用しなかった。
【0088】
〔実施例3〕
上記実施例1において、突起部の垂直壁の高さおよびコアの厚みを30μmとした。それ以外の部分は、上記実施例1と同様とした。
【0089】
〔実施例4〕
上記実施例2において、突起部の垂直壁の高さおよびコアの厚みを30μmとした。それ以外の部分は、上記実施例2と同様とした。
【0090】
〔実施例5〕
上記実施例1において、突起部の垂直壁の高さおよびコアの厚みを45μmとした。それ以外の部分は、上記実施例1と同様とした。
【0091】
〔実施例6〕
上記実施例2において、突起部の垂直壁の高さおよびコアの厚みを45μmとした。それ以外の部分は、上記実施例2と同様とした。
【0092】
〔比較例1〕
上記実施例1において、基板ユニットに位置決め用部材を形成しないものを用いた。それ以外の部分は、上記実施例1と同様とした。
【0093】
〔比較例2〕
上記比較例1において、突起部の垂直壁の高さおよびコアの厚みを45μmとした。それ以外の部分は、上記比較例1と同様とした。
【0094】
〔参考例〕
上記実施例1において、突起部の垂直壁の高さおよびコアの厚みを50μmとした。また、基板ユニットに位置決め用部材を形成しないものを用いた。それ以外の部分は、上記実施例1と同様とした。
【0095】
〔光結合損失〕
上記実施例1〜6および比較例1,2ならびに参考例の光センサモジュールの発光素子に電流を流し、発光素子から光を出射させ、光センサモジュールの他端部から出射された光の強度を測定し、光結合損失を算出した。その結果を下記の表1に示した。
【0096】
【表1】
【0097】
上記表1の結果から、上記実施例1〜6および比較例1,2ならびに参考例の製法では、いずれも、光導波路ユニットのコアと基板ユニットの発光素子との調芯作業をしなくても、得られた光センサモジュールは、光伝播することがわかる。しかしながら、比較例1,2の光センサモジュールの方が、光結合損失が大きく、光導波路ユニットに対する基板ユニットの位置決め精度(調芯精度)が悪化していることがわかる。この理由は、位置決め板部の角部の丸みのため、高さ50μm未満の突起部の垂直壁に、上記位置決め板部を適正に突き当てることができないからである。なお、参考例の光センサモジュールでは、光結合損失が小さいことから、位置決め板部の角部が丸みを帯びていても、突起部の垂直壁の高さが50μmと高く、位置決め板部を突起部の垂直壁に適正に突き当てることができていることがわかる。
【0098】
〔位置決めに要する時間〕
上記実施例1,3,5では、光導波路ユニットと基板ユニットとの結合に、20秒を要し、上記実施例2,4,6では、5秒を要した。
【0099】
この結果から、上記実施例2,4,6では、溝部および突起部に上記テーパー部分が形成されているため、光学顕微鏡等の補助器具を使用することなく、しかも、速く、光導波路ユニットと基板ユニットとを結合できることがわかる。すなわち、生産性に優れている。
【産業上の利用可能性】
【0100】
本発明の光センサモジュールは、タッチパネルにおける指等の触れ位置の検知手段、または音声や画像等のデジタル信号を高速で伝送,処理する情報通信機器,信号処理装置等に用いることができる。
【符号の説明】
【0101】
W2 光導波路ユニット
E2 基板ユニット
P 位置決め用部材
2 コア
2a 端面
3b 溝部
4 突起部
5a 位置決め板部
5b 嵌合板部
8 光学素子
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光導波路ユニットに対し基板ユニットが直交した状態になっている光センサモジュールの製法であって、コアの光送受用端部に対して光送受のために適正位置となるアンダークラッド層の表面部分に基板ユニット位置決め用の垂直壁をもつ突起部が形成されている光導波路ユニットを準備する工程と、光学素子が実装され,その光学素子が上記コアの光送受用端部に対して適正位置となるよう,下端縁が上記アンダークラッド層の表面に載置されその角部が上記突起部の垂直壁に当接して位置決めされる位置決め板部が,エッチングにより形成されている基板ユニットを準備する工程と、上記光導波路ユニットに対して直交するように上記基板ユニットを配置し,上記光導波路ユニットの上記アンダークラッド層と上記突起部とに,上記基板ユニットの上記位置決め板部を上記のように位置決めすることにより,上記光導波路ユニットに対して上記基板ユニットを位置決め固定する工程とを備え、上記光導波路ユニットにおいて、上記基板ユニット位置決め用の突起部の垂直壁の高さが50μm未満になっており、上記基板ユニットにおいて、上記位置決め板部の角部の少なくとも一部が基板ユニットの配線用金属層と同材料により位置決め用部材に形成され、それによって上記角部が略直角になっていることを特徴とする光センサモジュールの製法。
【請求項2】
上記位置決め用部材を、一個のフォトマスクを使用したフォトリソグラフィ法により、配線用金属層を構成する光学素子実装用パッドを形成すると同時に、その光学素子実装用パッドに対して適正位置となる部分に形成する請求項1記載の光センサモジュールの製法。
【請求項3】
上記位置決め用部材の、上記アンダークラッド層に載置する部分を、上記光導波路ユニットに対する上記基板ユニットの位置決めに先立って、折り曲げる請求項1または2記載の光センサモジュールの製法。
【請求項4】
上記光導波路ユニットの上記突起部を、平面視コ字状の突起部に形成する請求項1〜3のいずれか一項に記載の光センサモジュールの製法。
【請求項5】
上記光導波路ユニットのオーバークラッド層の部分に、光導波路ユニットに対し基板ユニットを直交させかつ適正状態にガイドするための基板ユニット嵌合用の溝部を、オーバークラッド層の厚み方向に沿って形成するとともに、その溝部の幅を、オーバークラッド層の上面から下方にいくにつれて徐々に狭く形成し、かつ上記光導波路ユニットの上記突起部を、平面視コ字状の突起部に形成し、光導波路ユニットに対し基板ユニットを適正状態にガイドするために、上記コ字状の開口部分の幅を、開口端から奥方にいくにつれて徐々に狭く形成する請求項1〜3のいずれか一項に記載の光センサモジュールの製法。
【請求項6】
請求項1の製法により得られた光センサモジュールであって、コアの光送受用端部に対して光送受のために適正位置となるアンダークラッド層の表面部分に基板ユニット位置決め用の垂直壁をもつ突起部が形成されている光導波路ユニットと、光学素子が実装され,その光学素子が上記コアの光送受用端部に対して適正位置となるよう,下端縁が上記アンダークラッド層の表面に載置されその角部が上記突起部の垂直壁に当接して位置決めされる位置決め板部が,エッチングにより形成されている基板ユニットとを備え、上記光導波路ユニットに対して直交するように上記基板ユニットが配置され,上記光導波路ユニットの上記アンダークラッド層と上記突起部とに,上記基板ユニットの上記位置決め板部が上記のように位置決めさていることにより,上記光導波路ユニットに対して上記基板ユニットが位置決め固定されて光センサモジュールとなっており、上記光導波路ユニットにおいて、上記基板ユニット位置決め用の突起部の垂直壁の高さが50μm未満になっており、上記基板ユニットにおいて、上記位置決め板部の角部の少なくとも一部が基板ユニットの配線用金属層と同材料により位置決め用部材に形成され、それによって上記角部が略直角になっていることを特徴とする光センサモジュール。
【請求項7】
上記位置決め用部材が、配線用金属層を構成する光学素子実装用パッドに対して適正位置となる部分に形成されたものである請求項6記載の光センサモジュール。
【請求項8】
上記位置決め用部材の、上記アンダークラッド層に載置する部分が、折り曲げられている請求項6または7記載の光センサモジュール。
【請求項9】
上記光導波路ユニットの上記突起部が、平面視コ字状の突起部に形成されている請求項6〜8のいずれか一項に記載の光センサモジュール。
【請求項10】
上記光導波路ユニットのオーバークラッド層の部分に、光導波路ユニットに対し基板ユニットを直交させかつ適正状態にガイドするための基板ユニット嵌合用の溝部が、オーバークラッド層の厚み方向に沿って形成されているとともに、その溝部の幅が、オーバークラッド層の上面から下方にいくにつれて徐々に狭く形成され、かつ上記光導波路ユニットの上記突起部が、平面視コ字状の突起部に形成され、光導波路ユニットに対し基板ユニットを適正状態にガイドするために、上記コ字状の開口部分の幅が、開口端から奥方にいくにつれて徐々に狭く形成されている請求項6〜8のいずれか一項に記載の光センサモジュール。
【請求項1】
光導波路ユニットに対し基板ユニットが直交した状態になっている光センサモジュールの製法であって、コアの光送受用端部に対して光送受のために適正位置となるアンダークラッド層の表面部分に基板ユニット位置決め用の垂直壁をもつ突起部が形成されている光導波路ユニットを準備する工程と、光学素子が実装され,その光学素子が上記コアの光送受用端部に対して適正位置となるよう,下端縁が上記アンダークラッド層の表面に載置されその角部が上記突起部の垂直壁に当接して位置決めされる位置決め板部が,エッチングにより形成されている基板ユニットを準備する工程と、上記光導波路ユニットに対して直交するように上記基板ユニットを配置し,上記光導波路ユニットの上記アンダークラッド層と上記突起部とに,上記基板ユニットの上記位置決め板部を上記のように位置決めすることにより,上記光導波路ユニットに対して上記基板ユニットを位置決め固定する工程とを備え、上記光導波路ユニットにおいて、上記基板ユニット位置決め用の突起部の垂直壁の高さが50μm未満になっており、上記基板ユニットにおいて、上記位置決め板部の角部の少なくとも一部が基板ユニットの配線用金属層と同材料により位置決め用部材に形成され、それによって上記角部が略直角になっていることを特徴とする光センサモジュールの製法。
【請求項2】
上記位置決め用部材を、一個のフォトマスクを使用したフォトリソグラフィ法により、配線用金属層を構成する光学素子実装用パッドを形成すると同時に、その光学素子実装用パッドに対して適正位置となる部分に形成する請求項1記載の光センサモジュールの製法。
【請求項3】
上記位置決め用部材の、上記アンダークラッド層に載置する部分を、上記光導波路ユニットに対する上記基板ユニットの位置決めに先立って、折り曲げる請求項1または2記載の光センサモジュールの製法。
【請求項4】
上記光導波路ユニットの上記突起部を、平面視コ字状の突起部に形成する請求項1〜3のいずれか一項に記載の光センサモジュールの製法。
【請求項5】
上記光導波路ユニットのオーバークラッド層の部分に、光導波路ユニットに対し基板ユニットを直交させかつ適正状態にガイドするための基板ユニット嵌合用の溝部を、オーバークラッド層の厚み方向に沿って形成するとともに、その溝部の幅を、オーバークラッド層の上面から下方にいくにつれて徐々に狭く形成し、かつ上記光導波路ユニットの上記突起部を、平面視コ字状の突起部に形成し、光導波路ユニットに対し基板ユニットを適正状態にガイドするために、上記コ字状の開口部分の幅を、開口端から奥方にいくにつれて徐々に狭く形成する請求項1〜3のいずれか一項に記載の光センサモジュールの製法。
【請求項6】
請求項1の製法により得られた光センサモジュールであって、コアの光送受用端部に対して光送受のために適正位置となるアンダークラッド層の表面部分に基板ユニット位置決め用の垂直壁をもつ突起部が形成されている光導波路ユニットと、光学素子が実装され,その光学素子が上記コアの光送受用端部に対して適正位置となるよう,下端縁が上記アンダークラッド層の表面に載置されその角部が上記突起部の垂直壁に当接して位置決めされる位置決め板部が,エッチングにより形成されている基板ユニットとを備え、上記光導波路ユニットに対して直交するように上記基板ユニットが配置され,上記光導波路ユニットの上記アンダークラッド層と上記突起部とに,上記基板ユニットの上記位置決め板部が上記のように位置決めさていることにより,上記光導波路ユニットに対して上記基板ユニットが位置決め固定されて光センサモジュールとなっており、上記光導波路ユニットにおいて、上記基板ユニット位置決め用の突起部の垂直壁の高さが50μm未満になっており、上記基板ユニットにおいて、上記位置決め板部の角部の少なくとも一部が基板ユニットの配線用金属層と同材料により位置決め用部材に形成され、それによって上記角部が略直角になっていることを特徴とする光センサモジュール。
【請求項7】
上記位置決め用部材が、配線用金属層を構成する光学素子実装用パッドに対して適正位置となる部分に形成されたものである請求項6記載の光センサモジュール。
【請求項8】
上記位置決め用部材の、上記アンダークラッド層に載置する部分が、折り曲げられている請求項6または7記載の光センサモジュール。
【請求項9】
上記光導波路ユニットの上記突起部が、平面視コ字状の突起部に形成されている請求項6〜8のいずれか一項に記載の光センサモジュール。
【請求項10】
上記光導波路ユニットのオーバークラッド層の部分に、光導波路ユニットに対し基板ユニットを直交させかつ適正状態にガイドするための基板ユニット嵌合用の溝部が、オーバークラッド層の厚み方向に沿って形成されているとともに、その溝部の幅が、オーバークラッド層の上面から下方にいくにつれて徐々に狭く形成され、かつ上記光導波路ユニットの上記突起部が、平面視コ字状の突起部に形成され、光導波路ユニットに対し基板ユニットを適正状態にガイドするために、上記コ字状の開口部分の幅が、開口端から奥方にいくにつれて徐々に狭く形成されている請求項6〜8のいずれか一項に記載の光センサモジュール。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【公開番号】特開2011−186036(P2011−186036A)
【公開日】平成23年9月22日(2011.9.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−48911(P2010−48911)
【出願日】平成22年3月5日(2010.3.5)
【出願人】(000003964)日東電工株式会社 (5,557)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年9月22日(2011.9.22)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年3月5日(2010.3.5)
【出願人】(000003964)日東電工株式会社 (5,557)
【Fターム(参考)】
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