CN101988975A - 光传感器模块的制造方法和用该方法得到的光传感器模块 - Google Patents

光传感器模块的制造方法和用该方法得到的光传感器模块 Download PDF

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Abstract

本发明提供光传感器模块的制造方法和用该方法得到的光传感器模块。该光传感器模块的制造方法不需要进行光波导路部分的芯与基板部分的光学元件之间的调芯作业。分别制作具有基板部分定位用的槽部(嵌合部)的光波导路部分以及具有与该槽部嵌合的嵌合板部(被嵌合部)的基板部分，使基板部分的嵌合板部与光波导路部分的槽部嵌合，将光波导路部分和基板部分一体化。在此，光波导路部分的槽部相对于芯的一端面形成在适当位置。另外，在基板部分安装有光学元件，嵌合板部以适当形状形成在相对于该光学元件的适当位置。因此，通过槽部和嵌合板部的嵌合，芯的一端面和光学元件被适当地定位，成为自动调芯后的状态。

Description

光传感器模块的制造方法和用该方法得到的光传感器模块
技术领域
本发明涉及一种包括光波导路和安装有光学元件的基板部分的光传感器模块的制造方法以及利用该制造方法得到的光传感器模块。
背景技术
如图13的(a)、(b)所示，光传感器模块是如下这样制造的：分别制作按顺序形成有下敷层71、芯72和上敷层73的光波导路部分W0、及在基板81上安装光学元件82而成的基板部分E0，在将上述光波导路部分W0的芯72和基板部分E0的光学元件82进行调芯后的状态下，将上述基板部分E0连接在上述光波导路部分W0的端部。另外，在图13的(a)、(b)中，附图标记74是粘接剂层，附图标记75是底板，附图标记83是绝缘层，附图标记84是光学元件安装用焊盘，附图标记85是透明树脂层。
在此，上述光波导路部分W0的芯72和基板部分E0的光学元件82的上述调芯通常使用自动调芯机来进行(例如参照专利文献1)。在该自动调芯机中，在将光波导路部分W0固定于固定载置台(未图示)、将基板部分E0固定于能够移动的载置台(未图示)的状态下进行调芯。即，在上述光学元件82是发光元件的情况下，如图13的(a)所示，在自该发光元件发出光H1的状态下，在使发光元件的位置相对于芯72的一端面(光入口)72a发生变化的同时，监测自芯72的另一端面(光出口)72b经由上敷层73的、与上述另一端面72b相对应的端部(另一端部)的透镜部73b射出的光的光量(装备于自动调芯机的受光元件91所产生的电动势电压)，将该光量最大的位置确定为调芯位置(芯72和光学元件82互相恰当的位置)。另外，在上述光学元件82是受光元件的情况下，如图13的(b)所示，自芯72的另一端面72b入射恒定量的光(自装备于自动调芯机的发光元件92发出并透射过上敷层73的另一端部的透镜部73b的光)H2，在使该光H2自芯72的一端面72a经由上敷层73的、与上述一端面72a相对应的端部(一端部)73a射出的状态下，在使受光元件的位置相对于芯72的一端面72a发生变化的同时，监测由该受光元件接受的光量(电动势电压)，将该光量最大的位置确定为调芯位置。
专利文献1：日本特开平5-196831号公报
但是，在采用上述自动调芯机进行的调芯中，虽然能够高精度地调芯，但是需要人工和时间，不适合批量生产。
发明内容
本发明即是鉴于这样的情况而做成的，其目的在于提供不需要进行光波导路部分的芯与基板部分的光学元件的调芯作业的光传感器模块的制造方法以及利用该制造方法得到的光传感器模块。
本发明人对不需要如上所述的设备和人工就能够进行调芯的方法进行了反复研究。结果，构思了如下的简单的方法、完成了本发明：在通过模具成形来形成光波导路部分的上敷层时，在其规定位置形成嵌合部，在基板部分的规定位置形成被嵌合部，利用上述嵌合部与被嵌合部的嵌合使上述光波导路部分和上述基板部分结合，做成光传感器模块。
为了达到上述目的，本发明的第1技术方案是一种光传感器模块的制造方法，该光传感器模块包括光波导路部分和安装有光学元件的基板部分，其中，在下敷层的表面形成光路用的线状芯之后，在形成用于包覆上述芯的上敷层的同时，利用模具成形法在上敷层的作为相对于上述芯端部而言处于适当位置的部分形成基板部分定位用的嵌合部，从而制作上述光波导路部分；在基板上配设光学元件安装用焊盘，在该基板的、相对于光学元件安装用焊盘而言的适当位置形成用于与上述基板部分定位用的嵌合部嵌合的被嵌合部，在上述光学元件安装用焊盘上安装光学元件，从而制作上述基板部分；使上述基板部分的上述被嵌合部与上述光波导路部分的上述嵌合部嵌合，将上述光波导路部分和上述基板部分一体化，从而使上述光波导路部分和上述基板部分结合，做成光传感器模块。
另外，本发明的第2技术方案是一种利用上述制造方法得到的光传感器模块，该光传感器模块是使光波导路部分与安装有光学元件的基板部分相结合而制成的，其中，上述光波导路部分包括下敷层、形成在该下敷层的表面的光路用的线状芯、包覆该芯的上敷层以及形成于该上敷层的规定部分的基板部分定位用的嵌合部，上述基板部分包括：具有用于与上述基板部分定位用的嵌合部嵌合的被嵌合部的基板；配设在该基板上的规定部分的光学元件安装用焊盘；以及安装于该光学元件安装用焊盘上的光学元件，在使上述基板部分的上述被嵌合部与上述光波导路部分的上述嵌合部嵌合的状态下，使上述光波导路部分和上述基板部分结合。
本发明的光传感器模块的制造方法在制作光波导路部分的工序中，利用模具成形时，在形成上敷层的同时、在上敷层作为相对于芯端部而言处于适当位置的部分形成基板部分定位用的嵌合部。通过该模具成形，所制成的光波导路部分中的芯的端部与基板部分定位用的嵌合部成为适当的位置关系。另一方面，在制作基板部分的工序中，在相对于光学元件安装用焊盘而言的适当位置形成用于与上述基板部分定位用的嵌合部嵌合的被嵌合部，在上述光学元件安装用焊盘上安装光学元件。这样制成的基板部分中的光学元件与被嵌合部成为适当的位置关系。而且，在使上述光波导路部分和上述基板部分结合而做成光传感器模块的工序中，使上述基板部分的上述被嵌合部与上述光波导路部分的上述嵌合部嵌合，使上述光波导路部分与上述基板部分一体化。即，在该工序中，使相对于芯的端部而言处于适当位置关系的嵌合部和相对于光学元件而言处于适当位置关系的被嵌合部嵌合。因此，制成的光传感器模块中的芯的端部与光学元件成为适当的位置关系。因而，采用本发明的光波导路部分的制造方法，不对光波导路部分的芯和基板部分的光学元件进行调芯作业，就能够成为自动调芯后的状态。而且，由于不需要进行花费时间的调芯作业，因此，能够批量生产光传感器模块。
特别是，在将上述光波导路部分的上述嵌合部形成为槽部、将上述基板部分的上述被嵌合部形成为用于与上述槽部嵌合的板部的情况下，槽部与板部的嵌合简单，因此生产效率优良。
另外，在将上述光波导路部分的上述嵌合部形成为突起部、将上述基板部分的上述被嵌合部形成为用于与上述突起部嵌合的通孔部的情况下，即使例如突起部因热量等而收缩、膨胀，该突起部的中心轴也不动，因此，芯与光学元件的调芯精度优良。
而且，本发明的光传感器模块是利用上述制造方法得到的，因此，光波导路部分的芯的端部和基板部分的光学元件之间的定位，是通过光波导路部分的嵌合部与基板部分的被嵌合部的嵌合来进行的。因此，即使对本发明的光传感器模块施加冲撞、振动等，上述芯的端部和光学元件的位置关系也不会错位，能够维持适当的调芯状态。
特别是，在上述光波导路部分的上述嵌合部形成为槽部、上述基板部分的上述被嵌合部形成为用于与上述槽部嵌合的板部的情况下，能够利用简单的嵌合构造获得牢固的嵌合。
另外，在上述光波导路部分的上述嵌合部形成为突起部、上述基板部分的上述被嵌合部形成为用于与上述突起部嵌合的通孔部的情况下，即使例如突起部因热量等而收缩、膨胀，该突起部的中心轴也不动，因此，能够较高地维持芯与光学元件的调芯精度。
附图说明
图1的(a)是示意性地表示本发明的光传感器模块的第1实施方式的俯视图，图1的(b)是图1的(a)的A-A剖视图。
图2是示意性地表示上述光传感器模块的一端部的立体图。
图3是示意性地表示上述光传感器模块的基板部分的立体图。
图4的(a)～(c)是示意性地表示上述光传感器模块的光波导路部分中的下敷层及芯的形成工序的说明图。
图5的(a)是示意性地表示在形成上述光波导路部分的上敷层中所采用的成型模具的立体图，图5的(b)～(d)是示意性地表示该上敷层的形成工序的说明图。
图6是示意性地表示将上述光波导路部分粘接于底板的工序的说明图。
图7是示意性地表示上述基板部分的制作工序的说明图。
图8是示意性地表示采用了上述光传感器模块的触摸面板用检测部件的俯视图。
图9的(a)是示意性地表示本发明的光传感器模块的第2实施方式的俯视图，图9的(b)是图9的(a)的B-B剖视图。
图10是示意性地表示上述光传感器模块的一端部的立体图。
图11是示意性地表示形成在上述光波导路部分的上敷层中所采用的成型模具的立体图。
图12是示意性地表示上述光传感器模块的基板部分的立体图。
图13的(a)、(b)是示意性地表示以往的光传感器模块的调芯方法的说明图。
具体实施方式
下面，根据附图详细说明本发明的实施方式。
图1的(a)是示意性地表示本发明的光传感器模块的第1实施方式的俯视图，图1的(b)是其A-A剖视图，图2是从斜右上方观察其一端部(图1的(a)、(b)的右端部)的立体图。分别制作具有基板部分定位用的槽部(嵌合部)4a的光波导路部分W1以及具有与该槽部4a嵌合的嵌合板部(被嵌合部)5a的基板部分E1，使基板部分E1的上述嵌合板部5a与上述光波导路部分W1的上述槽部4a嵌合，将上述光波导路部分W1和上述基板部分E1一体化而构成该光传感器模块。在此，在光波导路部分W1中，上述槽部4a相对于芯2的一端面2a形成在适当位置。另外，在基板部分E1安装有光学元件8，在相对于该光学元件8的适当位置，以适当形状形成有上述嵌合板部5a。因此，通过上述槽部4a和嵌合板部5a的嵌合，芯2的一端面2a和光学元件8被适当地定位，成为调芯后的状态。另外，上述光波导路部分W1借助粘接剂层11粘接在丙烯酸板等底板10上。另外，在图1的(a)、(b)及图2中，以在光波导路部分W1的槽部4a与基板部分E1的嵌合板部5a之间形成有间隙4b的状态进行图示，但其是为了使附图易于理解，实际上几乎不存在间隙4b。另外，在图1的(a)、(b)及图2中，附图标记1是下敷层，附图标记3是上敷层，附图标记3b是透镜部，附图标记4是延长部分，附图标记5是整形基板，附图标记6是绝缘层，附图标记7是光学元件安装用焊盘，附图标记9是透明树脂层，附图标记10a是通孔，附图标记11是粘接剂层。
更详细地说明，上述光波导路部分W1包括下敷层1、以规定图案的线状形成在该下敷层1的表面的光路用的芯2以及在包覆该芯2的状态下形成在上述下敷层1的表面的上敷层3。在光波导路部分W1的一端部侧(图1的(a)中的右侧)，图1的(a)中的上下部分沿轴向延长。即，该延长部分4是下敷层1及上敷层3的不存在芯2的部分的延长部分4。而且，如图2所示，基板部分E1定位用的一对槽部4a以使其开口侧相对的状态形成在该延长部分4。该槽部4a形成为沿厚度方向贯穿下敷层1及上敷层3的、所谓的缺口形状。另外，在该实施方式中，上敷层3的另一端部(图1的(a)、(b)中的左端部)形成为表面朝向外侧弯曲的大致1/4圆弧状的透镜部3b。
另一方面，如图3中表示其立体图所示，上述基板部分E1包括整形基板5、绝缘层6、光学元件安装用焊盘7、光学元件8和透明树脂层9。用于与上述槽部4a嵌合的嵌合板部5a以向图示的宽度方向左右两侧突出的状态形成在上述整形基板5上。上述绝缘层6形成在上述整形基板5中的、除嵌合板部5a之外的表面上。上述光学元件安装用焊盘7形成在上述绝缘层6的表面中央部。上述光学元件8安装在光学元件安装用焊盘7上。上述透明树脂层9以将上述光学元件8密封的状态形成。在上述整形基板5中，向图示的宽度方向左右两侧突出的长方形的嵌合板部5a是利用蚀刻形成的，其相对于上述光学元件安装用焊盘7被适当地定位、整形。另外，上述光学元件8的发光部或受光部形成在该光学元件8的表面上。另外，在上述绝缘层6的表面形成有连接于光学元件安装用焊盘7的电路(未图示)。
而且，如图1的(a)、(b)及图2所示，使上述基板部分E1中的嵌合板部5a与上述光波导路部分W1中的基板部分定位用的槽部4a嵌合，将上述光波导路部分W1和上述基板部分E1一体化而形成上述光传感器模块。于是，上述光学元件8的表面(发光部或受光部)与芯2的一端面2a相对，成为能够收发光的状态。在该嵌合状态下，通过上述嵌合板部5a嵌合于上述槽部4a，上述光学元件8的、图1的(a)中的上下方向(X轴方向)相对于上述底板10被适当地定位。另外，在上述嵌合状态下，如图2所示，向宽度方向左右两侧突出的上述嵌合板部5a的下端缘抵接于底板10的表面，由此，上述光学元件8的、与底板10的表面成直角的方向(Y轴方向)被适当地定位。即，如该图所示，芯2的一端面2a和光学元件8利用上述嵌合形成适当的位置关系，成为自动调芯后的状态。
另外，在该实施方式中，如图1的(a)及图2所示，在底板10的与上述基板部分E1对应的部分形成有四边形的通孔10a，基板部分E1的一部分如图1的(b)所示那样自上述底板10的背面突出。该基板部分E1的突出部分在底板10的背面侧连接于例如用于向光学元件8发送信号的主板(未图示)等。
在上述光传感器模块中，光H如下这样进行传播。即，例如在上述光学元件8是发光元件的情况下，自该光学元件8的发光部发出的光H经由透明树脂层9并穿过上敷层3之后，自芯2的一端面2a入射到芯2内。接着，该光H在芯2内沿轴向行进。然后，该光H自芯2的另一端面2b射出，之后利用上敷层3的另一端部的透镜部3b的折射作用，自该透镜部3b的透镜面以抑制光H发散的状态射出。
另一方面，在上述光学元件8是受光元件的情况下，虽未图示，但光向与上述相反的方向行进。即，光自上敷层3的另一端部的透镜部3b的透镜面入射，利用该透镜部3b的折射作用，以聚光集束的状态自上述芯2的另一端面2b入射到芯2内。接着，该光在芯2内沿轴向行进，穿过上敷层3射出之后，经由透明树脂层9被上述光学元件8的受光部接受。
上述光传感器模块经过以下(1)～(3)的工序来制造。
(1)制作上述光波导路部分W1的工序(参照图4的(a)～(c)、图5的(a)～(d))。
(2)制作上述基板部分E1的工序(参照图7的(a)～(d))。
(3)将上述基板部分E1结合于上述光波导路部分W1的工序。
说明上述(1)的光波导路部分W1的制作工序。首先，准备形成下敷层1时所采用的平板状的基板20(参照图4的(a))。作为该基板20的形成材料，例如能够列举出玻璃、石英、硅、树脂、金属等。其中，优选为不锈钢制基板。其原因在于，不锈钢制基板对于热量的耐伸缩性优良，在上述光波导路部分W1的制造过程中，各种尺寸能够大致维持在设计值。另外，基板20的厚度被设定在例如20μm～1mm的范围内。
接着，如图4的(a)所示，在上述基板20表面的规定区域中涂敷将下敷层形成用的感光性环氧树脂等感光性树脂溶解于溶剂而制成的清漆之后，根据需要对其进行加热处理(50～120℃×10～30分钟左右)并使其干燥，形成下敷层1形成用的感光性树脂层1A。然后，通过利用紫外线等照射线对该感光性树脂层1A进行曝光，使其形成为下敷层1。下敷层1的厚度通常被设定在1～50μm的范围内。
接着，如图4的(b)所示，与上述下敷层形成用的感光性树脂层1A的形成方法同样地在上述下敷层1的表面形成芯形成用的感光性树脂层2A。然后，隔着形成有与芯2的图案相对应的开口图案的光掩模，利用照射线对上述感光性树脂层2A进行曝光。接着，在进行了加热处理之后，使用显影液进行显影，从而，如图4的(c)所示那样使上述感光性树脂层2A中的未曝光部分溶解而将其除去，将残留的感光性树脂层2A形成为芯2的图案。芯2的厚度(高度)通常被设定在5～60μm的范围内。芯2的宽度通常被设定在5～60μm的范围内。
另外，作为上述芯2的形成材料，例如能够列举出与上述下敷层1同样的感光性树脂，可采用折射率比上述下敷层1及上敷层3(参照图5(b))的形成材料大的材料。该折射率的调整例如能够通过上述下敷层1、芯2、上敷层3的各形成材料的种类选择、调整组成比例来进行。
接着，准备成型模具30(参照图5的(a))。该成型模具30用于同时利用模具将上敷层3(参照图5的(c))和上敷层3的具有基板部分定位用的槽部4a(参照图5的(c))的延长部分4成形。如图5的(a)中从下向上看到的立体图所示，在该成型模具30的下表面形成有凹部31，该凹部31具有与上述上敷层3的形状相对应的模具工作面。该凹部31具有用于形成上述延长部分4的部分31a及用于形成透镜部3b(参照图5的(c))的部分31b。而且，在上述延长部分形成用的部分31a中形成有突条32，该突条32用于对与上述基板部分定位用的槽部4a中的、与上敷层3对应的部分进行成形。另外，在上述成型模具30的上表面形成有对准标记(未图示)，该对准标记用于在使用成型模具30时与芯2的一端面2a(图5的(b)中的右端面)对位而将成型模具30适当地定位，在以该对准标记为基准的适当的位置形成有上述凹部31和突条32。
因此，在将上述成型模具30的对准标记与芯2的一端面2a对位并组装上述成型模具30，并在该状态下成形时，能够在以芯2的一端面2a为基准的适当的位置同时利用模具将上敷层3和基板部分定位用的槽部4a成形。另外，上述成型模具30的组装是通过使该成型模具30的下表面紧贴于下敷层1的表面来进行的，由此，由上述凹部31的模具工作面、下敷层1的表面和芯2的表面围成的空间成为成形空间33。并且，在上述成型模具30中，以与上述凹部31连通的状态形成有用于向上述成形空间33中注入上敷层形成用的树脂的注入孔(未图示)。
另外，作为上述上敷层形成用的树脂，例如能够列举出与上述下敷层1同样的感光性树脂。在这种情况下，需要利用紫外线等照射线，透过该成型模具30而对充满于上述成形空间33中的感光性树脂进行曝光，因此，作为上述成型模具30，可采用由使照射线透射的材料构成的成型模具(例如石英制的)。另外，也可以采用热固性树脂作为上敷层形成用的树脂，在这种情况下，作为上述成型模具30，无论是否有透明性均可，例如可采用金属制、石英制的成型模具。
接着，如图5的(b)所示，在使上述成型模具30的对准标记与上述芯2的一端面2a对位而将整个成型模具30适当地定位的状态下，使该成型模具30的下表面紧贴于下敷层1的表面。然后，自形成于上述成型模具30的注入孔向由上述凹部31及突条32的模具工作面、下敷层1的表面和芯2的表面围成的成形空间33中注入上敷层形成用的树脂，用上述树脂填满上述成形空间33。接着，在该树脂是感光性树脂的情况下，在使紫外线等照射线透过上述成型模具30来对该树脂进行曝光之后，对该树脂进行加热处理，在上述树脂是热固性树脂的情况下，进行加热处理。由此，上述上敷层形成用的树脂固化，与上敷层3同时形成基板部分定位用的槽部4a(上敷层3的延长部分4)。此时，在下敷层1和上敷层3是相同的形成材料的情况下，下敷层1和上敷层3在其接触部分同化。接着脱模，如图5的(c)所示，得到上敷层3和基板部分定位用的槽部4a中的、与上敷层3对应的部分。如上所述，该基板部分定位用的槽部4a的部分是使用上述成型模具30并以芯2的一端面2a为基准而形成的，因此，相对于芯2的一端面2a被定位在适当的位置。另外，上述上敷层3的透镜部3b也被定位在适当的位置。这样，在光波导路部分W1中，在相对于芯2的一端面2a的适当的位置形成基板部分定位用的槽部(嵌合部)4a的部分，这是本发明的一大特征。
上述上敷层3的厚度(从下敷层1表面起的厚度)通常被设定在大于芯2的厚度且小于等于1200μm的范围内。另外，上述基板部分定位用的槽部4a的尺寸同与其嵌合的基板部分E1的嵌合板部5a的尺寸相对应地形成，例如槽的深度被设定在0.2～1.2mm的范围内，槽的宽度被设定在0.2～2.0mm的范围内。
接着，如图5的(d)所示，自下敷层1的背面剥离基板20。此时，由于下敷层1的与上敷层3的上述槽部4a相对应的部分1a等、下敷层1的不存在上敷层3的部分1b，与上敷层3之间没有粘接力，因此，它们通常在附着于基板20的状态下(与基板20一起)剥离。下敷层1的除此之外的部分维持粘接于上敷层3的状态，在下敷层1的背面与基板20之间产生剥离。此时，下敷层1的与上述槽部4a对应的部分1a同上述基板20一起剥离而被除去，从而基板部分定位用的槽部4a沿厚度方向贯穿下敷层1和上敷层3地形成。由此，得到包括下敷层1、芯2、上敷层3且形成有上述基板部分定位用的槽部4a的光波导路部分W1，完成上述(1)的光波导路部分W1的制作工序。
然后，如图6所示，借助粘接剂层11将上述光波导路部分W1粘接在丙烯酸板等底板10上。此时，下敷层1利用粘接剂层11粘接在底板10上。作为上述底板10，可采用表面没有凹凸的底板，材质、透明性、厚度没有限制，但若列举例子的话，除上述丙烯酸板之外，能够列举出聚丙烯(PP)板、金属板、陶瓷板等。另外，上述底板10的厚度例如被设定在500μm～5mm的范围内。
接着，说明上述(2)的基板部分E1的制作工序。首先，准备作为上述整形基板5的基材的基板5A(参照图7的(a))。作为该基板5A的形成材料，例如能够列举出金属、树脂等。其中，从加工容易性及尺寸稳定性的方面考虑，优选为不锈钢制基板。另外，上述基板5A的厚度例如被设定在0.02～0.1mm的范围内。
其次，如图7的(a)所示，在上述基板5A的表面的规定区域涂敷感光性聚酰亚胺树脂等绝缘层形成用的感光性树脂溶解于溶剂而制成的清漆之后，根据需要对其进行加热处理并使其干燥，形成绝缘层形成用的感光性树脂层。然后，隔着光掩模，利用紫外线等照射线对该感光性树脂层进行曝光，从而将该感光性树脂层形成为规定形状的绝缘层6。绝缘层6的厚度通常被设定在5～15μm的范围内。
接着，如图7的(b)所示，在上述绝缘层6的表面形成光学元件安装用焊盘7及与其连接的电路(未图示)。该安装用焊盘(包括电路)7的形成例如如下这样进行。即，首先，利用溅射或者无电解电镀等在上述绝缘层6的表面形成金属层(厚度60～260nm左右)。该金属层成为进行之后的电解电镀时的晶种层(作为形成电解电镀层的坯料的层)。接着，在由上述基板5A、绝缘层6和晶种层构成的层叠体的两个面粘贴干膜抗蚀剂之后，利用光刻法在形成有上述晶种层的一侧的干膜抗蚀剂上形成上述安装用焊盘7的图案的孔部，使上述晶种层的表面部分露出到该孔部的底面。接着，利用电解电镀在上述晶种层的露出到上述孔部的底面的表面部分层叠形成电解电镀层(厚度5～20μm左右)。然后，利用氢氧化钠水溶液等剥离上述干膜抗蚀剂。之后，利用软蚀刻除去未形成有上述电解电镀层的晶种(seed)层部分，将由残留的电解电镀层和其下的晶种层构成的层叠部分形成为安装用焊盘(包括电路)7。
接着，如图7的(c)所示，将上述基板5A形成为在相对于安装用焊盘7的适当位置具有嵌合板部5a的整形基板5。该整形基板5的形成例如如下这样进行。即，首先，用干膜抗蚀剂覆盖上述基板5A的背面。然后，利用光刻法使目标形状的干膜抗蚀剂的部分残留，从而在相对于安装用焊盘7的适当位置形成嵌合板部5a。然后，通过使用氯化铁水溶液蚀刻除了该残留的干膜抗蚀剂的部分之外的露出的基板5A部分而将其除去。由此，上述基板5A形成为具有嵌合板部5a的整形基板5。接着，利用氢氧化钠水溶液剥离上述干膜抗蚀剂。另外，上述整形基板5中的嵌合板部5a的尺寸例如，其纵向长度L1被设定在0.5～5.0mm的范围内，其横向长度(突出长度)L2被设定在0.5～5.0mm的范围内。这样，在基板部分E1中，在相对于安装用焊盘7的适当位置形成有嵌合板部(被嵌合部)5a，这是本发明的一大特征。
然后，如图7的(d)所示，在安装用焊盘7上安装光学元件8之后，利用透明树脂将上述光学元件8及其周边部封装。上述光学元件8的安装使用安装机来进行，利用装备于该安装机的定位摄像机等定位装置使上述光学元件8准确地定位于安装用焊盘7上来进行。由此，得到包括具有嵌合板部5a的整形基板5、绝缘层6、安装用焊盘7、光学元件8和透明树脂层9的基板部分E1，完成上述(2)的基板部分E1的制作工序。如上所述，在该基板部分E1中，以安装用焊盘7为基准形成有嵌合板部5a，因此安装于该安装用焊盘7的光学元件8和嵌合板部5a处于适当的位置关系。
接着，说明上述(3)的光波导路部分W1和基板部分E1的结合工序。即，以使基板部分E1(参照图3、图7的(d))的光学元件8的表面(发光部或受光部)朝着光波导路部分W1(参照图6)的芯2的一端面2a侧的方式，使上述基板部分E1的嵌合板部5a与光波导路部分W1的基板部分定位用的槽部4a嵌合，将上述光波导路部分W1和基板部分E1一体化(参照图1的(a)、(b)及图2)。此时，使嵌合板部5a的下端缘抵接于上述底板10的表面。另外，也可以用粘接剂将上述槽部4a和嵌合板部5a之间的嵌合部分固定。这样，完成目标光传感器模块。
在此，如上所述，在上述光波导路部分W1中，芯2的一端面2a和基板部分定位用的槽部4a处于适当的位置关系。另外，在安装有上述光学元件8的基板部分E1中，光学元件8和嵌合于上述槽部4a的嵌合板部5a处于适当的位置关系。结果，在将上述嵌合板部5a嵌合于上述槽部4a而构成的上述光传感器模块中，芯2的一端面2a和光学元件8不经过调芯作业就能够自动地成为适当的位置关系。因此，上述光传感器模块能够适当地传播光。这样，使上述基板部分E1的嵌合板部(被嵌合部)5a与光波导路部分W1的基板部分定位用的槽部(嵌合部)4a嵌合，将芯2的一端面2a和光学元件8适当地定位，这是本发明的一大特征。
然后，如图8所示，上述本发明的光传感器模块例如形成为2个L字形的光传感器模块S1、S2，将它们做成四边形的框状来使用，从而能够用作触摸面板中的手指等触摸位置的检测部件。即，一个L字形的光传感器模块S1在角部的两处嵌合有安装发光元件8a的基板部分E1，光H出射的芯2的另一端面2b及上敷层3的透镜面朝着上述框状的内侧。另一个L字形的光传感器模块S2中，在角部的一处嵌合有安装有受光元件8b的基板部分E1，光H入射的上敷层3的透镜面及芯2的另一端面2b朝着上述框状的内侧。而且，将上述2个L字形的光传感器模块S1、S2以包围触摸面板的四边形的显示器D的画面的方式，沿着该画面周缘部的四边形设置，能够由另一个L字形的光传感器模块S2接受来自一个L字形的光传感器模块S1的出射光H。由此，上述出射光H能够在显示器D的画面上与该画面平行地呈格子状传播。因此，在用手指触摸显示器D的画面时，该手指遮挡出射光H的一部分，透过由受光元件8b感知该被遮挡的部分，能够检测上述手指触摸的部分的位置。另外，在图8中，用虚线表示芯2，该虚线的粗细表示芯2的粗细，并且，省略图示芯2的数量。
图9的(a)是示意性地表示本发明的光传感器模块的第2实施方式的俯视图，图9的(b)是其B-B剖视图，图10是从斜右上方观察其一端部(图9的(a)、(b)的右端部)的立体图。该光传感器模块中，分别制作具有基板部分定位用的突起部(嵌合部)3a的光波导路部分W2以及具有与该突起部3a嵌合的通孔部(被嵌合部)50a的基板部分E2，将基板部分E2的上述通孔部50a与上述光波导路部分W2的上述突起部3a嵌合，将上述光波导路部分W2和上述基板部分E2一体化。在此，在光波导路部分W2中，上述突起部3a相对于芯2的一端面2a形成在适当位置。另外，在基板部分E2中安装有光学元件8，在相对于该光学元件8的适当位置，以适当形状形成有上述通孔部50a。因此，通过上述突起部3a与通孔部50a的嵌合，芯2的一端面2a和光学元件8被适当地定位，成为调芯后的状态。在该实施方式的光波导路部分W2中，一端部(图9的(b)中的右端部)的上敷层3形成得较厚。除此之外的部分与上述第1实施方式相同，对相同的部分标注相同的附图标记。
即，在上述光波导路部分W2中，作为基板部分定位用的嵌合部，两条突起部3a在相对于芯2的一端面2a被适当地定位的状态下，沿芯2的排列方向(X轴方向)并列设置在上敷层3的上表面上。
上述光波导路部分W2的制作中这样进行，即，如图11中表示其剖视图所示，在上敷层形成工序中，作为上敷层形成用的成型模具40，采用在具有与上敷层3的形状相对应的模具工作面的凹部41中形成有与上述突起部3a的形状相对应的凹坑42的成型模具。除此之外的工序与上述第1实施方式的光波导路部分W1的制作同样地进行。
另外，如图12表示其立体图所示，在上述基板部分E2中，作为整形基板50，采用形成有两个与上述突起部3a嵌合的通孔部50a、且与上述底板10的表面抵接的抵接板部50b向图示的宽度方向左右两侧突出的部件。在上述整形基板50中，通孔部50a及向左右突出的长方形的抵接板部50b利用蚀刻形成，相对于上述光学元件安装用焊盘7被适当地定位并被整形。
上述基板部分E2的制作这样进行，即，在利用蚀刻形成整形基板50的工序中，为了在相对于安装用焊盘7的适当位置形成通孔部50a及抵接板部50b，与上述第1实施方式的基板部分E1的制作同样地利用光刻法残留目标形状的干膜抗蚀剂的部分，利用蚀刻除去除了该残留的干膜抗蚀剂的部分之外的露出的基板5A部分(参照图7的(c))。除此之外的工序也与上述第1实施方式的基板部分E1的制作同样地进行。另外，通孔部50a的内径形成得稍大于突起部3a的外径。
然后，利用光波导路部分W2与基板部分E2的结合而进行的光传感器模块化如下所述：以使基板部分E2的光学元件8的表面(发光部或受光部)与芯2的一端面2a相对的方式，使基板部分E2的通孔部50a与光波导路部分W2的突起部3a(X轴方向的定位)嵌合，并且，使基板部分E2的抵接板部50b的下端缘抵接于底板10的表面(Y轴方向的定位)。此时，基板部分E2适当地弯曲，其外侧部分利用粘接剂、突起物等固定构件12固定在底板10的表面。这样，在基板部分E2弯曲时，利用该基板部分E2的挠曲，能够吸收精度的偏差。
在第2实施方式的光传感器模块中，优选将光波导路部分W2的突起部3a形成为圆台状。若将突起部3a形成为圆台状，则在使基板部分E2的通孔部50a嵌合于该突起部3a时，即使上述突起部3a的外径、上述通孔部50a的内径稍稍偏离设计值，上述突起部3a和通孔部50a也会同轴线地嵌合，能够防止光波导路部分W2和基板部分E2在与该轴线成直角的平面方向上的错位。在突起部3a为圆台状的情况下，其尺寸例如、高度被设定在500～1200μm的范围内，底面的直径被设定在800～3000μm的范围内，顶面的直径被设定在500～2000μm的范围内。
另外，优选将基板部分E2的上述通孔部50a形成为在与其并列设置方向成直角的方向上较长的长孔。在其形成为长孔时，能够由该长孔吸收该长度方向上的精度偏差。
另外，在上述各实施方式中，在利用模具将上敷层(包括槽部4a、突起部3a)3成形时，在组装成型模具30之后向成形空间33中注入树脂，但也可以通过采用上述成型模具30进行的压力成形来进行。即，也可以以包覆芯2的方式在上敷层3的形成区域形成树脂层，相对于该树脂层按压上述成型模具30，在该状态下，透过上述成型模具30进行照射线的曝光、加热处理。
另外，在上述各实施方式中，在基板部分E1、E2的制作过程中形成绝缘层6，该绝缘层6用于防止金属制基板这样的具有通电性的基板5A和安装用焊盘7之间的短路。因此，在基板5A具有绝缘性的情况下，也可以不形成绝缘层6，而在上述基板5A上直接形成安装用焊盘7。
并且，在上述各实施方式中，将上敷层3的另一端部(图1的(b)、图9的(b)中的左端部)形成为透镜部3b，但根据光传感器模块的用途，也可以不形成为透镜部3b而形成为平面状。
接着，说明实施例。但是，本发明并不限定于实施例。
实施例
下敷层、上敷层(包括延长部分、突起部)的形成材料
通过将双苯氧乙醇芴基缩水甘油醚(大阪GASCHEMICALS社制、OGSOL EG)(成分A)：35重量份、脂环式环氧树脂即3′，4′-环氧环己基甲基3，4-环氧己烯羧酸酯(大赛璐化学工业公司制造，CELLOXID E2021P)(成分B)：40重量份、(3′，4′-环氧环己烷)甲基3′，4′-环氧环己基羧酸酯(大赛璐化学工业公司制造，CELLOXID E2081)(成分C)：25重量份、和4，4′-双[二(β羟基乙氧基)苯基亚硫酸基]苯基硫酸-双-六氟锑酸盐的50重量％碳酸丙二酯溶液(成分D)：2重量份混合，调制了下敷层和上敷层的形成材料。
芯的形成材料
将70重量份的上述成分A、30重量份的1，3，3-三{4-[2-(3-氧杂环丁烷)]丁氧基苯基}丁烷和1重量份的上述成分D溶解于乳酸乙烷中，调制成芯的形成材料。
实施例1
光波导路部分的制作
首先，在利用涂敷器在不锈钢制基板的表面涂敷上述下敷层的形成材料之后，通过照射2000mJ/cm2的紫外线(波长365nm)进行曝光，从而形成下敷层(厚度25μm)(参照图4的(a))。
接着，在利用涂敷器在上述下敷层的表面涂敷上述芯的形成材料之后，进行100℃×15分钟的干燥处理，形成了感光性树脂层(参照图4的(b))。接着，在其上方配置了形成有与芯图案相同形状的开口图案的合成石英系的铬掩模(光掩模)。然后，在利用接近式曝光法通过从该铬掩模上方照射4000mJ/cm2的紫外线(波长365nm)进行曝光之后，进行80℃×15分钟的加热处理。接着，通过利用γ-丁内酯水溶液进行显影，在溶解除去未曝光部分之后，进行120℃×30分钟的加热处理，从而形成了芯(厚度50μm，宽度50μm)(参照图4的(c))。
接着，以芯的一端面为基准而将同时利用模具使上敷层和基板部分定位用的槽部(上敷层的延长部分)成形的石英制的成型模具(参照图5的(a))组装在适当位置(参照图5的(b))。然后，在将上述上敷层及其延长部分的形成材料注入到成形空间之后，透过该成型模具通过照射2000mJ/cm2的紫外线进行曝光。接着，在进行120℃×15分钟的加热处理之后脱模，获得上敷层和基板部分定位用的槽部(参照图5的(c))。在通过接触式膜厚计测定上述上敷层的厚度(距下敷层的表面的厚度)时，为1000μm。
然后，自下敷层的背面剥离不锈钢制基板(参照图5的(d))。此时，下敷层的与上敷层的上述槽部相对应的部分、下敷层的不存在上敷层的部分，在附着于不锈钢制基板的状态下(与不锈钢制基板一起)剥离。结果，槽部是沿厚度方向贯穿下敷层及上敷层而形成的。并且，使用粘接剂将该剥离下的光波导路部分粘接在丙烯酸板上(参照图6)。上述槽部的尺寸如下所述：深度为1.0mm，宽度为0.3mm，相对的槽部的底面之间的距离为14.0mm。
基板部分的制作
在不锈钢制基板(25mm×30mm×35μm(厚度))的表面的一部分形成由感光性聚酰亚胺树脂构成的绝缘层(厚度10μm)(参照图7的(a))。接着，利用半添加法在上述绝缘层的表面形成层叠形成有由铜/镍/铬合金构成的晶种层和电解镀铜层(厚度10μm)的光学元件安装用焊盘(包括电路)(参照图7的(b))。
接着，为了在相对于上述光学元件安装用焊盘的适当位置形成嵌合板部，通过利用干膜抗蚀剂进行蚀刻，将不锈钢制基板部分形成为具有嵌合板部的整形基板。之后，利用氢氧化钠水溶液剥离干膜抗蚀剂(参照图7的(c))。
然后，在上述光学元件安装用焊盘的表面涂敷银焊剂之后，使用高精度管芯焊接机(安装装置)在上述银焊剂上安装了引线接合型的发光元件(Optowell公司制，SM85-1N001)。接着，进行固化处理，使上述银焊剂固化。之后，利用透明树脂(日东电工公司制，NT-8038)将上述发光元件及其周边部封装(参照图7的(d))。这样，制成了基板部分。该基板部分的嵌合板部的尺寸如下所述：纵向长度为2.0mm，横向长度(突出长度)为2.0mm，整体宽度为14.0mm。
光传感器模块的制造
使上述基板部分的嵌合板部与上述光波导路部分的基板部分定位用的槽部嵌合，使该嵌合板部的下端缘抵接于丙烯酸板的表面。之后，利用粘接剂固定该嵌合部。这样，制成了光传感器模块(参照图1的(a)、(b)及图2)。
实施例2
在上述实施例1中，如下这样制作了光波导路部分及基板部分。除此之外，与上述实施例1同样地制造了光传感器模块。
光波导路部分的制作
在上敷层形成工序中，通过改变上敷层形成用的成型模具，制作了在基板部分定位用的两个圆台状的突起部相对于芯的一端面被适当定位的状态下、沿芯的排列方向并列设置在上敷层的上表面的光波导路部分。上述圆台状的突起部的尺寸如下所述：高度为0.8mm，底面的直径为1.4mm，顶面的直径为2.0mm，两条突起部的中间之间距离为5.0mm。
基板部分的制作
在利用蚀刻形成整形基板的工序中，通过改变干膜抗蚀剂的形状，将其形成为的整形基板(参照图12)，在相对于光学元件安装用焊盘的适当位置，使与上述丙烯酸板的表面抵接的抵接板部以长方形状向两侧突出，并形成有2个与上述突起部嵌合的通孔部。上述抵接板部的尺寸如下所述：纵向长度为2.0mm，横向长度(突出长度)为2.0mm，整体宽度为14.0mm。另外，上述通孔部形成为长孔，其尺寸如下所述：圆弧部的半径为0.95mm，宽度为1.90mm，长度为3.9mm，2个长孔的中心之间距离为5.0mm。
光传感器模块的制造
使上述基板部分的通孔部与上述光波导路部分的基板部分定位用的突起部嵌合，使抵接板部的下端缘抵接于丙烯酸板的表面。之后，利用粘接剂固定该抵接板部的抵接部分。这样，制造了光传感器模块(参照图9的(a)、(b)及图10)。
光传播试验
向上述实施例1、2的光传感器模块的发光元件中通入电流，自发光元件射出光。然后，确认自光传感器模块的端部射出光的状况。
由该结果可知，在上述制造方法中，即使不进行光波导路部分的芯与基板部分的发光元件之间的调芯作业，得到的光传感器模块也会适当地传播光。
工业实用性
本发明的光传感器模块能够应用于触摸面板的手指等触摸位置的检测部件、或者高速地传送、处理声音、图像等数字信号的信息通信设备、信号处理装置等。

Claims (6)

1.一种光传感器模块的制造方法，用于制造光传感器模块，其特征在于，
包括以下工序：
(a)制作光波导路部分的工序；
(b)制作基板部分的工序；
(c)使光波导路部分和基板部分结合的工序；
上述工序(a)包括以下工序：
(a-1)在下敷层的表面形成光路用的线状芯；
(a-2)之后，利用模具成形法，在形成包覆芯的上敷层的同时，在上敷层的相对于芯端部而言处在适当位置的部分上形成基板部分定位用的嵌合部；
上述工序(b)包括以下工序：
(b-1)在基板上配设光学元件安装用焊盘；
(b-2)在基板的、相对于光学元件安装用焊盘而言的适当位置形成用于与嵌合部嵌合的被嵌合部；
(b-3)将光学元件安装在光学元件安装用焊盘上；
上述工序(c)包括以下工序：
(c-1)使基板部分的被嵌合部与光波导路部分的嵌合部嵌合，将光波导路部分和基板部分一体化。
2.根据权利要求1所述的光传感器模块的制造方法，其特征在于，
将上述光波导路部分的上述嵌合部形成为槽部，将上述基板部分的上述被嵌合部形成为用于与上述槽部嵌合的板部。
3.根据权利要求1所述的光传感器模块的制造方法，其特征在于，
将上述光波导路部分的上述嵌合部形成为突起部，将上述基板部分的上述被嵌合部形成为用于与上述突起部嵌合的通孔部。
4.一种光传感器模块，该光传感器模块是使光波导路部分与安装有光学元件的基板部分相结合而制成的，其特征在于，
上述光波导路部分包括下敷层、形成在该下敷层的表面上的光路用的线状芯、包覆该芯的上敷层以及形成于该上敷层的规定部分的基板部分定位用的嵌合部，
上述基板部分包括：具有用于与上述基板部分定位用的嵌合部嵌合的被嵌合部的基板；配设在该基板上的规定部分的光学元件安装用焊盘；以及安装在该光学元件安装用焊盘上的光学元件，
在使上述基板部分的上述被嵌合部与上述光波导路部分的上述嵌合部嵌合的状态下，使上述光波导路部分和上述基板部分结合。
5.根据权利要求4所述的光传感器模块，其特征在于，
上述光波导路部分的上述嵌合部形成为槽部，上述基板部分的上述被嵌合部形成为用于与上述槽部嵌合的板部。
6.根据权利要求4所述的光传感器模块，其特征在于，
上述光波导路部分的上述嵌合部形成为突起部，上述基板部分的上述被嵌合部形成为用于与上述突起部嵌合的通孔部。
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