CN102385108B - 光传感器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光波导路单元的芯部与基板单元的光学元件的光耦合损失的偏差减少的光传感器组件。分别制作具有基板单元嵌合用的纵槽部(60)的光波导路单元(W2)和具有与该纵槽部嵌合的嵌合板部(5a)及突出设置部(P)的基板单元(E2)，使基板单元的嵌合板部连同突出设置部一起与光波导路单元的纵槽部相嵌合。此时，通过突出设置部的变形来吸收零件公差，基板单元既不晃动也不挠曲。另外，光波导路单元的纵槽部相对于芯部(2)的透光面(2a)形成在适当的位置，基板单元的嵌合板部相对于光学元件(8)形成在适当的位置，因此通过纵槽部与嵌合板部的嵌合，芯部(2)的透光面(2a)与光学元件被适当定位，成为自动调芯的状态。

Description

光传感器组件
技术领域
本发明涉及一种具有光波导路单元与安装有光学元件的基板单元的光传感器组件。
背景技术
如图13的(a)、图13的(b)所示，分别制作依次形成有下包层71、芯部72及上包层73的光波导路单元Wo和在基板81上安装有光学元件82的基板单元Eo，在对上述光波导路单元Wo的芯部72和基板单元Eo的光学元件82进行了调芯的状态下，利用粘接剂等将上述基板单元Eo粘接在上述光波导路单元Wo的端部从而制造成光传感器组件。另外，在图13的(a)、图13的(b)中，附图标记75是基座，附图标记85是封固树脂。
在此，通常使用自动调芯机来进行上述光波导路单元Wo的芯部72与基板单元Eo的光学元件82的上述调芯(例如，参照专利文献1)。利用该自动调芯机，在将光波导路单元Wo固定在固定台(未图示)上、将基板单元Eo固定在能够移动的载物台(未图示)上的状态下进行上述调芯。即，如图13的(a)所示，在上述光学元件82为发光元件的情况下，在从该发光元件发出光H1的状态下，一边使基板单元Eo相对于芯部72的一端面(光入口)72a改变位置，一边监测从芯部72的另一端面(光出口)72b经由上包层73的前端部的透镜部73b射出的光的光量(自动调芯机所具有的受光元件91产生的电动势)，将该光量最大的位置确定为调芯位置(芯部72与光学元件82相互合适的位置)。另外，如图13的(b)所示，在上述光学元件82为受光元件的情况下，从芯部72的另一端面72b入射恒定量的光(从自动调芯机所具有的发光元件92发出的、透过了上包层73的前端部的透镜部73b的光)H2，在从芯部72的一端面72a经由上包层73的后端部73a射出该光H2的状态下，一边使基板单元Eo相对于芯部72的一端面72a改变位置，一边监测由该受光元件接收到的光量(电动势)，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，在利用上述自动调芯机的调芯中，虽然能够进行高精度的调芯，但是需要精力和时间，不适合批量生产。
因此，本申请人提出了不用上述那样的设备、不花费精力就能够进行调芯的光传感器组件并已经提出了申请(日本特愿2009-108723)。图14的(a)表示该光传感器组件的俯视图，图14的(b)表示从右斜上方观察该光传感器组件的右端部的立体图，如图14的(a)、图14的(b)所示，在光波导路单元W1中，下包层41的、不存在有芯部42的两侧部分(图14的(a)的右端部的上下部分)沿芯部的轴向(沿图14的(a)的右方向)延长，并且上包层43的与该下包层41的延长部分相对应的两侧部分也延长。而且，在其延长部分44上，在相对于芯部42的透光面(一端面)42a适当的位置，形成有沿光波导路单元W1的厚度方向延伸的、基板单元嵌合用的一对纵槽部(嵌合部)44a。另一方面，基板单元E1的左右两侧部(宽度方向的两侧部)形成在与上述纵槽部44a相嵌合的嵌合板部(被嵌合部)51a上。
而且，在上述光传感器组件中，在形成于上述基板单元E1上的上述嵌合板部51a嵌合在被形成于上述光波导路单元W1的上述纵槽部44a中的状态下，光波导路单元W1与上述基板单元E1相结合。在此，上述纵槽部44a设计为相对于上述芯部42的透光面42a处于适当的位置，上述嵌合板部51a设计为相对于上述光学元件54处于适当的位置，因此，通过上述纵槽部44a与上述嵌合板部51a的嵌合，能自动地对上述芯部42和上述光学元件54进行调芯。另外，在图14的(a)、图14的(b)中，附图标记45是基座，附图标记45a是形成在基座45上的、供基板单元E1贯通的贯通孔，附图标记51是形成有上述嵌合板部51a的整形基板，附图标记55是封固树脂。
这样，在本申请人以前申请的上述光传感器组件中，能够不对光波导路单元W1的芯部42和基板单元E1的光学元件54进行调芯作业就使它们自动地成为调芯的状态。而且，由于不需要花费时间的调芯作业，所以能够批量生产光传感器组件，生产率优异。
但是，可知，在上述光传感器组件中，根据情况不同，芯部42与光学元件54的光耦合损失的偏差增大。因此，本发明人研究了其原因，结果可知，在生产工序中，光波导路单元W1的一对纵槽部44a之间的间隔(相对的纵槽部44a的底面44b之间的距离)Ls(参照图15的(a))存在一些偏差，并且，基板单元E1的总宽度(两侧的嵌合板部51a的侧端缘51b之间的距离)Lc(参照图15的(b))也存在一些偏差。即，在设计时为Ls＝Lc，但是在实际的生产中，由于零件公差，根据情况不同，有时Ls＞Lc，有时Ls＜Lc。当Ls＞Lc时，如图15的(c)所示，基板单元E1晃动(参照图示的箭头F)而不能够进行准确的调芯，光耦合损失的偏差增大。当Ls＜Lc时，如图15的(d)所示，基板单元E1向外侧(向光学元件54远离芯部42的透光面42a的方向)挠曲而使光耦合损失增大，或者相反地，基板单元E1向内侧(向光学元件54靠近芯部42的透光面42a的方向)挠曲(未图示)而使光耦合损失减小，大部分如图15的(d)所示那样向外侧挠曲，光耦合损失的偏差增大。对于这样使基板单元E1与上述光波导路单元W1嵌合的光传感器组件，在上述光耦合损失的偏差根据情况不同而增大这一点上，存在有改进的余地。
发明内容
本发明就是鉴于这种情况而做成的，其目的在于提供一种光波导路单元的芯部与基板单元的光学元件的光耦合损失的偏差减少的光传感器组件。
为了达到上述目的，本发明的光传感器组件采取如下结构，该光传感器组件是将光波导路单元与安装有光学元件的基板单元相结合而成的，其中，上述光波导路单元具有：下包层；光路用的线状的芯部，其形成于该下包层的表面；上包层，其覆盖该芯部；基板单元嵌合用的左右一对嵌合部，其形成于上述上包层的相对于上述芯部的透光面处于适当位置的部分；上述基板单元具有：基板；光学元件，其安装于该基板上的规定部分；一对被嵌合部，其形成于上述基板的相对于该光学元件处于适当位置的部分，与上述基板单元嵌合用的嵌合部相嵌合；突出设置部，其在上述一对被嵌合部的至少一个被嵌合部上向侧方突出地设置，刚性比上述基板的刚性低；使形成于上述基板单元的上述被嵌合部连同上述突出设置部一起与形成于上述光波导路单元的上述嵌合部相嵌合，在上述突出设置部因与上述嵌合部的抵接而变形的状态下、且在上述基板单元未挠曲的状态下进行上述光波导路单元与上述基板单元的结合。
本发明人以在光传感器组件中使光波导路单元的芯部与基板单元的光学元件的光耦合损失的偏差减少、并且减小该光耦合损失为目的，对该光传感器组件的构造进行了反复研究。在该过程中，设想对本申请人以前申请的、如图14的(a)、图14的(b)所示的、使形成于基板单元的被嵌合部与形成于光波导路单元的嵌合部相嵌合而成的光传感器组件施加改进。即，在基板单元的一对被嵌合部的至少一个被嵌合部上，向侧方突出地设置刚性比基板的刚性低的突出设置部，使上述突出设置部在上述嵌合状态下因与上述嵌合部的抵接而变形，利用该变形来吸收零件公差。其结果，本发明人发现，基板单元不会晃动或挠曲，因此上述基板单元与上述光波导路单元的结合稳定，上述光耦合损失减少，从而做成了本发明。
对于本发明的光传感器组件，在光波导路单元中，芯部的透光面与基板单元嵌合用的嵌合部处于适当的位置关系。另外，在基板单元中，光学元件与嵌合于上述嵌合部的被嵌合部处于适当的位置关系。因此，在使形成于上述基板单元的上述被嵌合部与形成于上述光波导路单元的上述嵌合部相嵌合的状态下，即在上述光波导路单元与上述基板单元相结合的状态下，成为自动地调芯后的状态。而且，在该状态下，上述基板单元的上述突出设置部因与上述嵌合部的抵接而变形，利用该变形来吸收零件公差，因此，上述基板单元不会晃动或挠曲。即，能够使光波导路单元的芯部与基板单元的光学元件的光耦合损失的偏差减少。
特别是，当形成于上述光波导路单元的上述左右一对嵌合部为沿上述光波导路单元的厚度方向延伸的纵槽部、上述纵槽部的底面的宽度设定为上述被嵌合部的厚度的2倍值以下、形成于上述基板单元的上述突出设置部被定位于上述纵槽部的底面时，上述基板单元的嵌合更稳定，能够更可靠地防止基板单元的晃动或挠曲。
另外，当上述基板单元的上述突出设置部为铜制的时，该突出设置部易于变形，向上述纵槽部的嵌合变容易。
附图说明
图1的(a)是示意性地表示本发明的光传感器组件的一实施方式的俯视图，图1的(b)是从右斜上方观察图1的(a)的右端部的立体图。
图2的(a)是示意性地表示上述光传感器组件的光波导路单元的俯视图，图2的(b)是从右斜上方观察图2的(a)的右端部的立体图。
图3的(a)是示意性地表示上述光传感器组件的基板单元的俯视图，图3的(b)是从左斜上方观察图3的(a)的左侧的立体图。
图4是示意性地表示上述基板单元向上述光波导路单元嵌合的方法的侧视图。
图5的(a)～图5的(c)是示意性地表示上述光波导路单元的上包层及芯部的形成工序的说明图。
图6的(a)是示意性地表示用于上述光波导路单元的上包层的形成的成形模具的立体图，图6的(b)～图6的(d)是示意性地表示该上包层的形成工序的说明图。
图7的(a)～图7的(c)是示意性地表示上述基板单元的制作工序的说明图。
图8的(a)、图8的(b)是继图7之后示意性地表示基板单元的制作工序的说明图。
图9的(a)、图9的(b)是示意性地表示上述光波导路单元的纵槽部的变形例的俯视图。
图10是示意性地表示上述基板单元的变形例的俯视图。
图11的(a)、图11的(b)是示意性地表示上述基板单元的另一变形例的俯视图。
图12是示意性地表示使用了上述光传感器组件的触摸面板用检测部件的俯视图。
图13的(a)、图13的(b)是示意性地表示以往的光传感器组件的调芯方法的说明图。
图14的(a)是示意性地表示本申请人以前申请的光传感器组件的俯视图，图14的(b)是从右斜上方观察图14的(a)的右端部的立体图。
图15的(a)～图15的(d)是说明本申请人以前申请的上述光传感器组件的课题的说明图。
具体实施方式
接着，基于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组件的一实施方式的俯视图，图1的(b)是从右斜上方观察其右端部的立体图。该光传感器组件是如下所述那样改进了图14的(a)、图14的(b)所示的、本申请人以前申请的光传感器组件的基板单元E1后的光传感器组件。即，在基板单元E2的整形基板5的左右两侧部(整形基板5的宽度方向两侧部)的嵌合板部(被嵌合部)5a上，分别形成有向侧方突出的板状的突出设置部P。上述突出设置部P的刚性比整形基板5的刚性低，易于变形。另外，考虑到零件公差，如此在整形基板5的左右两侧部设置突出设置部P而成的基板单元E2的总宽度Lc(参照图3的(a))设定得比相对的纵槽部60的底面61之间的距离Ls(参照图2的(a))稍大(Ls＜Lc)。另外，上述基板单元E2的整形基板5的总宽度Lm(参照图3的(a))设定得比上述距离Ls稍小(Lm＜Ls)。
而且，在上述基板单元E2与上述光波导路单元W2相嵌合的状态下，如图1的(a)所示，上述基板单元E2的突出设置部P与上述纵槽部60的底面61抵接，并且，该突出设置部P的前端侧因该抵接而挠曲变形，借助该变形部与上述纵槽部60的底面61之间的摩擦阻力，上述基板单元E2适当地嵌合，既不晃动也不挠曲。即，利用上述突出设置部P的变形来吸收零件公差。上述突出设置部P的变形取决于该突出设置部P的形成材料、厚度等，既可以弹性变形也可以塑性变形，但弹性变形能够吸收振动，而且，与上述纵槽部60的底面61之间的摩擦力增大，因此进一步提高了防止基板单元E2脱落的作用。这样，在光传感器组件中，在基板单元E2上向宽度方向突出地设置上述突出设置部P、利用该突出设置部P的变形来吸收零件公差而成为调芯后的状态是本发明的一大特征。
进一步详细说明上述实施方式，上述光波导路单元W2与图14的(a)、图14的(b)所示的、本申请人以前申请的光传感器组件的光波导路单元W1相同。即，如图2的(a)、图2的(b)所示，上述光波导路单元W2借助粘接剂粘接在基座10的表面上，具有粘接在上述基座10的表面上的下包层1、以规定图案的线状形成在该下包层1的表面上的光路用的芯部2、以覆盖该芯部2的状态形成在上述下包层1的表面上的上包层3。在光波导路单元W2的一端部侧(在图2的(a)中为右侧)，下包层1及上包层3的不存在有芯部2的层叠部分(在图2的(a)中为上下的部分)沿轴向延长。而且，在该延长部分4上，以沿厚度方向贯穿该延长部分4的状态形成有上述一对纵槽部60。该纵槽部60的横截面为大致U字状(底面61形成为平面、该底面61与两侧的壁面呈直角地形成的大致U字状)，被设计形成为相对于芯部2的透光面2a处于适当的位置。
该实施方式与本申请人以前申请的光传感器组件的不同之处在于基板单元E2的结构。如上所述，该基板单元E2在各个嵌合板部5a的侧部突出地设置突出设置部P，将基板单元E2的总宽度Lc(参照图3的(a))设定得比上述光波导路单元W2的、相对的上述纵槽部60的底面61之间的距离Ls(参照图2的(a))稍大(Ls＜Lc)，将整形基板5的总宽度Lm(参照图3的(a))设定得比上述距离Ls(参照图2的(a))稍小(Lm＜Ls)。上述突出设置部P的、从上述嵌合板部5a的侧端缘突出的突出量(超出长度)例如设定在0.005mm～0.1mm的范围内，该突出设置部P的厚度例如设定在0.005mm～0.02mm的范围内。除此以外，与图14的(a)、图14的(b)所示的、本申请人以前申请的光传感器组件的基板单元E1相同。
说明该相同部分，如图3的(a)、图3的(b)所示，上述基板单元E2具有整形基板5、借助绝缘层(未图示)及光学元件安装用焊盘(未图示)安装在该整形基板5的表面上的光学元件8、封固该光学元件8的封固树脂9。在上述整形基板5上，以向整形基板5的宽度方向(图3的(b)的左右方向)突出的状态形成有用于与上述纵槽部60(参照图2的(a)、图2的(b))相嵌合的嵌合板部5a。上述绝缘层形成在上述整形基板5的表面的规定部分。上述光学元件安装用焊盘形成在上述绝缘层的表面中央部。上述光学元件8安装在光学元件安装用焊盘上。上述整形基板5的嵌合板部5a由蚀刻法形成，被相对于上述光学元件安装用焊盘适当地定位并整形。因此，上述嵌合板部5a相对于安装在上述光学元件安装用焊盘上的光学元件8形成在适当的位置。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，在上述绝缘层的表面上形成有与光学元件安装用焊盘相连接的电路(未图示)。
而且，如图1的(a)、图1的(b)所示，在上述光传感器组件中，在形成于上述基板单元E2上的上述嵌合板部5a连同各上述突出设置部P一起嵌合于形成于上述光波导路单元W2的上述一对纵槽部60内的状态下，光波导路单元W2与基板单元E2相结合而一体化。上述嵌合(参照图4)通过如下所述这样进行，首先，使基板单元E2稍微倾斜地倾倒，使一个嵌合板部5a连同一个突出设置部P一起与一个纵槽部60稍微嵌合，之后，将倾斜地倾倒的上述基板单元E2复位，使另一个嵌合板部5a连同突出设置部P一起与另一个纵槽部60稍微嵌合，在该状态下压入整体而成为完全的嵌合状态。在该嵌合状态下，如先前所述，上述基板单元E2的突出设置部P因与上述纵槽部60的底面61的抵接而变形，从而吸收零件公差。然后，上述变形了的突出设置部P维持与上述纵槽部60的底面61抵接的状态，上述基板单元E2既不晃动也不挠曲。
在此，形成于光波导路单元W2的上述纵槽部60被设计形成为相对于芯部2的透光面2a处于适当的位置。另外，形成在基板单元E2上的嵌合板部5a被设计形成为相对于光学元件8处于适当的位置。因此，通过上述纵槽部60与嵌合板部5a的嵌合，芯部2的透光面2a与光学元件8自动地被适当地定位，成为调芯后的状态。即，在上述嵌合状态下，上述突出设置部P以变形了的状态被定位在上述纵槽部60的底面61上，从而上述光学元件8的图1的(b)中的左右方向(X轴方向)的位置被相对于上述基座10适当地定位。另外，在上述嵌合状态下，沿宽度方向突出的上述嵌合板部5a的下端缘与基座10的表面抵接，通过该抵接，上述光学元件8被沿与基座10的表面呈直角的方向(Y轴方向)适当地定位。
在该情况下，设计为一个突出设置部P与另一个突出设置部P的变形宽度大致相等，不会产生由左右的突出设置部P的变形宽度的差异引起的误差。为了消除这种左右的突出设置部P的变形宽度之差，例如也可以在两突出设置部P的大致对称位置处，加上用于使其变形的作为引导的折痕(虚线状的切口、半切割等)，使其从此处变形。另外，也可以通过减小突出设置部P的突出量来减小能够变形的区域，从而消除变形宽度之差。如此减小突出尺寸情况下的突出设置部P的突出量优选设定在0.005mm～0.02mm的范围内。
另外，在该实施方式中，如图1的(a)、图1的(b)所示，在基座10的与上述基板单元E2相对应的部分，形成有四边形的贯通孔10a，基板单元E2的一部分从基座10的背面突出。该基板单元E2的突出部分在基座10的背面侧例如与用于向光学元件发送信号等的母板(未图示)等相连接。
上述光传感器组件经由下述(1)～(3)的工序制造而成。
(1)制作上述光波导路单元W2的工序(参照图5的(a)～图5的(c)、图6的(a)～图6的(d))。另外，用于说明该工序的图5的(a)～图5的(c)、图6的(a)～图6的(d)是相当于图1的(a)的纵剖视图的附图。
(2)制作上述基板单元E2的工序(参照图7的(a)～图7的(c)、图8的(a)～图8的(b))。
(3)将上述基板单元E2与上述光波导路单元W2相结合的工序。
说明上述(1)的制作光波导路单元W2的工序。首先，准备在形成下包层1时所用的平板状的基板20(参照图5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，优选不锈钢制基板。这是因为，不锈钢制基板相对于热量的耐伸缩性优异，在上述光波导路装置的制造过程中，各种尺寸均大致维持为设计值。另外，基板20的厚度例如设定在20μm～1mm的范围内。
接着，如图5的(a)所示，在上述基板20的表面的规定区域，涂敷在溶剂中溶解有下包层形成用的感光性环氧树脂等感光性树脂而成的清漆，之后根据需要，对该涂敷的清漆进行加热处理(50℃～120℃×10分钟～30分钟左右)而使其干燥，形成下包层1形成用的感光性树脂层1A。然后，利用紫外线等照射线对该感光性树脂层1A进行曝光，从而形成为下包层1。下包层1的厚度通常设定在1μm～50μm的范围内。
接着，如图5的(b)所示，在上述下包层1的表面上，与上述下包层形成用的感光性树脂层1A的形成方法相同地形成芯部形成用的感光性树脂层2A。然后，隔着形成有与芯部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5的(c)所示，溶解并去除上述感光性树脂层2A中的未曝光部分，将残留的感光性树脂层2A形成为芯部2的图案。芯部2的厚度(高度)通常设定在5μm～60μm的范围内。芯部2的宽度通常设定在5μm～60μm的范围内。
另外，作为上述芯部2的形成材料，例如能够列举出与上述下包层1相同的感光性树脂，可使用折射率大于上述下包层1及上包层3(参照图6的(c))的形成材料的折射率的材料。例如通过选择上述下包层1、芯部2、上包层3的各形成材料的种类、调整组成比率来进行该折射率的调整。
接着，准备成形模具30(参照图6的(a))。该成形模具30是用于同时模具成形上包层3(参照图6的(c))和上包层3的具有基板单元嵌合用的纵槽部60(参照图6的(c))的延长部分4的模具。在该成形模具30的下表面上，如图6的(a)从下向上看到的立体图所示，形成有具有与上述上包层3的形状相对应的模面的凹部31。该凹部31具有用于形成上述延长部分4的部分31a和用于形成透镜部3b(参照图6的(c))的部分31b。并且，在上述延长部分形成用的部分31a，形成有用于成形上述基板单元嵌合用的纵槽部60的与上包层3相对应的部分的突条32。另外，在上述成形模具30的上表面上形成有对准标记(未图示)，在使用上述成形模具30时，使该对准标记与芯部2的透光面2a(在图6的(b)中为右端面)对位而对成形模具30适当地定位，上述凹部31及突条32形成在以该对准标记为基准的适当的位置。
因此，使上述成形模具30的对准标记与芯部2的透光面2a对位来设置上述成形模具30，当在该状态下进行成形时，能够在以芯部2的透光面2a为基准的适当的位置同时模具成形上包层3和基板单元嵌合用的纵槽部60。另外，通过使该成形模具30的下表面贴紧下包层1的表面来设置上述成形模具30，通过该成形模具30的设置，由上述凹部31的模面、下包层1的表面和芯部2的表面围成的空间成为成形空间33。而且，在上述成形模具30上，以与上述凹部31连通的状态形成有用于将上包层形成用的树脂注入上述成形空间33中的注入孔(未图示)。
另外，作为上述上包层形成用的树脂，例如能够列举出与上述下包层1相同的感光性树脂。在该情况下，由于需要利用紫外线等照射线透过该成形模具30对填满于上述成形空间33中的感光性树脂进行曝光，因此，作为上述成形模具30，采用由透过照射线的材料构成的成形模具(例如石英制的成形模具)。另外，作为上包层形成用的树脂，也可以使用热固性树脂，在该情况下，作为上述成形模具30，与透明性无关，可采用例如金属制、石英制的成形模具。
然后，如图6的(b)所示，将上述成形模具30在将该成形模具30的对准标记与上述芯部2的透光面2a对位并将成形模具30整体适当地定位的状态下，使该成形模具30的下表面贴紧下包层1的表面。接着，从形成在上述成形模具30上的注入孔向由上述凹部31及突条32的模面、下包层1的表面和芯部2的表面围成的成形空间33内注入上包层形成用的树脂，用上述树脂填满上述成形空间33。接着，在该树脂为感光性树脂的情况下，透过上述成形模具30利用紫外线等照射线进行曝光，之后进行加热处理，在上述树脂为热固性树脂的情况下，进行加热处理。由此，上述上包层形成用的树脂固化，在形成上包层3的同时，形成基板单元嵌合用的纵槽部60(上包层3的延长部分4)。此时，在下包层1与上包层3为相同的形成材料的情况下，下包层1与上包层3在其接触部分产生同化。
接着，进行脱模，如图6的(c)所示，获得上包层3和基板单元嵌合用的纵槽部60的与上包层3相对应的部分。如先前所述，该基板单元嵌合用的纵槽部60的部分使用上述成形模具30而以芯部2的透光面2a为基准地形成，因此相对于芯部2的透光面2a被定位在适当的位置。另外，也能将上述上包层3的透镜部3b定位在适当的位置。
上述上包层3的厚度(距下包层1的表面的厚度)通常设定在大于芯部2的厚度且小于等于1200μm的范围内。另外，上述基板单元嵌合用的纵槽部60的大小与嵌合在该纵槽部60内的基板单元E2的嵌合板部5a及突出设置部P的大小相对应地形成，例如槽深设定在0.2mm～1.2mm的范围内，槽宽设定在0.2mm～2.0mm的范围内。
接着，如图6的(d)所示，从下包层1的背面剥离基板20(参照图示的箭头)。此时，下包层1的与上包层3的上述纵槽部60相对应的部分1a等这样的、不存在有上包层3的部分1b与上包层3之间不具有粘接力，因此，通常以附着在基板20上的状态(与基板20一起)进行剥离。下包层1的除该剥离部分以外的部分维持与上包层3粘接在一起的状态，在下包层1的背面与基板20之间进行剥离。此时，下包层1的与上述纵槽部60相对应的部分1a与上述基板20一起被剥离去除，从而基板单元嵌合用的纵槽部60沿厚度方向贯穿下包层1及上包层3而形成。由此，获得具有下包层1、芯部2、上包层3的、形成有上述基板单元嵌合用的纵槽部60的光波导路单元W2，上述(1)的制作光波导路单元W2的工序完成。
然后，如图2的(a)、图2的(b)所示，利用粘接剂将上述光波导路单元W2粘接在亚克力板(acrylic plate)等基座10上。此时，下包层1与基座10粘接在一起。作为上述基座10，使用表面上没有凹凸的基座，而与材质、透明性、厚度无关，若举例，则除了上述压克力板以外，还可列举出聚丙烯(PP)板、金属板、陶瓷板等。另外，上述基座10的厚度例如设定在500μm～5mm的范围内。
接着，说明上述(2)的制作基板单元E2的工序。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，基于易加工性及尺寸稳定性的观点，优选不锈钢制基板。另外，上述基板5A的厚度例如设定在0.02mm～0.1mm的范围内。
接着，如图7的(a)所示，在上述基板5A的表面的规定区域，涂敷在溶剂中溶解有感光性聚酰亚胺树脂等的、绝缘层形成用的感光性树脂而成的清漆，之后根据需要，对该涂敷的清漆进行加热处理而使其干燥，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，从而形成为规定形状的绝缘层6。绝缘层6的厚度通常设定在5μm～15μm的范围内。
接着，如图7的(b)所示，在上述绝缘层6的表面上，利用相同的材料(通常是作为电路的形成材料的金属材料)形成光学元件安装用焊盘7、与该光学元件安装用焊盘7相连接的上述电路(未图示)以及形成在突出设置部P(参照图8的(a))上的晶种层Po。该形成例如如下所述这样进行。即，首先，利用溅射或无电解镀等在上述绝缘层6的表面形成金属层(厚度60nm～260nm左右)。该金属层为进行之后的电解镀时的晶种层(成为形成电解镀层的基础的层)。接着，在由上述基板5A、绝缘层6及晶种层构成的层叠体的两面上粘合干膜抗蚀剂，之后在形成有上述晶种层的一侧的干膜抗蚀剂上，利用光刻法同时形成上述安装用焊盘7、电配线以及突出设置部形成用晶种层Po的图案的孔部，使上述晶种层的表面部分在该孔部的底部暴露出。接着，利用电解镀，在上述晶种层的在上述孔部的底部暴露出的表面部分，层叠形成电解镀层(厚度5μm～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，利用软蚀刻去除未形成有上述电解镀层的晶种层部分，将由残留的电解镀层与其下方的晶种层构成的层叠部分形成为安装用焊盘7、电配线及突出设置部形成用晶种层Po。如上所述，该突出设置部形成用晶种层Po利用使用了一个光掩模的光刻法与安装用焊盘7同时形成，因此以适当的形状形成在相对于该安装用焊盘7高精度设定的位置。通过该形成，一对突出设置部形成用晶种层Po的外侧端缘之间的距离(成为基板单元E2的总宽度Lc的距离)大于形成于光波导路单元W2的纵槽部60的底面61之间的距离Ls(参照图2的(a))。
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适当的位置处具有嵌合板部5a的整形基板5。此时，整形基板5的总宽度Lm小于形成于光波导路单元W2的纵槽部60的底面61之间的距离Ls。该整形基板5的形成例如如下所述这样进行。即，首先，用干膜抗蚀剂覆盖上述基板5A的背面。然后，利用光刻法使在相对于安装用焊盘7适当的位置形成有嵌合板部5a地保留目标形状的干膜抗蚀剂的部分。然后，通过使用氯化铁水溶液进行蚀刻来去除基板5A的除了该保留的干膜抗蚀剂的部分之外的暴露出的部分。通过该去除，将上述基板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等剥离上述干膜抗蚀剂。通过如上所述那样将基板5A整形为整形基板5，绝缘层6的一部分从整形基板5超出。另外，上述突出设置部形成用晶种层Po的侧端缘部分也从嵌合板部5a的侧端缘超出，该突出设置部形成用晶种层Po形成为突出设置部P。另外，上述整形基板5中的嵌合板部5a的大小，例如纵向长度L1设定在0.5mm～5.0mm的范围内，横向长度L2设定在0.5mm～5.0mm的范围内。
接着，如图8的(a)所示，通过蚀刻去除超出的多余的绝缘层6的部分。该方法例如如下所述进行。即，首先，用干膜抗蚀剂覆盖上述整形基板5的背面及从整形基板5超出的绝缘层6的背面。接着，利用光刻法保留干膜抗蚀剂的所去除的多余的绝缘层6的部分以外的部分。然后，利用聚酰亚胺蚀刻液通过蚀刻去除该保留的干膜抗蚀剂的部分以外的暴露出的绝缘层6的部分。接着，利用氢氧化钠水溶液等剥离上述干膜抗蚀剂。
然后，如图8的(b)所示，在将光学元件8安装在安装用焊盘7上之后，利用透明树脂对上述光学元件8及其周边部进行灌注封装。上述光学元件8的安装用安装机进行，利用该安装机所具有的定位相机等定位装置将上述光学元件8正确地定位于安装用焊盘7。由此，获得包括具有嵌合板部5a的整形基板5、绝缘层6、安装用焊盘7、突出设置部P、光学元件8、封固树脂9的基板单元E2，上述(2)的制作基板单元E2的工序完成。在该基板单元E2中，如先前所述，以安装用焊盘7为基准地形成嵌合板部5a，因此，安装在该安装用焊盘7上的光学元件8与嵌合板部5a处于适当的位置关系。
接着，说明上述(3)的光波导路单元W2与基板单元E2的结合工序。即，首先，如图4所示，在使基板单元E2的光学元件8(参照图3的(a)、图3的(b))的表面(发光部或受光部)朝向光波导路单元W2的芯部2的(参照图2的(a)、图2的(b))的透光面2a侧的状态下，使基板单元E2稍微倾斜地倾倒，使一个嵌合板部5a连同突出设置部P一起与形成于光波导路单元W2的基板单元嵌合用的一个纵槽部60稍微嵌合。接着，将倾斜地倾倒的上述基板单元E2复位，使另一个嵌合板部5a连同突出设置部P一起与另一个纵槽部60稍微嵌合，在该状态下压入整体，使上述光波导路单元W2与基板单元E2一体化(参照图1的(a)、图1的(b))。此时，上述基板单元E2的突出设置部P因与上述纵槽部60的底面61抵接而变形，在该状态下，维持与上述纵槽部60的底面61抵接的状态。然后，通过上述突出设置部P的变形来吸收零件公差，上述基板单元E2既不晃动也不挠曲。另外，也可以利用粘接剂来固定上述纵槽部60与嵌合板部5a及突出设置部P的嵌合部分。这样，目标光传感器组件完成。
图9的(a)、图9的(b)是示意性地表示形成于光波导路单元W2的纵槽部60的变形例的俯视图。这些变形例设计为纵槽部60的底面61的宽度狭小地设定为上述嵌合板部5a的厚度的2倍值以下，使左右的突出设置部P的变形宽度之差极其小或没有变形宽度之差。即，在图9的(a)中，在底面61上形成有台阶部，宽度阶梯式地变窄。在图9的(b)中，在底面61上形成有曲面状的倾斜面，宽度逐渐地变窄。除此以外的部分与图1的(a)、图1的(b)所示的实施方式相同。另外，通过使图1的(a)、图1的(b)所示的纵槽部60的宽度整体变窄，如上所述，也可以使纵槽部60的底面61的宽度变窄。通过如这些变形例所述使纵槽部60的底面61的宽度变窄，上述基板单元E2的嵌合更稳定，能够更可靠地防止基板单元E2的晃动或挠曲。
另外，在上述实施方式中，在形成基板单元E2的安装用焊盘7及电配线的同时，利用相同的材料形成了基板单元E2的突出设置部P，但是突出设置部P的形成方法也可以另有他法。例如，也可以在树脂封装光学元件8之后、利用粘接剂将成为上述突出设置部P的片粘接在嵌合板部5a的侧端缘部。作为上述片的形成材料，既可以是与安装用焊盘7及电配线相同的金属材料，也可以是与其不同的材料。作为这种材料，例如能够列举出合成树脂、橡胶等。
另外，在上述实施方式中，将基板单元E2的突出设置部P形成在基板单元E2的两侧，但是如图10所示，也可以仅在一侧形成突出设置部P。
而且，在上述实施方式中，将基板单元E2的突出设置部P与基板单元E2的安装用焊盘7及电配线形成在同一面上，但是如图11的(a)、图11的(b)所示，也可以在与安装用焊盘7相反的一侧的面上像上述那样粘接片等来形成突出设置部P。图11的(a)是示出了在基板单元E2的两侧形成有突出设置部P的图，图11的(b)是示出了仅在基板单元E2的一侧形成有突出设置部P的图。
而且，通过例如图12所示那样形成为两个L字形的光传感器组件S1、S2，并将这两个光传感器组件S1、S2做成四边形的框状来使用，能够将上述本发明的光传感器组件用作触摸面板中的手指等的触摸位置的检测部件。即，将安装有发光元件8a的基板单元E2嵌合在一个L字形的光传感器组件S1的角部的两个光波导路单元W2上，芯部2的光H所出射的端面2b及上包层3的透镜面朝向上述框状的内侧。将安装有受光元件8b的基板单元E2嵌合在另一个L字形的光传感器组件S2的角部的一个光波导路单元W2上，上包层3的光H所入射的透镜面及芯部2的端面2b朝向上述框状的内侧。而且，以包围触摸面板的四边形的显示器D的屏幕的方式，沿着该屏幕周缘部的四边形设置上述两个L字形的光传感器组件，使来自一个L字形的光传感器组件S1的出射光H能够被另一个L字形的光传感器组件S2接收。由此，能够使上述出射光H在显示器D的屏幕上与该屏幕平行地以网格状走行。因此，在用手指触摸显示器D的屏幕时，该手指遮挡出射光H的一部分，由受光元件8b感知该被遮挡的部分，从而能够检测出上述手指所触摸的部分的位置。另外，在图12中省略了基板单元E2的突出设置部P。另外，用虚线表示芯部2，该虚线的粗细表示芯部2的粗细，并且省略图示芯部2的数量。
接着，一并说明实施例与以往例。但是，本发明并不限定于实施例。
实施例
下包层、上包层(包含延长部分)的形成材料
通过混合双苯氧基乙醇芴二缩水甘油醚(成分A)35重量份、作为脂环式环氧树脂的3’，4’-环氧环己基甲基-3，4-环氧环己烷羧酸酯(DAICEL CHEMICAL INDUSTRIES，LTD.制、CELLOXIDE 2021P)(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(DAICEL CHEMICALINDUSTRIES，LTD.制、CELLOXIDE2081)(成分C)25重量份、4，4’-双[二(β-羟基乙氧基)苯基锍(phenylsulfinio)]苯基硫醚-双-六氟锑酸酯的50重量％碳酸丙二醇酯溶液(成分D)2重量份，调制出下包层和上包层的形成材料。。
芯部的形成材料
通过在乳酸乙酯中溶解上述成分A：70重量份、1，3，3-三{4-[2-(3-氧杂环丁烷基)]丁氧基苯基}丁烷：30重量份、上述成分D：1重量份，调制出芯部的形成材料。
光波导路单元的制作
首先，利用涂抹器在不锈钢制基板的表面涂敷上述下包层的形成材料之后，通过照射2000mJ/cm2的紫外线(波长365nm)进行曝光，从而形成下包层(厚度25μm)(参照图5的(a))。
接着，利用涂抹器在上述下包层的表面涂敷上述芯部的形成材料之后，进行100℃×15分钟的干燥处理，形成感光性树脂层(参照图5的(b))。接着，在感光性树脂层的上方配置形成有与芯部的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，在铬掩模的上方利用接近式曝光法照射4000mJ/cm2的紫外线(波长365nm)而进行曝光之后，进行80℃×15分钟的加热处理。接着，通过使用γ-丁内酯水溶液进行显影，在溶解去除了未曝光部分之后，进行120℃×30分钟的加热处理，从而形成了芯部(厚度50μm，宽度50μm)(参照图5的(c))。
接着，以芯部的透光面为基准地将石英制的成形模具(参照图6的(a))设置在适当位置(参照图6的(b))，该成形模具用于将上包层和基板单元嵌合用的纵槽部(上包层的延长部分)同时模具成形。然后，在将上述上包层及其延长部分的形成材料注入到成形空间中之后，透过该成形模具照射2000mJ/cm2的紫外线而进行曝光。接着，在进行120℃×15分钟的加热处理之后脱模，得到上包层和基板单元嵌合用的纵槽部(参照图6的(c))。上述上包层的厚度(自下包层的表面起的厚度)用接触式膜厚计测量为1000μm。
然后，自下包层的背面剥离不锈钢制基板(参照图6的(d))。此时，下包层的与上包层的上述纵槽部相对应的部分这样的、不存在上包层的部分以附着于不锈钢制基板的状态(与不锈钢制基板一同)剥离。结果，纵槽部形成为在厚度方向上贯穿下包层和上包层。然后，使用粘接剂将该剥离的光波导路单元粘接在亚克力板上(参照图2的(a)、(b))。上述纵槽部的形状设为图1的(a)所示的横截面大致U字状。另外，相对的上述纵槽部的底面间的距离(Ls)为14.00mm。
基板单元的制作
在不锈钢制基板(25mm×30mm×50μm(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，利用半加成法在上述绝缘层的表面形成由晶种层和电解铜镀层(厚度10μm)构成的层叠体，该晶种层由铜/镍/铬合金构成。并且，对该层叠体的表面进行镀金/镀镍处理(厚度金/镍＝0.2μm/2.0μm)，形成由上述层叠体和金/镍镀层构成的光学元件安装用焊盘、电配线以及突出设置部用晶种层(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而言的适当的位置形成嵌合板部，通过利用干膜抗蚀剂进行蚀刻，将不锈钢制基板形成为具有嵌合板部的整形基板(参照图7的(c))。该整形基板的总宽度(Lm)为13.08mm。之后，同样地利用干膜抗蚀剂通过蚀刻去除多余的绝缘层(参照图8的(a))。利用氢氧化钠水溶液剥离各个工序的上述干膜抗蚀剂。
然后，在对上述光学元件安装用焊盘的表面涂敷银膏之后，使用高精度芯片焊接机(安装装置)，借助上述银膏在光学元件安装用焊盘上安装引线接合型的发光元件(Optowell公司制，SM85-1N001)。接着，进行固化处理，使上述银膏固化。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灌注封装(参照图8的(b))。这样，制成了基板单元。该基板单元的嵌合板部的尺寸是纵向长度为2.0mm，横向长度(突出长度)为2.0mm，基板单元的整体宽度为14.05mm。
光传感器组件的制造
使形成在上述基板单元上的一个嵌合板部连同突出设置部一起与形成于上述光波导路单元的一个基板嵌合用的纵槽部相嵌合，接着，使另一个嵌合板部连同突出设置部一起与另一个纵槽部相嵌合，使一对嵌合板部的下端缘与亚克力板的表面相抵接。此时，上述基板单元的突出设置部以与上述纵槽部的底面抵接的状态变形。之后，利用粘接剂固定该嵌合部。这样，制造出光传感器组件(参照图1的(a)、图1的(b))。
以往例
在上述实施例中，作为基板单元，制作了未形成有突出设置部的基板单元。该基板单元的总宽度与相对的上述纵槽部的底面间的距离(Ls)相同，但是由于零件公差，全部形成为比上述距离(Ls)大。除此以外的部分与上述实施例相同。在该以往例中，基板单元向上述发光元件远离芯部的透光面的方向挠曲。
光耦合损失
分别准备5个(样品数N＝5)上述实施例及以往例的光传感器组件。然后，向各个光传感器组件的发光元件中通入电流，使发光元件出射光，测量自光传感器组件的前端部出射的光的强度，计算出光耦合损失。另外，也计算出其平均值及偏差。将其结果示于下述表1中。
表1
根据上述表1所示的光耦合损失的平均值可知，上述实施例与以往例相比，光耦合损失减小。而且，根据上述表1所示的光耦合损失的偏差可知，上述实施例与以往例相比，光耦合损失的偏差也减小。
另外，在上述实施例中，在基板单元的两侧形成了突出设置部，但是即使仅在一侧形成突出设置部(参照图10)，也能够获得与上述实施例相同的结果。另外，即使将突出设置部形成在与发光元件相反的一侧的面上(参照图11的(a)、图11的(b))，也能够获得与上述实施例相同的结果。而且，将光波导路单元的纵槽部的形状做成了图1的(a)所示的横截面大致U字状，但是即使做成图9的(a)、图9的(b)所示的、底面宽度窄的纵槽部，也能够获得与上述实施例相同的结果。
产业上的可利用性
本发明的光传感器组件能够用于触摸面板中的手指等的触摸位置的检测部件或者高速地传送、处理声音或图像等数字信号的信息通信设备、信号处理装置等。

Claims (3)

1.一种光传感器组件，其是将光波导路单元与安装有光学元件的基板单元相结合而成的，其特征在于，
上述光波导路单元具有：下包层；光路用的线状的芯部，其形成于该下包层的表面；上包层，其覆盖该芯部；基板单元嵌合用的左右一对纵槽部，其形成于上述上包层的相对于上述芯部的透光面处于适当位置的部分，该一对纵槽部沿上述光波导路单元的厚度方向延伸；
上述基板单元具有：基板；光学元件，其安装于该基板上的规定部分；一对被嵌合部，其形成于上述基板的相对于该光学元件处于适当位置的部分，与上述基板单元嵌合用的纵槽部相嵌合；突出设置部，其在上述一对被嵌合部的至少一个被嵌合部上向侧方突出地设置，刚性比上述基板的刚性低；
使形成于上述基板单元的上述被嵌合部连同上述突出设置部一起与形成于上述光波导路单元的上述纵槽部相嵌合，在上述突出设置部因与上述纵槽部的抵接而变形的状态下、且在上述基板单元未挠曲的状态下进行上述光波导路单元与上述基板单元的结合。
2.根据权利要求1所述的光传感器组件，其特征在于，
上述纵槽部的底面的宽度设定为上述被嵌合部的厚度的2倍值以下，形成于上述基板单元的上述突出设置部被定位于上述纵槽部的底面。
3.根据权利要求1或2所述的光传感器组件，其特征在于，
上述基板单元的上述突出设置部为铜制的。
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