JP5693986B2 - 光センサモジュール - Google Patents

Description

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に関するものである。

光センサモジュールは、図９（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 を接着剤等により接着して製造される。なお、図９（ａ），（ｂ）において、符号７５は基台、符号８５は封止樹脂である。

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９（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、基板ユニットＥ₀ 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の先端部のレンズ部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が発生する起電圧）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９（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の先端部のレンズ部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の後端部７３ａを経て出射させた状態で、コア７２の一端面７２ａに対して、基板ユニットＥ₀ の位置を変化させつつ、その受光素子で受光する光量（起電圧）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。

特開平５−１９６８３１号公報

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。

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２００９−１８０７２３）。この光センサモジュールは、その平面図を図１０（ａ）に、その右端部を右斜め上から見た斜視図を図１０（ｂ）に示すように、光導波路ユニットＷ₁ において、オーバークラッド層４３の、コア４２の存在しない両側部分〔図１０（ａ）の右端部の上下部分〕を、コア４２の軸方向に沿って〔図１０（ａ）の右方向に〕延長している。そして、その延長部分４４に、光導波路ユニットＷ₁ の厚み方向に延びる、基板ユニット嵌合用の一対の縦溝部４４ａが、コア４２の光透過面（一端面）４２ａに対して適正な位置に、形成されている。一方、基板ユニットＥ₁ の左右両側部（横方向の両側部）には、光学素子５４に対して適正な位置に、上記縦溝部４４ａに嵌合する嵌合部５１ａが形成されている。

そして、上記光センサモジュールでは、上記光導波路ユニットＷ₁ に形成されている上記縦溝部４４ａに、上記基板ユニットＥ₁ に形成されている上記嵌合部５１ａが嵌合された状態で、光導波路ユニットＷ₁ と上記基板ユニットＥ₁ とが結合されている。ここで、上記光導波路ユニットＷ₁ の縦溝部４４ａは、上記コア４２の光透過面４２ａに対して適正な位置になるよう設計されており、上記基板ユニットＥ₁ の嵌合部５１ａは、上記光学素子５４に対して適正な位置になるよう設計されていることから、上記縦溝部４４ａと上記嵌合部５１ａとの嵌合により、上記コア４２と上記光学素子５４とが自動的に調芯される。なお、図１０（ａ），（ｂ）において、符号４５は基台、符号４５ａは基台４５に形成された、基板ユニットＥ₁ を貫通させる貫通孔、符号５１は上記嵌合部５１ａが形成された整形基板、符号５５は封止樹脂である。

このように、本出願人が先に出願した上記光センサモジュールでは、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５４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。

ところで、最近、上記光センサモジュールに対し、光導波路ユニットＷ₁ の幅を狭くすることが要求されてきている。しかしながら、上記光導波路ユニットＷ₁ の幅を狭くすると、その両側部分に上記延長部分４４を形成することができず、上記延長部分４４は片側部分だけにしか形成することができない。その場合、上記延長部分４４に形成されていた基板ユニット嵌合用の縦溝部４４ａも片側のみとなるため、その縦溝部４４ａに基板ユニットＥ₁ を嵌合しても、その嵌合部５１ａは片側のみとなり、基板ユニットＥ₁ の支持が不安定になる。そのため、上記縦溝部４４ａに基板ユニットＥ₁ を嵌合しても、適正な調芯状態にすることができないおそれがある。この点で、改善の余地がある。

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溝部に基板ユニットの嵌合部を嵌合させてなる光センサモジュールにおいて、基板ユニットの嵌合部が片側のみであっても、基板ユニットの支持が安定している光センサモジュールの提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の光センサモジュールは、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結合させてなる光センサモジュールであって、上記光導波路ユニットが、アンダークラッド層と、このアンダークラッド層の表面に形成された光路用の線状のコアと、このコアを被覆するオーバークラッド層と、このオーバークラッド層の片側側縁部を上記コアの軸方向に延長した片側延長部分と、上記コアの光透過面に対して適正位置となる上記片側延長部分に形成された基板ユニット嵌合用溝部と、この溝部内の側壁面に突出形成され上記基板ユニットの嵌合部に当接する突出片とを備え、上記基板ユニットが、基板と、この基板上の所定部分に実装された光学素子と、この光学素子に対して適正位置となる上記基板の部分に形成された、上記溝部に嵌合する嵌合部とを備え、上記光導波路ユニットと上記基板ユニットとの結合が、上記光導波路ユニットのオーバークラッド層の片側延長部分に形成された上記溝部に、上記基板ユニットの上記嵌合部を嵌合させ、その嵌合部に上記溝部内の突出片を当接させた状態でなされ、上記光導波路ユニットのコアの上記光透過面と上記基板ユニットに実装された上記光学素子とが調芯状態で非接触状態になっているという構成をとる。

本発明の光センサモジュールは、光導波路ユニットにおいて、コアの光透過面と基板ユニット嵌合用溝部とが適正な位置関係になっている。また、基板ユニットにおいて、光学素子と上記溝部に嵌合する嵌合部とが適正な位置関係になっている。そのため、上記光導波路ユニットの溝部に、上記基板ユニットの嵌合部を嵌合させた状態、すなわち、上記光導波路ユニットと上記基板ユニットとが結合した状態では、自動的に調芯された状態になっている。さらに、その状態では、上記基板ユニットの嵌合部に、上記溝部内の突出片が当接しているため、上記基板ユニットの嵌合部が片側のみであっても、その基板ユニットの支持が安定しており、コアと光学素子との適正な調芯状態を維持することができる。

特に、上記突出片が、上記基板ユニット嵌合用溝部内の互いに対面する両側壁面に複数形成され、一方の側壁面の隣り合う突出片と突出片との間の凹部に、他方の側壁面の突出片が対面するよう、上記突出片が配設されている場合には、基板ユニットの支持がより安定し、コアと光学素子との調芯状態を高度に維持することができる。

（ａ）は、本発明の光センサモジュールの一実施の形態を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の右端部を右斜め上方から見た斜視図である。 （ａ）は、上記光センサモジュールの光導波路ユニットを模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の右端部を右斜め上方から見た斜視図である。 （ａ）は、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平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の左側を左斜め上方から見た斜視図である。 （ａ）は、上記光導波路ユニットのアンダークラッド層の形成工程を模式的に示す説明図であり、（ｂ）は、（ａ）に続くコアの形成工程を模式的に示す説明図である。 （ａ）は、上記光導波路ユニットの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。 （ａ）〜（ｄ）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。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の光センサモジュールの他の実施の形態の縦溝部を模式的に示す平面図である。 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。 （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。 （ａ）は、本出願人が先に出願した光センサモジュールを模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の右端部を右斜め上方から見た斜視図である。

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。

図１（ａ）は、本発明の光センサモジュールの一実施の形態を示す平面図であり、図１（ｂ）は、その右端部を右斜め上方から見た斜視図である。この光センサモジュールは、本出願人が先に出願した光センサモジュール〔図１０（ａ），（ｂ）参照〕の光導波路ユニットＷ₁ と基板ユニットＥ₁ とを以下のように形成したものとなっている。すなわち、光導波路ユニットＷ₂ は、幅が狭く形成され、それに伴って、延長部分４が片側部分のみ形成されている。さらに、その片側の延長部分４に形成されている縦溝部６０内の側壁面に、複数の突出片６１が延長部分４と一体的に形成されている。この実施の形態では、上記突出片６１は、光導波路ユニットＷ₂ の厚み方向に延びており、横断面が台形状になっている。また、上記突出片６１は、上記縦溝部６０内の互いに対面する両側壁面のそれぞれに、４本ずつ形成されており、一方の側壁面において隣り合う突出片６１と突出片６１との間の凹部に、他方の側壁面の突出片６１が対面するよう、上記突出片６１が配設されている。また、基板ユニットＥ₂ には、上記縦溝部６０に嵌合する嵌合部５ａが、片側部分のみ形成されている。

そして、上記基板ユニットＥ₂ が上記光導波路ユニットＷ₂ に嵌合された状態では、上記基板ユニットＥ₂ の片側にある嵌合部５ａが、上記縦溝部６０に嵌合され、上記嵌合部５ａの表裏面に、縦溝部６０内の突出片６１が当接している。これにより、上記基板ユニットＥ₂ の嵌合部５ａが片側のみであっても、基板ユニットＥ₂ を安定して支持することができる。このように、上記光導波路ユニットＷ₂ の縦溝部６０内に上記突出片６１を形成し、その突出片６１と上記基板ユニットＥ₂ の片側にある嵌合部５ａとを当接させることにより、上記基板ユニットＥ₂ の嵌合部５ａが片側のみであっても、基板ユニットＥ₂ を安定して支持できるようにすることが、本発明の大きな特徴である。

より詳しく説明すると、この実施の形態の上記光導波路ユニットＷ₂ が、本出願人が先に出願した光センサモジュールの光導波路ユニットＷ₁ 〔図１０（ａ），（ｂ）参照〕と異なる点は、先に述べたように、光導波路ユニットＷ₂ 自体の幅が狭く、延長部分４が片側部分のみとなっている点、およびその延長部分４に形成されている縦溝部６０内の側壁面に、突出片６１が形成されている点である。そして、上記縦溝部６０内で対峙する突出片６１と突出片６１との間の距離Ｍは、上記基板ユニットＥ₂ を安定して支持する観点から、その縦溝部６０に嵌合される上記基板ユニットＥ₂ の嵌合部５ａの厚みと同等ないしそれよりも僅かに狭く設定される。それ以外は、本出願人が先に出願した光センサモジュールの光導波路ユニットＷ₁ と同様である。

その同様の部分について説明すると、上記光導波路ユニットＷ₂ は、その平面図を図２（ａ）に、その右端部を右斜め上方から見た斜視図を図２（ｂ）に示すように、基台１０の表面に、接着剤により接着されており、上記基台１０の表面に接着された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と、このコア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。光導波路ユニットＷ₂ の一端部側〔図２（ａ）では右側〕では、コア２の存在しないオーバークラッド層３の片側側縁部が、コア２の軸方向に沿って延長されているとともに、上記基台１０の表面まで下方に延長されている。そして、その延長部分４に、上記縦溝部６０が、その延長部分４を厚み方向に貫通した状態で、コア２の軸方向と直角に形成されている。この縦溝部６０は、コア２の光透過面２ａに対して適正位置に形成されている。

一方、上記基板ユニットＥ₂ は、上記光導波路ユニットＷ₂ の縦溝部６０に嵌合する嵌合部５ａを片側のみとしたこと以外は、本出願人が先に出願した光センサモジュールの基板ユニットＥ₁ 〔図１０（ａ），（ｂ）参照〕と同様である。すなわち、上記基板ユニットＥ₂ は、その平面図を図３（ａ）に、それを左斜め上方から見た斜視図を図３（ｂ）に示すように、整形基板５と、この整形基板５の表面に、絶縁層（図示せず）および光学素子実装用パッド（図示せず）を介して実装された光学素子８と、この光学素子８を封止する封止樹脂９とを備えている。そして、上記整形基板５には、上記縦溝部６０〔図２（ａ），（ｂ）参照〕に嵌合するための嵌合部５ａが整形基板５の横方向のうちの片側方向〔図３（ｂ）の左方向〕に突出した状態で形成されている。この嵌合部５ａは、エッチングにより形成され、上記光学素子実装用パッドに対して、適正に位置決めされ整形されている。そのため、上記嵌合部５ａは、上記光学素子実装用パッドに実装された光学素子８に対して、適正位置に形成されている。その嵌合部５ａの突出長さＬ₁ は、上記縦溝部６０の奥行き深さと略同値に設定されることが好ましい。また、上記絶縁層は、上記整形基板５のうち嵌合部５ａを除く表面に形成されている。上記光学素子実装用パッドは、上記絶縁層の表面中央部に形成されている。上記光学素子８は、光学素子実装用パッドに実装されている。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、上記絶縁層の表面には、光学素子実装用パッドに接続する電気回路（図示せず）が形成されている。

そして、上記光センサモジュールは、図１（ａ），（ｂ）に示すように、上記光導波路ユニットＷ₂ の片側の延長部分４に形成された上記縦溝部６０に、上記基板ユニットＥ₂ の片側に形成された上記嵌合部５ａが嵌合されている状態で、光導波路ユニットＷ₂ と基板ユニットＥ₂ とが結合され一体化されている。この状態では、先に述べたように、上記縦溝部６０に嵌合されている上記嵌合部５ａの表裏面に、縦溝部６０内の突出片６１が当接しており、それにより、基板ユニットＥ₂ を安定的に支持している。

ここで、先に述べたように、光導波路ユニットＷ₂ に形成された上記縦溝部６０は、コア２の光透過面２ａに対して適正位置に形成されている。また、基板ユニットＥ₂ に形成された嵌合部５ａは、光学素子８に対して適正位置に形成されている。そのため、上記縦溝部６０と嵌合部５ａとの嵌合により、コア２の光透過面２ａと光学素子８とは、適正に位置決めされ、自動的に調芯された状態になっている。すなわち、上記嵌合により、上記光学素子８は、上記基台１０の表面に平行な方向〔図１（ｂ）におけるコア２の軸方向（Ｘ軸方向）およびそれと直角な方向（Ｙ軸方向）〕が適正に位置決めされている。そのうち、Ｙ軸方向の位置決めは、例えば、上記嵌合部５ａの横方向先端縁を上記縦溝部６０の奥壁面に当接させたり、上記嵌合部５ａのＹ軸方向の嵌合長さを設定する等して行うことができる。また、上記嵌合状態では、片側に突出した上記嵌合部５ａの下端縁が基台１０の表面に当接しており、その当接により、上記光学素子８は、基台１０の表面に直角な方向〔図１（ｂ）におけるＺ軸方向〕が適正に位置決めされている。

なお、この実施の形態では、図１（ａ），（ｂ）に示すように、上記基板ユニットＥ₂ に対応する基台１０の部分に、四角形の切欠き部１０ａが形成され、基板ユニットＥ₂ の一部分が、上記基台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、基台１０の裏面側において、例えば、光学素子８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。

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４（ａ）〜（ｂ），図５（ａ）〜（ｄ）参照〕。なお、この工程を説明する図４（ａ）〜（ｂ），図５（ａ）〜（ｄ）は、図１（ａ）の縦断面図に相当する図面である。
（２）上記基板ユニットＥ₂ を作製する工程〔図６（ａ）〜（ｄ）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。

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基板２０〔図４（ａ）参照〕を準備する。この基板２０の形成材料としては、例えば、ガラス，石英，シリコン，樹脂，金属等があげられる。なかでも、ステンレス製基板が好ましい。ステンレス製基板は、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、基板２０の厚みは、例えば、２０μｍ〜１ｍｍの範囲内に設定される。

ついで、図４（ａ）に示すように、上記基板２０の表面の所定領域に、フォトリソグラフィ法により、アンダークラッド層１を形成する。このアンダークラッド層１の形成材料としては、感光性エポキシ樹脂等の感光性樹脂が用いられる。アンダークラッド層１の厚みは、例えば、１〜５０μｍの範囲内に設定される。

つぎに、図４（ｂ）に示すように、上記アンダークラッド層１の表面に、フォトリソグラフィ法により、所定パターンのコア２を形成する。このコア２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５（ｃ）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。コア２の厚みは、例えば、５〜１００μｍの範囲内に設定される。コア２の幅は、例えば、５〜１００μｍの範囲内に設定される。

つぎに、成形型３０〔図５（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５（ｃ）参照〕と、基板ユニット嵌合用の縦溝部６０〔図５（ｃ）参照〕を有するオーバークラッド層３の延長部分４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５（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凹部３１が形成されている。この凹部３１は、上記延長部分４を形成するための部分３１ａと、レンズ部３ｂ〔図５（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縦溝部６０を成形するための突条３２が形成されている。さらに、その突条３２の表面には、縦溝部６０内の側壁面に突出片６１〔図２（ａ），（ｂ）参照〕を形成するための凹溝３２ａ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の光透過面２ａ〔図５（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、上記凹部３１および突条３２が形成されている。

このため、上記成形型３０のアライメントマークをコア２の光透過面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の光透過面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縦溝部６０とを同時に型成形することができる。また、上記成形型３０のセットは、その成形型３０の下面を基板２０の表面に密着させることにより行われ、それにより、上記凹部３１および突条３２の型面と基板２０の表面とアンダークラッド層１の表面とコア２の表面とで囲まれる空間が成形空間３３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３３に注入するための注入孔（図示せず）が、上記凹部３１に連通した状態で形成されている。

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３３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。

そして、上記成形型３０を、図５（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の光透過面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の下面を基板２０の表面に密着させる。ついで、上記凹部３１および突条３２の型面と基板２０の表面とアンダークラッド層１の表面とコア２の表面とで囲まれた成形空間３３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３３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縦溝部６０（オーバークラッド層３の延長部分４）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。

つぎに、脱型し、図５（ｃ）に示すように、オーバークラッド層３と、その延長部分４と、基板ユニット嵌合用の縦溝部６０（突出片６１を含む）とを得る。この基板ユニット嵌合用の縦溝部６０（突出片６１を含む）の部分は、先に述べたように、上記成形型３０を用いコア２の光透過面２ａを基準として形成したため、コア２の光透過面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３ｂも、適正な位置に位置決めされている。

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、コア２の厚みを上回り１２００μｍ以下の範囲内に設定される。また、上記基板ユニット嵌合用の縦溝部６０（突出片６１を含む）の大きさは、先に述べたように、それに嵌合する基板ユニットＥ₂ の嵌合部５ａの大きさに対応して形成される。例えば、上記縦溝部６０内で対峙する突出片６１と突出片６１との間の距離Ｍ〔図１（ａ）参照〕は、０．０２５〜０．１５ｍｍの範囲内に設定され、上記縦溝部６０の奥行き深さ〔図１（ｂ）のＹ軸方向の深さ〕は、３〜３０ｍｍの範囲内に設定される。また、上記突出片６１の突出量（突出高さ）は、例えば、０．２〜１．５ｍｍの範囲内に設定され、上記突出片６１の断面台形状の頂面の幅は、例えば、０．５〜５ｍｍの範囲内に設定される。

ついで、図５（ｄ）に示すように、アンダークラッド層１の裏面から基板２０を剥離する（図示の矢印参照）。これにより、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、その延長部分４に上記基板ユニット嵌合用の縦溝部６０（突出片６１を含む）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。

そして、上記光導波路ユニットＷ₂ を、図２（ａ），（ｂ）に示すように、アクリル板等の基台１０上に、接着剤により接着する。このとき、アンダークラッド層１と基台１０とを接着させる。上記基台１０としては、表面に凹凸のないものが用いられ、材質，透明性，厚みは問わないが、例をあげると、上記アクリル板以外に、ポリプロピレン（ＰＰ）板，金属板，セラミック板，石英ガラス板，青板ガラス等があげられる。また、上記基台１０の厚みは、例えば、１００μｍ〜５ｍｍの範囲内に設定される。

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６（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、ステンレス製基板が好ましい。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。

ついで、図６（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、例えば、５〜１５μｍの範囲内に設定される。

つぎに、図６（ｂ）に示すように、上記絶縁層６の表面に、光学素子実装用パッド７およびそれに接続する電気回路（図示せず）を形成する。この実装用パッド（電気回路を含む）７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、フォトリソグラフィ法により上記実装用パッド（電気回路を含む）７のパターンの孔部を形成し、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、残存した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（電気回路を含む）７に形成する。

ついで、図６（ｃ）に示すように、上記基板５Ａを、実装用パッド７に対して適正な位置に嵌合部５ａを有する整形基板５に形成する。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。そして、実装用パッド７に対して適正な位置に嵌合部５ａ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、上記基板５Ａが、嵌合部５ａを有する整形基板５に形成される。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。なお、上記整形基板５における嵌合部５ａの大きさは、例えば、横の長さ（突出長さ）Ｌ₁ が５〜２５ｍｍの範囲内、高さＬ₂ が０．３〜５．０ｍｍの範囲内に設定される。

そして、図６（ｄ）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、嵌合部５ａを有する整形基板５と、絶縁層６と、実装用パッド７と、光学素子８と、封止樹脂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、嵌合部５ａ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と嵌合部５ａとは適正な位置関係にある。

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３（ａ），（ｂ）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２（ａ），（ｂ）参照〕のコア２の光透過面２ａ側に向けた状態で、光導波路ユニットＷ₂ に形成した基板ユニット嵌合用の縦溝部６０に、上記基板ユニットＥ₂ に形成した嵌合部５ａを嵌合させ、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（ａ），（ｂ）参照〕。このとき、嵌合部５ａの下端縁を上記基台１０の表面に当接させる。なお、上記嵌合は、上記縦溝部６０の上から行っても、横から行ってもよい。また、必要に応じて、上記縦溝部６０と嵌合部５ａとの嵌合部分を接着剤で固定してもよい。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。

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の光透過面２ａと基板ユニット嵌合用の縦溝部６０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と嵌合部５ａとが適正な位置関係にある。そのため、上記のように、上記縦溝部６０に上記嵌合部５ａを嵌合し、上記光センサモジュールを作製すると、コア２の光透過面２ａと光学素子８とが、自動的に調芯される。その結果、調芯作業が不要となる。

図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明の光センサモジュールの他の実施の形態の縦溝部６０を模式的に示す平面図である。これらの実施の形態は、光導波路ユニットＷ₂ に形成する縦溝部６０の突出片６１の配設が特徴的となっている。すなわち、図７（ａ）では、図２（ａ）に示す縦溝部６０に形成されていた、一方の側壁面の最も奥側の突出片６１が形成されておらず、その一方の側壁面の突出片６１が３本、他方の側壁面の突出片６１が４本となっている。図７（ｂ），（ｃ）では、縦溝部６０内のいずれか一方の側壁面にのみ、突出片６１が形成されている〔図７（ｂ）では３本、図７（ｃ）では４本〕。図７（ａ）〜（ｃ）において、上記以外の部分は、図１（ａ），（ｂ）に示す実施の形態と同様である。そして、図７（ａ）〜（ｃ）に示す実施の形態でも、図１（ａ），（ｂ）に示す実施の形態と同様の作用・効果を奏する。

なお、上記各実施の形態では、基板ユニット嵌合用の縦溝部６０内の突出片６１の横断面形状を台形状としたが、他の形状でもよく、例えば、長方形状，半円状，三角形状等でもよい。また、突出片６１の数も、適宜設定すればよい。例えば、図２（ａ），図７（ａ）のように縦溝部６０内の互いに対面する両側壁面に突出片６１を形成する場合は、一方の側壁面に１本以上、他方の側壁面に２本以上形成すればよい。図７（ｂ），（ｃ）のように縦溝部６０内のいずれか一方の側壁面に突出片６１を形成する場合は、１本以上形成すればよい。

さらに、上記各実施の形態では、縦溝部６０を形成する両側壁面の長さ〔図１（ｂ）のＹ軸方向の長さ〕を同じ長さに形成したが、他でもよく、いずれか一方の側壁面が長くてもよい。また、図１（ｂ）では、縦溝部６０に嵌合される基板ユニットＥ₂ の嵌合部５ａの高さＬ₂ 〔図６（ｃ）参照〕を、縦溝部６０と同じ高さに図示したが、上記嵌合により基板ユニットＥ₂ を支持することができれば、嵌合部５ａの高さＬ₂は、縦溝部６０よりも高くても低くてもよい。

そして、上記各実施の形態では、縦溝部６０と嵌合部５ａとの嵌合させた後、その嵌合部分に必要に応じて接着剤で固定したが、その接着剤を使用する場合、上記縦溝部６０に嵌合部５ａを嵌合させるのに先立って、上記縦溝部６０に接着剤を塗布し、その接着剤が固化する前に、上記嵌合を行ってもよい。そのようにすると、接着剤が潤滑剤の作用をするため、上記嵌合が容易となる。さらに、その場合の嵌合方向は、作業性の観点から、横から行うことが好ましい。

また、上記各実施の形態では、光導波路ユニットＷ₂ を基台１０の表面に接着剤により接着したが、この基台１０は、光導波路ユニットＷ₂ のアンダークラッド層１の下面全面に対して設けてもよいし、基板ユニットＥ₂ が嵌合する縦溝部６０に対応する部分等に部分的に設けてもよいし、全く設けなくてもよい。なお、基台１０を全く設けない場合は、光導波路ユニットＷ₂ を基台１０の表面に、接着剤を用いることなく載置し、基板ユニットＥ₂ を縦溝部６０に嵌合した後、上記基台１０を取り除くようにする。

そして、上記本発明の光センサモジュールは、例えば、図８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１箇所に、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、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８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。

つぎに、実施例について説明する。但し、本発明は、実施例に限定されるわけではない。

〔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ジ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。

〔コアの形成材料〕
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、コアの形成材料を調製した。

〔光導波路ユニットの作製〕
上記アンダークラッド層，コア，オーバークラッド層の各形成材料を用い、ステンレス製基板に、上記実施の形態と同様にして、光導波路ユニットを作製した。そして、アンダークラッド層の裏面から上記ステンレス製基板を剥離した後、得られた光導波路ユニットを、アクリル板上に、接着剤を用いて接着した。

オーバークラッド層の延長部分に形成された縦溝部は、図２（ａ）に示すものとした。その延長部分の高さ（厚み）は、１ｍｍとした。また、縦溝部の寸法は、対峙する突出片と突出片との間の距離を０．０５ｍｍ、縦溝部の奥行き深さを１３．４７ｍｍ、突出片の突出量（突出高さ）を１ｍｍ、突出片の断面台形状の頂面の幅を１ｍｍとした。

〔基板ユニットの作製〕
上記実施の形態と同様にして、ステンレス製基板〔２５ｍｍ×３０ｍｍ×０．０５ｍｍ（厚み）〕の表面の一部分に、絶縁層，光学素子実装用パッドおよび電気配線を形成し、そのステンレス製基板の片側を、上記縦溝部に嵌合する嵌合部に形成した。この嵌合部の寸法は、高さを１ｍｍ、横の長さ（突出長さ）を１５ｍｍとした。

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、その上に、ワイヤーボンディングタイプの発光素子（Ｏｐｔｏｗｅｌｌ社製、ＳＭ８５−１Ｎ００１）を実装した。その後、上記発光素子およびその周辺部を、透明樹脂（日東電工社製、ＮＴ−８０３８）によりポッティング封止した。このようにして、基板ユニットを作製した。

〔光センサモジュールの製造〕
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縦溝部に、接着剤を塗布し、その接着剤が固化する前に、上記基板ユニットの嵌合部を横方向にスライドさせるようにして、上記縦溝部に嵌合させた。そして、その嵌合部の横方向先端縁を上記縦溝部の奥壁面に当接させるとともに、その嵌合部の下端縁をアクリル板の表面に当接させた。その後、上記接着剤を固化した。このようにして、光センサモジュールを製造した。

〔光伝播試験〕
上記実施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た。そして、光センサモジュールの他端部から光が出射されることを確認した。

この結果から、上記製法では、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、適正に光伝播することがわかる。

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。

Ｗ₂ 光導波路ユニット
Ｅ₂ 基板ユニット
３ オーバークラッド層
４ 延長部分
５ａ 嵌合部
８ 光学素子
６０ 縦溝部
６１ 突出片

Claims (2)

1. 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結合させてなる光センサモジュールであって、上記光導波路ユニットが、アンダークラッド層と、このアンダークラッド層の表面に形成された光路用の線状のコアと、このコアを被覆するオーバークラッド層と、このオーバークラッド層の片側側縁部を上記コアの軸方向に延長した片側延長部分と、上記コアの光透過面に対して適正位置となる上記片側延長部分に形成された基板ユニット嵌合用溝部と、この溝部内の側壁面に突出形成され上記基板ユニットの嵌合部に当接する突出片とを備え、上記基板ユニットが、基板と、この基板上の所定部分に実装された光学素子と、この光学素子に対して適正位置となる上記基板の部分に形成された、上記溝部に嵌合する嵌合部とを備え、上記光導波路ユニットと上記基板ユニットとの結合が、上記光導波路ユニットのオーバークラッド層の片側延長部分に形成された上記溝部に、上記基板ユニットの上記嵌合部を嵌合させ、その嵌合部に上記溝部内の突出片を当接させた状態でなされ、上記光導波路ユニットのコアの上記光透過面と上記基板ユニットに実装された上記光学素子とが調芯状態で非接触状態になっていることを特徴とする光センサモジュール。
2. 上記基板ユニット嵌合用溝部内の突出片が、その溝部内の互いに対面する両側壁面に複数形成され、一方の側壁面の隣り合う突出片と突出片との間の凹部に、他方の側壁面の突出片が対面した状態で、上記突出片が配設されている請求項１記載の光センサモジュール。

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