KR20110101059A - 광 센서 모듈의 제조 방법 및 이에 의해서 획득된 광 센서 모듈 - Google Patents

광 센서 모듈의 제조 방법 및 이에 의해서 획득된 광 센서 모듈 Download PDF

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KR20110101059A
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

광 도파로 유닛의 코어와 기판 유닛의 광학 소자의 조심 작업을 필요없게 함과 아울러, 돌기부의 두께가 50㎛ 미만이어도, 조심 정밀도를 악화시키지 않는 광 센서 모듈의 제조 방법 및 이에 의해서 획득된 광 센서 모듈을 제공한다.
수직벽 높이 50㎛ 미만인 돌기부(4) 및 홈부(3b)를 갖는 광 도파로 유닛(W2)과, 돌기부(4)에 위치 결정되는 위치 결정 판부(5a)의 위치 결정용 부재(P) 및 홈부(3b)에 끼워 맞춤하는 끼워 맞춤 판부(5b)를 갖는 기판 유닛(E2)을 개별적으로 제작하고, 돌기부(4)의 수직벽에 위치 결정용 부재(P)의 모서리부를 위치 결정하며, 홈부(3b)에 끼워 맞춤 판부(5b)를 끼워 맞춤하여 광 도파로 유닛(W2)과 기판 유닛(E2)을 일체화한다. 여기서, 돌기부(4)는 코어(2)의 광 송수용 단면(2a)에 대해 적정 위치에 형성되어 있다. 또한, 위치 결정용 부재(P)는 광학 소자(8)에 대해 적정 위치에 형성되어 있다. 이 때문에, 코어(2)의 광 송수용 단면(2a)와 광학 소자(8)는 자동적으로 조심된다.

Description

광 센서 모듈의 제조 방법 및 이에 의해서 획득된 광 센서 모듈{METHOD FOR MANUFACTURING OPTICAL SENSOR MODULE AND OPTICAL SENSOR MODULE OBTAINED BY THE SAME}
본 발명은 광 도파로 유닛과, 광학 소자가 실장된 기판 유닛을 구비한 광 센서 모듈의 제조 방법 및 이에 의해서 획득된 광 센서 모듈에 관한 것이다.
광 센서 모듈은 도 13(a), (b)에 나타낸 바와 같이, 언더클래드층(71), 코어(72) 및 오버클래드층(73)을 이 순서로 형성한 광 도파로 유닛(W0)과, 기판(81)에 광학 소자(82)가 실장된 기판 유닛(E0)를 개별적으로 제작하고, 상기 광 도파로 유닛(W0)의 코어(72)와 기판 유닛(E0)의 광학 소자(82)를 조심(調芯)한 상태로, 상기 광 도파로 유닛(W0)의 단부(端部)에 상기 기판 유닛(E0)을 접속하여 제조된다. 한편, 도 13(a), (b)에 있어서, 부호 74는 접착제층, 부호 75는 기대(基台), 부호 83은 절연층, 부호 84는 광학 소자 실장용 패드, 부호 85는 투명 수지층이다.
여기서, 상기 광 도파로 유닛(W0)의 코어(72)와 기판 유닛(E0)의 광학 소자(82)와의 상기 조심은, 통상, 자동 조심기를 이용하여 행해진다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). 이 자동 조심기에서는, 광 도파로 유닛(W0)을 고정 스테이지(도시 생략)에 고정하고, 기판 유닛(E0)을 이동 가능한 스테이지(도시 생략)에 고정한 상태에서 행해진다. 즉, 상기 광학 소자(82)가 발광 소자인 경우, 도 13(a)에 나타낸 바와 같이, 이 발광 소자로부터 광(H1)을 발광시킨 상태에서, 코어(72)의 일단면(광입구)(72a)에 대해 발광 소자의 위치를 변화시키면서, 코어(72)의 타단면(광출구)(72b)로부터 오버클래드층(73)의 타단부의 렌즈부(73b)를 지나서 출사한 광의 광량(자동 조심기에 구비되어 있는 수광 소자(91)에 생기는 전압)을 모니터링하고, 그 광량이 최대로 된 위치를, 조심 위치(코어(72)와 광학 소자(82)가 서로 적정하게 되는 위치)로서 결정한다. 또한, 상기 광학 소자(82)가 수광 소자인 경우, 도 13(b)에 나타낸 바와 같이, 코어(72)의 타단면(72b)으로부터 일정량의 광(자동 조심기에 구비되어 있는 발광 소자(92)로부터 발광되어, 오버클래드층(73)의 타단부의 렌즈부(73b)를 투과한 광)(H2)을 입광시키고, 그 광(H2)을 코어(72)의 일단면(72a)으로부터 오버클래드층(73)의 일단부(73a)를 지나서 출사시킨 상태에서, 코어(72)의 일단면(72a)에 대해, 수광 소자의 위치를 변화시키면서, 그 수광 소자로 수광하는 광량(전압)을 모니터링하고, 그 광량이 최대로 된 위치를 조심 위치로서 결정한다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 평 5-196831호 공보
그러나, 상기 자동 조심기를 이용한 조심에서는, 고정밀도의 조심이 가능하지만, 수고와 시간을 필요로 하여, 대량 생산에는 적합하지 않다.
그래서, 본 출원인은 상기와 같은 기기와 수고를 들이지 않고 조심할 수 있는 광 센서 모듈을 제안하여 이미 출원하였다(일본 특허 출원 제 2009-237771 호). 이 광 센서 모듈은 그 일단부의 사시도를 도 14에 나타낸 바와 같이, 광 도파로 유닛(W1)의 언더클래드층(41)의 표면에서, 코어(42)의 광 송수용 단면(42a)에 대해 적정한 위치에, 기판 유닛 위치 결정용의 한 쌍의, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(44) 및 기판 유닛 끼워 맞춤용 한 쌍의 홈부(43b)가 형성되어 있다. 한편, 기판 유닛(E1)에 있어서, 상기 광 도파로 유닛(W1)의 돌기부(44)의 슬릿 부분(ㄷ자 형상의 안쪽 부분)(44a)으로 위치 결정되는 위치 결정 판부(51a) 및 상기 광 도파로 유닛(W1)의 홈부(43b)에 끼워맞춤하는 끼워 맞춤 판부(51b)가, 광학 소자(58)에 대해 적정 위치에 형성되어 있다. 그리고, 광 도파로 유닛(W1)의, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(44)의 슬릿 부분(44a)으로, 기판 유닛(E1)의 위치 결정 판부(51a)를 위치 결정함과 아울러, 광 도파로 유닛(W1)의 홈부(43b)에 기판 유닛(E1)의 끼워 맞춤 판부(51b)를 끼워 맞춤시킴으로써, 광 도파로 유닛(W1)과 기판 유닛(E1)을 결합시켜서, 자동적으로 조심된 광 센서 모듈을 얻을 수 있다. 한편, 도 14에 있어서, 부호 40은 시트재, 부호 43은 오버클래드층, 부호 45는 관통 구멍, 부호 51은 상기 위치 결정 판부(51a) 및 끼워 맞춤 판부(51b)가 형성된 정형 기판이다.
이와 같이, 본 출원인이 이미 출원된 상기 방법에서는, 광 도파로 유닛(W1)의 코어(42)와, 기판 유닛(E1)의 광학 소자(58)를 조심 작업하는 일 없이, 자동적으로 조심한 상태로 할 수 있다. 그리고, 시간이 필요한 조심 작업이 불필요하게 되기 때문에, 광 센서 모듈의 대량 생산이 가능해져서, 생산성이 우수한다.
그러나, 상기 방법에서는, 기판 유닛 위치 결정용 돌기부(44)의 높이가 50㎛ 미만인 경우, 기판 유닛의 위치 결정 정밀도(조심 정밀도) 면에서 개선의 여지가 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 광 도파로 유닛(W1)과 기판 유닛(E1)이 결합되어 있는 상태에서는, 도 15(a)에 나타낸 바와 같이, 기판 유닛(E1)의 위치 결정 판부(51a)의 하단 가장자리가 언더클래드층(41)의 표면에 당접하고 있음과 아울러, 그 위치 결정 판부(51a)의 측단 가장자리 하부가 돌기부(44)의 안쪽단의 수직벽에 당접하고 있다. 상기 위치 결정 판부(51a)의 하단 가장자리 및 측단 가장자리는 제작의 형편상, 에칭에 의해 형성된다. 그러나 이 하단 가장자리와 측단 가장자리 하부로 이루어지는 모서리부를 에칭에 의해 형성하면, 그 모서리부의 확대도를 도 15(b)에 나타낸 바와 같이, 경우에 따라서, 그 모서리부는 둥글게 형성된다. 이 둥근 부분은 상기 위치 결정 판부(51a)의 하단 가장자리로부터 50㎛의 높이 위치까지 이른다. 이 때문에, 상술한 바와 같이, 돌기부(44)의 높이(수직벽의 높이)가 50㎛ 미만인 경우, 도 15(c)에 나타낸 바와 같이, 위치 결정 판부(51a)의 측단 가장자리 하부를 돌기부(44)의 안쪽단의 수직벽에 당접할 수 없게 되어, 기판 유닛의 위치 결정 정밀도(조심 정밀도)가 나빠진다.
본 발명은 이러한 사정을 감안해서 이루어진 것으로, 광 도파로 유닛의 코어와 기판 유닛의 광학 소자의 조심 작업을 불필요하게 함과 아울러, 돌기부의 두께가 50㎛ 미만이어도, 조심 정밀도를 악화시키지 않는, 광 센서 모듈의 제조 방법 및 이에 의해서 획득된 광 센서 모듈의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 광 도파로 유닛에 대해 기판 유닛이 직교한 상태로 되어 있는 광 센서 모듈의 제조 방법으로서, 코어의 광 송수(送受)용 단부에 대해 광 송수를 위해 적정 위치가 되는 언더클래드층의 표면 부분에 기판 유닛 위치 결정용 수직벽을 갖는 돌기부가 형성되어 있는 광 도파로 유닛을 준비하는 공정과, 광학 소자가 실장되고, 이 광학 소자가 상기 코어의 광 송수용 단부에 대해 적정 위치가 되도록, 하단 가장자리가 상기 언더클래드층의 표면에 탑재되며 그 모서리부가 상기 돌기부의 수직벽에 당접하여 위치 결정되는 위치 결정 판부가, 에칭에 의해 형성되어 있는 기판 유닛을 준비하는 공정과, 상기 광 도파로 유닛에 대해 직교하도록 상기 기판 유닛을 배치하고, 상기 광 도파로 유닛의 상기 언더클래드층과 상기 돌기부와, 상기 기판 유닛의 상기 위치 결정 판부를 상기와 같이 위치 결정함으로써, 상기 광 도파로 유닛에 대해 상기 기판 유닛을 위치 결정 고정하는 공정을 구비하며, 상기 광 도파로 유닛에 있어서, 상기 기판 유닛 위치 결정용 돌기부의 수직벽의 높이가 50㎛ 미만으로 되어 있고, 상기 기판 유닛에 있어서, 상기 위치 결정 판부의 모서리부의 적어도 일부가 기판 유닛의 배선용 금속층과 같은 재료에 의해 위치 결정용 부재에 형성되며, 이로써 상기 모서리부가 대략 직각으로 되어 있는 광 센서 모듈의 제조 방법을 제 1 요지로 한다.
또한, 본 발명은 상기 제조 방법에 의해 획득된 광 센서 모듈로서, 코어의 광 송수용 단부에 대해 광 송수를 위해 적정 위치가 되는 언더클래드층의 표면 부분에 기판 유닛 위치 결정용 수직벽을 갖는 돌기부가 형성되어 있는 광 도파로 유닛과, 광학 소자가 실장되고, 그 광학 소자가 상기 코어의 광 송수용 단부에 대해 적정 위치가 되도록, 하단 가장자리가 상기 언더클래드층의 표면에 탑재되며, 그 모서리부가 상기 돌기부의 수직벽에 당접하여 위치 결정되는 위치 결정 판부가, 에칭에 의해 형성되어 있는 기판 유닛을 구비하며, 상기 광 도파로 유닛에 대해 직교하도록 상기 기판 유닛이 배치되며, 상기 광 도파로 유닛의 상기 언더클래드층과 상기 돌기부에, 상기 기판 유닛의 상기 위치 결정 판부가 상기와 같이 위치 결정되어 있음으로써, 상기 광 도파로 유닛에 대해 상기 기판 유닛이 위치 결정 고정되어 광 센서 모듈이 되어 있고, 상기 광 도파로 유닛에 있어서, 상기 기판 유닛 위치 결정용 돌기부의 수직벽의 높이가 50㎛ 미만으로 되어 있으며, 상기 기판 유닛에 있어서, 상기 위치 결정 판부의 모서리부의 적어도 일부가 기판 유닛의 배선용 금속층과 같은 재료에 의해 위치 결정용 부재로 형성되고, 이로써 상기 모서리부가 대략 직각으로 되어 있는 광 센서 모듈을 제 2 요지로 한다.
본 발명자는 광 도파로 유닛의 코어와 기판 유닛의 광학 소자의 조심 작업이 불필요한, 상기 출원된(일본 특허 출원 제 2009-237771호)의 광 센서 모듈에 있어서 돌기부의 높이가 50㎛ 미만이어도, 조심 정밀도를 높일 수 있도록, 연구를 거듭했다. 그 결과, 상기 돌기부의 수직벽에 당접하는 기판 유닛의 위치 결정 판부의 모서리부를, 기판 유닛에 이용되고 있는 배선용 금속층과 같은 재료로 이루어지는 위치 결정용 부재로 형성하면, 그 모서리부가 둥그렇게 되지 않는다는 것을 알았다. 이 때문에, 돌기부의 수직벽의 높이가 50㎛ 미만이어도, 상기 위치 결정용 부재의 모서리부를 확실하게 돌기부의 수직벽에 당접시킬 수 있게 되므로, 조심 정밀도를 높일 수 있다는 것을 알아내고, 본 발명에 이르렀다.
한편, 본 발명에 있어서, 위치 결정용 부재의 모서리부의 「대략 직각」이란, 이 모서리부에 둥근 부분이 없거나, 있어도 극히 조금이어서, 이 모서리부가 높이 50㎛ 미만인 돌기부의 수직벽에 충분히 당접할 수 있는 상태에 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 광 센서 모듈의 제조 방법은 광 도파로 유닛의 돌기부의 수직벽에 당접하는, 기판 유닛의 위치 결정 판부의 모서리부 중 적어도 일부가, 기판 유닛의 배선용 금속층과 같은 재료에 의해 위치 결정용 부재로 형성되고, 이에 의해서 상기 모서리부가 대략 직각으로 되어 있기 때문에, 상기 돌기부의 수직벽의 높이가 50㎛ 미만이어라도, 상기 위치 결정용 부재의 모서리부를 확실하게 상기 돌기부의 수직벽에 당접시킬 수 있다. 즉, 광 도파로 유닛에 대해 기판 유닛을 적정하게 위치 결정할 수 있고, 이에 의해서 자동적으로 적정하게 조심된 상태로 할 수 있다. 이 때문에, 시간이 필요한 조심 작업을 불필요하게 할 수 있어, 광 센서 모듈의 대량 생산이 가능해진다.
특히, 상기 위치 결정용 부재를 하나의 포토 마스크를 사용한 포토리소그래피법에 의해, 배선용 금속층을 구성하는 광학 소자 실장용 패드를 형성함과 동시에, 그 광학 소자 실장용 패드에 대해 적정 위치가 되는 부분에 형성하는 경우에는, 상기 광학 소자 실장용 패드에 실장되는 광학 소자와 상기 위치 결정용 부재가, 고정밀도로 위치 결정되기 때문에, 광 도파로 유닛에 대해 기판 유닛을 위치 결정했을 때에, 고정밀도의 조심이 가능해진다.
또한, 상기 위치 결정용 부재의, 상기 언더클래드층에 탑재하는 부분을, 상기 광 도파로 유닛에 대한 상기 기판 유닛의 위치 결정에 앞서서 구부리는 경우에는, 상기 위치 결정용 부재 자체의 강성을 높일 수 있다. 이 때문에, 상기 위치 결정용 부재의 모서리부를 돌기부에 당접시킬 때에, 위치 결정용 부재의 좌굴(座屈), 꺽여짐 등을 방지할 수 있고, 그 결과 고정밀도의 조심이 가능해진다.
또한, 상기 광 도파로 유닛의 상기 돌기부를, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부에 형성하는 경우에는, 돌기부와 위치 결정 판부의 위치 결정이 간단하기 때문에, 보다 생산성이 우수하다.
또한, 상기 광 도파로 유닛의 오버클래드층 부분에, 광 도파로 유닛에 대해 기판 유닛을 직교시키고 또한 적정 상태로 가이드하기 위한 기판 유닛 끼워 맞춤용 홈부를, 오버클래드층의 두께 방향을 따라 형성함과 아울러, 그 홈부의 폭을, 오버클래드층의 상면으로부터 아래쪽으로 감에 따라서 서서히 좁게 형성하고, 또한 상기 광 도파로 유닛의 상기 돌기부를, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부에 형성하며, 광 도파로 유닛에 대해 기판 유닛을 적정 상태로 가이드하기 위해서, 상기 ㄷ자 형상의 개구 부분의 폭을, 개구단으로부터 안쪽으로 감에 따라서 서서히 좁게 형성하는 경우에는, 이 가이드에 의해, 홈부와 끼워 맞춤 판부의 위치 결정, 및 돌기부와 위치 결정용 부재의 위치 결정이 보다 간단하게 되기 때문에, 생산성이 더 향상된다.
그리고, 본 발명의 광 센서 모듈은, 상기 제조 방법에 의해 획득된 것이기 때문에, 광 도파로 유닛과 기판 유닛의 위치 결정이, 광 도파로 유닛의 돌기부의 수직벽에, 기판 유닛의 위치 결정용 부재의 모서리부를 당접시킴으로써 행해지고 있다. 그리고, 상기 돌기부의 수직벽의 높이가 50㎛ 미만이기 때문에, 광 도파로 유닛을 박형화할 수 있다.
특히, 상기 위치 결정용 부재가, 배선용 금속층을 구성하는 광학 소자 실장용 패드에 대해 적정 위치가 되는 부분에 형성된 것인 경우에는, 상기 광학 소자 실장용 패드에 실장되는 광학 소자와 상기 위치 결정용 부재가, 적정하게 위치 결정되어 있기 때문에, 광 도파로 유닛에 대해 기판 유닛을 위치 결정한 본 발명의 광 센서 모듈은, 고정밀도로 조심된 상태로 되어 있다.
또한, 상기 위치 결정용 부재의, 상기 언더클래드층에 탑재하는 부분이, 구부러져 있는 경우에는, 그 위치 결정용 부재 자체의 강성이 높아져 있다. 이 때문에, 상기 위치 결정용 부재가 돌기부에 당접하고 있는 상태에서, 본 발명의 광 센서 모듈에 충격이나 진동 등이 가해져도, 상기 위치 결정용 부재의 좌굴, 꺾여짐 등을 방지할 수 있다. 그 결과, 기판 유닛의 위치 어긋남이 발생하지 않아서, 고정밀도의 조심을 유지할 수 있다.
또한, 상기 광 도파로 유닛의 상기 돌기부가, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부로 형성되어 있는 경우에는, 간단한 위치 결정 구조로, 고정밀도의 조심 상태의 광 센서 모듈로 되어 있다.
또한, 상기 광 도파로 유닛의 오버클래드층 부분에, 광 도파로 유닛에 대해 기판 유닛을 직교시키고, 또한 적정 상태로 가이드하기 위한 기판 유닛 끼워 맞춤용 홈부가, 오버클래드층의 두께 방향을 따라 형성되어 있음과 아울러, 그 홈부의 폭이, 오버클래드층의 상면으로부터 아래쪽으로 감에 따라서 서서히 좁게 형성되고, 또한 상기 광 도파로 유닛의 상기 돌기부가, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부에 형성되며, 광 도파로 유닛에 대해 기판 유닛을 적정 상태로 가이드하기 위해서, 상기 ㄷ자 형상의 개구 부분의 폭이, 개구단으로부터 안쪽으로 감에 따라서 서서히 좁게 형성되어 있는 경우에도, 간단한 위치 결정 구조로 고정밀도의 조심 상태의 광 센서 모듈로 되어 있다.
도 1은 본 발명의 광 센서 모듈의 일 실시예의 일단부를 모식적으로 나타내는 사시도,
도 2는 위치 결정 판부의 위치 결정용 부재와 돌기부의 위치 결정 상태를 모식적으로 나타내는 정면 단면도,
도 3은 상기 광 센서 모듈의 광 도파로 유닛의 일단부를 모식적으로 나타내는 사시도,
도 4는 상기 광 센서 모듈의 기판 유닛을 모식적으로 나타내는 사시도,
도 5는 상기 기판 유닛의 위치 결정용 부재의 부분을 모식적으로 나타내고 있으며, (a)는 도 4의 화살표 A 방향에서 본 도면이고, (b)는 도 4의 B-B 단면도,
도 6(a)~(c)는 상기 광 도파로 유닛에 있어서의 언더클래드층, 코어 및 기판 유닛 위치 결정용 돌기부의 형성 공정을 모식적으로 나타내는 설명도,
도 7(a)는 상기 광 도파로 유닛에 있어서의 오버클래드층의 형성에 사용되는 성형틀을 모식적으로 나타내는 사시도이고, (b)~(d)는, 그 오버클래드층의 형성 공정을 모식적으로 나타내는 설명도,
도 8(a)~(c)는 상기 기판 유닛의 제작 공정을 모식적으로 나타내는 설명도,
도 9(a)~(c)는 도 8에 이어지는, 기판 유닛의 제작 공정을 모식적으로 나타내는 설명도,
도 10은 본 발명의 광 센서 모듈의 다른 실시예의 일단부를 모식적으로 나타내는 사시도,
도 11은 상기 광 센서 모듈을 이용한 터치 패널용 검지 수단을 모식적으로 나타내는 평면도,
도 12(a)은 실시예 2, 4의 홈부를 모식적으로 나타내는 평면도이고, (b)는 그 C-C 단면도이며, (c)는 실시예 2, 4의 돌기부를 모식적으로 나타내는 평면도,
도 13(a), (b)는 종래의 광 센서 모듈에 있어서의 조심 방법을 모식적으로 나타내는 설명도,
도 14는 본 출원인의 선원 발명의 광 센서 모듈의 일단부를 모식적으로 나타내는 사시도,
도 15(a)는 본 출원인의 선원 발명의 광 센서 모듈에 있어서의, 위치 결정 판부와 돌기부의 위치 결정 상태를 모식적으로 나타내는 정면 단면도이고, 도 15(b)는 위치 결정 판부의 모서리부의 확대도이며, 도 15(c)는 돌기부의 높이가 50㎛ 미만의 경우의 위치 결정 상태를 모식적으로 나타내는 정면 단면도이다.
이어서, 본 발명의 실시예를 도면에 기초해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 광 센서 모듈의 일 실시예의 일단부를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 이 광 센서 모듈은 광 도파로 유닛(W2)과 기판 유닛(E2)을 개별적으로 제작하고, 그들을 직교시킨 상태에서 일체화함으로써 자동적으로 조심할 수 있도록 한 것이다.
즉, 상기 광 도파로 유닛(W2)에는, 코어(2)의 광 송수용 단면(2a)에 대해 광 송수를 위해 적정 위치가 되는 언더클래드층(1)의 표면 부분에, 기판 유닛 위치 결정용 수직벽을 갖는 한 쌍의, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(4)가, 높이(수직벽의 높이) 50㎛ 미만으로 형성되어 있다. 또한, 상기 광 도파로 유닛(W2)에는, 코어(2)가 존재하지 않는 오버클래드층(3)의 양측(도 1에 있어서의 좌우)의 연장 부분(3a)에, 기판 유닛 끼워 맞춤용의 한 쌍의 홈부(3b)가, 그 개구측이 마주보는 상태로 형성되어 있다.
한편, 기판 유닛(E2)에는, 상기 광 도파로 유닛(W2)의, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(4)의 슬릿 부분(ㄷ자 형상의 안쪽 부분)(4a)으로 위치 결정되는 위치 결정 판부(5a)가 형성되어 있다. 그리고, 그 위치 결정 판부(5a)의 모서리부는 기판 유닛(E2)에 형성되어 있는 광학 소자 실장용 패드(7)(도 8(b) 참조) 등의 배선용 금속층의 형성시에 동시에 형성되고, 그 배선용 금속층과 같은 재료로 이루어지는 위치 결정용 부재(P)에 의해 대략 직각으로 형성되어 있다. 그 위치 결정용 부재(P)와 상기 돌기부(4)가 위치 결정되어 있는 상태에서는, 도 2에 확대해 나타낸 바와 같이, 상기 위치 결정용 부재(P)의 하단 가장자리가 상기 언더클래드층(1)의 표면에 탑재되고, 그 위치 결정용 부재(P)의 측단 가장자리가 상기 돌기부(4)의 수직벽에 당접하고 있다. 이로써, 상기 기판 유닛(E2)의 광학 소자(8)가, 상기 코어(2)의 광 송수용 단면(2a)에 대해 고정밀도로 위치 결정되고, 고정밀도로 조심된 상태로 되어 있다. 또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 기판 유닛(E2)에는, 상기 광 도파로 유닛(W2)의 홈부(3b)에 끼워 맞춤하는 끼워 맞춤 판부(5b)가 형성되어 있다. 한편, 이 실시예에서는, 위치 결정용 부재(P)의 하단 가장자리 부분이 하단을 따라 구부러져 있고, 그 구부러진 부분이 상기 언더클래드층(1)의 표면에 탑재되어 있다.
그리고, 광 도파로 유닛(W2)과 기판 유닛(E2)이 일체화되어, 광 센서 모듈을 구성하고 있는 상태에서는, 상기한 바와 같이, 돌기부(4)의 수직벽의 높이가 50㎛ 미만이어도, 상기 위치 결정용 부재(P)의 모서리부가 대략 직각으로 되어 있기 때문에, 광 도파로 유닛(W2)의 언더클래드층(1)과 돌기부(4)에, 기판 유닛(E2)의 위치 결정용 부재(P)의 모서리부를 위치 결정 가능하게 되어 있다. 이로써, 코어(2)의 단면(2a)과 광학 소자(8)가, 고정밀도로 위치 결정되어, 고정밀도로 조심된 상태로 되어 있다. 그리고, 광 도파로 유닛(W2)의 홈부(3b)와 기판 유닛(E2)의 끼워 맞춤 판부(5b)와의 끼워 맞춤에 의해, 상기 고정밀도의 조심 상태를 유지하고 있다.
한편, 도 1에서는, 광 도파로 유닛(W2)의, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(4)와 기판 유닛(E2)의 위치 결정용 부재(P) 사이에 간극(11)을 형성한 상태로 도시하고, 광 도파로 유닛(W2)의 홈부(3b)와 기판 유닛(E2)의 끼워 맞춤 판부(5b) 사이에 간극(12)을 형성한 상태로 도시하고 있지만, 이는, 도면에 의한 이해를 쉽게 하기 위해서이며, 실제로는, 이들 간극(11, 12)은 거의 없다. 또한, 도 1에 있어서, 부호 5는 정형 기판, 부호 10은 시트재, 부호 20은 관통 구멍이다.
보다 자세하게 설명하면, 상기 광 도파로 유닛(W2)은 도 3에 그 일단부의 사시도를 나타낸 바와 같이, 시트재(10)의 표면에 형성되어 있고, 언더클래드층(1)과, 이 언더클래드층(1)의 표면에 소정 패턴의 선 형상으로 형성된 광로용 코어(2) 및 한 쌍의, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(4)와, 상기 코어(2)를 피복한 상태로 상기 언더클래드층(1)의 표면에 형성된 오버클래드층(3)을 구비하고 있다. 상기 한 쌍의, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(4)는, 코어(2)의 단면(2a)으로부터 조금 이격된 위치에, 이 ㄷ자 형상의 개구측이 마주보는 상태로 형성되어 있다. 이 마주보는 방향(도 3에서는 좌우 방향)은 코어(2)의 축 방향과 직각으로 되어 있다. 또한, 광 도파로 유닛(W2)의 일단부측(도 3에서는 하측)에는, 코어(2)가 존재하지 않는 오버클래드층(3)의 부분(도 3에 있어서의 좌우 부분)이 축 방향(도 3에서는 왼쪽 아래로 기울어진 방향)으로 연장되어 있다. 그리고, 이 연장 부분(3a)에, 기판 유닛 끼워 맞춤용의 한 쌍의 홈부(3b)가, 그 개구측이 마주보는 상태로 형성되어 있다. 이 홈부(3b)는 오버클래드층(3)을 두께 방향으로 관통하고, 언더클래드층(1)의 표면을 하단면으로 해서 형성되어 있다.
한편, 상기 기판 유닛(E2)은, 도 4에 그 사시도를 나타낸 바와 같이, 정형 기판(5)과, 절연층(6)과, 광학 소자 실장용 패드(7)와, 위치 결정용 부재(P)와, 광학 소자(8)와, 투명 수지층(9)을 구비하고 있다. 상기 기판 유닛(E2)은, 상기 한 쌍의 돌기부(4)에 위치 결정하기 위한 위치 결정 판부(5a)가 좌우 양측으로 돌출된 상태로 형성되어 있음과 아울러, 상기 홈부(3b)에 끼워 맞춤하기 위한 끼워 맞춤 판부(5b)가 좌우 양측으로 돌출된 상태로 형성되어 있고, 상기 정형 기판(5)은 그 기판 유닛(E2)에 대응한 형상으로 형성되어 있다. 상기 절연층(6)은 상기 정형 기판(5) 표면의 소정 부분에 형성되어 있고, 상기 위치 결정 판부(5a)에 대응하는 부분에서는, 그 끝 가장자리로부터 밀려나온 상태로 되어 있다(도 5(a), (b) 참조). 상기 광학 소자 실장용 패드(7)는, 상기 절연층(6)의 표면의 대략 중앙부에 형성되어 있다. 상기 위치 결정용 부재(P)는 상기 절연층(6)의 표면 중 상기 위치 결정 판부(5a)에 대응하는 부분의 모서리부에 형성되고, 상기 절연층(6)의 끝 가장자리로부터 밀려나온 상태로 되어 있다(도 5(a), (b) 참조). 그리고, 이 실시예에서는 정형 기판(5)의 하단 가장자리로부터 밀려나온 위치 결정용 부재(P)의 부분이, 그 이면의 절연층(6)의 부분과 함께, 정형 기판(5)의 하단 가장자리를 따라, 정형 기판(5)측으로 구부러져 있다(도 5(a) 참조). 상기 광학 소자(8)는 광학 소자 실장용 패드(7)에 실장되어 있다. 상기 투명 수지층(9)은 상기 광학 소자(8)를 밀봉한 상태로 형성되어 있다. 이러한 기판 유닛(E2)에 있어서, 상기 위치 결정 판부(5a) 및 끼워 맞춤 판부(5b) 및 상기 위치 결정용 부재(P)는, 상기 광학 소자 실장용 패드(7)에 대해, 적정한 위치에 형성되어 있다. 또한, 상기 광학 소자(8)의 발광부 또는 수광부는 그 광학 소자(8)의 표면에 형성되어 있다. 한편, 상기 절연층(6)의 표면에는, 광학 소자 실장용 패드(7)에 접속하는 전기 배선(도시 생략)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 광 도파로 유닛(W2)과 기판 유닛(E2)을 일체화한 광 센서 모듈에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이(상술한 바와 같이), 상기 광 도파로 유닛(W2)의 한 쌍의, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(4)의 슬릿 부분(4a)에, 상기 기판 유닛(E2)의 위치 결정 판부(5a)가 위치 결정되고, 그 위치 결정 판부(5a)의 모서리부를 형성하는 위치 결정용 부재(P)의 하단 가장자리가 언더클래드층(1)의 표면에 탑재되며, 이 위치 결정용 부재(P)의 측단 가장자리가 상기 돌기부(4)의 수직벽에 당접하고 있다. 또한, 상기 광 도파로 유닛(W2)의 한 쌍의 홈부(3b)에, 상기 기판 유닛(E2)의 끼워 맞춤 판부(5b)가 끼워 맞춤되어 있다.
즉, 상기 광 센서 모듈에서는, 상기 한 쌍의 돌기부(4)의 수직벽에 상기 위치 결정용 부재(P)의 측단 가장자리가 당접하고 있기 때문에, 상기 광학 소자(8)는 코어(2)의 단면(2a)에 대해, 도 1에 있어서의 좌우 방향(X축 방향)이 적정하게 위치 결정되어 있다. 또한, 언더클래드층(1)의 표면에 상기 위치 결정용 부재(P)의 하단 가장자리가 탑재되어 있기 때문에, 상기 광학 소자(8)는 코어(2)의 단면(2a)에 대해, 도 1에 있어서의 상하 방향(Z축 방향)이 적정하게 위치 결정되어 있다. 즉, 코어(2)의 단면(2a)과 광학 소자(8)는, 상기 일체화에 의해, 자동적으로 고정밀도로 조심된 상태로 되어 있다.
한편, 이 실시예에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 시트재(10)와 언더클래드층(1)의 적층체인, 상기 기판 유닛(E2)에 대응하는 부분에, 사각형의 관통 구멍(20)이 형성되어 있다. 그리고, 그 관통 구멍(20)을 통해서, 기판 유닛(E2)의 일부분이 상기 시트재(10)의 이면으로부터 돌출하고 있다. 그 기판 유닛(E2)의 돌출 부분은 시트재(10)의 이면측에 있어서, 예컨대, 광학 소자(8)에 신호의 송신 등을 행하기 위한 머더 보드(도시 생략) 등에 접속된다.
상기 광 센서 모듈에서는, 광은 다음과 같이 전파하게 되어 있다. 즉, 예컨대, 상기 광학 소자(8)가 발광 소자인 경우에는, 그 광학 소자(8)의 발광부로부터 발광된 광은 투명 수지층(9)을 지나서, 오버클래드층(3)의 일단부를 빠져나간 후, 코어(2)의 일단면(2a)으로부터 코어(2) 내에 입사한다. 이어서, 그 광은 코어(2)내를 축 방향으로 진행한다. 그리고, 그 광은 코어(2)의 타단면(도시 생략)으로부부터 출사한다.
한편, 상기 광학 소자(8)가 수광 소자인 경우에는, 광은 상기와는 반대 방향으로 진행한다. 즉, 광은 코어(2)의 타단면(도시 생략)으로부터 코어(2)내로 입사하고, 코어(2) 내를 축 방향으로 진행한다. 이어서, 코어(2)의 일단면(2a)을 통과하여, 오버클래드층(3)의 일단부를 빠져나가서 출사한다. 그리고, 투명 수지층(9)을 지나서, 상기 광학 소자(8)의 수광부에서 수광된다.
상기 광 센서 모듈은, 하기의 (1)~(3)의 공정을 거쳐서 제조된다.
(1) 상기 광 도파로 유닛(W2)을 제작하는 공정(도 6(a)~(c), 도 7(a)~(d) 참조).
(2) 상기 기판 유닛(E2)을 제작하는 공정(도 8(a)~(c), 도 9(a)~(c) 참조).
(3) 상기 기판 유닛(E2)을 상기 광 도파로 유닛(W2)에 결합하는 공정.
(광 도파로 유닛(W2)의 제작 공정)
상기 (1)의 광 도파로 유닛(W2)의 제작 공정에 대해 설명한다. 우선, 언더클래드층(1)을 형성할 때에 이용하는 평판 형상의 시트재(10)(도 6(a) 참조)를 준비한다. 이 시트재(10)의 형성 재료로서는, 예컨대, 금속, 수지 등를 들 수 있다. 그 중에서도, 스테인레스가 바람직하다. 스테인레스제의 시트재(10)는, 열에 대한 내신축성이 우수하여, 상기 광 도파로 유닛(W2)의 제조 과정에서, 다양한 치수가 설계값으로 거의 유지되기 때문이다. 또한, 시트재(10)의 두께는, 예컨대, 10㎛~100㎛의 범위 내로 설정되고, 경제성의 관점에서 20~70㎛의 범위 내가 바람직하다.
이어서, 도 6(a)에 나타낸 바와 같이, 상기 시트재(10)의 표면에, 언더클래드층 형성용 감광성 에폭시 수지 등의 감광성 수지가 용매에 용해되어 있는 바니시를 도포한 후, 필요에 따라서, 이를 가열 처리(50~120℃×10~30분간 정도)하고 건조시켜, 언더클래드층(1) 형성용 감광성 수지층(1A)을 형성한다. 그리고, 이 감광성 수지층(1A)을, 자외선 등의 조사선에 의해 노광함으로써 언더클래드층(1)에 형성한다. 언더클래드층(1)의 두께는, 통상 5~100㎛의 범위 내로 설정된다.
이어서, 도 6(b)에 나타낸 바와 같이, 상기 언더클래드층(1)의 표면에, 상기 언더클래드층 형성용 감광성 수지층(1A)의 형성 방법과 같이 하여, 코어, 및 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부 형성용 감광성 수지층(2A)를 형성한다. 그리고, 코어(2), 및 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(4)의 패턴에 대응하는 개구 패턴이 고정밀도로 설정된 위치에 형성되어 있는 포토 마스크를 통해서, 상기 감광성 수지층(2A)을 조사선에 의해 노광한다. 이어서 가열 처리를 행한 후, 현상액을 이용해서 현상함으로써, 도 6(c)에 나타낸 바와 같이, 상기 감광성 수지층(2A)에서의 미노광 부분을 용해시켜 제거하고, 잔존한 감광성 수지층(2A)을 코어(2), 및 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(4)의 패턴로 형성한다. 이 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(4)는, 상기한 바와 같이, 하나의 포토 마스크를 사용한 포토리소그래피법에 의해, 코어(2)와 동시에 형성했기 때문에, 코어(2)의 광 송수용 단면(2a)에 대해 고정밀도로 설정된 위치에, 적정 형상으로 형성되어 있다.
상기 코어(2), 및 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(4)의 높이는 50㎛ 미만으로 설정되고, 그 하한값은 통상 20㎛이다. 코어(2)의 폭은 통상 5~60㎛의 범위 내로 설정된다. 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(4)의 슬릿 부분(4a)의 슬릿폭은 그 슬릿 부분(4a)에 위치 결정되는, 기판 유닛(E2)의 위치 결정 판부(5a)의 두께보다 약간 큰 값으로 설정되고 통상 20~200㎛의 범위 내로 설정된다. 또한, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상을 형성하는 선 폭은 통상 10~2000㎛의 범위 내로 설정된다. 또한, 한 쌍의 돌기부(4)의 위치는, 코어(2)의 단면(2a)으로부터 균등하게 배치된다. 그리고, 한 쌍의 돌기부(4)를 잇는 선과 코어(2)의 단면(2a)과의 거리는, 광학 소자의 크기 등에도 의하지만, 통상 0.3~1.5㎜의 범위 내로 설정된다. 또한, 한 쌍의 돌기부(4) 사이의 거리는, 통상 3~20㎜의 범위 내로 설정된다.
한편, 상기 코어(2) 및 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(4)의 형성 재료로서는, 예컨대, 상기 언더클래드층(1)과 같은 감광성 수지를 들 수 있고, 상기 언더클래드층(1) 및 오버클래드층(3)(도 7(b) 참조)의 형성 재료보다 굴절률이 큰 재료가 사용된다. 이 굴절률의 조정은 예컨대, 상기 언더클래드층(1), 코어(2), 오버클래드층(3)의 각 형성 재료의 종류의 선택이나 조성 비율을 조정하여 행할 수 있다.
이어서, 성형틀(30)(도 7(a) 참조)을 준비한다. 이 성형틀(30)은 오버클래드층(3)(도 7(c) 참조)과, 기판 유닛 끼워 맞춤용 홈부(3b)(도 7(c) 참조)를 갖는 오버클래드층(3)의 연장 부분(3a)을 동시에 틀 성형하기 위한 것이다. 이 성형틀(30)의 하면에는, 도 7(a)에, 밑에서부터 본 사시도를 나타낸 바와 같이, 상기 오버클래드층(3)의 형상에 대응하는 틀 면을 갖는 제 1 오목부(31)와, 상기 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(4)를 삽입하는 제 2 오목부(32)가 형성되어 있다. 상기 제 1 오목부(31)는, 상기 연장 부분(3a)을 형성하기 위한 부분(31a)과, 또한이 실시예에서는, 렌즈부(3c)(도 7(c)참조)를 형성하기 위한 부분(31b)을 갖고 있다. 그리고, 상기 연장 부분 형성용 부분(31a)에는, 상기 기판 유닛 끼워 맞춤용의 홈부(3b)를 성형하기 위한 돌출부(33)가 형성되어 있다. 또한, 상기 성형틀(30)의 상면에는, 그 사용시에 코어(2)의 단면(2a)(도 7(b)에서는 우측 단면)에 위치 맞춤하여 성형틀(30)을 적정하게 위치 결정하기 위한 얼라인먼트 마크(도시 생략)가 형성되어 있고, 이 얼라인먼트 마크를 기준으로 하는 적정한 위치에, 상기 제 1 오목부(31) 및 돌출부(33)가 형성되어 있다.
이 때문에, 상기 성형틀(30)의 얼라인먼트 마크를 코어(2)의 단면(2a)에 위치 맞춤하여 상기 성형틀(30)을 세트하고, 이 상태에서 성형하면, 코어(2)의 단면(2a)을 기준으로 해서 적정한 위치에, 오버클래드층(3)과, 기판 유닛 끼워 맞춤용 홈부(3b)를 동시에 틀 성형할 수 있게 되어 있다. 또한, 상기 성형틀(30)의 세트는, 그 성형틀(30)의 하면을 언더클래드층(1)의 표면에 밀착시킴으로써 행해지고, 이로써, 상기 제 1 오목부(31)의 틀 면과 언더클래드층(1)의 표면과 코어(2)의 표면으로 둘러싸인 공간이 성형 공간(34)(도 7(b) 참조)이 되도록 되어 있다. 또한, 상기 성형틀(30)에는, 오버클래드층 형성용 수지를 상기 성형 공간(34)에 주입하기 위한 주입 구멍(도시 생략)이 상기 제 1 오목부(31)에 연통된 상태로 형성되어 있다.
한편, 상기 오버클래드층 형성용 수지로서는, 예컨대 상기 언더클래드층(1)과 같은 감광성 수지를 들 수 있다. 이 경우에는, 상기 성형틀(30)로서는, 그 성형틀(30)을 통해서, 상기 성형 공간(34)에 채워진 감광성 수지를, 자외선 등의 조사선에 의해 노광해야 하기 때문에, 조사선을 투과하는 재료로 이루어지는 것(예컨대 석영제의 것)이 사용된다. 한편, 오버클래드층 형성용 수지로서 열경화성 수지를 이용해도 되고, 이 경우에는, 상기 성형틀(30)로서는, 투명성은 관계없이, 예컨대 금속제, 석영제인 것이 사용된다.
이어서, 상기 성형틀(30)을, 도 7(b)에 나타낸 바와 같이, 그 성형틀(30)의 얼라인먼트 마크를 상기 코어(2)의 단면(2a)에 위치 맞춤하여 성형틀(30) 전체를 적정하게 위치 결정한 상태에서, 그 성형틀(30)의 하면을 언더클래드층(1)의 표면에 밀착시킨다. 이 상태에서는, 성형틀(30)의 제 2 오목부(32) 내에 상기 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(4)가 삽입되어 있다. 그리고, 상기 제 1 오목부(31) 및 돌출부(33)의 틀 면과 언더클래드층(1)의 표면과 코어(2)의 표면으로 둘러싸인 성형 공간(34)에, 오버클래드층 형성용 수지를, 상기 성형틀(30)에 형성된 주입 구멍으로부터 주입하여, 상기 성형 공간(34)을 상기 수지로 채운다. 이어서, 이 수지가 감광성 수지인 경우에는, 상기 성형틀(30)을 통해서 자외선 등의 조사선을 노광한 후에 가열 처리를 행하고, 상기 수지가 열경화성 수지인 경우에는, 가열 처리를 행한다. 이로써, 상기 오버클래드층 형성용 수지가 경화하여, 오버클래드층(3)과 동시에, 기판 유닛 끼워 맞춤용 홈부(3b)(오버클래드층(3)의 연장 부분(3a))이 형성된다. 이 때, 언더클래드층(1)과 오버클래드층(3)이 같은 형성 재료인 경우에는, 언더클래드층(1)과 오버클래드층(3)은, 그 접촉 부분에서 동화한다. 이어서, 성형틀(30)을 탈형하고, 도 7(c)에 나타낸 바와 같이, 오버클래드층(3)과, 기판 유닛 끼워 맞춤용 한 쌍의 홈부(3b)를 얻는다.
상기 기판 유닛 끼워 맞춤용 홈부(3b)는 상술한 바와 같이, 상기 성형틀(30)을 이용해서 코어(2)의 단면(2a)을 기준으로 해서 형성했기 때문에, 코어(2)의 단면(2a)에 대해 적정한 위치로 위치 결정되어 있다. 또한, 상기 오버클래드층(3)의 렌즈부(3c)도, 적정한 위치로 위치 결정되어 있다. 단, 기판 유닛(E2)의 위치 결정은 상술한 바와 같이, 상기 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(4)를 이용해서 행해지고, 상기 끼워 맞춤부(3b)는, 상기 기판 유닛(E2)을 유지하기 위한 것이다. 이 때문에, 상기 성형틀(30)의 제작에, 높은 수준의 가공 정밀도는 필요하지 않으며, 그 만큼 성형틀(30)의 비용을 저감할 수 있다.
상기 오버클래드층(3)의 두께(언더클래드층(1)의 표면에서의 두께)는, 통상 0.5~3㎜의 범위 내로 설정된다. 또한, 상기 기판 유닛 끼워 맞춤용 홈부(3b)의 크기는, 이것에 끼워 맞춤하는 기판 유닛(E2)의 끼워 맞춤 판부(5b)의 크기에 대응하여 형성되고, 예컨대, 홈의 안쪽 길이(도 1의 X축 방향의 길이)가 1.0~5.0㎜의 범위 내, 홈의 폭이 0.2~2.0㎜의 범위 내로 설정된다.
그 후, 도 7(d)에 나타낸 바와 같이, 상기 기판 유닛 위치 결정용의, 한 쌍의 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(4) 사이의, 시트재(10)와 언더클래드층(1)의 적층 부분에, 기판 유닛(E2)을 삽통시키기 위한 관통 구멍(20)을 천공기 등으로 형성한다. 이렇게 해서, 시트재(10)의 표면에, 언더클래드층(1), 코어(2), 오버클래드층(3)을 구비하고, 기판 유닛 위치 결정용의, 한 쌍의 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(4) 및 기판 유닛 끼워 맞춤용 한 쌍의 홈부(3b)가 형성된 광 도파로 유닛(W2)를 획득하고, 상기 (1)의 광 도파로 유닛(W2)의 제작 공정이 완료된다.
(기판 유닛(E2)의 제작 공정)
이어서, 상기 (2)의 기판 유닛(E2)의 제작 공정에 대해 설명한다. 우선, 상기 정형 기판(5)의 기재가 되는 기판(5A)(도 8(a) 참조)을 준비한다. 이 기판(5A)의 형성 재료로서는, 예컨대 금속, 수지 등를 들 수 있다. 그 중에서도, 가공 용이성 및 치수 안정성의 관점에서, 스테인레스제 기판(5A)이 바람직하다. 또한, 상기 기판(5A)의 두께는, 예컨대, 0.02~0.1㎜의 범위 내로 설정된다.
이어서, 도 8(a)에 나타낸 바와 같이, 상기 기판(5A)의 표면의 소정 영역에, 감광성 폴리이미드 수지 등의, 절연층 형성용 감광성 수지가 용매에 용해되어 있는 바니시를 도포한 후, 필요에 따라서, 이것을 가열 처리하고 건조시켜, 절연층 형성용 감광성 수지층을 형성한다. 그리고, 이 감광성 수지층을, 포토 마스크를 통해서 자외선 등의 조사선에 의해 노광함으로써 소정 형상의 절연층(6)으로 형성한다. 절연층(6)의 두께는, 통상 5~15㎛의 범위 내로 설정된다.
이어서, 도 8(b)에 나타낸 바와 같이, 상기 절연층(6)의 표면의 소정 영역에, 광학 소자 실장용 패드(7) 및 이에 접속되는 전기 배선(도시 생략) 및 위치 결정용 부재(P)를, 같은 재료(배선용 금속층의 재료)에 의해 형성한다. 이와 같이, 본 발명에서는, 이들 실장용 패드(7), 전기 배선, 위치 결정용 부재(P)를 포함해서 배선용 금속층이라고 한다. 이들 실장용 패드(7) 및 전기 배선 및 위치 결정용 부재(P)의 형성은 예컨대, 다음과 같이 행해진다. 즉, 우선, 상기 절연층(6)의 표면에 스퍼터링 또는 무전해 도금 등에 의해 금속층(두께 60~260㎚ 정도)을 형성한다. 이 금속층은 이후의 전해 도금을 행할 때의 시드층(전해 도금 층 형성의 기초가 되는 층)이 된다. 이어서, 상기 기판(5A), 절연층(6) 및 시드층으로 이루어지는 적층체의 양면에, 드라이 필름 레지스트를 접착한 후, 상기 시드층이 형성되어 있는 측의 드라이 필름 레지스트에, 하나의 포토 마스크를 사용한 포토리소그래피법에 의해, 상기 실장용 패드(7) 및 전기 배선 및 위치 결정용 부재(P)의 패턴의 구멍부를 동시에 형성하고, 이 구멍부의 바닥에 상기 시드층의 표면 부분을 노정(露呈)시킨다. 이어서, 전해 도금에 의해, 상기 구멍부의 바닥에 노정된 상기 시드층의 표면 부분에, 전해 도금 층(두께 5~20㎛ 정도)을 적층 형성한다. 그리고, 상기 드라이 필름 레지스트를 수산화 나트륨 수용액 등에 의해 박리한다. 그 후, 상기 전해 도금 층이 형성되어 있지 않은 시드층 부분을 소프트 에칭에 의해 제거하여, 전해 도금 층과 그 아래의 시드층으로 이루어지는 적층 부분을 실장용 패드(7) 및 전기 배선 및 위치 결정용 부재(P)에 형성한다. 이 위치 결정용 부재(P)는 상기한 바와 같이, 하나의 포토 마스크를 사용한 포토리소그래피법을 이용해서, 실장용 패드(7)와 동시에 형성했기 때문에, 그 실장용 패드(7)에 대해 고정밀도로 설정된 위치에, 적정 형상으로 형성되고, 그 모서리부도 둥근 부분이 거의 없는, 대략 직각으로 형성되어 있다.
이어서, 도 8(c)에 나타낸 바와 같이, 상기 기판(5A)을 에칭함으로써 실장용 패드(7)에 대해 적정한 위치에, 위치 결정 판부(5a)에 대응하는 부분 및 끼워 맞춤 판부(5b)에 대응하는 부분을 형성하여, 정형 기판(5)으로 한다. 이 정형 기판(5)의 형성은 예컨대, 다음과 같이 해서 행해진다. 즉, 우선, 상기 기판(5A)의 이면을, 드라이 필름 레지스트로 덮는다. 이어서, 실장용 패드(7)에 대해 적정한 위치에 위치 결정 판부(5a) 및 끼워 맞춤 판부(5b)가 형성되도록, 포토리소그래피법에 의해, 목적으로 하는 형상의 드라이 필름 레지스트의 부분을 남긴다. 그리고, 이 남은 드라이 필름 레지스트의 부분 이외의 노정되어 있는 기판(5A)의 부분을, 염화제2철 수용액을 이용해서 에칭함으로써 제거한다. 이로써, 위치 결정 판부(5a)에 대응하는 부분 및 끼워 맞춤 판부(5b)에 대응하는 부분이 형성된다. 이어서, 상기 드라이 필름 레지스트를 수산화 나트륨 수용액 등에 의해 박리한다.
여기서, 상기 정형 기판(5)의 위치 결정 판부(5a)에 대응하는 부분의 모서리부는, 에칭에 의해 형성되어 있기 때문에, 둥글게 되어 있고, 이 둥근 부분은 상기 위치 결정 판부(5a)의 하단 가장자리로부터 50㎛의 높이 위치까지 이르고 있다. 그리고, 상기 위치 결정용 부재(P)의 대략 직각인 모서리부는, 상기 위치 결정 판부(5a)의 둥근 모서리부로부터 약간 밀려나온 상태로 되어 있다.
한편, 상기 위치 결정 판부(5a)의 크기는, 예컨대, 세로 길이(L1)가 0.1~1.0㎜의 범위 내, 가로 길이(L2)가 1.0~5.0㎜의 범위 내로 설정된다. 또한, 끼워 맞춤 판부(5b)의 크기는, 예컨대, 세로 길이(L3)가 0.5~2.0㎜의 범위내, 가로 길이(L4)가 1.0~5.0㎜의 범위 내로 설정된다.
이어서, 도 9(a)에 나타낸 바와 같이, 여분인 절연층(6)의 부분을, 에칭해서 제거한다. 이 방법은 예컨대, 다음과 같이 해서 행해진다. 즉, 우선, 상기 정형 기판(5)의 이면 및 그 정형 기판(5)으로부터 밀려나온 절연층(6)의 이면을, 드라이 필름 레지스트로 덮는다. 이어서, 제거하는 여분의 절연층(6) 이외의 드라이 필름 레지스트의 부분을, 포토리소그래피법에 의해 남긴다. 그리고, 이 남은 드라이 필름 레지스트의 부분 이외의 노정되어 있는 절연층(6)의 부분을, 폴리이미드 에칭액을 이용해서 에칭함으로써 제거한다. 이어서, 상기 드라이 필름 레지스트를 수산화 나트륨 수용액 등에 의해 박리한다.
또한, 도 9(b)에 나타낸 바와 같이, 상기 위치 결정 판부(5a)의 하단 가장자리로부터 밀려나온 상기 위치 결정용 부재(P)의 하단 가장자리 부분을, 그 이면의 절연층(6)의 부분과 함께, 판재 등에 대면서, 위치 결정 판부(5a)의 하단 가장자리를 따라, 위치 결정 판부(5a) 측으로 구부린다.
그리고, 도 9(c)에 나타낸 바와 같이, 실장용 패드(7)에, 광학 소자(8)를 실장한 후, 상기 광학 소자(8) 및 그 주변부를, 투명 수지에 의해 포팅(potting) 밀봉한다. 상기 광학 소자(8)의 실장은 실장기를 이용해서 행해지고, 이 실장기에 구비되어 있는 위치 결정 카메라 등의 위치 결정 장치에 의해, 실장용 패드(7)에 정확하게 위치 결정되어 행해진다. 이로써, 정형 기판(5)과, 절연층(6)과, 실장용 패드(7)와, 위치 결정용 부재(P)와, 광학 소자(8)와, 투명 수지층(9)을 구비한 기판 유닛(E2)을 얻고, 상기 (2)의 기판 유닛(E2)의 제작 공정이 완료한다. 이 기판 유닛(E2)에서는, 상기 설명한 바와 같이, 실장용 패드(7)를 기준으로 해서, 위치 결정 판부(5a)의 위치 결정용 부재(P) 및 끼워 맞춤 판부(5b)가 형성되어 있기 때문에, 그 실장용 패드(7)에 실장된 광학 소자(8)와, 위치 결정 판부(5a)의 위치 결정용 부재(P) 및 끼워 맞춤 판부(5b)와는 적정한 위치 관계에 있다.
(광 도파로 유닛(W2)과 기판 유닛(E2)의 결합 공정)
이어서, 상기 (3)의 광 도파로 유닛(W2)과 기판 유닛(E2)의 결합 공정에 대해서 설명한다. 즉, 기판 유닛(E2)(도 4, 도 9(c) 참조)의 광학 소자(8)의 표면(발광부 또는 수광부)을, 광 도파로 유닛(W2)(도 3 참조)의 코어(2)의 단면(2a) 측으로 향하게 한다. 이 상태에서, 광 도파로 유닛(W2)에 있어서의 기판 유닛 위치 결정용의, 한 쌍의, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(4)의 슬릿 부분(4a)에, 상기 기판 유닛(E2)에 있어서의 위치 결정 판부(5a)를 위치 결정하고, 이 위치 결정 판부(5a)의 모서리부를 형성하는 위치 결정용 부재(P)의 하단 가장자리를 언더클래드층(1)의 표면에 탑재하며, 이 위치 결정용 부재(P)의 측단 가장자리를 상기 돌기부(4)의 수직벽에 당접시킨다. 또한, 광 도파로 유닛(W2)에 있어서의 기판 유닛 끼워 맞춤용의 한 쌍의 홈부(3b)에, 상기 기판 유닛(E2)에 있어서의 끼워 맞춤 판부(5b)를 끼워 맞춤시킨다. 이렇게 해서, 상기 광 도파로 유닛(W2)과 기판 유닛(E2)을 일체화한다(도 1 참조). 한편, 상기 돌기부(4)와 위치 결정 판부(5a)의 위치 결정 부분 및 홈부(3b)와 끼워 맞춤 판부(5b)의 끼워 맞춤 부분 중 적어도 한쪽을 접착제로 고정할 수도 있다. 이와 같이 접착제로 고정하면, 상기 광 도파로 유닛(W2)과 기판 유닛(E2)의 위치 관계를, 충격이나 진동 등에 대해, 보다 안정적으로 유지할 수 있다. 이렇게 해서, 목적으로 하는 광 센서 모듈이 완성된다.
한편, 상기 광 도파로 유닛(W2)과 기판 유닛(E2)의 결합은 돌기부(4)의 슬릿폭 및 홈부(3b)의 홈 폭이 좁기 때문에, 통상 광학 현미경 등의 보조 기구를 사용해서 행해진다.
여기서, 상기 설명한 바와 같이, 상기 광 도파로 유닛(W2)에서는, 코어(2)의 단면(2a)과 기판 유닛 위치 결정용 돌기부(4)가 고정밀도의 위치 관계에 있음과 아울러, 코어(2)의 단면(2a)과 기판 유닛 끼워 맞춤용 홈부(3b)가 적정한 위치 관계에 있다. 또한, 상기 광학 소자(8)가 실장된 기판 유닛(E2)에서는, 광학 소자(8)와 상기 돌기부(4)에 위치 결정되는 위치 결정 판부(5a)의 위치 결정용 부재(P)가 고정밀도의 위치 관계에 있음과 아울러, 광학 소자(8)와 상기 홈부(3b)에 끼워맞춤 하는 끼워 맞춤 판부(5b)가 적정한 위치 관계에 있다. 더욱이, 상기 돌기부(4)는 높이가 50㎛ 미만으로 형성되어 있지만, 상기 위치 결정용 부재(P)의 모서리부가 둥근 부분이 거의 없이, 대략 직각으로 형성되어 있다. 그 결과, 상기 돌기부(4)에 상기 위치 결정 판부(5a)의 위치 결정용 부재(P)가 위치 결정되고, 또한 상기 홈부(3b)에 상기 끼워 맞춤 판부(5b)를 끼워 맞춤하여 이루어지는 상기 광 센서 모듈에서는, 코어(2)의 단면(2a)과 광학 소자(8)가, 조심 작업을 거치지 않고, 자동적으로 고정밀도의 위치 관계가 되어, 이를 유지할 수 있다. 이 때문에, 상기 광 센서 모듈은, 코어(2)의 단면(2a)과 광학 소자(8) 사이에서 광전파가 적정하게 행해지게 된다.
한편, 이 실시예에서는, 광 도파로 유닛(W2)에 있어서의 기판 유닛 위치 결정용 돌기부(4)를 2개 한 쌍으로 했지만, 어느 하나만 해도 된다. 이 경우, 돌기부(4)를 길게(도 1의 X방향으로 길게) 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 돌기부(4)를 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상으로 형성했지만, 기판 유닛(E2)을 위치 결정할 수 있으면, 다른 형상이어도 되며, 예컨대 상기 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상의 일부를 구성하는 평면으로 봤을 때 L자 형상이어도 된다.
도 10은, 본 발명의 광 센서 모듈의 다른 실시예의 광 도파로 유닛의 일단부를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 이 실시예의 광 센서 모듈은 도 1에 나타내는 실시예의 광 센서 모듈에 있어서, 기판 유닛(E2)의 위치 결정이 보다 간단하게 되도록, 광 도파로 유닛(W3)의 한 쌍의 홈부(13, 14)에 테이퍼 부분(13a, 14a)이 형성되어 있음과 아울러, 한 쌍의 돌기부(15, 16) 중 한쪽(도시된 좌측)의 돌기부(15)에 테이퍼 부분(15a)이 형성되고, 다른쪽(도시된 우측)의 돌기부(16)가 평행한 2개의 띠형상체(16a)로 이루어지는 가이드부로 형성되어 있다. 그 이외의 부분은 도 1에 나타내는 실시예와 마찬가지로, 같은 부분에는 같은 부호를 붙이고 있다.
보다 자세하게 설명하면, 한 쌍의 상기 홈부(13, 14)의, 오버클래드층(3)의 상면 부분에 대응하는 부분은 오버클래드층(3)의 상면으로부터 아래쪽으로 감에 따라서 서서히 폭이 좁게 형성된 테이퍼 부분(13a, 14a)으로 되어 있다. 이 테이퍼 부분(13a, 14a)은, 홈부(13, 14)의 길이 방향(오버클래드층(3)의 두께 방향)의 중간까지 형성되어 있고, 이보다 하측 부분은 도 1에 나타내는 실시예와 같이, 균일폭으로 형성되어 있다. 테이퍼 부분(13a, 14a)의 하단의 위치는, 광 도파로 유닛(W3)과 기판 유닛(E2)을 결합시켰을 때에, 기판 유닛(E2)의 끼워 맞춤 판부(5b)의 하단 가장자리가 오는 위치 또는 이보다 상측에 설정하는 것이 바람직하다. 상기 테이퍼 부분(13a, 14a)의 상단(오버클래드층(3)의 상면)에서의 폭은 육안으로도 용 이하게 기판 유닛(E2)의 끼워 맞춤 판부(5b)를 끼워 맞춤할 수 있는 치수로 하는 관점에서, 예컨대, 1.0~3.0㎜의 범위 내로 설정된다. 테이퍼 부분(13a, 14a)의 하단 및 이보다 하측의 균일 폭 부분의 폭은 예컨대, 0.2~0.4㎜의 범위 내로 설정된다. 또한, 이 실시예에서는, 한쪽(도시된 좌측)의 홈부(13)보다, 다른쪽(도시된 우측)의 홈부(14) 쪽이, 1.0~3.0㎜ 정도 안쪽 길이가 길게 형성되어 있다.
또한, 한 쌍의 상기 돌기부(15, 16) 중, 한쪽(도시된 좌측)의 돌기부(15)는 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상으로 형성되고, 이 ㄷ자 형상의 개구 부분은 개구단으로부터 안쪽으로 감에 따라서 서서히 폭이 좁게 형성된 테이퍼 부분(15a)으로 되어 있다. 이 테이퍼 부분(15a)은 ㄷ자 형상의 안쪽 방향의 중간까지 형성되어 있고, 이보다 안쪽 부분은 도 1에 나타내는 실시예와 같이, 균일 폭으로 형성되어 있다. 상기 테이퍼 부분(15a)의 개구단의 개구폭은 상기 홈부(13, 14)의 테이퍼 부분(13a, 14a)의 하단의 폭(0.2~0.4㎜)보다 약간 넓게 설정되는 것이 바람직하다. 상기 돌기부(15)의 테이퍼 부분(15a)의 안쪽단 및 이보다 안쪽의 균일 폭 부분의 폭은 예컨대, 0.1㎜ 정도, 그 길이는, 예컨대, 1.0㎜ 정도로 설정된다. 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상을 형성하는 선 폭은 0.05~0.2㎜의 범위 내가 바람직하다.
다른쪽(도시된 우측)의 돌기부(16)는, 평행한 2개의 띠형상체(16a)로 이루어지는 가이드부로 형성되어 있다. 이들 2개의 띠형상체(16a) 사이의 폭은 상기 홈부(13, 14)의 테이퍼 부분(13a, 14a)의 하단의 폭(0.2~0.4㎜)보다 약간 넓게 설정되는 것이 바람직하다. 상기 2개의 띠형상체(16a)의 길이는, 예컨대, 1.0㎜ 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.
그리고, 광 도파로 유닛(W3)과 기판 유닛(E2)의 결합은 다음과 같이 해서 행해진다. 우선, 기판 유닛(E2)의 광학 소자(8)의 표면을, 광 도파로 유닛(W3)의 코어(2)의 단면(2a) 측을 향하게 하고, 이 상태에서, 기판 유닛(E2)을 안쪽 길이가 긴 쪽의 홈부(도시된 우측 우측의 홈부)(14)쪽으로 기울임과 아울러, 기판 유닛(E2)의 끼워 맞춤 판부(5b)를, 광 도파로 유닛(W3)의 홈부(13, 14)의 상방에 위치 결정한다. 이어서, 기판 유닛(E2)를 하강시켜서(도시된 화살표 F1), 기판 유닛(E2)의 끼워 맞춤 판부(5b)를, 홈부(13, 14)의 테이퍼 부분(13a, 14a)으로부터 삽입하고, 기판 유닛(E2)의 위치 결정 판부(5a)의 위치 결정용 부재(P)의 하단 가장자리를, 상기 언더클래드층(1)의 표면에 탑재한다. 이 때, 상기 홈부(13, 14)의 테이퍼 부분(13a, 14a)에 의해, 기판 유닛(E2)은, Y축 방향의 위치가 대강 조정되고, 다른쪽(도시된 우측) 돌기부(16)가 평행한 2개의 띠형상체(16a)의 사이에서, 기판 유닛(E2)의 위치 결정 판부(5a)의 위치 결정용 부재(P)의 하단 가장자리가 위치 결정된다. 이어서, 기판 유닛(E2)을 안쪽 길이가 짧은 쪽의 홈부(13)측(도시된 좌측)으로 슬라이드시켜서(도시된 화살표 F2), 기판 유닛(E2)의 위치 결정 판부(5a)의 위치 결정용 부재(P)의 좌단 가장자리를, 한쪽(도시의 좌측) 돌기부(15)의 테이퍼 부분(15a)으로부터 삽입하고, 그 돌기부(15)의 안쪽단의 수직벽에 당접시킨다. 이 때, 상기 돌기부(15)의 테이퍼부(15a)에 의해, 기판 유닛(E2)은 Y축 방향의 위치가 적정하게 조정되고, 상기 안쪽단의 수직벽으로의 당접에 의해, X축 방향의 위치가 적정하게 조정된다. 이렇게 해서, 광 도파로 유닛(W3)과 기판 유닛(E2)을 일체화하여, 광 센서 모듈을 얻는다.
이 실시예에서는, 홈부(13, 14) 및 돌기부(15)에 상기 테이퍼 부분(13a, 14a, 15a)이 형성되어 있기 때문에, 광학 현미경 등의 보조 기구를 사용하지 않고, 광 도파로 유닛(W3)과 기판 유닛(E2)을 결합할 수 있다.
한편, 이 실시예에서는, 홈부(13, 14)의 테이퍼 부분(13a, 14a)은, 홈부(13, 14)의 길이 방향의 중간까지 형성되어 있지만, 홈부(13, 14)에 끼워 맞춤하는 끼워 맞춤 판부(5b)의 하단 가장자리가 언더클래드층(1)의 표면에 당접하는 경우에는, 홈부(13, 14)의 테이퍼 부분(13a, 14a)은 홈부(13, 14)의 하단(언더클래드층(1)의 표면)까지 형성되어 있어도 된다.
또한, 이 실시예에서는, 광 도파로 유닛(W3)에 대한 기판 유닛(E2)의 위치 결정이 보다 간단하게 되기 때문에, 경우에 따라서, 2개의 띠형상체(16a)로 이루어지는 가이드부(돌기부(16))를 형성하지 않아도 된다. 이 경우, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 한쪽 돌기부(15)를 길게(도 10의 X 방향으로 길게) 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 본 발명의 광 센서 모듈은, 예컨대, 도 11에 나타낸 바와 같이, 2개의 L자형 광 센서 모듈(S1, S2)로 형성하고, 이들을 대향시켜서 사각형의 틀 형상으로 하여 이용함으로써, 터치 패널에 있어서의 손가락 등의 접촉 위치의 검지 수단으로서 이용할 수 있다. 즉, 한쪽 L자형 광 센서 모듈(S1)은 모서리부의 2개소에, 반도체 레이저 등의 발광 소자(8a)가 실장된 기판 유닛(E2)이 끼워 맞춤되고, 광 H가 출사하는 코어(2)의 선단면(2b) 및 오버클래드층(3)의 렌즈면이 상기 틀 형상의 안쪽을 향하게 되어 있다. 다른쪽 L자형 광 센서 모듈(S2)은, 모서리부의 1개소에, 포토다이오드 등의 수광 소자(8b)가 실장된 기판 유닛(E2)이 끼워 맞춤되고, 광 H가 입사하는 오버클래드층(3)의 렌즈면 및 코어(2)의 선단면(2b)이, 상기 틀 형상의 안쪽을 향하게 되어 있다. 그리고, 상기 2개의 L자형 광 센서 모듈(S1, S2)을 터치 패널의 사각형의 디스플레이 D의 화면을 둘러싸도록 하여, 그 화면 둘레 가장자리부의 사각형을 따라서 설치하여, 한쪽 L자형 광 센서 모듈(S1)로부터의 출사광 H를 다른쪽 L자형 광 센서 모듈(S2)로 수광할 수 있도록 한다. 이로써, 상기 출사광 H가, 디스플레이 D의 화면상에 있어서, 그 화면과 평행하게 격자형상으로 뻗도록 할 수 있다. 이 때문에, 손가락으로 디스플레이 D의 화면에 접촉하면, 그 손가락이 출사광 H의 일부를 차단하고, 이 차단된 부분을, 수광 소자(8b)에서 감지함으로써 상기 손가락이 접촉한 부분의 위치를 검지할 수 있다. 한편, 도 11에서는, 코어(2)를 쇄선으로 나타내고 있고, 그 쇄선의 굵기가 코어(2)의 굵기를 나타내고 있음과 아울러, 코어(2)의 수를 생략하여 도시하고 있다.
한편, 상기 각 실시예에서는, 기판 유닛(E2)의 제작에 있어서, 위치 결정용 부재(P)의 하단 가장자리 부분을 구부렸지만, 구부리지 않고 위치 결정용 부재(P)의 하단 가장자리를 언더클래드층(1)의 표면에 탑재하도록 해도 된다.
또한, 상기 각 실시예에서는, 기판 유닛(E2)의 제작에 있어서, 위치 결정용 부재(P)와 실장용 패드(7)를, 동시에 형성했지만, 동시에 형성하지 않아도 된다.
또한, 상기 각 실시예에서는, 기판 유닛(E2)의 제작에, 절연층(6)을 형성했지만, 이 절연층(6)은 금속제 기판과 같은 통전성을 갖는 기판(5A)와 실장용 패드(7)와의 단락을 방지하기 위한 것이다. 이 때문에, 기판(5A)이 절연성을 갖는 것인 경우에는, 절연층(6)을 형성하지 않고 상기 기판(5A)에 직접, 실장용 패드(7), 위치 결정용 부재(P)를 형성해도 된다.
이어서, 실시예에 대해서 비교예 및 참고예와 함께 설명한다. 단, 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
(언더클래드층, 오버클래드층(연장 부분을 포함)의 형성 재료)
비스페녹시 에탄올 플루오렌 글라이시딜 에터(성분 A) 35중량부, 지환식 에폭시 수지인 3',4'-에폭시 사이클로헥실 메틸-3,4-에폭시 사이클로 헥세인 카복시레이트(다이셀 화학공업사 제품, 셀록사이드 2021P)(성분B) 40중량부, (3',4'-에폭시 사이클로 헥세인)메틸-3',4'-에폭시 사이클로헥실-카복시레이트(다이셀 화학공업사 제품, 셀록사이드 2081)(성분 C) 25중량부, 4,4'-비스(다이(β-하이드록시 에톡시)페닐설피니오)페닐설파이드-비스-헥사플루오로 안티모네이트의 50중량% 프로피오카보네이트 용액(성분 D)2중량부를 혼합함으로써 언더클래드층 및 오버클래드층의 형성 재료를 조제했다.
(코어 및 돌기부의 형성 재료)
상기 성분 A : 70중량부, 1,3,3-트리스{4-(2-(3-옥세타닐))뷰톡시페닐}뷰테인 : 30중량부, 상기 성분 D : 1중량부를 락트산에틸에 용해함으로써 코어 및 돌기부의 형성 재료를 조제했다.
(실시예 1)
(광 도파로 유닛의 제작)
우선, 스테인레스제의 시트재(두께 50㎛)의 표면에, 상기 언더클래드층의 형성 재료를 애플리케이터에 의해 도포한 후, 2000mJ/㎠의 자외선(파장 365㎚) 조사에 의한 노광을 행함으로써, 언더클래드층(두께 20㎛)을 형성한다(도 6(a) 참조).
이어서, 상기 언더클래드층의 표면에, 상기 코어 및 돌기부의 형성 재료를 애플리케이터에 의해 도포한 후, 100℃×15분간의 건조 처리를 행하여, 감광성 수지층을 형성한다(도 6(b) 참조). 이어서, 그 위쪽에 코어 및 돌기부의 패턴과 같은 형상의 개구 패턴이 형성된 합성 석영계의 크로뮴 마스크(포토 마스크)를 배치했다. 그리고, 그 위쪽으로부터, 프록시미티 노광법으로 4000mJ/㎠의 자외선(파장 365㎚) 조사에 의한 노광을 한 후, 80℃×15분간의 가열 처리를 행했다. 이어서, γ-뷰티로락톤 수용액을 이용해서 현상함으로써 미노광 부분을 용해 제거한 후, 120℃×30분간의 가열 처리를 행함으로써, 단면 사각형의 코어(두께 20㎛, 폭 50㎛), 및 한 쌍의, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부(수직벽의 높이 20㎛, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상의 슬릿 부분의 슬릿폭 0.1㎜, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상의 선폭 0.2㎜)을 형성했다. 한 쌍의 돌기부의 위치는, 코어의 단면으로부터 균등하게 배치했다. 그리고, 한 쌍의 돌기부를 잇는 선과 코어의 단면과의 거리를 0.3㎜으로 해서, 한 쌍의 돌기부 사이의 거리를 8㎜으로 했다(도 6(c) 참조).
이어서, 오버클래드층과, 기판 유닛 끼워 맞춤용 홈부(오버클래드층의 연장 부분)을 동시에 틀 성형하는 석영제의 성형틀(도 7(a) 참조)을, 코어의 단면을 기준으로 해서 적정 위치에 세트했다(도 7(b) 참조). 그리고, 상기 오버클래드층 및 그 연장 부분의 형성 재료를, 성형 공간에 주입한 후, 그 성형틀을 통해서 2000mJ/㎠의 자외선 조사에 의한 노광을 행했다. 계속해서, 120℃×15분간의 가열 처리를 행한 후, 탈형하여, 오버클래드층(언더클래드층의 표면으로부터의 두께 1㎜)와, 기판 유닛 끼워 맞춤용 홈부를 얻는다(도 7(c) 참조). 상기 홈부의 치수는 안쪽 길이가 1.5㎜, 폭이 0.2㎜, 대향하는 홈부의 바닥면 사이의 거리가 14.0㎜였다.
(기판 유닛의 제작)
스테인레스제 기판(25㎜×30㎜×50㎛(두께))의 표면의 일부분에, 감광성 폴리이미드 수지로 이루어지는 절연층(두께 10㎛)을 형성했다(도 8(a) 참조). 이어서, 세미어댑티브법에 의해, 상기 절연층의 표면에, 구리/니켈/크로뮴 합금으로 이루어지는 시드층과 전해 구리 도금층(두께 10㎛)을 적층 형성하고, 또한 금/니켈 도금 처리(금/니켈=0.2/2㎛)을 실시하여, 광학 소자 실장용 패드, 세컨드 본드용 패드 및 전기 배선 및 위치 결정용 부재를 형성했다(도 8(b) 참조).
이어서, 상기 광학 소자 실장용 패드에 대해 적정한 위치에 위치 결정 판부 및 끼워 맞춤 판부이 형성되도록, 드라이 필름 레지스트를 이용하여, 스테인레스제 기판을 에칭함으로써 정형 기판에 형성했다(도 8(c) 참조). 그 후, 마찬가지로 드라이 필름 레지스트를 이용하여, 여분의 절연층을 에칭함으로써 제거했다(도 9(a) 참조). 각 공정의 상기 드라이 필름 레지스트는, 수산화 나트륨 수용액에 의해 박리했다. 그리고, 상기 위치 결정 판부의 하단 가장자리로부터 밀려나온 상기 위치 결정용 부재의 하단 가장자리 부분을, 그 이면의 절연층의 부분과 함께, 판재에 대면서, 위치 결정 판부측으로 구부린다(도 9(b) 참조).
그리고, 상기 광학 소자 실장용 패드의 표면에, 은 페이스트를 도포한 후, 고정밀도 다이본더(실장 장치)를 이용해서, 상기 은 페이스트 상에, 와이어 본딩 타입의 발광 소자(Opotwell사 제품, VCSEL칩 SM85-2N001)를 실장했다. 이어서, 큐어 처리(180℃×1시간)하여, 상기 은 페이스트를 경화시켰다. 그 후, φ25㎛인 금선을 이용하여, 와이어 본딩으로 금제인 와이어 루프를 배치하고, 상기 발광 소자 및 그 주변부를, LED용 투명 수지(닛토덴코사 제품, NT 수지)에 의해 포팅 밀봉했다(도 9(c) 참조). 이렇게 해서, 기판 유닛을 제작했다. 이 기판 유닛의 위치 결정 판부의 치수는, 상기 한 쌍의 돌기부의 치수에 맞춰 형성하여, 끼워 맞춤 판부의 치수는, 상기 한 쌍의 홈부의 치수에 맞춰서 형성했다.
(광 센서 모듈의 제조)
우선, 핀셋 사이에 기판 유닛을 유지하고, 광학 현미경으로 보면서, 상기 광 도파로 유닛에 있어서의 기판 유닛 위치 결정용의, 한 쌍의, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부의 슬릿 부분에, 상기 기판 유닛에 있어서의 위치 결정 판부를 위치 결정하고, 그 위치 결정 판부의 모서리부를 형성하는 위치 결정용 부재의 하단 가장자리를 언더클래드층의 표면에 탑재하고, 그 위치 결정용 부재의 측단 가장자리를 상기 돌기부의 안쪽단의 수직벽에 당접했다. 또한, 광 도파로 유닛에 있어서의 기판 유닛 끼워 맞춤용의, 한 쌍의 홈부에, 상기 기판 유닛에 있어서의 끼워 맞춤 판부를 끼워 맞춤시켰다. 그 후, 상기 위치 결정부 및 끼워 맞춤부를 접착제로 고정했다. 이렇게 해서, 광 센서 모듈을 제조했다(도 1 참조).
(실시예 2)
상기 실시예 1에 있어서, 한 쌍의 홈부의, 오버클래드층의 상면 부분에 대응하는 부분을, 테이퍼 부분에 형성했다(도 10 참조). 그 홈부의 치수를 도 12(a), (b)에 나타내었다. 도 12(a), (b)에서는, 안쪽 길이가 긴 쪽(안쪽 길이 5.0㎜)의 홈부(14)를 나타내고 있으며, 안쪽 길이가 짧은 쪽의 홈부(13)(도 10 참조)는, 안쪽 길이를 3.0㎜으로 하고, 그 외의 치수는, 안쪽 길이가 긴 쪽의 홈부(14)와 마찬가지로 했다. 또한, 도 12(c)에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 돌기부(15, 16) 중 안쪽 길이가 짧은 쪽의 홈부(13)측에 있는 돌기부(도시의 좌측)(15)를 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상으로 형성함과 아울러, 그 ㄷ자 형상의 개구 부분을 테이퍼 부분(15a)에 형성하고, 안쪽 길이가 긴 쪽의 홈부(14)측에 있는 돌기부(도시의 우측)(16)를 평행한 2개의 띠형상체(16a)로 이루어지는 가이드부에 형성했다. 한편, 도 12(c)에는, 돌기부(15, 16)의 치수도 나타내고 있다. 그 이외의 부분은 상기 실시예 1과 마찬가지로 했다.
(광 센서 모듈의 제조)
우선, 손가락 사이에 기판 유닛을 유지하고, 기판 유닛을 안쪽 길이가 긴 쪽의 홈부(14)측으로 기울임과 아울러, 기판 유닛의 끼워 맞춤 판부를 광 도파로 유닛의 홈부(13, 14)의 상방에 위치 결정했다(도 10 참조). 이어서, 기판 유닛을 하강시키고 기판 유닛의 끼워 맞춤 판부를 홈부(13, 14)의 테이퍼 부분(13a, 14a)으로부터 삽입하여, 기판 유닛의 위치 결정 판부의 위치 결정용 부재의 하단 가장자리를, 상기 언더클래드층의 표면에 탑재했다. 이 때, 상기 홈부(13, 14)의 테이퍼 부분(13a, 14a)에 의해, 기판 유닛은 Y축 방향의 위치가 대강 조정되고, 다른쪽(도시의 우측) 돌기부(16)가 평행한 2개의 띠형상체(16a) 사이에, 기판 유닛의 위치 결정 판부의 위치 결정용 부재의 하단 가장자리가 위치 결정되었다. 이어서, 기판 유닛을 안쪽 길이가 짧은 쪽의 홈부(13)측으로 슬라이드시키고, 기판 유닛의 위치 결정 판부의 위치 결정용 부재의 좌단 가장자리를, 한쪽(도시의 좌측) 돌기부(15)의 테이퍼 부분(15a)으로부터 삽입하고, 그 돌기부(15)의 안쪽단의 수직벽에 당접시켰다. 이 때, 상기 돌기부(15)의 테이퍼부(15a)에 의해, 기판 유닛은 Y축 방향의 위치가 적정하게 조정되고, 상기 안쪽단의 수직벽으로의 당접에 의해, X축 방향의 위치가 적정하게 조정되었다. 그 후, 그 위치 결정부 및 끼워 맞춤부를 접착제로 고정했다. 이렇게 해서, 광 센서 모듈을 제조했다(도 10 참조). 한편, 이 광 도파로 유닛과 기판 유닛의 결합에는, 광학 현미경을 사용하지 않았다.
(실시예 3)
상기 실시예 1에 있어서, 돌기부의 수직벽의 높이 및 코어의 두께를 30㎛로 했다. 그 이외의 부분은 상기 실시예 1과 마찬가지로 했다.
(실시예 4)
상기 실시예 2에 있어서, 돌기부의 수직벽의 높이 및 코어의 두께를 30㎛로 했다. 그 이외의 부분은 상기 실시예 2와 마찬가지로 했다.
(실시예 5)
상기 실시예 1에 있어서, 돌기부의 수직벽의 높이 및 코어의 두께를 45㎛로 했다. 그 이외의 부분은 상기 실시예 1과 마찬가지로 했다.
(실시예 6)
상기 실시예 2에 있어서, 돌기부의 수직벽의 높이 및 코어의 두께를 45㎛로 했다. 그 이외의 부분은 상기 실시예 2와 마찬가지로 했다.
(비교예 1)
상기 실시예 1에 있어서, 기판 유닛에 위치 결정용 부재를 형성하지 않은 것을 이용했다. 그 이외의 부분은 상기 실시예 1과 마찬가지로 했다.
(비교예 2)
상기 비교예 1에 있어서, 돌기부의 수직벽의 높이 및 코어의 두께를 45㎛로 했다. 그 이외의 부분은 상기 비교예 1과 마찬가지로 했다.
(참고예)
상기 실시예 1에 있어서, 돌기부의 수직벽의 높이 및 코어의 두께를 50㎛로 했다. 또한, 기판 유닛에 위치 결정용 부재를 형성하지 않은 것을 이용했다. 그 이외의 부분은 상기 실시예 1과 마찬가지로 했다.
(광 결합 손실)
상기 실시예 1~6 및 비교예 1, 2 및 참고예의 광 센서 모듈의 발광 소자에 전류를 흘리고, 발광 소자로부터 광을 출사시키며, 광 센서 모듈의 단부로부터 출사된 광의 강도를 측정하여, 광 결합 손실을 산출했다. 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
Figure pat00001
상기 표 1의 결과로부터, 상기 실시예 1~6 및 비교예 1, 2 및 참고예의 제조 방법에서는, 모두 광 도파로 유닛의 코어와 기판 유닛의 발광 소자의 조심 작업을 행하지 않아도, 획득된 광 센서 모듈은 광 전파한다는 것을 알 수 있다. 그러나 비교예 1, 2의 광 센서 모듈이, 광 결합 손실이 크고, 광 도파로 유닛에 대한 기판 유닛의 위치 결정 정밀도(조심 정밀도)가 악화되어 있다는 것을 알 수 있다. 그 이유는, 위치 결정 판부의 모서리부의 둥근 부분 때문에, 높이 50㎛ 미만인 돌기부의 수직벽에, 상기 위치 결정 판부를 적정하게 당접시킬 수 없기 때문이다. 한편, 참고예의 광 센서 모듈에서는, 광 결합 손실이 작기 때문에, 위치 결정 판부의 모서리부가 둥글게 되어 있어도, 돌기부의 수직벽의 높이가 50㎛로 높아서, 위치 결정 판부를 돌기부의 수직벽에 적정하게 당접시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
(위치 결정에 필요한 시간)
상기 실시예 1, 3, 5에서는 광 도파로 유닛과 기판 유닛의 결합에, 20초가 필요하고, 상기 실시예 2, 4, 6에서는 5초가 필요했다.
이 결과로부터, 상기 실시예 2, 4, 6에서는, 홈부 및 돌기부에 상기 테이퍼 부분이 형성되어 있기 때문에, 광학 현미경 등의 보조기구를 사용하지 않고, 더 빠르게, 광 도파로 유닛과 기판 유닛을 결합할 수 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 생산성이 우수하다.
본 발명의 광 센서 모듈은, 터치 패널에 있어서의 손가락 등의 접촉 위치의 검지 수단, 또는 음성이나 화상 등의 디지털 신호를 고속으로 전송, 처리하는 정보통신 기기, 신호 처리 장치 등에 이용할 수 있다.
W2 : 광 도파로 유닛 E2 : 기판 유닛
P : 위치 결정용 부재 2 : 코어
2a : 단면 3b : 홈부
4 : 돌기부 5a : 위치 결정 판부
5b : 끼워 맞춤 판부 8 : 광학 소자

Claims (10)

  1. 광 도파로 유닛에 대해 기판 유닛이 직교한 상태로 되어 있는 광 센서 모듈의 제조 방법으로서,
    코어의 광 송수(送受)용 단부(端部)에 대해 광 송수를 위해 적정 위치가 되는 언더클래드층의 표면 부분에 기판 유닛 위치 결정용 수직벽을 갖는 돌기부가 형성되어 있는 광 도파로 유닛을 준비하는 공정과,
    광학 소자가 실장되고, 이 광학 소자가 상기 코어의 광 송수용 단부에 대해 적정 위치가 되도록, 하단 가장자리가 상기 언더클래드층의 표면에 탑재되며 그 모서리부가 상기 돌기부의 수직벽에 당접하여 위치 결정되는 위치 결정 판부가, 에칭에 의해 형성되어 있는 기판 유닛을 준비하는 공정과,
    상기 광 도파로 유닛에 대해 직교하도록 상기 기판 유닛을 배치하고, 상기 광 도파로 유닛의 상기 언더클래드층과 상기 돌기부와, 상기 기판 유닛의 상기 위치 결정 판부를 상기와 같이 위치 결정함으로써, 상기 광 도파로 유닛에 대해 상기 기판 유닛을 위치 결정 고정하는 공정
    을 구비하며,
    상기 광 도파로 유닛에 있어서, 상기 기판 유닛 위치 결정용 돌기부의 수직벽의 높이가 50㎛ 미만으로 되어 있고,
    상기 기판 유닛에 있어서, 상기 위치 결정 판부의 모서리부의 적어도 일부가 기판 유닛의 배선용 금속층과 같은 재료에 의해 위치 결정용 부재에 형성되며, 이로써 상기 모서리부가 대략 직각으로 되어 있는 것을 특징으로 하는
    광 센서 모듈의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 결정용 부재를, 하나의 포토 마스크를 사용한 포토리소그래피법에 의해, 배선용 금속층을 구성하는 광학 소자 실장용 패드를 형성하는 동시에, 이 광학 소자 실장용 패드에 대해 적정 위치가 되는 부분에 형성하는, 광 센서 모듈의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위치 결정용 부재의, 상기 언더클래드층에 탑재하는 부분을, 상기 광 도파로 유닛에 대한 상기 기판 유닛의 위치 결정 이전에 구부리는, 광 센서 모듈의 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광 도파로 유닛의 상기 돌기부를, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부로 형성하는 광 센서 모듈의 제조 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광 도파로 유닛의 오버클래드층의 부분에, 광 도파로 유닛에 대해 기판 유닛을 직교시키고, 또한 적정 상태로 가이드하기 위한 기판 유닛 끼워 맞춤용의 홈부를, 오버클래드층의 두께 방향을 따라 형성함과 아울러, 이 홈부의 폭을, 오버클래드층의 상면으로부터 아래쪽으로 감에 따라서 서서히 좁게 형성하고, 또한 상기 광 도파로 유닛의 상기 돌기부를, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부로 형성하며, 광 도파로 유닛에 대해 기판 유닛을 적정 상태로 가이드하기 위해서, 상기 ㄷ자 형상의 개구 부분의 폭을, 개구단으로부터 안쪽으로 감에 따라서 서서히 좁게 형성하는 광 센서 모듈의 제조 방법.
  6. 청구항 1의 제조 방법에 의해 획득된 광 센서 모듈로서,
    코어의 광 송수용 단부에 대해 광 송수를 위해 적정 위치가 되는 언더클래드층의 표면 부분에 기판 유닛 위치 결정용 수직벽을 갖는 돌기부가 형성되어 있는 광 도파로 유닛과,
    광학 소자가 실장되고, 이 광학 소자가 상기 코어의 광 송수용 단부에 대해 적정 위치가 되도록, 하단 가장자리가 상기 언더클래드층의 표면에 탑재되며, 그 모서리부가 상기 돌기부의 수직벽에 당접하여 위치 결정되는 위치 결정 판부가, 에칭에 의해 형성되어 있는 기판 유닛
    을 구비하고,
    상기 광 도파로 유닛에 대해 직교하도록 상기 기판 유닛이 배치되며, 상기 광 도파로 유닛의 상기 언더클래드층과 상기 돌기부에, 상기 기판 유닛의 상기 위치 결정 판부가 상기와 같이 위치 결정되어 있음으로써, 상기 광 도파로 유닛에 대해 상기 기판 유닛이 위치 결정 고정되어 광 센서 모듈이 되어 있고,
    상기 광 도파로 유닛에 있어서, 상기 기판 유닛 위치 결정용 돌기부의 수직벽의 높이가 50㎛ 미만으로 되어 있으며, 상기 기판 유닛에 있어서, 상기 위치 결정 판부의 모서리부의 적어도 일부가 기판 유닛의 배선용 금속층과 같은 재료에 의해 위치 결정용 부재로 형성되고, 이로써 상기 모서리부가 대략 직각으로 되어 있는 것
    을 특징으로 하는 광 센서 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 위치 결정용 부재는, 배선용 금속층을 구성하는 광학 소자 실장용 패드에 대해 적정 위치가 되는 부분에 형성되는, 광 센서 모듈.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 위치 결정용 부재의, 상기 언더클래드층에 탑재하는 부분은, 구부러져 있는, 광 센서 모듈.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 광 도파로 유닛의 상기 돌기부는, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부로 형성되어 있는, 광 센서 모듈.
  10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 광 도파로 유닛의 오버클래드층의 부분에, 광 도파로 유닛에 대해 기판 유닛을 직교시키고 또한 적정 상태로 가이드하기 위한 기판 유닛 끼워 맞춤용 홈부가, 오버클래드층의 두께 방향을 따라 형성되어 있음과 아울러, 이 홈부의 폭은, 오버클래드층의 상면으로부터 아래쪽으로 감에 따라서 서서히 좁게 형성되고, 또한 상기 광 도파로 유닛의 상기 돌기부가, 평면으로 봤을 때 ㄷ자 형상인 돌기부로 형성되고, 광 도파로 유닛에 대해 기판 유닛을 적정 상태로 가이드하기 위해서, 상기 ㄷ자 형상의 개구 부분의 폭은, 개구단으로부터 안쪽으로 감에 따라서 서서히 좁게 형성되어 있는, 광 센서 모듈.
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