KR20120010976A - 광 센서 모듈 - Google Patents
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Abstract
광 도파로 유닛의 코어와 기판 유닛의 광학 소자와의 광 결합 손실의 편차가 감소함과 아울러, 그 광 결합 손실이 작게 되는 광 센서 모듈을 제공한다.
기판 유닛 감합용의 세로 홈부(60)를 갖는 광 도파로 유닛 W2와, 그 세로 홈부(60)에 감합하는 감합판부(5a)를 갖는 기판 유닛 E2를 개별적으로 제작하고, 광 도파로 유닛 W2의 세로 홈부(60)에 기판 유닛 E2의 감합판부(5a)를 감합하여 일체화한다. 여기서, 광 도파로 유닛 W2의 세로 홈부(60)는 코어(2)의 광 투과면(2a)에 대해 적정 위치에 형성되어 있다. 또한, 기판 유닛 E2의 감합판부(5a)는 광학 소자(8)에 대해 적정 위치에 형성되어 있다. 이것 때문에, 세로 홈부(60)와 감합판부(5a)의 감합에 의해, 코어(2)의 광 투과면(2a)와 광학 소자(8)는 적정히 위치 결정되어, 자동적으로 조심된 상태가 된다. 또한, 기판 유닛 E2는 광학 소자(8)가 코어(2)의 광 투과면(2a)에 가까워지는 방향으로 휘어 있다.
기판 유닛 감합용의 세로 홈부(60)를 갖는 광 도파로 유닛 W2와, 그 세로 홈부(60)에 감합하는 감합판부(5a)를 갖는 기판 유닛 E2를 개별적으로 제작하고, 광 도파로 유닛 W2의 세로 홈부(60)에 기판 유닛 E2의 감합판부(5a)를 감합하여 일체화한다. 여기서, 광 도파로 유닛 W2의 세로 홈부(60)는 코어(2)의 광 투과면(2a)에 대해 적정 위치에 형성되어 있다. 또한, 기판 유닛 E2의 감합판부(5a)는 광학 소자(8)에 대해 적정 위치에 형성되어 있다. 이것 때문에, 세로 홈부(60)와 감합판부(5a)의 감합에 의해, 코어(2)의 광 투과면(2a)와 광학 소자(8)는 적정히 위치 결정되어, 자동적으로 조심된 상태가 된다. 또한, 기판 유닛 E2는 광학 소자(8)가 코어(2)의 광 투과면(2a)에 가까워지는 방향으로 휘어 있다.
Description
본 발명은 광 도파로 유닛과, 광학 소자가 실장된 기판 유닛을 구비한 광 센서 모듈에 관한 것이다.
광 센서 모듈은, 도 9(a), (b)에 나타낸 바와 같이, 언더클래드층(71), 코어(72) 및 오버클래드층(73)을 이 순서로 형성한 광 도파로 유닛 W0과, 기판(81)에 광학 소자(82)가 실장된 기판 유닛 E0을 개별적으로 제작하고, 상기 광 도파로 유닛 W0의 코어(72)와 기판 유닛 E0의 광학 소자(82)를 조심(調芯; alignment)한 상태에서, 상기 광 도파로 유닛 W0의 단부에 상기 기판 유닛 E0를 접착제 등에 의해 접속하여 제조된다. 또, 도 9(a), (b)에 있어서, 참조 부호 75는 기대(基臺), 참조 부호 85는 밀봉 수지이다.
여기서, 상기 광 도파로 유닛 W0의 코어(72)와 기판 유닛 E0의 광학 소자(82)의 상기 조심은 통상, 자동 조심기(調芯機)를 이용하여 행해진다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 이 자동 조심기에서는, 광 도파로 유닛 W0를 고정 스테이지(도시하지 않음)에 고정하고, 기판 유닛 E0를 이동 가능한 스테이지(도시하지 않음)에 고정한 상태에서, 상기 조심이 행해진다. 즉, 상기 광학 소자(82)가 발광 소자인 경우, 도 9(a)에 나타낸 바와 같이, 그 발광 소자로부터 광 H1을 발광시킨 상태에서, 코어(72)의 일단면(광 입구)(72a)에 대해, 기판 유닛 E0의 위치를 변화시키면서, 코어(72)의 타단면(광 출구)(72b)로부터 오버클래드층(73)의 선단부의 렌즈부(73b)를 거쳐서 출사된 광의 광량(자동 조심기에 구비되어 있는 수광 소자(91)가 발생하는 기전압)을 모니터링하여, 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 9(b)에 나타낸 바와 같이, 코어(72)의 타단면(72b)으로부터 일정량의 광(자동 조심기에 구비되어 있는 발광 소자(92)로부터 발광되고, 오버클래드층(73)의 선단부의 렌즈부(73b)를 투과한 광) H2를 입광시키고, 그 광 H2를 코어(72)의 일단면(72a)으로부터 오버클래드층(73)의 후단부(73a)를 지나서 출사시킨 상태에서, 코어(72)의 일단면(72a)에 대해, 기판 유닛 E0의 위치를 변화시키면서, 그 수광 소자에서 수광하는 광량(기전압)을 모니터링하여, 그 광량이 최대로 된 위치를 조심 위치로서 결정한다.
그러나, 상기 자동 조심기를 이용한 조심에서는, 고정밀도인 조심이 가능하지만, 노력과 시간을 요하여, 양산에는 적합하지 않다.
그래서, 본 출원인은, 상기와 같은 기기와 노력을 들이는 일없이 조심할 수 있다 광 센서 모듈을 제안하여 이미 출원하고 있다(일본 특허 출원 제2009-180723호). 이 광 센서 모듈은, 그 평면도를 도 10(a)에, 그 우단부를 위에서 비스듬히 본 사시도를 도 10(b)에 나타낸 바와 같이, 광 도파로 유닛 W1에, 코어(42)가 존재하지 않은 언더클래드층(41) 및 오버클래드층(43)의 단부의 양측 부분[도 10(a)의 우단부의 상하 부분]이 축 방향으로 연장하여 형성되어 있다. 그리고, 그 연장 부분(44)에, 광 도파로 유닛 W1의 두께 방향으로 연장되는, 기판 유닛 감합(嵌合)용의, 1쌍의 세로 홈부(감합부)(44a)가, 코어(42)의 광 투과면(일단면)(42a)에 대해 적정한 위치에 형성되어 있다. 한편, 기판 유닛 E1에는, 상기 세로 홈부(44a)에 감합하는 감합판부(피감합부)(51a)가, 광학 소자(54)에 대해서 적정한 위치에, 기판 유닛 E1의 폭 방향[도 10(b)의 좌우 방향]으로 돌출한 상태로 형성되어 있다.
그리고, 상기 광 센서 모듈은, 상기 광 도파로 유닛 W1에 형성되어 있는 상기 세로 홈부(44a)에, 상기 기판 유닛 E1에 형성되어 있는 상기 감합판부(51a)가 감합된 상태에서, 광 도파로 유닛 W1과 상기 기판 유닛 E1이 결합되어 있다. 여기서, 상기 세로 홈부(44a)는 상기 코어(42)의 광 투과면(42a)에 대해 적정한 위치에 있으며, 상기 감합판부(51a)는 상기 광학 소자(54)에 대해 적정한 위치에 있으므로, 상기 세로 홈부(44a)와 상기 감합판부(51a)의 감합에 의해, 상기 코어(42)와 상기 광학 소자(54)가 자동적으로 조심된다. 또, 도 10(a), (b)에 있어서, 참조 부호 45는 기대, 참조 부호 45a는 기대(45)에 형성된, 기판 유닛 E1을 관통시키는 관통 구멍, 참조 부호 51은 상기 감합판부(51a)가 형성된 정형 기판, 참조 부호 55는 밀봉 수지이다.
이와 같이, 본 출원인이 이미 출원한 상기 광 센서 모듈에서는, 광 도파로 유닛 W1의 코어(42)와, 기판 유닛 E1의 광학 소자(54)를, 조심(調芯) 작업하는 일없이, 자동적으로 조심한 상태로 할 수 있다. 그리고, 시간이 필요한 조심 작업이 불필요하게 되기 때문에, 광 센서 모듈의 양산이 가능해져, 생산성이 우수하다.
그러나, 상기 광 센서 모듈에서는, 코어(42)와 광학 소자(54)의 광 결합 손실의 편차가 큰 것을 알았다. 그래서, 그 원인을 본 발명자가 구명한 결과, 생산 공정에서, 광 도파로 유닛 W1의 1쌍의 세로 홈부(44a)의 간격(대향하는 세로 홈부(44a)의 내벽면(44b) 사이의 거리) Ls(도 11(a) 참조)에 편차가 있음과 아울러, 기판 유닛 E1의 전폭(全幅)(양측의 감합판부(51a)의 측단 테두리(51b) 사이의 거리) Lc(도 11(b) 참조)에 편차가 있는 것을 알았다. 즉, 설계에서는 Ls=Lc이지만, 실제의 생산에서는, 부품 공차에 의해, L>>Lc이거나, Ls<Lc이거나 한다. L>>Lc의 경우는, 도 11(c)에 나타낸 바와 같이, 기판 유닛 E1이 흔들려(도시한 화살표 F 참조) 정확한 조심이 불가능하여, 광 결합 손실의 편차가 커진다. Ls<Lc의 경우는, 도 11(d)에 나타낸 바와 같이, 기판 유닛 E1이 외측으로(코어(42)의 광 투과면(42a)으로부터 광학 소자(54)가 멀어지는 방향으로) 휘어 광 결합 손실이 커지거나, 반대로, 기판 유닛 E1이 안쪽으로(코어(42)의 광 투과면(42a)에 광학 소자(54)가 가까워지는 방향으로) 휘어(도시하지 않음) 광 결합 손실이 작아지거나 하여[거의 도 11(d)에 나타낸 바와 같이 외측으로 휨], 광 결합 손실의 편차가 커진다. 이와 같이, 상기 광 도파로 유닛 W1에 기판 유닛 E1을 감합시키는 광 센서 모듈은 상기 광 결합 손실의 편차가 커지다는 점에서, 개선의 여지가 있다.
본 발명은, 이러한 사정에 비추어 이루어진 것으로, 광 도파로 유닛의 코어와 기판 유닛의 광학 소자의 광 결합 손실의 편차가 감소함과 아울러, 그 광 결합 손실이 작아지는 광 센서 모듈의 제공을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광 센서 모듈은, 광 도파로 유닛과, 광학 소자가 실장된 기판 유닛을 결합시켜 이루어지는 광 센서 모듈로서, 상기 광 도파로 유닛이, 언더클래드층과, 이 언더클래드층의 표면에 형성된 광로용의 선 형상의 코어와, 이 코어를 피복하는 오버클래드층과, 상기 코어의 광 투과면에 대해서 적정 위치로 되는 상기 오버클래드층의 부분에 형성된 기판 유닛 감합용의 좌우 1쌍의 감합부를 구비하고, 상기 기판 유닛이, 기판과, 이 기판 상의 소정 부분에 실장된 광학 소자와, 이 광학 소자에 대해서 적정 위치로 되는 상기 기판의 부분에 형성된, 상기 기판 유닛 감합용의 감합부에 감합하는 피감합부를 구비하며, 상기 광 도파로 유닛과 상기 기판 유닛의 결합이, 상기 광 도파로 유닛에 형성된 상기 감합부에, 상기 기판 유닛에 형성된 상기 피감합부를 감합시킨 상태로, 또한, 상기 광학 소자가 상기 코어의 광 투과면에 가까워지는 방향으로 상기 기판 유닛을 휘게 한 상태로 이루어져 있다고 하는 구성을 취한다.
본 발명자는, 광 센서 모듈에 있어서, 광 도파로 유닛의 코어와 기판 유닛의 광학 소자의 광 결합 손실의 편차를 감소시킴과 아울러, 그 광 결합 손실을 작게 하는 것을 목적으로 하여, 그 광 센서 모듈의 구조에 대해서 연구를 거듭하였다. 그 과정에서, 본 출원인이 이미 출원한, 도 10(a), (b)에 나타내는, 광 도파로 유닛에 형성된 감합부에, 기판 유닛에 형성된 피감합부를 감합시켜 이루어지는 광 센서 모듈에 개량을 가하는 것을 착안하였다. 즉, 상기 감합 상태에서는 항상, 기판 유닛의 광학 소자가 코어의 광 투과면에 가까워지는 방향으로, 기판 유닛을 휘게 하도록 하였다.
그 결과, 상기 기판 유닛의 휨에 의해, 코어의 광 투과면과 광학 소자 사이의 거리가 짧아지므로, 코어와 기판 유닛의 광학 소자의 광 결합 손실이 작아진다. 또한, 상기 기판 유닛의 휨에 의해, 기판 유닛이, 좌우 1쌍의 감합부를, 그들 감합부의 간격을 넓히는 방향으로, 바이어싱한 상태로 되기 때문에, 기판 유닛이 흔들리거나, 광학 소자가 코어의 광 투과면으로부터 멀어지는 방향으로, 기판 유닛이 휘거나 하는 일이 없다. 그 때문에, 상기 기판 유닛의 상기 광 도파로 유닛으로의 결합이 안정되어, 상기 광 결합 손실의 편차가 감소한다. 이러한 것들을 본 발명자는 발견하여, 본 발명에 도달하였다.
본 발명의 광 센서 모듈은, 광 도파로 유닛에 있어서, 코어의 광 투과면과 기판 유닛 감합용의 감합부가 적정한 위치 관계로 되어 있다. 또한, 기판 유닛에 있어서, 광학 소자와 상기 감합부에 감합하는 피감합부가 적정한 위치 관계로 되어 있다. 그 때문에, 상기 광 도파로 유닛에 형성된 상기 감합부에, 상기 기판 유닛에 형성된 상기 피감합부를 감합시킨 상태, 즉, 상기 광 도파로 유닛과 상기 기판 유닛이 결합한 상태에서는, 코어의 광 투과면과 광학 소자가 자동적으로 조심된 상태로 되어 있다. 또, 그 상태에서는, 상기 광학 소자가 상기 코어의 광 투과면에 가까워지는 방향으로 상기 기판 유닛을 휘게 한 상태로 되어 있기 때문에, 상기 기판 유닛이 상기 감합부를 바이어싱한 상태로 감합하고 있다. 그 때문에, 상기 기판 유닛의 상기 광 도파로 유닛으로의 결합이 안정하게 되어, 부품 공차를 흡수할 수 있어, 광 도파로 유닛의 코어와 기판 유닛의 광학 소자의 광 결합 손실의 편차를 감소시킬 수 있다. 더구나, 상기 구조에서는, 코어의 광 투과면과 광학 소자 사이의 거리가 짧아져 있어, 상기 광 결합 손실이 작게 되어 있다. 즉, 본 발명의 광 센서 모듈에서는, 상기 광 결합 손실 자체가 작게 되어 있음과 아울러, 그 광 결합 손실의 편차도 작게 되어 있다.
특히, 상기 광 도파로 유닛에 형성되어 있는 상기 좌우 1쌍의 감합부가, 상기 광 도파로 유닛의 두께 방향으로 연장되는, 횡단면이 대략 V자 형상인 세로 홈부이며, 대략 V자 형상의 개방부를 대향시킨 상태로 형성되고, 상기 세로 홈부의 대략 V자 형상의 측벽면 중, 상기 기판 유닛의 광학 소자 실장측과 반대측의 면에 대면하는 1벽면이, 상기 코어의 장축(長軸) 방향에 대해서 직각인 직각면으로 형성되고, 타벽면이, 상기 코어의 장축 방향에 대해서 경사진 경사면으로 형성되어 있고, 상기 기판 유닛에 형성되어 있는 상기 피감합부의 측단 테두리가, 상기 세로 홈부의 대략 V자 형상의 코너에 위치 결정되어 있는 경우에는, 상기 세로 홈부의 간단한 구조에 의해, 상기 기판 유닛을 휘게 한 상태로 할 수 있다.
또한, 상기 광 도파로 유닛에 형성되어 있는 상기 좌우 1쌍의 감합부가, 상기 광 도파로 유닛의 두께 방향으로 연장되는 세로 홈부이고, 그 세로 홈부의 개방부를 대향시킨 상태로 형성되고, 상기 세로 홈부 중, 상기 기판 유닛의 광학 소자 실장측과 반대측의 면에 대면하는 부분이, 상기 기판 유닛의 광학 소자 실장측과 반대측의 면을 상기 코어의 광 투과면측으로 가압하는 가압부로 형성되어 있고, 상기 기판 유닛에 형성되어 있는 상기 피감합부의 측단 테두리가, 상기 세로 홈부의 내벽면에 위치 결정되어 있는 경우에도, 상기 세로 홈부의 간단한 구조에 의해, 상기 기판 유닛을 휘게 한 상태로 할 수 있다.
또, 상기 기판 유닛에 형성되어 있는 상기 피감합부가 금속제인 경우에는, 상기 기판 유닛을 휘게 한 상태에서의, 상기 기판 유닛의 상기 감합부로의 바이어싱력이 적정히 얻어져, 상기 기판 유닛의 상기 광 도파로 유닛으로의 감합이 보다 안정된다. 그 결과, 상기 광 결합 손실의 편차가 보다 감소한다.
특히, 상기 피감합부의 형성 재료인 금속이 스테인레스인 경우에는, 상기 기판 유닛의 상기 감합부로의 바이어싱력이 보다 적정화되어, 상기 기판 유닛의 상기 광 도파로 유닛으로의 감합이 한층더 안정된다. 그 결과, 상기 광 결합 손실의 편차가 한층더 감소한다.
도 1(a)는 본 발명의 광 센서 모듈의 일 실시 형태를 모식적으로 나타내는 평면도이고, (b)는 (a)의 우단부를 오른쪽으로 기울인 위쪽에서 본 사시도,
도 2(a)는 상기 광 센서 모듈의 광 도파로 유닛을 모식적으로 나타내는 평면도이고, (b)는 (a)의 우단부를 오른쪽으로 기울인 위쪽에서 본 사시도,
도 3(a)는 상기 광 센서 모듈의 기판 유닛을 모식적으로 나타내는 평면도이고, (b)는 (a)의 좌측을 왼쪽으로 기울인 위쪽에서 본 사시도,
도 4(a)~(c)는 상기 광 도파로 유닛의 언더클래드층 및 코어의 형성 공정을 모식적으로 나타내는 설명도,
도 5(a)는 상기 광 도파로 유닛의 오버클래드층의 형성에 사용되는 성형틀을 모식적으로 나타내는 사시도이고, (b)~(d)는 그 오버클래드층의 형성 공정을 모식적으로 나타내는 설명도,
도 6(a)~(d)는 상기 기판 유닛의 제작 공정을 모식적으로 나타내는 설명도,
도 7(a)~(c)는 본 발명의 광 센서 모듈의 다른 실시 형태의 주요부를 모식적으로 나타내는 평면도,
도 8은 상기 광 센서 모듈을 이용한 터치 패널용 검지 수단을 모식적으로 나타내는 평면도,
도 9(a), (b)는 종래의 광 센서 모듈에서의 조심 방법을 모식적으로 나타내는 설명도,
도 10(a)는 본 출원인이 이미 출원한 광 센서 모듈을 모식적으로 나타내는 평면도이고, (b)는 (a)의 우단부를 오른쪽으로 기울인 위쪽에서 본 사시도,
도 11(a)~(d)는 본 출원인이 이미 출원한 상기 광 센서 모듈의 과제를 설명하는 설명도.
도 2(a)는 상기 광 센서 모듈의 광 도파로 유닛을 모식적으로 나타내는 평면도이고, (b)는 (a)의 우단부를 오른쪽으로 기울인 위쪽에서 본 사시도,
도 3(a)는 상기 광 센서 모듈의 기판 유닛을 모식적으로 나타내는 평면도이고, (b)는 (a)의 좌측을 왼쪽으로 기울인 위쪽에서 본 사시도,
도 4(a)~(c)는 상기 광 도파로 유닛의 언더클래드층 및 코어의 형성 공정을 모식적으로 나타내는 설명도,
도 5(a)는 상기 광 도파로 유닛의 오버클래드층의 형성에 사용되는 성형틀을 모식적으로 나타내는 사시도이고, (b)~(d)는 그 오버클래드층의 형성 공정을 모식적으로 나타내는 설명도,
도 6(a)~(d)는 상기 기판 유닛의 제작 공정을 모식적으로 나타내는 설명도,
도 7(a)~(c)는 본 발명의 광 센서 모듈의 다른 실시 형태의 주요부를 모식적으로 나타내는 평면도,
도 8은 상기 광 센서 모듈을 이용한 터치 패널용 검지 수단을 모식적으로 나타내는 평면도,
도 9(a), (b)는 종래의 광 센서 모듈에서의 조심 방법을 모식적으로 나타내는 설명도,
도 10(a)는 본 출원인이 이미 출원한 광 센서 모듈을 모식적으로 나타내는 평면도이고, (b)는 (a)의 우단부를 오른쪽으로 기울인 위쪽에서 본 사시도,
도 11(a)~(d)는 본 출원인이 이미 출원한 상기 광 센서 모듈의 과제를 설명하는 설명도.
다음으로, 본 발명의 실시 형태를 도면에 근거하여 상세히 설명한다.
도 1(a)는 본 발명의 광 센서 모듈의 일 실시 형태를 모식적으로 나타내는 평면도이고, 도 1(b)는 그 우단부를 오른쪽으로 기울인 위쪽에서 본 사시도이다. 이 광 센서 모듈은, 도 10(a), (b)에 나타내는, 본 출원인이 이미 출원한 광 도파로 유닛 W1을 아래와 같이 개량한 것으로 되어 있다. 즉, 광 도파로 유닛 W2에 형성되어 있는 1쌍의 세로 홈부(감합부)(60)는, 횡단면이 대략 V자 형상이고, 그 대략 V자 형상의 개방부를 대향시킨 상태로 형성되어 있다. 그리고, 상기 대략 V자 형상의 측벽면 중, 상기 기판 유닛 E2의 광학 소자(8)의 실장측과 반대측의 면에 대면하는 1벽면(61)이, 코어(2)의 장축 방향에 대해서 직각의 직각면으로 형성되고, 타벽면(62)이 경사면으로 형성되어 있다. 또한, 상기 광 도파로 유닛 W2에 감합되어 있지 않은 상태의 기판 유닛 E2의 전폭 Lc[도 3(a) 참조]는, 부품 공차를 고려하더라도, 대향하는 상기 세로 홈부(60)의 내벽면(대략 V자 형상의 코너) 사이의 거리 Ls[도 2(a) 참조]보다 조금 커지도록(Ls<Lc) 설정되어 있다.
그리고, 상기 기판 유닛 E2가 상기 광 도파로 유닛 W2에 감합된 상태에서는, 상기 기판 유닛 E2에 형성되어 있는 감합판부(피감합부)(5a)의 측단 테두리가, 상기 세로 홈부(60)의 대략 V자 형상의 코너에 위치 결정되어 있다. 즉, 상기 세로 홈부(60)에, 기판 유닛 E2를 감합할 때에는, 상기 기판 유닛 E2의 측단 테두리(감합판부(5a)의 측단 테두리)가 상기 세로 홈부(60)의 경사면(타벽면62)의 가이드 작용에 의해, 자동적으로 상기 세로 홈부(60)의 코너로 위치 결정되고, 그 위치 결정에 의해, 상기 기판 유닛 E2가 내측(광학 소자(8)가 코어(2)의 광 투과면(2a)에 가까워지는 방향)으로 휜 상태가 된다. 반대 휨(외측으로의 휨)은 상기 세로 홈부(60)의 직각면(1벽면(61))의 작용에 의해 생기지 않는다. 이와 같이, 광 센서 모듈에서, 기판 유닛 E2를, 광학 소자(8)가 코어(2)의 광 투과면(2a)에 가까워지는 방향으로 휘어서 조심된 상태로 하는 것이 본 발명의 큰 특징이다.
여기서, 도 10(a), (b)에 나타내는, 본 출원인이 이미 출원한 광 센서 모듈에서는, 기판 유닛 E1을 감합시키는 세로 홈부(44a)의 횡단면 형상이, 단순한 대략 U자 형상(내벽면이 평면으로 형성되고, 그 내벽면과 그 양측의 측벽면이 직각으로 형성된 대략 U자 형상)이므로, Ls<Lc의 경우, 거의 도 11(d)에 나타낸 바와 같이 외측으로 휘어서 코어(42)의 광 투과면(42a)과 광학 소자(54) 사이의 거리가 길어지거나, 반대로, 내측으로 휘어서 코어(42)의 광 투과면(42a)과 광학 소자(54) 사이의 거리가 짧아지는 일이 생긴다. 이, 본 출원인이 이미 출원한 광 센서 모듈[도 10(a), (b) 참조]에 대해서, 본 발명의 상기 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이 [도 1(a), (b) 참조], 세로 홈부(60)를 특징적인 형상으로 하는 것에 의해, 상기 기판 유닛 E2를, 광학 소자(8)가 코어(2)의 광 투과면(2a)에 가까워지는 방향으로 상시 휘어지도록 하고 있다. 이 휨에 의해, 항상, 코어(2)의 광 투과면(2a)과 광학 소자(8) 사이의 거리를 짧게 한 상태로 안정시킬 수 있다. 즉, 부품 공차를 흡수할 수 있다.
상기 실시 형태에 대해 보다 상세히 설명하면, 상기 광 도파로 유닛 W2는, 횡단면이 대략 V자 형상인 상기 세로 홈부(60) 이외의 부분은, 도 10(a), (b)에 나타내는, 본 출원인이 이미 출원한 광 센서 모듈의 광 도파로 유닛 W1과 마찬가지이다. 즉, 상기 광 도파로 유닛 W2는, 도 2(a), (b)에 나타낸 바와 같이, 기대(10)의 표면에, 접착제에 의해 접착되어 있으며, 상기 기대(10)의 표면에 접착된 언더클래드층(1)과, 이 언더클래드층(1)의 표면에 소정 패턴의 선 형상으로 형성된 광로용의 코어(2)와, 이 코어(2)를 피복한 상태에서 상기 언더클래드층(1)의 표면에 형성된 오버클래드층(3)을 구비하고 있다. 광 도파로 유닛 W2의 일단부측[도 2(a)에서는 오측]에서는, 코어(2)가 존재하지 않는 언더클래드층(1) 및 오버클래드층(3)의 적층 부분[도 2(a)에서는 상하의 부분]이 축 방향으로 연장되어 있다. 그리고, 그 연장 부분(4)에, 상기 1쌍의 세로 홈부(60)가, 그 연장 부분(4)을 두께 방향으로 관통한 상태로 형성되어 있다. 이 세로 홈부(60)는 코어(2)의 광 투과면(2a)에 대해 적정 위치에 형성되어 있다.
한편, 상기 기판 유닛 E2는, 상기한 바와 같이, 전폭 Lc[도 3(a) 참조]를, 상기 광 도파로 유닛 W2의, 대향하는 상기 세로 홈부(60)의 내벽면(대략 V자 형상의 코너) 사이의 거리 Ls[도 2(a) 참조]보다 조금 커지도록 설정한 것 이외에, 도 10(a), (b)에 나타내는, 본 출원인이 이미 출원한 광 센서 모듈의 기판 유닛 E1과 마찬가지이다. 즉, 상기 기판 유닛 E2는, 도 3(a), (b)에 나타낸 바와 같이, 정형 기판(5)과, 이 정형 기판(5)의 표면에, 절연층(도시하지 않음) 및 광학 소자 실장용 패드(도시하지 않음)를 사이에 두고 실장된 광학 소자(8)와, 이 광학 소자(8)를 밀봉하는 밀봉 수지(9)를 구비하고 있다. 상기 정형 기판(5)에는, 상기 세로 홈부(60)[도 2(a), (b) 참조]에 감합하기 위한 감합판부(5a)가 정형 기판(5)의 폭 방향[도 3(b)의 좌우 방향]으로 돌출한 상태로 형성되어 있다. 상기 절연층은 상기 정형 기판(5) 중 감합판부(5a)를 제외한 표면에 형성되어 있다. 상기 광학 소자 실장용 패드는 상기 절연층의 표면 중앙부에 형성되어 있다. 상기 광학 소자(8)는 광학 소자 실장용 패드에 실장되어 있다. 상기 정형 기판(5)의 감합판부(5a)는, 에칭에 의해 형성되고, 상기 광학 소자 실장용 패드에 대해, 적정히 위치 결정되어 정형되어 있다. 그 때문에, 상기 감합판부(5a)는, 상기 광학 소자 실장용 패드에 실장된 광학 소자(8)에 대해, 적정 위치에 형성되어 있다. 또한, 상기 광학 소자(8)의 발광부 또는 수광부는 그 광학 소자(8)의 표면에 형성되어 있다. 또, 상기 절연층의 표면에는, 광학 소자 실장용 패드에 접속하는 전기 회로(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
그리고, 상기 광 센서 모듈은, 도 1(a), (b)에 나타낸 바와 같이, 상기 광 도파로 유닛 W2에 형성된 상기 1쌍의 세로 홈부(60)에, 상기 기판 유닛 E2에 형성된 상기 감합판부(5a)가 각각 감합되어 있는 상태에서, 광 도파로 유닛 W2와 기판 유닛 E2가 결합되어 일체화되어 있다. 이 상태에서는, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 기판 유닛 E2가, 상기 광학 소자(8)가 상기 코어(2)의 광 투과면(2a)에 가까워지는 방향으로 휘어 있다. 여기서, 광 도파로 유닛 W2에 형성된 상기 세로 홈부(60)는 코어(2)의 광 투과면(2a)에 대해 적정 위치에 형성되어 있다. 또한, 기판 유닛 E2에 형성된 감합판부(5a)는 광학 소자(8)에 대해 적정 위치에 형성되어 있다. 이 때문에, 상기 세로 홈부(60)와 감합판부(5a)의 감합에 의해, 코어(2)의 광 투과면(2a)과 광학 소자(8)는 적정히 위치 결정되고, 조심된 상태로 되어 있다. 즉, 상기 감합 상태에서는, 상기 세로 홈부(60)의 내벽면(대략 V자 형상의 코너)에 상기 감합판부(5a)의 측단 테두리가 위치 결정되어 있는 것에 의해, 상기 광학 소자(8)는, 상기 기대(10)에 대해서, 도 1(b)에서의 좌우 방향(X축 방향)이 적정히 위치 결정되어 있다. 또한, 상기 감합 상태에서는, 폭 방향으로 돌출한 상기 감합판부(5a)의 하단 테두리가 기대(10)의 표면에 접하고 있고, 그 접함에 의해, 상기 광학 소자(8)는 기대(10)의 표면에 직각인 방향(Y축 방향)이 적정히 위치 결정되어 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 도 1(a), (b)에 나타낸 바와 같이, 상기 기판 유닛 E2에 대응하는 기대(10)의 부분에, 사각형의 관통 구멍(10a)가 형성되고, 기판 유닛 E2의 일부분이 상기 기대(10)의 이면(裏面)으로부터 돌출되어 있다. 그 기판 유닛 E2의 돌출 부분은, 기대(10)의 이면측에서, 예컨대, 광학 소자(8)에 신호의 송신 등을 행하기 위한 마더보드(도시하지 않음) 등에 접속된다.
상기 광 센서 모듈은 하기의 (1)~(3)의 공정을 거쳐서 제조된다.
(1) 상기 광 도파로 유닛 W2를 제작하는 공정[도 4(a)~(c), 도 5(a)~(d) 참조]. 또, 이 공정을 설명하는 도 4(a)~(c), 도 5(b)~(d)는 도 1(a)의 평면도를 길이 방향을 따라 절단한 종단면도에 상당하는 도면이다.
(2) 상기 기판 유닛 E2를 제작하는 공정[도 6(a)~(d) 참조].
(3) 상기 기판 유닛 E2를 상기 광 도파로 유닛 W2에 결합하는 공정.
상기 (1)의 광 도파로 유닛 W2의 제작 공정에 대해 설명한다. 우선, 언더클래드층(1)을 형성할 때에 이용하는 평판 형상의 기판(20)[도 4(a) 참조]을 준비한다. 이 기판(20)의 형성 재료로서는, 예컨대, 유리, 석영, 실리콘, 수지, 금속 등을 들 수 있다. 그 중에서도 스테인레스제 기판이 바람직하다. 스테인레스제 기판은, 열에 대한 신축내성이 우수하고, 상기 광 도파로 유닛 W2의 제조 과정에서, 다양한 치수가 설계값으로 대략 유지되기 때문이다. 또한, 기판(20)의 두께는, 예컨대, 20㎛~1㎜의 범위 내로 설정된다.
다음으로, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 상기 기판(20)의 표면의 소정 영역에, 언더클래드층 형성용의 감광성 에폭시 수지 등의 감광성 수지가 용매에 용해되어 있는 바니쉬를 도포한 후, 필요에 따라, 그 바니쉬를 가열 처리(50~120℃×10~30분간 정도)하여 건조시키고, 언더클래드층(1) 형성용의 감광성 수지층(1A)을 형성한다. 그리고, 그 감광성 수지층(1A)을 자외선 등의 조사선에 의해 노광하는 것에 의해 언더클래드층(1)에 형성한다. 언더클래드층(1)의 두께는 통상 1~50㎛의 범위 내로 설정된다.
다음으로, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 상기 언더클래드층(1)의 표면에, 상기 언더클래드층 형성용의 감광성 수지층(1A)의 형성 방법과 동일하게 하여, 코어 형성용의 감광성 수지층(2A)을 형성한다. 그리고, 코어(2)의 패턴에 대응하는 개구 패턴이 형성되어 있는 포토 마스크를 사이에 두고 상기 감광성 수지층(2A)을 조사선에 의해 노광한다. 다음으로, 가열 처리를 행한 후, 현상액을 이용하여 현상을 행하는 것에 의해, 도 4(c)에 나타낸 바와 같이, 상기 감광성 수지층(2A)에서의 미노광 부분을 용해시켜 제거하고, 잔존한 감광성 수지층(2A)을 코어(2)의 패턴으로 형성한다. 코어(2)의 두께(높이)는 통상 5~60㎛의 범위 내로 설정된다. 코어(2)의 폭은 통상 5~60㎛의 범위 내로 설정된다.
또, 상기 코어(2)의 형성 재료로서는, 예컨대, 상기 언더클래드층(1)과 동일한 감광성 수지가 들 수 있으며, 상기 언더클래드층(1) 및 오버클래드층(3)[도 5(c) 참조]의 형성 재료보다 굴절률이 큰 재료가 이용된다. 이 굴절률의 조정은, 예컨대, 상기 언더클래드층(1), 코어(2), 오버클래드층(3)의 각 형성 재료의 종류의 선택이나 조성 비율을 조정하여 행할 수 있다.
다음으로, 성형틀(30)[도 5(a) 참조]을 준비한다. 이 성형틀(30)은, 오버클래드층(3)[도 5(c) 참조]과, 기판 유닛 감합용의 세로 홈부(60)[도 5(c) 참조]를 갖는 오버클래드층(3)의 연장 부분(4)을 동시에 틀 성형하기 위한 것이다. 이 성형틀(30)의 아래면에는, 도 5(a)에, 아래에서 쳐다본 사시도를 나타낸 바와 같이, 상기 오버클래드층(3)의 형상에 대응하는 틀면을 갖는 오목부(31)가 형성되어 있다. 이 오목부(31)는, 상기 연장 부분(4)을 형성하기 위한 부분(31a)과, 렌즈부(3b)[도 5(c) 참조]를 형성하기 위한 부분(31b)을 갖고 있다. 그리고, 상기 연장 부분 형성용의 부분(31a)에는, 상기 기판 유닛 감합용의 세로 홈부(60) 중의 오버클래드층(3)에 대응하는 부분을 성형하기 위한 돌기(32)가 형성되어 있다. 또한, 상기 성형틀(30)의 상면에는, 그 사용시에 코어(2)의 광 투과면(2a)[도 5(b)에서는 우단면]에 위치 맞춤하여 성형틀(30)을 적정하게 위치 결정하기 위한 얼라인먼트 마크(도시하지 않음)가 형성되어 있고, 이 얼라인먼트 마크를 기준으로 하는 적정한 위치에 상기 오목부(31) 및 돌기(32)가 형성되어 있다.
이 때문에, 상기 성형틀(30)의 얼라인먼트 마크를 코어(2)의 광 투과면(2a)에 위치 맞춤하여 상기 성형틀(30)을 세트하고, 그 상태에서 성형하면, 코어(2)의 광 투과면(2a)을 기준으로 하여 적정한 위치에, 오버클래드층(3)과, 기판 유닛 감합용의 세로 홈부(60)를 동시에 틀 성형할 수 있다. 또한, 상기 성형틀(30)의 세트는, 그 성형틀(30)의 하면을 언더클래드층(1)의 표면에 밀착시키는 것에 의해 행해지며, 그 밀착에 의해, 상기 오목부(31)의 틀면과 언더클래드층(1)의 표면과 코어(2)의 표면으로 둘러싸이는 공간이 성형 공간(33)으로 되도록 되어 있다. 또한, 상기 성형틀(30)에는, 오버클래드층 형성용의 수지를 상기 성형 공간(33)에 주입하기 위한 주입 구멍(도시하지 않음)이 상기 오목부(31)에 연통시킨 상태로 형성되어 있다.
또, 상기 오버클래드층 형성용의 수지로서는, 예컨대, 상기 언더클래드층(1)과 같은 감광성 수지를 들 수 있다. 그 경우는, 상기 성형틀(30)로서는, 그 성형틀(30)을 통해, 상기 성형 공간(33)에 채워진 감광성 수지를 자외선 등의 조사선에 의해 노광해야 하기 때문에, 조사선을 투과하는 재료로 이루어지는 것(예컨대 석영제의 것)이 사용된다. 또, 오버클래드층 형성용의 수지로서 열경화성 수지를 이용하더라도 좋으며, 그 경우는, 상기 성형틀(30)로서는, 투명성은 상관없어, 예컨대, 금속제, 석영제의 것이 사용된다.
다음으로, 상기 성형틀(30)을, 도 5(b)에 나타낸 바와 같이, 그 성형틀(30)의 얼라인먼트 마크를 상기 코어(2)의 광 투과면(2a)에 위치 맞춤하여 성형틀(30) 전체를 적정히 위치 결정한 상태에서, 그 성형틀(30)의 하면을 언더클래드층(1)의 표면에 밀착시킨다. 그리고, 상기 오목부(31) 및 돌기(32)의 틀면과 언더클래드층(1)의 표면과 코어(2)의 표면으로 둘러싸인 성형 공간(33)에, 오버클래드층 형성용의 수지를, 상기 성형틀(30)에 형성된 주입 구멍으로부터 주입하여, 상기 성형 공간(33)을 상기 수지로 채운다. 다음으로, 그 수지가 감광성 수지인 경우는, 상기 성형틀(30)을 통해 자외선 등의 조사선을 노광한 후에 가열 처리를 행하고, 상기 수지가 열경화성 수지인 경우는 가열 처리를 행한다. 이것에 의해, 상기 오버클래드층 형성용의 수지가 경화되어, 오버클래드층(3)과 동시에, 기판 유닛 감합용의 세로 홈부(60)(오버클래드층(3)의 연장 부분(4))가 형성된다. 이 때, 언더클래드층(1)과 오버클래드층(3)이 동일한 형성 재료인 경우는, 언더클래드층(1)과 오버클래드층(3)은 그 접촉 부분에서 동화된다.
다음으로, 탈형하여, 도 5(c)에 나타낸 바와 같이, 오버클래드층(3)과, 기판 유닛 감합용의 세로 홈부(60) 중의 오버클래드층(3)에 대응하는 부분을 얻는다. 이 기판 유닛 감합용의 세로 홈부(60)의 부분은, 전술한 바와 같이, 상기 성형틀(30)을 이용하여 코어(2)의 광 투과면(2a)를 기준으로 해서 형성했기 때문에, 코어(2)의 광 투과면(2a)에 대해 적정한 위치에 위치 결정되어 있다. 또한, 상기 오버클래드층(3)의 렌즈부(3b)도 적정한 위치에 위치 결정되어 있다.
상기 오버클래드층(3)의 두께(언더클래드층(1)의 표면으로부터의 두께)는 통상, 코어(2)의 두께를 상회하고 1200㎛ 이하의 범위 내로 설정된다. 또한, 상기 기판 유닛 감합용의 세로 홈부(60)의 크기는, 그 세로 홈부(60)에 감합되는 기판 유닛 E2의 감합판부(5a)의 크기에 대응하여 형성되고, 예컨대, 세로 홈부(60)의 깊이가 0.2~1.2㎜의 범위 내, 세로 홈부(60)의 폭이 0.2~2.0㎜의 범위 내로 설정된다.
다음으로, 도 5(d)에 나타낸 바와 같이, 언더클래드층(1)의 이면으로부터 기판(20)을 박리한다(도시한 화살표 참조). 이 때, 오버클래드층(3)의 상기 세로 홈부(60)에 대응하는 언더클래드층(1)의 부분(1a) 등의, 오버클래드층(3)이 존재하지 않은 언더클래드층(1)의 부분(1b)은, 오버클래드층(3)과의 접착력이 없기 때문에, 통상 기판(20)에 부착한 상태에서 (기판(20)과 함께) 박리된다. 그 오버클래드층(3)이 존재하지 않는 언더클래드층(1)의 부분(1b) 이외의 언더클래드층(1)의 부분은, 오버클래드층(3)에 접착한 상태를 유지하고, 언더클래드층(1)의 이면과 기판(20) 사이에서 박리된다. 이 때, 상기 세로 홈부(60)에 대응하는 언더클래드층(1)의 부분(1a)이 상기 기판(20)과 함께 박리되어 제거되는 것에 의해, 기판 유닛 감합용의 세로 홈부(60)가 언더클래드층(1) 및 오버클래드층(3)을 두께 방향으로 관통하여 형성된다. 이렇게 해서, 언더클래드층(1), 코어(2), 오버클래드층(3)을 구비하고, 상기 기판 유닛 감합용의 세로 홈부(60)가 형성된 광 도파로 유닛 W2를 얻고, 상기(1)의 광 도파로 유닛 W2의 제작 공정이 완료된다.
그리고, 도 2(a), (b)에 나타낸 바와 같이, 상기 광 도파로 유닛 W2를 아크릴판 등의 기대(10) 상에 접착제에 의해 접착한다. 이 때, 언더클래드층(1)과 기대(10)를 접착한다. 상기 기대(10)로서는, 표면에 요철이 없는 것이 사용되며, 재질, 투명성, 두께는 상관없지만, 예를 들면, 상기 아크릴판 이외에, 폴리프로필렌(PP)판, 금속판, 세라믹판 등을 들 수 있다. 또한, 상기 기대(10)의 두께는, 예컨대, 500㎛~5㎜의 범위 내로 설정된다.
다음으로, 상기 (2)의 기판 유닛 E2의 제작 공정에 대해서 설명한다. 우선, 상기 정형 기판(5)의 기재로 되는 기판(5A)[도 6(a) 참조]을 준비한다. 이 기판(5A)의 형성 재료로서는, 예컨대, 금속, 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 가공 용이성 및 치수 안정성의 관점에서, 스테인레스제 기판이 바람직하다. 또한, 상기 기판(5A)의 두께는, 예컨대, 0.02~0.1㎜의 범위 내로 설정된다.
다음으로, 도 6(a)에 나타낸 바와 같이, 상기 기판(5A)의 표면의 소정 영역에, 감광성 폴리이미드 수지 등의, 절연층 형성용의 감광성 수지가 용매로 용해되어 있는 바니쉬를 도포한 후, 필요에 따라, 그 바니쉬를 가열 처리하여 건조시켜, 절연층 형성용의 감광성 수지층을 형성한다. 그리고, 그 감광성 수지층을, 포토마스크를 거쳐서 자외선 등의 조사선에 의해 노광하는 것에 의해 소정 형상의 절연층(6)으로 형성한다. 절연층(6)의 두께는 통상, 5~15㎛의 범위 내로 설정된다.
다음으로, 도 6(b)에 나타낸 바와 같이, 상기 절연층(6)의 표면에, 광학 소자 실장용 패드(7) 및 그 광학 소자 실장용 패드(7)에 접속하는 전기 회로(도시하지 않음)를 형성한다. 이 실장용 패드(전기 회로를 포함함)(7)의 형성은, 예컨대, 다음과 같이 해서 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 도금층 형성의 바탕으로 되는 층)으로 된다. 다음으로, 상기 기판(5A), 절연층(6) 및 시드층으로 이루어지는 적층체의 양면에, 드라이 필름 레지스트를 점착한 후, 상기 시드층이 형성되어 있는 측의 드라이 필름 레지스트에, 포토리소그래피법에 의해 상기 실장용 패드(7)(전기 회로를 포함함)의 패턴의 구멍부를 형성하고, 그 구멍부의 바닥에 상기 시드층의 표면 부분을 노출시킨다. 다음으로, 전해 도금에 의해, 상기 구멍부의 바닥에 노출된 상기 시드층의 표면 부분에, 전해 도금층(두께 5~20㎛ 정도)을 적층 형성한다. 그리고, 상기 드라이 필름 레지스트를 수산화나트륨 수용액 등에 의해 박리한다. 그 후, 상기 전해 도금층이 형성되어 있지 않은 시드층 부분을 소프트 에칭에 의해 제거하고, 잔존한 전해 도금층과 그 아래의 시드층으로 이루어지는 적층 부분을 실장용 패드(전기 회로를 포함함)(7)로 형성한다.
이어서, 도 6(c)에 나타낸 바와 같이, 상기 기판(5A)을, 실장용 패드(7)에 대해 적정한 위치에 감합판부(5a)를 갖는 정형 기판(5)으로 형성한다. 이 때, 정형 기판(5)의 전폭(기판 유닛 E2의 전폭) Lc[도 3(a) 참조]가, 광 도파로 유닛 W2에 형성된 세로 홈부(60)의 내벽면(대략 V자 형상의 정점) 사이의 거리 Ls[도 2(a) 참조]보다 커지도록 형성한다. 이 정형 기판(5)의 형성은, 예컨대, 다음과 같이 해서 행해진다. 즉, 우선, 상기 기판(5A)의 이면을 드라이 필름 레지스트로 덮는다. 그리고, 실장용 패드(7)에 대해 적정한 위치에 감합판부(5a)가 형성되도록, 포토리소그래피법에 의해, 목적으로 하는 형상의 드라이 필름 레지스트의 부분을 남긴다. 그리고, 그 남은 드라이 필름 레지스트의 부분 이외의 노출되어 있는 기판(5A) 부분을, 염화제이철 수용액을 이용하여 에칭하는 것에 의해 제거한다. 이 에칭에 의해, 상기 기판(5A)이, 감합판부(5a)를 갖는 정형 기판(5)으로 형성된다. 다음으로, 상기 드라이 필름 레지스트를 수산화나트륨 수용액 등에 의해 박리한다. 또, 상기 정형 기판(5)에서의 감합판부(5a)의 크기는, 예컨대, 세로의 길이 L1이 0.5~5.0㎜의 범위 내, 가로의 길이(돌출 길이) L2가 0.5~5.0㎜의 범위 내로 설정된다.
그리고, 도 6(d)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 밀봉한다. 상기 광학 소자(8)의 실장은 실장기를 이용하여 행해지며, 그 실장기에 구비되어 있는 위치 결정 카메라 등의 위치 결정 장치에 의해, 실장용 패드(7)에 정확히 위치 결정되게 행해진다. 이렇게 해서, 감합판부(5a)를 갖는 정형 기판(5)과, 절연층(6)과, 실장용 패드(7)와, 광학 소자(8)와, 밀봉 수지(9)를 구비한 기판 유닛 E2를 얻고, 상기 (2)의 기판 유닛 E2의 제작 공정이 완료된다. 이 기판 유닛 E2에서는, 전술한 바와 같이, 실장용 패드(7)를 기준으로 하여, 감합판부(5a)가 형성되어 있기 때문에, 그 실장용 패드(7)에 실장된 광학 소자(8)와 감합판부(5a)는 적정한 위치 관계에 있다.
다음으로, 상기 (3)의 광 도파로 유닛 W2와 기판 유닛 E2의 결합 공정에 대해 설명한다. 즉, 우선, 기판 유닛 E2[도 3(a), (b) 참조]의 광학 소자(8)의 표면(발광부 또는 수광부)을 광 도파로 유닛 W2[도 2(a), (b) 참조]의 코어(2)의 광 투과면(2a)측으로 향한 상태에서, 광 도파로 유닛 W2에 형성한 기판 유닛 감합용의 세로 홈부(60)에, 상기 기판 유닛 E2에 형성한 감합판부(5a)를 감합시켜, 상기 광 도파로 유닛 W2와 기판 유닛 E2를 일체화한다[도 1(a), (b) 참조]. 이 때, 상기 감합판부(5a)의 측단 테두리를, 상기 세로 홈부(60)의 대략 V자 형상의 코너에 위치 결정함과 아울러, 감합판부(5a)의 하단 테두리를 상기 기대(10)의 표면에 접촉시킨다. 이것에 의해, 상기 기판 유닛 E2는, 그 대략 V자 형상의 코너의 영향을 받아, 광학 소자(8)가 코어(2)의 광 투과면(2a)에 가까워지는 방향으로 휘고, 그 상태를 유지한다. 또, 상기 세로 홈부(60)와 감합판부(5a)의 감합 부분을 접착제로 고정하여도 좋다. 이렇게 해서, 목적으로 하는 광 센서 모듈이 완성된다.
도 7(a)~(c)는 본 발명의 광 센서 모듈의 다른 실시 형태의 주요부를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 이들 실시 형태는, 광 도파로 유닛 W2에 형성하는 세로 홈부(60)의 형상이 특징적으로 되어 있다. 즉, 이들 실시 형태에서의 세로 홈부(60)는, 세로 홈부(60) 중, 상기 기판 유닛 E2의 광학 소자(8)의 실장측과 반대측의 면에 대면하는 부분이, 상기 기판 유닛 E2의 광학 소자(8)의 실장측과 반대측의 면을 상기 코어(2)의 광 투과면(2a)측으로 가압하는 가압부(66)에 형성되어 있다. 그리고, 그 가압부(66)의 작용에 의해, 기판 유닛 E2가, 광학 소자(8)가 코어(2)의 광 투과면(2a)에 가까워지는 방향으로 휘고 있다.
즉, 도 7(a)에서는, 경사면(62)의 가이드 작용에 의해, 기판 유닛 E2의 측단 테두리가 세로 홈부(60)의 내벽면(63)에 위치 결정되고, 상기 경사면(62)에 대면하는 면(64)이, 상기 경사면(62)과 평행한 경사면으로 형성되고, 그 선단부가 가압부(66)에 형성되는 것에 의해, 기판 유닛 E2가 코어(2)의 방향으로 휘게 되어 있다. 도 7(b)에서는, 세로 홈부(60) 중, 직각면(61)을 형성하는 부분이, 중심측으로 연장되고 그 중심측 부분이 코어(2)의 방향으로 돌출하는 돌출부(가압부(66))로 형성되어 있다. 이 돌출부의 작용에 의해, 기판 유닛 E2가 코어(2)의 방향으로 휘게 되어 있다. 도 7(c)는, 도 7(b)의 변형예이며, 경사면(65)의 가이드 작용을 받아들임과 아울러, 기판 유닛 E2의 광학 소자(8)의 실장측의 면의 양단측을 밀봉하는 밀봉부(67)를 형성하고 있다. 그 때문에, 그 밀봉부(67)와 상기 가압부(66)의 상호 작용에 의해, 기판 유닛 E2를 보다 휘기 쉽게 되어 있다. 도 7(a)~(c)에 있어서, 상기 이외의 부분은 도 1(a), (b)에 나타내는 실시 형태와 마찬가지이다.
또, 상기 각 실시 형태에서는, 전술한 바와 같이, 얻어진 광 센서 모듈은, 기판 유닛 E2가, 광학 소자(8)가 코어(2)의 광 투과면(2a)에 가까워지는 방향으로 휘어 있고, 도 1(a), (b)에서는, 광학 소자(8)를 밀봉하고 있는 밀봉 수지(9)와, 코어(2)의 광 투과면(2a) 전방의 오버클래드층(3)의 단면의 사이에 간극을 형성한 상태로 도시했지만, 그 간극이 없고, 상기 밀봉 수지(9)를 상기 오버클래드층(3)의 단면에 밀착시키더라도 좋다. 이 경우, 광 결합 손실이 작아지는 점에서 바람직하다. 그러나 밀착력을 지나치게 크게 하면, 손상의 우려가 있다.
또한, 상기 각 실시 형태에서는, 광 도파로 유닛 W2와 기판 유닛 E2가 결합된 상태에서, 감합판부(5a)의 측단 테두리를 상기 세로 홈부(60)의 내벽부(내벽면)에 위치 결정했지만, 코어(2)와 광학 소자(8)가 조심된 상태에서, 기판 유닛 E2를 코어(2)측으로 휠 수 있으면, 감합판부(5a)의 측단 테두리를 상기 세로 홈부(60)의 내벽부(내벽면)에 위치 결정하지 않더라도 좋다.
그리고, 상기 본 발명의 광 센서 모듈은, 예컨대, 도 8에 나타낸 바와 같이, 2개의 L자형의 광 센서 모듈 S1, S2로 형성되고, 그들 광 센서 모듈 S1 , S2를 사각형의 프레임 형상으로서 이용하는 것에 의해, 터치 패널에서의 손가락 등의 접촉 위치의 검지 수단으로서 이용할 수 있다. 즉, 한쪽의 L자형의 광 센서 모듈 S1은, 코너의 2개소에, 발광 소자(8a)가 실장된 기판 유닛 E2가 감합되고, 광 H가 출사되는 코어(2)의 단면(2b) 및 오버클래드층(3)의 렌즈면이, 상기 프레임 형상의 내측으로 향하고 있다. 다른쪽의 L자형의 광 센서 모듈 S2는, 코너의 1개소에, 수광 소자(8b)가 실장된 기판 유닛 E2가 감합되고, 광 H가 입사하는 오버클래드층(3)의 렌즈면 및 코어(2)의 단면(2b)이 프레임 형상의 내측으로 향하고 있다. 그리고, 상기 2개의 L자형의 광 센서 모듈을, 터치 패널의 사각형의 디스플레이 D의 화면을 둘러싸도록 하고, 그 화면 주연부의 사각형을 따라 설치하고, 한쪽의 L자형의 광 센서 모듈 S1로부터의 출사광 H를 다른쪽의 L자형의 광 센서 모듈 S2에서 수광할 수 있도록 한다. 이것에 의해, 상기 출사광 H가, 디스플레이 D의 화면 상에서, 그 화면과 평행하게 격자 형상으로 빠르게 지나가도록 할 수 있다. 이 때문에, 손가락으로 디스플레이 D의 화면에 접촉하면, 그 손가락이 출사광 H의 일부를 차단하고, 그 차단된 부분을, 수광 소자(8b)에서 감지하는 것에 의해 상기 손가락이 접촉한 부분의 위치를 검지할 수 있다. 또, 도 8에서는, 기판 유닛 E2는, 코어(2)측으로 휘어 있지 않지만, 실제는 휘어 있다. 또한, 코어(2)를 쇄선으로 나타내고 있으며, 그 쇄선의 굵기가 코어(2)의 굵기를 나타내고 있음과 아울러, 코어(2)의 수를 생략하여 도시하고 있다.
다음으로, 실시예에 대해 종래예와 함께 설명한다. 단, 본 발명은 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
[언더클래드층, 오버클래드층(연장 부분을 포함함)의 형성 재료]
비스페녹시에탄올플루오렌다이글라이시딜에테르(성분 A) 35중량부, 지환식 에폭시 수지인 3',4'-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥산카복실레이트(다이셀 화학 공업사 제품, 셀로키사이도 2021P)(성분 B) 40중량부, (3',4'-에폭시시클로헥산)메틸-3',4'-에폭시시클로헥실-카복실레이트(다이셀 화학 공업사 제품, 셀로키사이도 2081)(성분 C) 25중량부, 4,4'-비스[다이(β-하이드록시에톡시)페닐술피니오]페닐설파이드-비스-헥사플루오로안티몬네이트의 50중량% 플로피온카보네이트 용액(성분 D) 2중량부를 혼합하는 것에 의해, 언더클래드층 및 오버클래드층의 형성 재료를 조제하였다.
[코어의 형성 재료]
상기 성분 A:70 중량부, 1,3,3-트리스{4-[2-(3-옥세타닐)]뷰톡시페닐}부탄: 30중량부, 상기 성분 D:1 중량부를 락트산에틸로 용해하는 것에 의해, 코어의 형성 재료를 조제하였다.
[광 도파로 유닛의 제작]
우선, 스테인레스제 기판의 표면에, 상기 언더클래드층의 형성 재료를 어어프리케이터에 의해 도포한 후, 2000mJ/㎠의 자외선(파장 365㎚) 조사에 의한 노광을 행하는 것에 의해, 언더클래드층(두께 25㎛)을 형성하였다[도 4(a) 참조].
이어서, 상기 언더클래드층의 표면에, 상기 코어의 형성 재료를 어플리케이터에 의해 도포한 후, 100℃×15분간의 건조 처리를 행하여 감광성 수지층을 형성하였다[도 4(b) 참조]. 다음으로, 그 위쪽에, 코어의 패턴과 동일 형상의 개구 패턴이 형성된 합성 석영계의 크롬 마스크(포토마스크)를 배치하였다. 그리고, 그 위쪽으로부터, 프록시미티 노광법으로 4000mJ/㎠의 자외선(파장365 nm) 조사에 의한 노광을 행한 후, 80℃×15분간의 가열 처리를 행하였다. 다음으로, γ-뷰티로락톤 수용액을 이용하여 현상하는 것에 의해, 미(未)노광 부분을 용해 제거한 후, 120℃×30분간의 가열 처리를 행하는 것에 의해, 코어(두께 50㎛, 폭 50㎛)를 형성하였다[도 4(c) 참조].
다음으로, 오버클래드층과, 기판 유닛 감합용의 세로 홈부(오버클래드층의 연장 부분)를 동시에 틀 성형하는 석영제의 성형틀[도 5(a) 참조]을, 코어의 광 투과면을 기준으로 하여 적정 위치에 세트하였다[도 5(b) 참조]. 그리고, 상기 오버클래드층 및 그 연장 부분의 형성 재료를 성형 공간에 주입한 후, 그 성형틀을 통해서 2000mJ/㎠의 자외선 조사에 의한 노광을 행하였다. 계속해서, 120℃×15분간의 가열 처리를 행한 후, 탈형하여, 오버클래드층과, 기판 유닛 감합용의 세로 홈부를 얻었다[도 5(c) 참조]. 상기 오버클래드층의 두께(언더클래드층의 표면으로부터의 두께)는 접촉식막 두께계로 측정하면 1000㎛이었다.
그리고, 언더클래드층의 이면으로부터 스테인레스제 기판을 박리하였다[도 5(d) 참조]. 이 때, 오버클래드층의 상기 세로 홈부에 대응하는 언더클래드층의 부분의, 오버클래드층이 존재하지 않는 언더클래드층의 부분은 스테인레스제 기판에 부착한 상태에서 (스테인레스제 기판과 함께) 박리하였다. 그 결과, 세로 홈부는 언더클래드층 및 오버클래드층을 두께 방향으로 관통하여 형성되었다. 그리고, 그 박리한 광 도파로 유닛을 아크릴판 상에 접착제를 이용하여 접착하였다[도 2(a), (b) 참조]. 상기 세로 홈부의 형상은 도 7(c)에 나타내는 것으로 하였다. 또한, 대향하는 세로 홈부의 내벽면간의 거리는 14.00㎜였다.
[기판 유닛의 제작]
스테인레스제 기판[25㎜×30㎜×50㎛(두께)]의 표면의 일부분에, 감광성 폴리이미드 수지로 이루어지는 절연층(두께 10㎛)을 형성하였다[도 6(a) 참조]. 이어서, 세미에디티브(semiadditive)법에 의해, 상기 절연층의 표면에, 구리/니켈/크롬 합금으로 이루어지는 시드층과 전해 구리 도금층(두께 10㎛)으로 이루어지는 적층체를 형성하였다. 또, 그 적층체의 표면에 금/니켈 도금 처리(두께 금/니켈=0.2㎛/2.0㎛)하여, 상기 적층체와 금/니켈 도금층으로 이루어지는 광학 소자 실장용 패드(전기 회로를 포함함)를 형성하였다[도 6(b) 참조].
다음으로, 상기 광학 소자 실장용 패드에 대해 적정한 위치에 감합판부가 형성되도록, 드라이 필름 레지스트를 이용하여 에칭하는 것에 의해, 스테인레스제 기판을, 감합판부를 갖는 정형 기판으로 형성하였다. 그 후, 상기 드라이 필름 레지스트를 수산화나트륨 수용액에 의해 박리하였다[도 6(c) 참조].
그리고, 상기 광학 소자 실장용 패드의 표면에 은 페이스트를 도포한 후, 고정밀도 다이본더(실장 장치)를 이용하여, 상기 은 페이스트 상에 와이어 본딩 타입의 발광 소자(Optowell사 제품, SM85-1N001)를 실장하였다. 이어서, 큐어 처리하여 상기 은 페이스트를 경화시켰다. 그 후, 상기 발광 소자 및 그 주변부를, 투명 수지(닛토 덴코사 제품, NT-8038)에 의해 포팅 밀봉하였다[도 6(d) 참조]. 이렇게 해서, 기판 유닛을 제작하였다. 이 기판 유닛의 감합판부의 치수는, 세로의 길이가 2.0㎜, 가로의 길이(돌출 길이)가 2.0㎜이며, 기판 유닛의 전폭은 14.05㎜이었다.
[광 센서 모듈의 제조]
상기 광 도파로 유닛에서의 기판 유닛 감합용의 세로 홈부에, 상기 기판 유닛에서의 감합판부를 감합시키고, 그 감합판부의 하단 테두리을 아크릴판의 표면에 접합시켰다. 이것에 의해, 상기 기판 유닛은 상기 발광 소자가 코어의 광 투과면에 가까워지는 방향으로 휘었다. 그 후, 그 감합부를 접착제로 고정하였다. 이렇게 해서, 광 센서 모듈을 제조하였다[도 1(a), (b) 참조].
[종래예]
상기 실시예에 있어서, 기판 유닛을 감합시키는 세로 홈부의 형상을, 도 10(a), (b)에 나타내는, 횡단면 대략 U자 형상(내벽면이 평면으로 형성되고, 그 내벽면과 그 양측의 측벽면이 직각으로 형성된 대략 U자 형상)으로 형성하였다. 그 세로 홈부의 형상(횡단면 대략 U자 형상) 이외의 부분은 상기 실시예와 마찬가지로 하였다. 이 종래예에서는, 기판 유닛이, 상기 발광 소자가 코어의 광 투과면으로부터 멀어지는 방향으로 휘었다.
[광 결합 손실]
상기 실시예 및 종래예의 광 센서 모듈을 각각 5개(샘플수 N=5) 준비하였다. 그리고, 각각의 광 센서 모듈의 발광 소자에 전류를 흘려, 발광 소자로부터 광을 출사시키고, 광 센서 모듈의 선단부로부터 출사된 광의 강도를 측정하여, 광 결합 손실을 산출하였다. 또한, 그 평균값도 산출하였다. 그 결과를 하기의 표 1에 나타낸다.
상기 표 1에 나타내는 광 결합 손실의 평균값으로부터, 상기 실시예는, 비교예와 비교하여, 광 결합 손실이 작게 되는 것을 알 수 있다.
또, 상기 실시예에서는, 광 도파로 유닛의 세로 홈부의 형상을, 도 7(c)에 나타내는 것으로 했지만, 도 1(a), 도 7(a), 도 7(b)에 나타내는 세로 홈부로서도, 상기 실시예와 동일한 결과가 얻어졌다.
(산업상의 이용가능성)
본 발명의 광 센서 모듈은 터치 패널에서의 손가락 등의 접촉 위치의 검지 수단, 또는 음성이나 화상 등의 디지털 신호를 고속으로 전송, 처리하는 정보 통신 기기, 신호 처리 장치 등에 이용할 수 있다.
W2: 광 도파로 유닛
E2: 기판 유닛
2: 코어
2a: 광 투과면
5a: 감합판부
8: 광학 소자
60: 세로 홈부
E2: 기판 유닛
2: 코어
2a: 광 투과면
5a: 감합판부
8: 광학 소자
60: 세로 홈부
Claims (5)
- 광 도파로 유닛과, 기판 유닛을 결합시켜 이루어지는 광 센서 모듈로서,
상기 광 도파로 유닛은,
언더클래드층과,
이 언더클래드층의 표면에 형성된 광로(光路)용의 선 형상의 코어와,
이 코어를 피복하는 오버클래드층과,
상기 코어의 광 투과면에 대해 적정 위치가 되는 상기 오버클래드층의 부분에 형성된 기판 유닛 감합(嵌合)용의 좌우 1쌍의 감합부
를 구비하며,
상기 기판 유닛은,
기판과,
이 기판 상의 소정 부분에 실장된 광학 소자와,
이 광학 소자에 대해 적정 위치가 되는 상기 기판의 부분에 형성된, 상기 감합부에 감합하는 피(被)감합부
를 구비하며,
상기 광 도파로 유닛과 상기 기판 유닛의 결합은, 상기 광 도파로 유닛에 형성된 상기 감합부에, 상기 기판 유닛에 형성된 상기 피감합부를 감합시킨 상태로, 또한, 상기 광학 소자가 상기 코어의 광 투과면에 가까워지는 방향으로 상기 기판 유닛을 휘게 한 상태로 이루어져 있는 것
을 특징으로 하는 광 센서 모듈.
- 제 1 항에 있어서,
상기 광 도파로 유닛에 형성되어 있는 상기 좌우 1쌍의 감합부는, 상기 광 도파로 유닛의 두께 방향으로 연장되는, 횡단면이 대략 V자 형상인 세로 홈부이며, 대략 V자 형상의 개방부를 대향시킨 상태로 형성되고, 상기 세로 홈부의 대략 V자 형상의 벽면 중, 상기 기판 유닛의 광학 소자 실장측과 반대측의 면에 대면하는 1벽면이 상기 코어의 장축 방향에 대해서 직각인 직각면으로 형성되고, 타벽면이 상기 코어의 장축(長軸) 방향에 대해 경사진 경사면으로 형성되어 있고, 상기 기판 유닛에 형성되어 있는 상기 피감합부의 측단 테두리는 상기 세로 홈부의 대략 V자 형상의 코너에 위치 결정되어 있는 광 센서 모듈.
- 제 1 항에 있어서,
상기 광 도파로 유닛에 형성되어 있는 상기 좌우 1쌍의 감합부는 상기 광 도파로 유닛의 두께 방향으로 연장되는 세로 홈부이며, 그 세로 홈부의 개방부를 대향시킨 상태로 형성되고, 상기 세로 홈부 중, 상기 기판 유닛의 광학 소자 실장측과 반대측의 면에 대면하는 부분이, 상기 기판 유닛의 광학 소자 실장측과 반대측의 면을 상기 코어의 광 투과면측에 가압하는 가압부로 형성되어 있고, 상기 기판 유닛에 형성되어 있는 상기 피감합부의 측단 테두리가 상기 세로 홈부의 내벽면에 위치 결정되어 있는 광 센서 모듈.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 기판 유닛에 형성되어 있는 상기 피감합부는 금속제인 광 센서 모듈.
- 제 4 항에 있어서,
상기 피감합부의 형성 재료인 금속은 스테인레스인 광 센서 모듈.
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