TWI477834B - 光傳感器模塊的製造方法和用該方法得到的光傳感器模塊 - Google Patents

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Description

光傳感器模塊的製造方法和用該方法得到的光傳感器模塊 發明領域
本發明涉及一種包括光波導路和安裝有光學元件的基板部分的光傳感器模塊的製造方法以及利用該製造方法得到的光傳感器模塊。
 發明背景
如第13圖的(a)、(b)所示，光傳感器模塊是如下這樣製造的：分別製作按順序形成有下敷層71、芯72和上敷層73的光波導路部分W0 、及在基板81上安裝光學元件82而成的基板部分E0 ，在將上述光波導路部分W0 的芯72和基板部分E0 的光學元件82進行調芯後的狀態下，將上述基板部分E0 連接在上述光波導路部分W0 的端部。另外，在第13圖的(a)、(b)中，附圖標記74是黏接劑層，附圖標記75是底板，附圖標記83是絕緣層，附圖標記84是光學元件安裝用焊盤，附圖標記85是透明樹脂層。
在此，上述光波導路部分W0 的芯72和基板部分E0 的光學元件82的上述調芯通常使用自動調芯機來進行(例如參照專利文獻1)。在該自動調芯機中，在將光波導路部分W0 固定於固定載置台(未圖示)、將基板部分E0 固定於能夠移動的載置台(未圖示)的狀態下進行調芯。即，在上述光學元件82是發光元件的情況下，如第13圖的(a)所示，在自該發光元件發出光H1 的狀態下，在使發光元件的位置相對於芯72的一端面(光入口)72a發生變化的同時，監測自芯72的另一端面(光出口)72b經由上敷層73的、與上述另一端面72b相對應的端部(另一端部)的透鏡部73b射出的光的光量(裝備於自動調芯機的受光元件91所產生的電動勢電壓)，將該光量最大的位置確定為調芯位置(芯72和光學元件82互相恰當的位置)。另外，在上述光學元件82是受光元件的情況下，如第13圖的(b)所示，自芯72的另一端面72b入射恒定量的光(自裝備於自動調芯機的發光元件92發出並透射過上敷層73的另一端部的透鏡部73b的光)H2 ，在使該光H2自芯72的一端面72a經由上敷層73的、與上述一端面72a相對應的端部(一端部)73a射出的狀態下，在使受光元件的位置相對於芯72的一端面72a發生變化的同時，監測由該受光元件接受的光量(電動勢電壓)，將該光量最大的位置確定為調芯位置。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開平5-196831號公報
但是，在採用上述自動調芯機進行的調芯中，雖然能夠高精度地調芯，但是需要人工和時間，不適合批量生產。
本發明即是鑒於這樣的情況而做成的，其目的在於提供不需要進行光波導路部分的芯與基板部分的光學元件的調芯作業的光傳感器模塊的製造方法以及利用該製造方法得到的光傳感器模塊。
完成本發明之原委
本發明人對不需要如上所述的設備和人工就能夠進行調芯的方法進行了反復研究。結果，構思了如下的簡單的方法、完成了本發明：在通過模具成形來形成光波導路部分的上敷層時，在其規定位置形成嵌合部，在基板部分的規定位置形成被嵌合部，利用上述嵌合部與被嵌合部的嵌合使上述光波導路部分和上述基板部分結合，做成光傳感器模塊。
為了達到上述目的，本發明的第1技術方案是一種光傳感器模塊的製造方法，該光傳感器模塊包括光波導路部分和安裝有光學元件的基板部分，其中，在下敷層的表面形成光路用的線狀芯之後，在形成用於包覆上述芯的上敷層的同時，利用模具成形法在上敷層的作為相對於上述芯端部而言處於適當位置的部分形成基板部分定位用的嵌合部，從而製作上述光波導路部分；在基板上配設光學元件安裝用焊盤，在該基板的、相對於光學元件安裝用焊盤而言的適當位置形成用於與上述基板部分定位用的嵌合部嵌合的被嵌合部，在上述光學元件安裝用焊盤上安裝光學元件，從而製作上述基板部分；使上述基板部分的上述被嵌合部與上述光波導路部分的上述嵌合部嵌合，將上述光波導路部分和上述基板部分一體化，從而使上述光波導路部分和上述基板部分結合，做成光傳感器模塊。
另外，本發明的第2技術方案是一種利用上述製造方法得到的光傳感器模塊，該光傳感器模塊是使光波導路部分與安裝有光學元件的基板部分相結合而製成的，其中，上述光波導路部分包括下敷層、形成在該下敷層的表面的光路用的線狀芯、包覆該芯的上敷層以及形成於該上敷層的規定部分的基板部分定位用的嵌合部，上述基板部分包括：具有用於與上述基板部分定位用的嵌合部嵌合的被嵌合部的基板；配設在該基板上的規定部分的光學元件安裝用焊盤；以及安裝於該光學元件安裝用焊盤上的光學元件，在使上述基板部分的上述被嵌合部與上述光波導路部分的上述嵌合部嵌合的狀態下，使上述光波導路部分和上述基板部分結合。
本發明的光傳感器模塊的製造方法在製作光波導路部分的步驟中，利用模具成形時，在形成上敷層的同時、在上敷層作為相對於芯端部而言處於適當位置的部分形成基板部分定位用的嵌合部。通過該模具成形，所製成的光波導路部分中的芯的端部與基板部分定位用的嵌合部成為適當的位置關係。另一方面，在製作基板部分的步驟中，在相對於光學元件安裝用焊盤而言的適當位置形成用於與上述基板部分定位用的嵌合部嵌合的被嵌合部，在上述光學元件安裝用焊盤上安裝光學元件。這樣製成的基板部分中的光學元件與被嵌合部成為適當的位置關係。而且，在使上述光波導路部分和上述基板部分結合而做成光傳感器模塊的步驟中，使上述基板部分的上述被嵌合部與上述光波導路部分的上述嵌合部嵌合，使上述光波導路部分與上述基板部分一體化。即，在該步驟中，使相對於芯的端部而言處於適當位置關係的嵌合部和相對於光學元件而言處於適當位置關係的被嵌合部嵌合。因此，製成的光傳感器模塊中的芯的端部與光學元件成為適當的位置關係。因而，採用本發明的光波導路部分的製造方法，不對光波導路部分的芯和基板部分的光學元件進行調芯作業，就能夠成為自動調芯後的狀態。而且，由於不需要進行花費時間的調芯作業，因此，能夠批量生產光傳感器模塊。
特別是，在將上述光波導路部分的上述嵌合部形成為槽部、將上述基板部分的上述被嵌合部形成為用於與上述槽部嵌合的板部的情況下，槽部與板部的嵌合簡單，因此生產效率優良。
另外，在將上述光波導路部分的上述嵌合部形成為突起部、將上述基板部分的上述被嵌合部形成為用於與上述突起部嵌合的通孔部的情況下，即使例如突起部因熱量等而收縮、膨脹，該突起部的中心軸也不動，因此，芯與光學元件的調芯精度優良。
而且，本發明的光傳感器模塊是利用上述製造方法得到的，因此，光波導路部分的芯的端部和基板部分的光學元件之間的定位，是通過光波導路部分的嵌合部與基板部分的被嵌合部的嵌合來進行的。因此，即使對本發明的光傳感器模塊施加衝撞、振動等，上述芯的端部和光學元件的位置關係也不會錯位，能夠維持適當的調芯狀態。
特別是，在上述光波導路部分的上述嵌合部形成為槽部、上述基板部分的上述被嵌合部形成為用於與上述槽部嵌合的板部的情況下，能夠利用簡單的嵌合構造獲得牢固的嵌合。
另外，在上述光波導路部分的上述嵌合部形成為突起部、上述基板部分的上述被嵌合部形成為用於與上述突起部嵌合的通孔部的情況下，即使例如突起部因熱量等而收縮、膨脹，該突起部的中心軸也不動，因此，能夠較高地維持芯與光學元件的調芯精度。
圖式簡單說明
第1圖的(a)是示意性地表示本發明的光傳感器模塊的第1實施方式的俯視圖，第1圖的(b)是第1圖的(a)的A-A剖視圖。
第2圖是示意性地表示上述光傳感器模塊的一端部的立體圖。
第3圖是示意性地表示上述光傳感器模塊的基板部分的立體圖。
第4圖的(a)～(c)是示意性地表示上述光傳感器模塊的光波導路部分中的下敷層及芯的形成步驟的說明圖。
第5圖的(a)是示意性地表示在形成上述光波導路部分的上敷層中所採用的成型模具的立體圖，第5圖的(b)～(d)是示意性地表示該上敷層的形成步驟的說明圖。
第6圖是示意性地表示將上述光波導路部分黏接於底板的步驟的說明圖。
第7圖的(a)～(d)是示意性地表示上述基板部分的製作步驟的說明圖。
第8圖是示意性地表示採用了上述光傳感器模塊的觸摸面板用檢測部件的俯視圖。
第9圖的(a)是示意性地表示本發明的光傳感器模塊的第2實施方式的俯視圖，第9圖的(b)是第9圖的(a)的B-B剖視圖。
第10圖是示意性地表示上述光傳感器模塊的一端部的立體圖。
第11圖是示意性地表示形成在上述光波導路部分的上敷層中所採用的成型模具的立體圖。
第12圖是示意性地表示上述光傳感器模塊的基板部分的立體圖。
第13圖的(a)、(b)是示意性地表示以往的光傳感器模塊的調芯方法的說明圖。
 用以實施發明之形態
下面，根據附圖詳細說明本發明的實施方式。
第1圖的(a)是示意性地表示本發明的光傳感器模塊的第1實施方式的俯視圖，第1圖的(b)是其A-A剖視圖，第2圖是從斜右上方觀察其一端部(第1圖的(a)、(b)的右端部)的立體圖。分別製作具有基板部分定位用的槽部(嵌合部)4a的光波導路部分W1 以及具有與該槽部4a嵌合的嵌合板部(被嵌合部)5a的基板部分E1 ，使基板部分E1 的上述嵌合板部5a與上述光波導路部分W1 的上述槽部4a嵌合，將上述光波導路部分W1 和上述基板部分E1 一體化而構成該光傳感器模塊。在此，在光波導路部分W1 中，上述槽部4a相對於芯2的一端面2a形成在適當位置。另外，在基板部分E1 安裝有光學元件8，在相對於該光學元件8的適當位置，以適當形狀形成有上述嵌合板部5a。因此，通過上述槽部4a和嵌合板部5a的嵌合，芯2的一端面2a和光學元件8被適當地定位，成為調芯後的狀態。另外，上述光波導路部分W1 借助黏接劑層11黏接在丙烯酸板等底板10上。另外，在第1圖的(a)、(b)及第2圖中，以在光波導路部分W1 的槽部4a與基板部分E1 的嵌合板部5a之間形成有間隙4b的狀態進行圖示，但其是為了使附圖易於理解，實際上幾乎不存在間隙4b。另外，在第1圖的(a)、(b)及第2圖中，附圖標記1是下敷層，附圖標記3是上敷層，附圖標記3b是透鏡部，附圖標記4是延長部分，附圖標記5是整形基板，附圖標記6是絕緣層，附圖標記7是光學元件安裝用焊盤，附圖標記9是透明樹脂層，附圖標記10a是通孔，附圖標記11是黏接劑層。
更詳細地說明，上述光波導路部分W1 包括下敷層1、以規定圖案的線狀形成在該下敷層1的表面的光路用的芯2以及在包覆該芯2的狀態下形成在上述下敷層1的表面的上敷層3。在光波導路部分W1 的一端部側(第1圖的(a)中的右側)，第1圖的(a)中的上下部分沿軸向延長。即，該延長部分4是下敷層1及上敷層3的不存在芯2的部分的延長部分4。而且，如第2圖所示，基板部分E1 定位用的一對槽部4a以使其開口側相對的狀態形成在該延長部分4。該槽部4a形成為沿厚度方向貫穿下敷層1及上敷層3的、所謂的缺口形狀。另外，在該實施方式中，上敷層3的另一端部(第1圖的(a)、(b)中的左端部)形成為表面朝向外側彎曲的大致1/4圓弧狀的透鏡部3b。
另一方面，如第3圖中表示其立體圖所示，上述基板部分E1 包括整形基板5、絕緣層6、光學元件安裝用焊盤7、光學元件8和透明樹脂層9。用於與上述槽部4a嵌合的嵌合板部5a以向圖示的寬度方向左右兩側突出的狀態形成在上述整形基板5上。上述絕緣層6形成在上述整形基板5中的、除嵌合板部5a之外的表面上。上述光學元件安裝用焊盤7形成在上述絕緣層6的表面中央部。上述光學元件8安裝在光學元件安裝用焊盤7上。上述透明樹脂層9以將上述光學元件8密封的狀態形成。在上述整形基板5中，向圖示的寬度方向左右兩側突出的長方形的嵌合板部5a是利用蝕刻形成的，其相對於上述光學元件安裝用焊盤7被適當地定位、整形。另外，上述光學元件8的發光部或受光部形成在該光學元件8的表面上。另外，在上述絕緣層6的表面形成有連接於光學元件安裝用焊盤7的電路(未圖示)。
而且，如第1圖的(a)、(b)及第2圖所示，使上述基板部分E1 中的嵌合板部5a與上述光波導路部分W1 中的基板部分定位用的槽部4a嵌合，將上述光波導路部分W1 和上述基板部分E1 一體化而形成上述光傳感器模塊。於是，上述光學元件8的表面(發光部或受光部)與芯2的一端面2a相對，成為能夠收發光的狀態。在該嵌合狀態下，通過上述嵌合板部5a嵌合於上述槽部4a，上述光學元件8的、第1圖的(a)中的上下方向(X軸方向)相對於上述底板10被適當地定位。另外，在上述嵌合狀態下，如第2圖所示，向寬度方向左右兩側突出的上述嵌合板部5a的下端緣抵接於底板10的表面，由此，上述光學元件8的、與底板10的表面成直角的方向(Y軸方向)被適當地定位。即，如該圖所示，芯2的一端面2a和光學元件8利用上述嵌合形成適當的位置關係，成為自動調芯後的狀態。
另外，在該實施方式中，如第1圖的(a)及第2圖所示，在底板10的與上述基板部分E1 對應的部分形成有四邊形的通孔10a，基板部分E1 的一部分如第1圖的(b)所示那樣自上述底板10的背面突出。該基板部分E1 的突出部分在底板10的背面側連接於例如用於向光學元件8發送信號的主機板(未圖示)等。
在上述光傳感器模塊中，光H如下這樣進行傳播。即，例如在上述光學元件8是發光元件的情況下，自該光學元件8的發光部發出的光H經由透明樹脂層9並穿過上敷層3之後，自芯2的一端面2a入射到芯2內。接著，該光H在芯2內沿軸向行進。然後，該光H自芯2的另一端面2b射出，之後利用上敷層3的另一端部的透鏡部3b的折射作用，自該透鏡部3b的透鏡面以抑制光H發散的狀態射出。
另一方面，在上述光學元件8是受光元件的情況下，雖未圖示，但光向與上述相反的方向行進。即，光自上敷層3的另一端部的透鏡部3b的透鏡面入射，利用該透鏡部3b的折射作用，以聚光集束的狀態自上述芯2的另一端面2b入射到芯2內。接著，該光在芯2內沿軸向行進，穿過上敷層3射出之後，經由透明樹脂層9被上述光學元件8的受光部接受。
上述光傳感器模塊經過以下(1)～(3)的步驟來製造。
(1)製作上述光波導路部分W1 的步驟(參照第4圖的(a)～(c)、第5圖的(a)～(d))。
(2)製作上述基板部分E1 的步驟(參照第7圖的(a)～(d))。
(3)將上述基板部分E1 結合於上述光波導路部分W1 的步驟。
說明上述(1)的光波導路部分W1 的製作步驟。首先，準備形成下敷層1時所採用的平板狀的基板20(參照第4圖的(a))。作為該基板20的形成材料，例如能夠列舉出玻璃、石英、矽、樹脂、金屬等。其中，優選為不銹鋼制基板。其原因在於，不銹鋼制基板對於熱量的耐伸縮性優良，在上述光波導路部分W1 的製造過程中，各種尺寸能夠大致維持在設計值。另外，基板20的厚度被設定在例如20μm～1mm的範圍內。
接著，如第4圖的(a)所示，在上述基板20表面的規定區域中塗敷將下敷層形成用的感光性環氧樹脂等感光性樹脂溶解於溶劑而製成的清漆之後，根據需要對其進行加熱處理(50～120℃×10～30分鐘左右)並使其乾燥，形成下敷層1形成用的感光性樹脂層1A。然後，通過利用紫外線等照射線對該感光性樹脂層1A進行曝光，使其形成為下敷層1。下敷層1的厚度通常被設定在1～50μm的範圍內。
接著，如第4圖的(b)所示，與上述下敷層形成用的感光性樹脂層1A的形成方法同樣地在上述下敷層1的表面形成芯形成用的感光性樹脂層2A。然後，隔著形成有與芯2的圖案相對應的開口圖案的光掩模，利用照射線對上述感光性樹脂層2A進行曝光。接著，在進行了加熱處理之後，使用顯影液進行顯影，從而，如第4圖的(c)所示那樣使上述感光性樹脂層2A中的未曝光部分溶解而將其除去，將殘留的感光性樹脂層2A形成為芯2的圖案。芯2的厚度(高度)通常被設定在5～60μm的範圍內。芯2的寬度通常被設定在5～60μm的範圍內。
另外，作為上述芯2的形成材料，例如能夠列舉出與上述下敷層1同樣的感光性樹脂，可採用折射率比上述下敷層1及上敷層3(參照第5圖(b))的形成材料大的材料。該折射率的調整例如能夠通過上述下敷層1、芯2、上敷層3的各形成材料的種類選擇、調整組成比例來進行。
接著，準備成型模具30(參照第5圖的(a))。該成型模具30用於同時利用模具將上敷層3(參照第5圖的(c))和上敷層3的具有基板部分定位用的槽部4a(參照第5圖的(c))的延長部分4成形。如第5圖的(a)中從下向上看到的立體圖所示，在該成型模具30的下表面形成有凹部31，該凹部31具有與上述上敷層3的形狀相對應的模具工作面。該凹部31具有用於形成上述延長部分4的部分31a及用於形成透鏡部3b(參照第5圖的(c))的部分31b。而且，在上述延長部分形成用的部分31a中形成有突條32，該突條32用於對與上述基板部分定位用的槽部4a中的、與上敷層3對應的部分進行成形。另外，在上述成型模具30的上表面形成有對準標記(未圖示)，該對準標記用於在使用成型模具30時與芯2的一端面2a(第5圖的(b)中的右端面)對位而將成型模具30適當地定位，在以該對準標記為基準的適當的位置形成有上述凹部31和突條32。
因此，在將上述成型模具30的對準標記與芯2的一端面2a對位並組裝上述成型模具30，並在該狀態下成形時，能夠在以芯2的一端面2a為基準的適當的位置同時利用模具將上敷層3和基板部分定位用的槽部4a成形。另外，上述成型模具30的組裝是通過使該成型模具30的下表面緊貼於下敷層1的表面來進行的，由此，由上述凹部31的模具工作面、下敷層1的表面和芯2的表面圍成的空間成為成形空間33。並且，在上述成型模具30中，以與上述凹部31連通的狀態形成有用於向上述成形空間33中注入上敷層形成用的樹脂的注入孔(未圖示)。
另外，作為上述上敷層形成用的樹脂，例如能夠列舉出與上述下敷層1同樣的感光性樹脂。在這種情況下，需要利用紫外線等照射線，透過該成型模具30而對充滿於上述成形空間33中的感光性樹脂進行曝光，因此，作為上述成型模具30，可採用由使照射線透射的材料構成的成型模具(例如石英制的)。另外，也可以採用熱固性樹脂作為上敷層形成用的樹脂，在這種情況下，作為上述成型模具30，無論是否有透明性均可，例如可採用金屬制、石英制的成型模具。
接著，如第5圖的(b)所示，在使上述成型模具30的對準標記與上述芯2的一端面2a對位而將整個成型模具30適當地定位的狀態下，使該成型模具30的下表面緊貼於下敷層1的表面。然後，自形成於上述成型模具30的注入孔向由上述凹部31及突條32的模具工作面、下敷層1的表面和芯2的表面圍成的成形空間33中注入上敷層形成用的樹脂，用上述樹脂填滿上述成形空間33。接著，在該樹脂是感光性樹脂的情況下，在使紫外線等照射線透過上述成型模具30來對該樹脂進行曝光之後，對該樹脂進行加熱處理，在上述樹脂是熱固性樹脂的情況下，進行加熱處理。由此，上述上敷層形成用的樹脂固化，與上敷層3同時形成基板部分定位用的槽部4a(上敷層3的延長部分4)。此時，在下敷層1和上敷層3是相同的形成材料的情況下，下敷層1和上敷層3在其接觸部分同化。接著脫模，如第5圖的(c)所示，得到上敷層3和基板部分定位用的槽部4a中的、與上敷層3對應的部分。如上所述，該基板部分定位用的槽部4a的部分是使用上述成型模具30並以芯2的一端面2a為基準而形成的，因此，相對於芯2的一端面2a被定位在適當的位置。另外，上述上敷層3的透鏡部3b也被定位在適當的位置。這樣，在光波導路部分W1 中，在相對於芯2的一端面2a的適當的位置形成基板部分定位用的槽部(嵌合部)4a的部分，這是本發明的一大特徵。
上述上敷層3的厚度(從下敷層1表面起的厚度)通常被設定在大於芯2的厚度且小於等於1200μm的範圍內。另外，上述基板部分定位用的槽部4a的尺寸同與其嵌合的基板部分E1 的嵌合板部5a的尺寸相對應地形成，例如槽的深度被設定在0.2～1.2mm的範圍內，槽的寬度被設定在0.2～2.0mm的範圍內。
接著，如第5圖的(d)所示，自下敷層1的背面剝離基板20。此時，由於下敷層1的與上敷層3的上述槽部4a相對應的部分1a等、下敷層1的不存在上敷層3的部分1b，與上敷層3之間沒有黏接力，因此，它們通常在附著於基板20的狀態下(與基板20一起)剝離。下敷層1的除此之外的部分維持黏接於上敷層3的狀態，在下敷層1的背面與基板20之間產生剝離。此時，下敷層1的與上述槽部4a對應的部分1a同上述基板20一起剝離而被除去，從而基板部分定位用的槽部4a沿厚度方向貫穿下敷層1和上敷層3地形成。由此，得到包括下敷層1、芯2、上敷層3且形成有上述基板部分定位用的槽部4a的光波導路部分W1 ，完成上述(1)的光波導路部分W1 的製作步驟。
然後，如第6圖所示，借助黏接劑層11將上述光波導路部分W1 黏接在丙烯酸板等底板10上。此時，下敷層1利用黏接劑層11黏接在底板10上。作為上述底板10，可採用表面沒有凹凸的底板，材質、透明性、厚度沒有限制，但若列舉例子的話，除上述丙烯酸板之外，能夠列舉出聚丙烯(PP)板、金屬板、陶瓷板等。另外，上述底板10的厚度例如被設定在500μm～5mm的範圍內。
接著，說明上述(2)的基板部分E1 的製作步驟。首先，準備作為上述整形基板5的基材的基板5A(參照第7圖的(a))。作為該基板5A的形成材料，例如能夠列舉出金屬、樹脂等。其中，從加工容易性及尺寸穩定性的方面考慮，優選為不銹鋼制基板。另外，上述基板5A的厚度例如被設定在0.02～0.1mm的範圍內。
其次，如第7圖的(a)所示，在上述基板5A的表面的規定區域塗敷感光性聚醯亞胺樹脂等絕緣層形成用的感光性樹脂溶解於溶劑而製成的清漆之後，根據需要對其進行加熱處理並使其乾燥，形成絕緣層形成用的感光性樹脂層。然後，隔著光掩模，利用紫外線等照射線對該感光性樹脂層進行曝光，從而將該感光性樹脂層形成為規定形狀的絕緣層6。絕緣層6的厚度通常被設定在5～15μm的範圍內。
接著，如第7圖的(b)所示，在上述絕緣層6的表面形成光學元件安裝用焊盤7及與其連接的電路(未圖示)。該安裝用焊盤(包括電路)7的形成例如如下這樣進行。即，首先，利用濺射或者無電解電鍍等在上述絕緣層6的表面形成金屬層(厚度60～260nm左右)。該金屬層成為進行之後的電解電鍍時的晶種層(作為形成電解電鍍層的坯料的層)。接著，在由上述基板5A、絕緣層6和晶種層構成的層疊體的兩個面黏貼幹膜抗蝕劑之後，利用光刻法在形成有上述晶種層的一側的幹膜抗蝕劑上形成上述安裝用焊盤7的圖案的孔部，使上述晶種層的表面部分露出到該孔部的底面。接著，利用電解電鍍在上述晶種層的露出到上述孔部的底面的表面部分層疊形成電解電鍍層(厚度5～20μm左右)。然後，利用氫氧化鈉水溶液等剝離上述幹膜抗蝕劑。之後，利用軟蝕刻除去未形成有上述電解電鍍層的晶種(seed)層部分，將由殘留的電解電鍍層和其下的晶種層構成的層疊部分形成為安裝用焊盤(包括電路)7。
接著，如第7圖的(c)所示，將上述基板5A形成為在相對於安裝用焊盤7的適當位置具有嵌合板部5a的整形基板5。該整形基板5的形成例如如下這樣進行。即，首先，用幹膜抗蝕劑覆蓋上述基板5A的背面。然後，利用光刻法使目標形狀的幹膜抗蝕劑的部分殘留，從而在相對於安裝用焊盤7的適當位置形成嵌合板部5a。然後，通過使用氯化鐵水溶液蝕刻除了該殘留的幹膜抗蝕劑的部分之外的露出的基板5A部分而將其除去。由此，上述基板5A形成為具有嵌合板部5a的整形基板5。接著，利用氫氧化鈉水溶液剝離上述幹膜抗蝕劑。另外，上述整形基板5中的嵌合板部5a的尺寸例如，其縱向長度L1 被設定在0.5～5.0mm的範圍內，其橫向長度(突出長度)L2 被設定在0.5～5.0mm的範圍內。這樣，在基板部分E1 中，在相對於安裝用焊盤7的適當位置形成有嵌合板部(被嵌合部)5a，這是本發明的一大特徵。
然後，如第7圖的(d)所示，在安裝用焊盤7上安裝光學元件8之後，利用透明樹脂將上述光學元件8及其周邊部封裝。上述光學元件8的安裝使用安裝機來進行，利用裝備於該安裝機的定位攝像機等定位裝置使上述光學元件8準確地定位於安裝用焊盤7上來進行。由此，得到包括具有嵌合板部5a的整形基板5、絕緣層6、安裝用焊盤7、光學元件8和透明樹脂層9的基板部分E1 ，完成上述(2)的基板部分E1 的製作步驟。如上所述，在該基板部分E1 中，以安裝用焊盤7為基準形成有嵌合板部5a，因此安裝於該安裝用焊盤7的光學元件8和嵌合板部5a處於適當的位置關係。
接著，說明上述(3)的光波導路部分W1 和基板部分E1 的結合步驟。即，以使基板部分E1 (參照第3圖、第7圖的(d))的光學元件8的表面(發光部或受光部)朝著光波導路部分W1 (參照第6圖)的芯2的一端面2a側的方式，使上述基板部分E1 的嵌合板部5a與光波導路部分W1 的基板部分定位用的槽部4a嵌合，將上述光波導路部分W1 和基板部分E1 一體化(參照第1圖的(a)、(b)及第2圖)。此時，使嵌合板部5a的下端緣抵接於上述底板10的表面。另外，也可以用黏接劑將上述槽部4a和嵌合板部5a之間的嵌合部分固定。這樣，完成目標光傳感器模塊。
在此，如上所述，在上述光波導路部分W1 中，芯2的一端面2a和基板部分定位用的槽部4a處於適當的位置關係。另外，在安裝有上述光學元件8的基板部分E1 中，光學元件8和嵌合於上述槽部4a的嵌合板部5a處於適當的位置關係。結果，在將上述嵌合板部5a嵌合於上述槽部4a而構成的上述光傳感器模塊中，芯2的一端面2a和光學元件8不經過調芯作業就能夠自動地成為適當的位置關係。因此，上述光傳感器模塊能夠適當地傳播光。這樣，使上述基板部分E1 的嵌合板部(被嵌合部)5a與光波導路部分W1 的基板部分定位用的槽部(嵌合部)4a嵌合，將芯2的一端面2a和光學元件8適當地定位，這是本發明的一大特徵。
然後，如第8圖所示，上述本發明的光傳感器模塊例如形成為2個L字形的光傳感器模塊S1 、S2 ，將它們做成四邊形的框狀來使用，從而能夠用作觸摸面板中的手指等觸摸位置的檢測部件。即，一個L字形的光傳感器模塊S1 在角部的兩處嵌合有安裝發光元件8a的基板部分E1 ，光H出射的芯2的另一端面2b及上敷層3的透鏡面朝著上述框狀的內側。另一個L字形的光傳感器模塊S2 中，在角部的一處嵌合有安裝有受光元件8b的基板部分E1 ，光H入射的上敷層3的透鏡面及芯2的另一端面2b朝著上述框狀的內側。而且，將上述2個L字形的光傳感器模塊S1 、S2 以包圍觸摸面板的四邊形的顯示器D的畫面的方式，沿著該畫面周緣部的四邊形設置，能夠由另一個L字形的光傳感器模塊S2 接受來自一個L字形的光傳感器模塊S1 的出射光H。由此，上述出射光H能夠在顯示器D的畫面上與該畫面平行地呈格子狀傳播。因此，在用手指觸摸顯示器D的畫面時，該手指遮擋出射光H的一部分，透過由受光元件8b感知該被遮擋的部分，能夠檢測上述手指觸摸的部分的位置。另外，在第8圖中，用虛線表示芯2，該虛線的粗細表示芯2的粗細，並且，省略圖示芯2的數量。
第9圖的(a)是示意性地表示本發明的光傳感器模塊的第2實施方式的俯視圖，第9圖的(b)是其B-B剖視圖，第10圖是從斜右上方觀察其一端部(第9圖的(a)、(b)的右端部)的立體圖。該光傳感器模塊中，分別製作具有基板部分定位用的突起部(嵌合部)3a的光波導路部分W2 以及具有與該突起部3a嵌合的通孔部(被嵌合部)50a的基板部分E2 ，將基板部分E2 的上述通孔部50a與上述光波導路部分W2 的上述突起部3a嵌合，將上述光波導路部分W2 和上述基板部分E2 一體化。在此，在光波導路部分W2 中，上述突起部3a相對於芯2的一端面2a形成在適當位置。另外，在基板部分E2 中安裝有光學元件8，在相對於該光學元件8的適當位置，以適當形狀形成有上述通孔部50a。因此，通過上述突起部3a與通孔部50a的嵌合，芯2的一端面2a和光學元件8被適當地定位，成為調芯後的狀態。在該實施方式的光波導路部分W2 中，一端部(第9圖的(b)中的右端部)的上敷層3形成得較厚。除此之外的部分與上述第1實施方式相同，對相同的部分標注相同的附圖標記。
即，在上述光波導路部分W2 中，作為基板部分定位用的嵌合部，兩條突起部3a在相對於芯2的一端面2a被適當地定位的狀態下，沿芯2的排列方向(X軸方向)並列設置在上敷層3的上表面上。
上述光波導路部分W2 的製作中這樣進行，即，如第11圖中表示其剖視圖所示，在上敷層形成步驟中，作為上敷層形成用的成型模具40，採用在具有與上敷層3的形狀相對應的模具工作面的凹部41中形成有與上述突起部3a的形狀相對應的凹坑42的成型模具。除此之外的步驟與上述第1實施方式的光波導路部分W1 的製作同樣地進行。
另外，如第12圖表示其立體圖所示，在上述基板部分E2 中，作為整形基板50，採用形成有兩個與上述突起部3a嵌合的通孔部50a、且與上述底板10的表面抵接的抵接板部50b向圖示的寬度方向左右兩側突出的部件。在上述整形基板50中，通孔部50a及向左右突出的長方形的抵接板部50b利用蝕刻形成，相對於上述光學元件安裝用焊盤7被適當地定位並被整形。
上述基板部分E2 的製作這樣進行，即，在利用蝕刻形成整形基板50的步驟中，為了在相對於安裝用焊盤7的適當位置形成通孔部50a及抵接板部50b，與上述第1實施方式的基板部分E1 的製作同樣地利用光刻法殘留目標形狀的幹膜抗蝕劑的部分，利用蝕刻除去除了該殘留的幹膜抗蝕劑的部分之外的露出的基板5A部分(參照第7圖的(c))。除此之外的步驟也與上述第1實施方式的基板部分E1 的製作同樣地進行。另外，通孔部50a的內徑形成得稍大於突起部3a的外徑。
然後，利用光波導路部分W2 與基板部分E2 的結合而進行的光傳感器模塊化如下所述：以使基板部分E2 的光學元件8的表面(發光部或受光部)與芯2的一端面2a相對的方式，使基板部分E2 的通孔部50a與光波導路部分W2 的突起部3a(X軸方向的定位)嵌合，並且，使基板部分E2 的抵接板部50b的下端緣抵接於底板10的表面(Y軸方向的定位)。此時，基板部分E2 適當地彎曲，其外側部分利用黏接劑、突起物等固定構件12固定在底板10的表面。這樣，在基板部分E2 彎曲時，利用該基板部分E2 的撓曲，能夠吸收精度的偏差。
在第2實施方式的光傳感器模塊中，優選將光波導路部分W2 的突起部3a形成為圓臺狀。若將突起部3a形成為圓臺狀，則在使基板部分E2 的通孔部50a嵌合於該突起部3a時，即使上述突起部3a的外徑、上述通孔部50a的內徑稍稍偏離設計值，上述突起部3a和通孔部50a也會同軸線地嵌合，能夠防止光波導路部分W2 和基板部分E2 在與該軸線成直角的平面方向上的錯位。在突起部3a為圓臺狀的情況下，其尺寸例如、高度被設定在500～1200μm的範圍內，底面的直徑被設定在800～3000μm的範圍內，頂面的直徑被設定在500～2000μm的範圍內。
另外，優選將基板部分E2 的上述通孔部50a形成為在與其並列設置方向成直角的方向上較長的長孔。在其形成為長孔時，能夠由該長孔吸收該長度方向上的精度偏差。
另外，在上述各實施方式中，在利用模具將上敷層(包括槽部4a、突起部3a)3成形時，在組裝成型模具30之後向成形空間33中注入樹脂，但也可以通過採用上述成型模具30進行的壓力成形來進行。即，也可以以包覆芯2的方式在上敷層3的形成區域形成樹脂層，相對於該樹脂層按壓上述成型模具30，在該狀態下，透過上述成型模具30進行照射線的曝光、加熱處理。
另外，在上述各實施方式中，在基板部分E1 、E2 的製作過程中形成絕緣層6，該絕緣層6用於防止金屬制基板這樣的具有通電性的基板5A和安裝用焊盤7之間的短路。因此，在基板5A具有絕緣性的情況下，也可以不形成絕緣層6，而在上述基板5A上直接形成安裝用焊盤7。
並且，在上述各實施方式中，將上敷層3的另一端部(第1圖的(b)、第9圖的(b)中的左端部)形成為透鏡部3b，但根據光傳感器模塊的用途，也可以不形成為透鏡部3b而形成為平面狀。
接著，說明實施例。但是，本發明並不限定於實施例。
實施例 [下敷層、上敷層(包括延長部分、突起部)的形成材料]
通過將雙苯氧乙醇芴基縮水甘油醚(大阪GAS CHEMICALS社制、OGSOL EG)(成分A)：35重量份、脂環式環氧樹脂即3'，4'-環氧環己基甲基3，4-環氧己烯羧酸酯(大賽璐化學工業公司製造，CELLOXIDE2021P)(成分B)：40重量份、(3'，4'-環氧環己烷)甲基3',4'-環氧環己基羧酸酯(大賽璐化學工業公司製造，CELLOXIDE2081)(成分C)：25重量份、和4，4'-雙[二(β羥基乙氧基)苯基亞硫酸基]苯基硫酸-雙-六氟銻酸鹽的50重量%碳酸丙二酯溶液(成分D)：2重量份混合，調製了下敷層和上敷層的形成材料。
芯的形成材料 [芯之形成材料]
將70重量份的上述成分A、30重量份的1，3，3-三{4-[2-(3-氧雜環丁烷)]丁氧基苯基}丁烷和1重量份的上述成分D溶解於乳酸乙烷中，調製成芯的形成材料。
[實施例1] [光波導路部分的製作]
首先，在利用塗敷器在不銹鋼制基板的表面塗敷上述下敷層的形成材料之後，通過照射2000mJ/cm2 的紫外線(波長365nm)進行曝光，從而形成下敷層(厚度25μm)(參照第4圖的(a))。
接著，在利用塗敷器在上述下敷層的表面塗敷上述芯的形成材料之後，進行100℃×15分鐘的乾燥處理，形成了感光性樹脂層(參照第4圖的(b))。接著，在其上方配置了形成有與芯圖案相同形狀的開口圖案的合成石英系的鉻掩模(光掩模)。然後，在利用接近式曝光法通過從該鉻掩模上方照射4000mJ/cm2 的紫外線(波長365nm)進行曝光之後，進行80℃×15分鐘的加熱處理。接著，通過利用γ-丁內酯水溶液進行顯影，在溶解除去未曝光部分之後，進行120℃×30分鐘的加熱處理，從而形成了芯(厚度50μm，寬度50μm)(參照第4圖的(c))。
接著，以芯的一端面為基準而將同時利用模具使上敷層和基板部分定位用的槽部(上敷層的延長部分)成形的石英制的成型模具(參照第5圖的(a))組裝在適當位置(參照第5圖的(b))。然後，在將上述上敷層及其延長部分的形成材料注入到成形空間之後，透過該成型模具通過照射2000mJ/cm2 的紫外線進行曝光。接著，在進行120℃×15分鐘的加熱處理之後脫模，獲得上敷層和基板部分定位用的槽部(參照第5圖的(c))。在通過接觸式膜厚計測定上述上敷層的厚度(距下敷層的表面的厚度)時，為1000μm。
然後，自下敷層的背面剝離不銹鋼制基板(參照第5圖的(d))。此時，下敷層的與上敷層的上述槽部相對應的部分、下敷層的不存在上敷層的部分，在附著於不銹鋼制基板的狀態下(與不銹鋼制基板一起)剝離。結果，槽部是沿厚度方向貫穿下敷層及上敷層而形成的。並且，使用黏接劑將該剝離下的光波導路部分黏接在丙烯酸板上(參照第6圖)。上述槽部的尺寸如下所述：深度為1.0mm，寬度為0.3mm，相對的槽部的底面之間的距離為14.0mm。
[基板部分的製作]
在不銹鋼制基板(25mm×30mm×35μm(厚度))的表面的一部分形成由感光性聚醯亞胺樹脂構成的絕緣層(厚度10μm)(參照第7圖的(a))。接著，利用半添加法在上述絕緣層的表面形成層疊形成有由銅/鎳/鉻合金構成的晶種層和電解鍍銅層(厚度10μm)的光學元件安裝用焊盤(包括電路)(參照第7圖的(b))。
接著，為了在相對於上述光學元件安裝用焊盤的適當位置形成嵌合板部，通過利用幹膜抗蝕劑進行蝕刻，將不銹鋼制基板部分形成為具有嵌合板部的整形基板。之後，利用氫氧化鈉水溶液剝離幹膜抗蝕劑(參照第7圖的(c))。
然後，在上述光學元件安裝用焊盤的表面塗敷銀焊劑之後，使用高精度管芯焊接機(安裝裝置)在上述銀焊劑上安裝了引線接合型的發光元件(Optowell公司制，SM85-1N001)。接著，進行固化處理，使上述銀焊劑固化。之後，利用透明樹脂(日東電工公司制，NT-8038)將上述發光元件及其周邊部封裝(參照第7圖的(d))。這樣，製成了基板部分。該基板部分的嵌合板部的尺寸如下所述：縱向長度為2.0mm，橫向長度(突出長度)為2.0mm，整體寬度為14.0mm。
[光傳感器模塊的製造]
使上述基板部分的嵌合板部與上述光波導路部分的基板部分定位用的槽部嵌合，使該嵌合板部的下端緣抵接於丙烯酸板的表面。之後，利用黏接劑固定該嵌合部。這樣，製成了光傳感器模塊(參照第1圖的(a)、(b)及第2圖)。
[實施例2]
在上述實施例1中，如下這樣製作了光波導路部分及基板部分。除此之外，與上述實施例1同樣地製造了光傳感器模塊。
[光波導路部分的製作]
在上敷層形成步驟中，通過改變上敷層形成用的成型模具，製作了在基板部分定位用的兩個圓臺狀的突起部相對於芯的一端面被適當定位的狀態下、沿芯的排列方向並列設置在上敷層的上表面的光波導路部分。上述圓臺狀的突起部的尺寸如下所述：高度為0.8mm，底面的直徑為1.4mm，頂面的直徑為2.0mm，兩條突起部的中間之間距離為5.0mm。
[基板部分的製作]
在利用蝕刻形成整形基板的步驟中，通過改變幹膜抗蝕劑的形狀，將其形成為的整形基板(參照第12圖)，在相對於光學元件安裝用焊盤的適當位置，使與上述丙烯酸板的表面抵接的抵接板部以長方形狀向兩側突出，並形成有2個與上述突起部嵌合的通孔部。上述抵接板部的尺寸如下所述：縱向長度為2.0mm，橫向長度(突出長度)為2.0mm，整體寬度為14.0mm。另外，上述通孔部形成為長孔，其尺寸如下所述：圓弧部的半徑為0.95mm，寬度為1.90mm，長度為3.9mm，2個長孔的中心之間距離為5.0mm。
[光傳感器模塊的製造]
使上述基板部分的通孔部與上述光波導路部分的基板部分定位用的突起部嵌合，使抵接板部的下端緣抵接於丙烯酸板的表面。之後，利用黏接劑固定該抵接板部的抵接部分。這樣，製造了光傳感器模塊(參照第9圖的(a)、(b)及第10圖)。
[光傳播試驗]
向上述實施例1、2的光傳感器模塊的發光元件中通入電流，自發光元件射出光。然後，確認自光傳感器模塊的端部射出光的狀況。
由該結果可知，在上述製造方法中，即使不進行光波導路部分的芯與基板部分的發光元件之間的調芯作業，得到的光傳感器模塊也會適當地傳播光。
產業之可利用性
本發明的光傳感器模塊能夠應用於觸摸面板的手指等觸摸位置的檢測部件、或者高速地傳送、處理聲音、圖像等數位信號的資訊通信設備、信號處理裝置等。
1．．．下敷層
1A．．．感光性樹脂層
2．．．芯
2a．．．芯2的一端面
2b．．．芯2的另一端面
2A．．．感光性樹脂層
3．．．上敷層
3a．．．突起部(嵌合部)
3b．．．透鏡部
4．．．延長部分
4a．．．槽部
4b．．．間隙
5．．．整形基板
5a．．．嵌合板部
5A．．．基板
6．．．絕緣層
7．．．光學元件安裝用焊盤
8．．．光學元件
8a．．．發光元件
8b．．．受光元件
9．．．透明樹脂層
10．．．底板
10a．．．通孔
11．．．黏接劑層
12．．．固定構件
20．．．基板
30．．．成型模具
31．．．凹部
31a．．．延長部分4的部分
31b．．．第5圖的(c))的部分
32．．．突條
33．．．成形空間
40．．．成型模具
41．．．凹部
42．．．凹坑
50．．．整形基板
50a．．．通孔部(被嵌合部)
50b．．．抵接板部
71．．．下敷層
72．．．芯
72a．．．芯72的一端面(光入口)
72b．．．另一端面
73．．．上敷層
73a．．．一端面72a相對應的端部(一端部)
73b．．．上敷層73的另一端部的透鏡部
74．．．黏接劑層
75．．．底板
81．．．基板
82．．．光學元件
83．．．絕緣層
84．．．光學元件安裝用焊盤
85．．．透明樹脂層
91．．．受光元件
92．．．發光元件
D．．．顯示器
E0 ．．．基板部分
E1 ．．．基板部分
H．．．出射光
L1 ．．．縱向長度
L2 ．．．橫向長度(突出長度)
S1 、S2 ．．．光傳感器模塊
W0 ．．．光波導路部分
W1 ．．．光波導路部分
第1圖的(a)是示意性地表示本發明的光傳感器模塊的第1實施方式的俯視圖，第1圖的(b)是第1圖的(a)的A-A剖視圖。
第2圖是示意性地表示上述光傳感器模塊的一端部的立體圖。
第3圖是示意性地表示上述光傳感器模塊的基板部分的立體圖。
第4圖的(a)～(c)是示意性地表示上述光傳感器模塊的光波導路部分中的下敷層及芯的形成步驟的說明圖。
第5圖的(a)是示意性地表示在形成上述光波導路部分的上敷層中所採用的成型模具的立體圖，第5圖的(b)～(d)是示意性地表示該上敷層的形成步驟的說明圖。
第6圖是示意性地表示將上述光波導路部分黏接於底板的步驟的說明圖。
第7圖的(a)～(d)是示意性地表示上述基板部分的製作步驟的說明圖。
第8圖是示意性地表示採用了上述光傳感器模塊的觸摸面板用檢測部件的俯視圖。
第9圖的(a)是示意性地表示本發明的光傳感器模塊的第2實施方式的俯視圖，第9圖的(b)是第9圖的(a)的B-B剖視圖。
第10圖是示意性地表示上述光傳感器模塊的一端部的立體圖。
第11圖是示意性地表示形成在上述光波導路部分的上敷層中所採用的成型模具的立體圖。
第12圖是示意性地表示上述光傳感器模塊的基板部分的立體圖。
第13圖的(a)、(b)是示意性地表示以往的光傳感器模塊的調芯方法的說明圖。
2．．．芯
2a．．．芯2的一端面
2b．．．芯2的另一端面
3．．．上敷層
3b．．．透鏡部
4．．．延長部分
4a．．．槽部
4b．．．間隙
5．．．整形基板
5a．．．嵌合板部
6．．．絕緣層
7．．．光學元件安裝用焊盤
8．．．光學元件
9．．．透明樹脂層
10．．．底板
10a．．．通孔
E1 ．．．基板部分
W1 ．．．光波導路部分

Claims (6)

  1. 一種光傳感器模塊的製造方法，用於製造光傳感器模塊，其特徵在於，包括以下步驟：(a)製作光波導路部分的步驟；(b)製作基板部分的步驟；(c)使光波導路部分和基板部分結合的步驟；上述步驟(a)包括以下步驟：(a-1)在下敷層的表面形成光路用的線狀芯；(a-2)之後，利用模具成形法，在形成包覆芯的上敷層的同時，在上敷層的以芯的一端面為基準而被定位的部分上形成基板部分定位用的嵌合部；上述步驟(b)包括以下步驟：(b-1)在基板上配設光學元件安裝用焊盤；(b-2)在基板的以光學元件安裝用焊盤為基準而被定位的部分上形成用於與嵌合部嵌合的被嵌合部；(b-3)將光學元件安裝在光學元件安裝用焊盤上；上述步驟(c)包括以下步驟：(c-1)使基板部分的被嵌合部與光波導路部分的嵌合部嵌合，將光波導路部分和基板部分一體化。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光傳感器模塊的製造方法，其中將上述光波導路部分的上述嵌合部形成於槽部，將上述基板部分的上述被嵌合部形成於用於與上述槽部嵌合的板部。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光傳感器模塊的製造方法，其中將上述光波導路部分的上述嵌合部形成於突起部，將上述基板部分的上述被嵌合部形成於用於與上述突起部嵌合的通孔部。
  4. 一種光傳感器模塊，是使光波導路部分與安裝有光學元件的基板部分相結合而製成者，其特徵在於，上述光波導路部分包括下敷層、形成在該下敷層的表面上的光路用的線狀芯、包覆該芯的上敷層以及形成於該上敷層的部分的基板部分定位用的嵌合部，前述上敷層的部分處於相對於芯的一端面而被決定之位置關係，上述基板部分包括：具有用於與上述基板部分定位用的嵌合部嵌合的被嵌合部的基板；配設成在該基板上相對於被嵌合部而被決定之位置關係的光學元件安裝用焊盤；以及安裝在該光學元件安裝用焊盤上的光學元件，上述光波導路部分和上述基板部分係在上述基板部分的上述被嵌合部與上述光波導路部分的上述嵌合部嵌合的狀態下結合。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的光傳感器模塊，其中上述光波導路部分的上述嵌合部形成於槽部，上述基板部分的上述被嵌合部形成於用於與上述槽部嵌合的板部。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的光傳感器模塊，其中上述光波導路部分的上述嵌合部形成為突起部，上述基板部 分的上述被嵌合部形成為用於與上述突起部嵌合的通孔部。
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