TWI504954B - 光感測器模組 - Google Patents

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TWI504954B TW100125656A TW100125656A TWI504954B TW I504954 B TWI504954 B TW I504954B TW 100125656 A TW100125656 A TW 100125656A TW 100125656 A TW100125656 A TW 100125656A TW I504954 B TWI504954 B TW I504954B
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Description

光感測器模組 發明領域
本發明涉及一種包括光波導單元和安裝有光學元件的基板單元的光感測器模組。
 發明背景
如第9圖的(a)、(b)所示，光感測器模組如下地製造成：分別製作按順序形成下包層71、芯部72和上包層73而成的光波導單元W0 、和在基板81上安裝光學元件82而成的基板單元E0 ，在對上述光波導單元W0 的芯部72和基板單元E0 的光學元件82進行了調芯的狀態下，利用黏接劑等將上述基板單元E0 與上述光波導單元W0 的端部相連接。另外，在第9圖的(a)、(b)中，元件符號75是基座，元件符號85是封裝樹脂。
在此，上述光波導單元W0 的芯部72和基板單元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，在將光波導單元W0 固定於固定載物台(未圖示)上、將基板單元E0 固定於能夠移動的載物台(未圖示)上的狀態下，進行上述調芯。即，在上述光學元件82是發光元件的情況下，如第9圖的(a)所示，在自該發光元件發出光H1 的狀態下，一邊相對於芯部72的一端面(光入口)72a改變基板單元E0 的位置，一邊監視自芯部72的另一端面(光出口)72b經由上包層73的前端部的透鏡部73b出射的光的光量(設於自動調芯機上的受光元件91所產生的電動勢)，將其光量最大的位置定為調芯位置(芯部72和光學元件82互相適當的位置)。另外，在上述光學元件82是受光元件的情況下，如第9圖的(b)所示，在自芯部72的另一端面72b入射一定量的光(自設於自動調芯機上的發光元件92發出，透射過上包層73的前端部的透鏡部73b的光)H2 、使該光H2 從芯部72的一端面72a經由上包層73的後端部73a出射的狀態下，一邊相對於芯部72的一端面72a改變基板單元E0 的位置，一邊監視由該受光元件接收的光量(電動勢)，將其光量最大的位置定為調芯位置。
專利文獻1：日本特開平5-196831號公報
但是，在使用上述自動調芯機進行的調芯中，雖然能夠高精度地調芯，但是需要勞力和時間，不適合大量生產。
因此，本申請人提出了一種不需要上述那樣的設備和勞力、時間就能夠調芯的光感測器模組，並已經進行了申請(日本特願2009-180723)。如第10圖的(a)的該光感測器模組的俯視圖、第10圖的(b)的從右斜上方看該光感測器模組的右端部的立體圖所示，在光波導單元W1 中，下包層41和上包層43的不存在芯部42的端部的兩側部份(第10圖的(a)的右端部的上下部份)形成為沿著軸線方向延長。而且，在該延長部份44的相對於芯部42的透光面(一端面)42a適當的位置，形成有沿著光波導單元W1 的厚度方向延伸的、基板單元嵌合用的一對縱槽部(嵌合部)44a。另一方面，在基板單元E1 的相對於光學元件54適當的位置，以向基板單元E1 的寬度方向(第10圖的(b)中的左右方向)突出的狀態形成有與上述縱槽部44a相嵌合的嵌合板部(被嵌合部)51a。
而且，在上述光感測器模組中，在形成於上述基板單元E1 的上述嵌合板部51a與形成於上述光波導單元W1 的上述縱槽部44a相嵌合的狀態下，上述光波導單元W1 與上述基板單元E1 相結合。在此，上述縱槽部44a處於相對於上述芯部42的透光面42a適當的位置，上述嵌合板部51a處於相對於上述光學元件54適當的位置，因此，利用上述縱槽部44a與上述嵌合板部51a的嵌合，上述芯部42和上述光學元件54自動地調芯。另外，在第10圖的(a)、(b)中，元件符號45是基座，元件符號45a是形成於基座45上的、供基板單元E1 貫穿的貫通孔，元件符號51是形成有上述嵌合板部51a的整形基板，元件符號55是封裝樹脂。
這樣，在本申請人先前申請的上述光感測器模組中，不對光波導單元W1 的芯部42和基板單元E1 的光學元件54進行調芯作業，就能夠自動地為調芯後的狀態。而且，由於不需要花費時間的調芯作業，因此，能夠大量生產光感測器模組，生產率優良。
但是，在上述光感測器模組中，芯部42和光學元件54的光耦合損失的偏差較大。因此，本發明人對其原因進行研究，結果發現，在生產製程中，光波導單元W1 的一對縱槽部44a的間隔(相對向的縱槽部44a的裡側壁面44b之間的距離)Ls(參照第11圖的(a))存在偏差，並且，基板單元E1 的整體寬度(兩側的嵌合板部51a的側端緣51b之間的距離)Lc(參照第11圖的(b))存在偏差。即，在設計上是Ls=Lc，但在實際生產上，由於零件公差，會出現Ls＞Lc或者Ls＜Lc的情況。在Ls＞Lc的情況下，如第11圖的(c)所示，基板單元E1 晃動(參照圖示的箭頭F)而無法正確地調芯，光耦合損失的偏差變大。在Ls＜Lc的情況下，如第11圖的(d)所示，基板單元E1 向外側(向光學元件54遠離芯部42透光面42a的方向)撓曲而光耦合損失變大，或者相反地，基板單元E1 向內側(向光學元件54接近芯部42透光面42a的方向)撓曲(未圖示)而光耦合損失變小(基本都是如第11圖的(d)所示地向外側撓曲)，從而光耦合損失的偏差變大。這樣，使基板單元E1 與上述光波導單元W1 相嵌合的光感測器模組在上述光耦合損失的偏差變大的方面存在改善的餘地。
本發明即是鑒於該情況而做成的，其目的在於提供一種光波導單元的芯部和基板單元的光學元件的光耦合損失的偏差減少、且該光耦合損失變小的光感測器模組。
為了達到上述目的，本發明的光感測器模組是將光波導單元和安裝有光學元件的基板單元結合而成的，其採用這樣的構造：上述光波導單元包括下包層、形成在該下包層表面的光路用的線狀的芯部、包覆該芯部的上包層及形成在上述上包層上的基板單元嵌合用的左右一對嵌合部，該基板單元嵌合用的左右一對嵌合部位於上述上包層的相對於上述芯部的透光面處於適當位置的部份；上述基板單元包括基板、安裝在該基板上的規定部份的光學元件及形成在上述基板上的用於與上述基板單元嵌合用的嵌合部相嵌合的被嵌合部，該被嵌合部位於上述基板的相對於該光學元件處於適當位置的部份；上述光波導單元與上述基板單元的結合是在使形成於上述基板單元的上述被嵌合部與形成於上述光波導單元的上述嵌合部相嵌合的狀態、且讓上述基板單元向上述光學元件接近上述芯部的透光面的方向撓曲的狀態下而成的。
本發明人以減少光感測器模組中光波導單元的芯部與基板單元的光學元件的光耦合損失的偏差並減小該光耦合損失為目的，對該光感測器模組的構造反復進行了研究。在研究過程中，著眼於對本申請人先前申請的、如本文中第10圖的(a)、(b)所示、使形成於基板單元的被嵌合部與形成於光波導單元的嵌合部相嵌合而成的光感測器模組進行改良。即，在上述嵌合狀態下，始終使基板單元向使基板單元的光學元件與芯部的透光面接近的方向撓曲。
結果，利用上述基板單元的撓曲，芯部的透光面與光學元件之間的距離變短，因此，芯部與基板單元的光學元件的光耦合損失變小。並且，利用上述基板單元的撓曲，基板單元成為對左右一對嵌合部向使上述嵌合部的間隔擴大的方向賦予勢能的狀態，因此，不會發生基板單元晃動或者基板單元向光學元件遠離芯部的透光面的方向撓曲。因此，上述基板單元與上述光波導單元的結合穩定，上述光耦合損失的偏差減少。本發明人發現這些內容，實現了本發明。
本發明的光感測器模組，光波導單元中，芯部的透光面和基板單元嵌合用的嵌合部處於適當的位置關係。另外，在基板單元中，光學元件和嵌合於上述嵌合部的被嵌合部處於適當的位置關係。因此，在使形成於上述基板單元的上述被嵌合部與形成於上述光波導單元的上述嵌合部相嵌合的狀態、即上述光波導單元和上述基板單元結合的狀態下，芯部的透光面和光學元件自動地成為調芯後的狀態。並且，在該狀態下，處於上述基板單元向上述光學元件接近上述芯部的透光面的方向撓曲的狀態，因此，上述基板單元以對上述嵌合部賦予勢能的狀態嵌合。因此，上述基板單元與上述光波導單元的結合穩定，能夠吸收零件公差，從而能夠減少光波導單元的芯部與基板單元的光學元件的光耦合損失的偏差。而且，在上述構造中，芯部的透光面與光學元件之間的距離變短，上述光耦合損失變小。即，在本發明的光感測器模組中，上述光耦合損失自身變小，並且，該光耦合損失的偏差也變小。
特別是，形成於上述光波導單元的上述左右一對嵌合部是沿著上述光波導單元的厚度方向延伸的橫截面大致V字形的縱槽部，是以使該大致V字形的開放部相對向的狀態形成的，上述縱槽部的大致V字形的側壁面中，與上述基板單元的光學元件安裝側相反側的面相對面的一壁面形成為相對於上述芯部的長軸方向呈直角的直角面，而另一壁面形成為相對於上述芯部的長軸方向傾斜的傾斜面，形成於上述基板單元的上述被嵌合部的側端緣被定位在上述縱槽部的大致V字形的角部，在這種情況下，利用上述縱槽部的簡單構造，能夠做成使上述基板單元撓曲的狀態。
另外，形成於上述光波導單元的上述左右一對嵌合部是沿著上述光波導單元的厚度方向延伸的縱槽部，是以使該縱槽部的開放部相對向的狀態形成的，上述縱槽部中，與上述基板單元的光學元件安裝側相反側的面相對面的部份，形成為按壓部，該按壓部將上述基板單元的光學元件安裝側相反側的面按壓至上述芯部的透光面側，而形成於上述基板單元的上述被嵌合部的側端緣被定位於上述縱槽部的裡側壁面，在這種情況下，利用上述縱槽部的簡單構造，也能夠做成使上述基板單元撓曲的狀態。
並且，在形成於上述基板單元的上述被嵌合部為金屬製的情況下，適當地得到使上述基板單元撓曲的狀態下的上述基板單元對上述嵌合部賦予的勢能，上述基板單元與上述光波導單元的嵌合更加穩定。結果，上述光耦合損失的偏差進一步減少。
特別是，在作為上述被嵌合部的形成材料的金屬是不銹鋼的情況下，上述基板單元對上述嵌合部的作用力更加適當化，上述基板單元與上述光波導單元的嵌合更加穩定。結果，上述光耦合損失的偏差更進一步減少。
圖式簡單說明
第1圖的(a)是示意地表示本發明的光感測器模組的一實施方式的俯視圖，第1圖的(b)是從右斜上方看第1圖的(a)的右端部的立體圖。
第2圖的(a)是示意地表示上述光感測器模組的光波導單元的俯視圖，第2圖的(b)是從右斜上方看第2圖的(a)的右端部的立體圖。
第3圖的(a)是示意地表示上述光感測器模組的基板單元的俯視圖，第3圖的(b)是從左斜上方看第3圖的(a)的左側的立體圖。
第4圖的(a)～(c)是示意地表示上述光波導單元的下包層及芯部的形成製程的說明圖。
第5圖的(a)是示意地表示用於形成上述光波導單元的上包層的成形模具的立體圖，第5圖的(b)～(d)是示意地表示該上包層的形成製程的說明圖。
第6圖的(a)～(d)是示意地表示上述基板單元的製作製程的說明圖。
第7圖的(a)～(c)是示意地表示本發明的光感測器模組的其他實施方式的主要部份的俯視圖。
第8圖是示意地表示採用上述光感測器模組的觸摸面板用檢測部件的俯視圖。
第9圖的(a)、(b)是示意地表示以往的光感測器模組的調芯方法的說明圖。
第10圖的(a)是示意地表示本申請人先前申請的光感測器模組的俯視圖，第10圖的(b)是從右斜上方看第10圖的(a)的右端部的立體圖。
第11圖的(a)～(d)是說明本申請人先前申請的上述光感測器模組的課題的說明圖。
 用以實施發明之形態
接著，根據附圖詳細說明本發明的實施方式。
第1圖的(a)是示意地表示本發明的光感測器模組的一實施方式的俯視圖，第1圖的(b)是從右斜上方看第1圖的(a)的右端部的立體圖。該光感測器模組是如下地改良第10圖的(a)、(b)所示的、本申請人先前申請的光波導單元W1 而成的。即，形成於光波導單元W2 的一對縱槽部(嵌合部)60以其橫截面為大致V字形、使該大致V字形的開放部相對向的狀態形成。而且，上述大致V字形的側壁面中，與上述基板單元E2 的光學元件8安裝側相反側的面相對面的一壁面61形成為相對於芯部2的長軸方向呈直角的直角面，另一壁面62形成為傾斜面。另外，未與上述光波導單元W2 相嵌合的狀態的基板單元E2 的整體寬度Lc(參照第3圖的(a))係設定為：將零件公差考慮在內也比相對向的上述縱槽部60的裡側壁面(大致V字形的角部)之間的距離Ls(參照第2圖的(a))稍大(Ls＜Lc)。
而且，在上述基板單元E2 嵌合於上述光波導單元W2 的狀態下，形成於上述基板單元E2 的嵌合板部(被嵌合部)5a的側端緣被定位在上述縱槽部60的大致V字形的角部。即，在將基板單元E2 嵌合於上述縱槽部60中時，上述基板單元E2 的側端緣(嵌合板部5a的側端緣)利用上述縱槽部60的傾斜面(另一壁面62)的引導作用，自動地被定位在上述縱槽部60的角部，通過該定位，上述基板單元E2 成為向內側(光學元件8接近芯部2的透光面2a的方向)撓曲的狀態。由於上述縱槽部60的直角面(一壁面61)的作用，不會產生反撓曲(向外側撓曲)。這樣，在光感測器模組中，將基板單元E2 做成向光學元件8接近芯部2的透光面2a的方向撓曲地進行調芯的狀態是本發明的較大特徵。
在此，在第10圖的(a)、(b)所示的、本申請人先前申請的光感測器模組中，嵌合基板單元E1 的縱槽部44a的橫截面形狀只是大致U字形(裡側壁面形成為平面，該裡側壁面和其兩側的側壁面形成為直角的大致U字形)，因此，在Ls＜Lc的情況下，總會產生如第11圖的(d)所示的基板單元E1 向外側撓曲而使芯部42的透光面42a與光學元件54之間的距離變長，或者相反地基板單元E1 向內側撓曲而使芯部42的透光面42a與光學元件54之間的距離變短的情況。相對於該本申請人先前申請的光感測器模組(參照第10圖的(a)、(b))，在本發明的上述實施方式中，通過如上所述地(參照第1圖的(a)、(b))將縱槽部60做成獨特的形狀，使上述基板單元E2 始終向光學元件8接近芯部2的透光面2a的方向撓曲。利用該撓曲，始終能夠穩定在縮短芯部2的透光面2a和光學元件8之間的距離的狀態。即，能夠吸收零件公差。
對上述實施方式進行更詳細的說明，上述光波導單元W2 ，除了橫截面大致V字形的上述縱槽部60之外的部份，皆與第10圖的(a)、(b)所示的、本申請人先前申請的光感測器模組的光波導單元W1 相同。即，如第2圖的(a)、(b)所示，上述光波導單元W2 利用黏接劑黏接在基座10的表面上，該光波導單元W2 包括黏接在上述基座10的表面上的下包層1、在該下包層1的表面上形成為規定圖案的線狀的光路用的芯部2、及以包覆該芯部2的狀態形成在上述下包層1表面上的上包層3。在光波導單元W2 的一端部側(第2圖的(a)中的右側)，下包層1和上包層3中不存在芯部2的層疊部份(第2圖的(a)中的上下部份)沿軸線方向延長。而且，在該延長部份4，以沿厚度方向貫穿該延長部份4的狀態形成上述一對縱槽部60。該等縱槽部60形成在相對於芯部2的透光面2a為適當的位置。
另一方面，上述基板單元E2 除了如上所述地將整體寬度Lc(參照第3圖的(a))設定為比上述光波導單元W2 的、相對向的上述縱槽部60的裡側壁面(大致V字形的角部)之間的距離Ls(參照第2圖的(a))稍大之外，與第10圖的(a)、(b)所示的、本申請人先前申請的光感測器模組的基板單元E1 相同。即，如第3圖的(a)、(b)所示，上述基板單元E2 包括整形基板5、隔著絕緣層(未圖示)和光學元件安裝用焊盤(未圖示)安裝在該整形基板5的表面上的光學元件8、和用於封裝該光學元件8的封裝樹脂9。在上述整形基板5上，以向整形基板5的寬度方向(第3圖的(b)中的左右方向)突出的狀態形成有用於與上述縱槽部60(參照第2圖的(a)、(b))相嵌合的嵌合板部5a。上述絕緣層形成在上述整形基板5的除嵌合板部5a之外的表面上。上述光學元件安裝用焊盤形成在上述絕緣層的表面中央部。上述光學元件8安裝在光學元件安裝用焊盤上。上述整形基板5的嵌合板部5a藉由蝕刻形成，相對於上述光學元件安裝用焊盤適當地定位並整形。因此，上述嵌合板部5a相對於安裝在上述光學元件安裝用焊盤上的光學元件8，形成在適當的位置。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，在上述絕緣層的表面形成有與光學元件安裝用焊盤相連接的電路(未圖示)。
而且，如第1圖的(a)、(b)所示，上述光感測器模組在形成於上述基板單元E2 的上述嵌合板部5a分別與形成於上述光波導單元W2 的上述一對縱槽部60相嵌合的狀態下，光波導單元W2 和基板單元E2 結合而一體化。在這種狀態下，如上所述，上述基板單元E2 向上述光學元件8接近上述芯部2的透光面2a的方向撓曲。在此，形成於光波導單元W2 的上述縱槽部60相對於芯部2的透光面2a形成在適當的位置。另外，形成於基板單元E2 的嵌合板部5a相對於光學元件8形成在適當的位置。因此，利用上述縱槽部60與嵌合板部5a的嵌合，芯部2的透光面2a和光學元件8被適當地定位，成為調芯後的狀態。即，在上述嵌合狀態下，透過將上述嵌合板部5a的側端緣定位於上述縱槽部60的裡側壁面(大致V字形的角部)，上述光學元件8相對於上述基座10，沿第1圖的(b)中的左右方向(X軸方向)適當地定位。另外，在上述嵌合狀態下，向寬度方向突出的上述嵌合板部5a的下端緣抵接於基座10的表面，通過該抵接，上述光學元件8沿與基座10的表面成直角的方向(Y軸方向)適當地定位。
另外，在該實施方式中，如第1圖的(a)、(b)所示，在基座10的與上述基板單元E2 相對應的部份形成有四邊形的貫通孔10a，基板單元E2 的一部份自上述基座10的背面突出。該基板單元E2 的突出部份在基座10的背面側與例如用於向光學元件8發送信號的主機板(未圖示)等相連接。
上述光感測器模組經過下述(1)～(3)的製程來製造。
(1)製作上述光波導單元W2 的製程(參照第4圖的(a)～(c)、第5圖的(a)～(d))。另外，用於說明該製程的第4圖的(a)～(c)、第5圖的(b)～(d)是相當於沿著長度方向剖切第1圖的(a)的俯視圖而成的縱剖視圖的附圖。
(2)製作上述基板單元E2 的製程(參照第6圖的(a)～(d))。
(3)將上述基板單元E2 結合於上述光波導單元W2 的製程。
對上述(1)的製作光波導單元W2 的製程進行說明。首先，準備形成下包層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，以不銹鋼製基板為佳。其原因在於，不銹鋼製基板相對於熱的抗伸縮性優良，在上述光波導單元W2 的製造過程中，能將各種尺寸大致維持在設計值。另外，基板20的厚度例如被設定在20μm～1mm的範圍內。
接著，如第4圖的(a)所示，在上述基板20的表面的規定區域塗敷將下包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，然後因應需要對該清漆進行加熱處理(50～120℃×10～30分鐘左右)而使其乾燥，從而形成下包層1形成用的感光性樹脂層1A。然後，藉由利用紫外線等照射線將該感光性樹脂層1A曝光而使其形成為下包層1。下包層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，與形成上述下包層形成用的感光性樹脂層1A的方法同樣地在上述下包層1的表面形成芯部形成用的感光性樹脂層2A。然後，隔著形成有與芯部2的圖案相對應的開口圖案的光掩模，利用照射線將上述感光性樹脂層2A曝光。接著，進行加熱處理後，使用顯影液進行顯影，從而如第4圖(c)所示，使上述感光性樹脂層2A中的未曝光部份溶解而將其除去，將殘留的感光性樹脂層2A形成為芯部2的圖案。芯部2的厚度(高度)通常被設定在5～60μm的範圍內。芯部2的寬度通常被設定在5～60μm的範圍內。
另外，作為上述芯部2的形成材料，例如能夠列舉出與上述下包層1同樣的感光性樹脂，採用折射率大於上述下包層1和上包層3(參照第5圖的(c))的形成材料的材料。例如能夠通過調整上述下包層1、芯部2、上包層3的各形成材料的種類選擇、組合比率來調整該折射率。
接著，準備成形模具30(參照第5圖的(a))。該成形模具30用於將上包層3(參照第5圖的(c))、和具有基板單元嵌合用的縱槽部60(參照第5圖的(c))的上包層3延長部份4同時模具成形。如第5圖的(a)中表示從下向上看到的立體圖所示，在該成形模具30的下表面形成有凹部31，該凹部31具有與上述上包層3的形狀相對應的模具面。該凹部31具有用於形成上述延長部份4的部份31a、和用於形成透鏡部3b(參照第5圖的(c))的部份31b。而且，在上述延長部份形成用的部份31a形成有突條32，該突條32用於成形上述基板單元嵌合用的縱槽部60中與上包層3相對應的部份。另外，在上述成形模具30的上表面形成有對準標記(未圖示)，使用時，使該對準標記對位於芯部2的透光面2a(第5圖的(b)中的右端面)而將成形模具30適當地定位，上述凹部31和突條32形成在以該對準標記為基準的適當位置。
因此，在使上述成形模具30的對準標記與芯部2的透光面2a對位後固定上述成形模具30，並以該狀態下進行成形時，能夠以芯部2的透光面2a為基準地將上包層3和基板單元嵌合用的縱槽部60同時模具成形在適當的位置。另外，透過使上述成形模具30的下表面與下包層1的表面密接來固定該成形模具30，藉由該密接，由上述凹部31的模具面、下包層1的表面和芯部2的表面圍成的空間成為成形空間33。並且，在上述成形模具30上，以與上述凹部31相連通的狀態形成有用於向上述成形空間33中注入上包層形成用的樹脂的注入孔(未圖示)。
另外，作為上述上包層形成用的樹脂，例如能夠列舉出與上述下包層1同樣的感光性樹脂。在這種情況下，由於需要利用紫外線等照射線透過上述成形模具30將充滿於上述成形空間33中的感光性樹脂曝光，因此，使用由透射照射線的材料構成的構件(例如石英製的構件)作為上述成形模具30。另外，也可以使用熱固性樹脂作為上包層形成用的樹脂，在這種情況下，作為上述成形模具30，也可以不具有透明性，例如可使用金屬製、石英製的構件。
接著，將上述成形模具30如第5圖的(b)所示，在使上述成形模具30的對準標記對位於上述芯部2的透光面2a而將整個成形模具30適當地定位的狀態下，使該成形模具30的下表面密接於下包層1的表面。然後，自形成於上述成形模具30的注入孔，向由上述凹部31及突條32的模具面、下包層1的表面和芯部2的表面圍成的成形空間33中注入上包層形成用的樹脂，用上述樹脂填滿上述成形空間33。接著，在該樹脂為感光性樹脂的情況下，在紫外線等照射線透過上述成形模具30將感光性樹脂曝光之後進行加熱處理，在上述樹脂為熱固性樹脂的情況下進行加熱處理。由此，上述上包層形成用的樹脂硬化，與上包層3同時地形成基板單元嵌合用的縱槽部60(上包層3的延長部份4)。此時，在下包層1和上包層3是相同的形成材料的情況下，下包層1和上包層3在其接觸部份同化。
接著，進行脫模，得到如第5圖的(c)所示的、上包層3和基板單元嵌合用的縱槽部60中與上包層3相對應的部份。如上所述，該基板單元嵌合用的縱槽部60的部份使用上述成形模具30以芯部2的透光面2a為基準地形成，因此，能相對於芯部2的透光面2a定位在適當的位置。另外，也能將上述上包層3的透鏡部3b定位在適當的位置。
上述上包層3的厚度(自下包層1的表面起的厚度)通常被設定在大於芯部2的厚度且小於等於1200μm的範圍內。另外，上述基板單元嵌合用的縱槽部60的大小形成為與基板單元E2 的與該縱槽部60嵌合的嵌合板部5a的大小相對應，例如，將縱槽部60的深度設定在0.2～1.2mm的範圍內，將縱槽部60的寬度設定在0.2～2.0mm的範圍內。
接著，如第5圖的(d)所示，自下包層1的背面剝離基板20(參照圖示的箭頭)。此時，下包層1中與上包層3的上述縱槽部60相對應的部份1a等、不存在上包層3的部份1b，與上包層3之間沒有黏接力，因此，通常以附著於基板20的狀態(與基板20一同)剝離。該下包層1中除了不存在上包層3的部份1b之外的部份維持黏接於上包層3的狀態，在下包層1的背面和基板20之間進行剝離。此時，下包層1中與上述縱槽部60相對應的部份1a與上述基板20一同被剝離而除去，從而基板單元嵌合用的縱槽部60形成為在厚度方向上貫穿下包層1和上包層3。這樣，得到包括下包層1、芯部2和上包層3且形成有上述基板單元嵌合用的縱槽部60的光波導單元W2 ，上述(1)的光波導單元W2 的製作製程結束。
然後，如第2圖的(a)、(b)所示，利用黏接劑將上述光波導單元W2 黏接在壓克力板等的基座10上。此時，將下包層1和基座10黏接。作為上述基座10，使用在表面沒有凹凸的構件，材質、透明性、厚度不限，除上述壓克力板之外，例如還能夠列舉出聚丙烯(PP)板、金屬板、陶瓷板等。另外，上述基座10的厚度例如被設定在500μm～5mm的範圍內。
接著，對上述(2)的基板單元E2 的製作製程進行說明。首先，準備作為上述整形基板5基材的基板5A(參照第6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，從加工容易性和尺寸穩定性的方面考慮，以不銹鋼製基板為佳。另外，上述基板5A的厚度例如被設定在0.02～0.1mm的範圍內。
接著，如第6圖的(a)所示，在上述基板5A的表面的規定區域塗敷將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成的清漆之後，因應需要對該清漆進行加熱處理而使其乾燥，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將該感光性樹脂層曝光，從而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6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及與該光學元件安裝用焊盤7相連接的電路(未圖示)。例如如下述地形成該安裝用焊盤(包含電路)7。即，首先，利用濺射或者無電解鍍等在上述絕緣層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鍍時的晶種層(成為形成電鍍層的基礎的層)。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面黏貼乾膜光阻劑之後，利用光刻法在形成有上述晶種層之側的乾膜光阻劑上形成上述安裝用焊盤7(包含電路)的圖案的孔部，使上述晶種層的表面部份在該孔部的底露出。接著，藉由電鍍在上述晶種層露出於上述孔部底的表面部份堆積形成電鍍層(厚度5～20μm左右)。然後，利用氫氧化鈉水溶液等剝離上述乾膜光阻劑。之後，藉由軟蝕刻除去未形成上述電鍍層的晶種層部份，由殘留的電鍍層和其下的晶種層所構成的層疊部份形成為安裝用焊盤(包含電路)7。
接著，如第6圖的(c)所示，將上述基板5A形成為在相對於安裝用焊盤7適當的位置具有嵌合板部5a的整形基板5。此時，整形基板5的整體寬度(基板單元E2 的整體寬度)Lc(參照第3圖的(a))形成為大於形成於光波導單元W2 的縱槽部60裡側壁面(大致V字形的頂點)之間的距離Ls(參照第2圖的(a))。例如如下述地形成該整形基板5。即，首先，用乾膜光阻劑覆蓋上述基板5A的背面。然後，利用光刻法使在相對於安裝用焊盤7適當的位置形成有嵌合板部5a地保留目標形狀的乾膜光阻劑的部份。然後，藉由使用氯化鐵水溶液進行蝕刻，來除去基板5A的除了該保留的乾膜光阻劑的部份之外的露出部份。藉由該蝕刻，將上述基板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等剝離上述乾膜光阻劑。另外，上述整形基板5中嵌合板部5a的大小為例如縱向長度L1 被設定在0.5～5.0mm的範圍內，橫向長度(突出長度)L2 被設定在0.5～5.0mm的範圍內。
然後，如第6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及其周邊部灌注封裝。上述光學元件8的安裝使用安裝機進行，利用設於該安裝機的定位照相機等定位裝置將上述光學元件8正確地定位於安裝用焊盤7。這樣，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、封裝樹脂9的基板單元E2 ，上述(2)的基板單元E2 的製作製程結束。在該基板單元E2 中，如上所述，以安裝用焊盤7為基準地形成嵌合板部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，對上述(3)的光波導單元W2 與基板單元E2 的結合製程進行說明。即，首先，在將基板單元E2 (參照第3圖的(a)、(b))的光學元件8的表面(發光部或者受光部)朝向光波導單元W2 (參照第2圖的(a)、(b))的芯部2的透光面2a側的狀態下，使形成於上述基板單元E2 的嵌合板部5a與形成於光波導單元W2 的基板單元嵌合用的縱槽部60相嵌合，將上述光波導單元W2 和基板單元E2 一體化(參照第1圖的(a)、(b))。此時，將上述嵌合板部5a的側端緣定位在上述縱槽部60的大致V字形的角部，並且，使嵌合板部5a的下端緣抵接於上述基座10的表面。由此，上述基板單元E2 受到該大致V字形的角部的影響，向光學元件8接近芯部2的透光面2a的方向撓曲，維持該狀態。另外，也可以用黏接劑固定上述縱槽部60和嵌合板部5a的嵌合部份。這樣，完成目標的光感測器模組。
第7圖的(a)～(c)是示意地表示本發明的光感測器模組的其他實施方式的主要部份的俯視圖。這些實施方式的特徵是形成於光波導單元W2 的縱槽部60的形狀。即，在這些實施方式中的縱槽部60，縱槽部60中，與上述基板單元E2 的光學元件8安裝側相反側的面相對面的部份，形成為按壓部66，用於將與上述基板單元E2 的光學元件8安裝側相反側的面向上述芯部2的透光面2a側按壓。於是，利用該按壓部66的作用，基板單元E2 向光學元件8接近芯部2的透光面2a的方向撓曲。
即，在第7圖的(a)中，利用傾斜面62的引導作用，將基板單元E2 的側端緣定位於縱槽部60的裡側壁面63，與上述傾斜面62相對面的面64形成為與上述傾斜面62平行的傾斜面，其前端部形成為按壓部66，從而基板單元E2 向芯部2的方向撓曲。在第7圖的(b)中，縱槽部60中形成直角面61的部份向中心側延伸，該中心側部份形成為向芯部2的方向突出的突出部(按壓部66)。利用該突出部的作用，基板單元E2 向芯部2的方向撓曲。第7圖的(c)是第7圖的(b)的變形例，採用傾斜面65的引導作用，並形成有用於卡止基板單元E2 的光學元件8安裝側的面的兩端側的卡止部67。因此，利用該卡止部67與上述按壓部66的相互作用，使基板單元E2 更加易於撓曲。在第7圖的(a)～(c)中，除上述之外的部份與第1圖的(a)、(b)所示的實施方式相同。
另外，在上述各實施方式中，如上所述，得到的光感測器模組的基板單元E2 向光學元件8接近芯部2的透光面2a的方向撓曲，在第1圖的(a)、(b)中，圖示了在封裝光學元件8的封裝樹脂9與芯部2的透光面2a前方的上包層3的端面之間形成有間隙的狀態，但也可以沒有該間隙，使上述封裝樹脂9密接於上述上包層3的端面。在這種情況下，在光耦合損失變小這一點上較為理想。但是，在密接力過大時，可能會有損傷之虞。
另外，在上述各實施方式中，在光波導單元W2 與基板單元E2 結合的狀態下，將嵌合板部5a的側端緣定位在上述縱槽部60的深裡側壁部(裡側壁面)，但只要能在芯部2和光學元件8為調芯後的狀態下使基板單元E2 向芯部2側撓曲，也可以不將嵌合板部5a的側端緣定位在上述縱槽部60的裡側壁部(裡側壁面)。
而且，藉由例如第8圖所示地形成為兩個L字形的光感測器模組S1 、S2 ，並將這兩個光感測器模組S1 、S2 做成四邊形的框狀來使用，能夠將上述本發明的光感測器模組用作觸控面板中的手指等的觸摸位置的檢測部件。即，在一個L字形的光感測器模組S1 的角部的兩處，嵌合安裝有發光元件8a的基板單元E2 ，光H所出射的芯部2的端面2b及上包層3的透鏡面朝向上述框狀的內側。在另一個L字形的光感測器模組S2 的角部的一處，嵌合安裝有受光元件8b的基板單元E2 ，供光H入射的上包層3的透鏡面及芯部2的端面2b朝向上述框狀的內側。而且，以包圍觸控面板的四邊形顯示器D畫面的方式，沿著該畫面周緣部的四邊形設置上述兩個L字形的光感測器模組，使來自一方L字形的光感測器模組S1 的出射光H能夠被另一方L字形的光感測器模組S2 接收。由此，能夠使上述出射光H在顯示器D的畫面上，與該畫面平行地以網格狀走行。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的一部份，由受光元件8b感知該被遮擋的部份，從而能夠檢測出上述手指所觸摸的部份的位置。另外，在第8圖中，基板單元E2 未向芯部2側撓曲，但實際上是撓曲的。另外，用虛線表示芯部2，該虛線的粗細表示芯部2的粗細，並且，省略芯部2的數量而進行圖示。
接著，對實施例和以往例一併進行說明。但是，本發明並不應限定於實施例。
實施例 下包層、上包層(包含延長部份)的形成材料
藉由混合雙苯氧基乙醇芴二縮水甘油醚(成分A)35重量份、作為脂環式環氧樹脂的3’,4’-環氧環己基甲基-3,4-環氧環己烷羧酸酯(DAICEL CHEMICAL INDUSTRIES,LTD.製、CELLOXIDE 2021P)(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(DAICEL CHEMICAL INDUSTRIES,LTD.製、CELLOXIDE2081)(成分C)25重量份、4,4’-雙[二(β-羥基乙氧基)苯基鋶(phenylsulfinio)]苯基硫醚-雙-六氟銻酸酯的50重量%碳酸丙二醇酯溶液(成分D)2重量份，調製出下包層和上包層的形成材料。
芯部的形成材料
藉由在乳酸乙酯中溶解上述成分A：70重量份、1,3,3-三{4-[2-(3-氧雜環丁烷基)]丁氧基苯基}丁烷：30重量份、上述成分D：1重量份，調製出芯部的形成材料。
光波導單元的製作
首先，利用塗抹器在不銹鋼製基板的表面塗敷上述下包層的形成材料之後，藉由照射2000mJ/cm2 的紫外線(波長365nm)進行曝光，從而形成下包層(厚度25μm)(參照第4圖的(a))。
接著，利用塗抹器在上述下包層的表面塗敷上述芯部的形成材料之後，進行100℃×15分鐘的乾燥處理，形成感光性樹脂層(參照第4圖的(b))。接著，在感光性樹脂層的上方配置形成有與芯部的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，在鉻掩模的上方利用接近式曝光法照射4000mJ/cm2 的紫外線(波長365nm)而進行曝光之後，進行80℃×15分鐘的加熱處理。接著，藉由使用γ-丁內酯水溶液進行顯影，在溶解除去了未曝光部份之後，進行120℃×30分鐘的加熱處理，從而形成了芯部(厚度50μm，寬度50μm)(參照第4圖的(c))。
接著，以芯部的透光面為基準地將石英製的成形模具(參照第5圖的(a))固定在適當位置(參照第5圖的(b))，該成形模具用於將上包層和基板單元嵌合用的縱槽部(上包層的延長部份)同時模具成形。然後，在將上述上包層及其延長部份的形成材料注入到成形空間中之後，透過該成形模具照射2000mJ/cm2 的紫外線而進行曝光。接著，在進行120℃×15分鐘的加熱處理之後脫模，得到上包層和基板單元嵌合用的縱槽部(參照第5圖的(c))。上述上包層的厚度(自下包層的表面起的厚度)用接觸式膜厚計測量為1000μm。
然後，自下包層的背面剝離不銹鋼製基板(參照第5圖的(d))。此時，下包層的與上包層的上述縱槽部相對應的部份中不存在上包層的部份以附著於不銹鋼製基板的狀態(與不銹鋼製基板一同)剝離。結果，縱槽部形成為在厚度方向上貫穿下包層和上包層。然後，使用黏接劑將該剝離的光波導單元黏接在壓克力板上(參照第2圖的(a)、(b))。上述縱槽部的形狀如第7圖的(c)所示。另外，相對向的縱槽部的裡側壁面之間的距離為14.00mm。
基板單元的製作
在不銹鋼製基板(25mm×30mm×50μm(厚度))的表面的一部份，形成由感光性聚醯亞胺樹脂構成的絕緣層(厚度10μm)(參照第6圖的(a))。接著，利用半加成法在上述絕緣層的表面形成由銅/鎳/鉻合金構成的晶種層和由電解銅鍍層(厚度10μm)構成的層疊體。並且，對該層疊體的表面進行鍍金/鎳處理(厚度金/鎳=0.2μm/2.0μm)，形成由上述層疊體和金/鎳鍍層構成的光學元件安裝用焊盤(包含電路)(參照第6圖的(b))。
接著，藉由利用乾膜光阻劑使在相對於上述光學元件安裝用焊盤適當的位置形成嵌合板部地進行蝕刻，從而將不銹鋼製基板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上述乾膜光阻劑(參照第6圖的(c))。
然後，在對上述光學元件安裝用焊盤的表面塗敷銀膏之後，使用高精度晶片焊接機(安裝裝置)在上述銀膏上安裝引線接合型的發光元件(Optowell公司製，SM85-1N001)。接著，進行固化處理，使上述銀膏固化。之後，利用透明樹脂(日東電工公司製，NT-8038)將上述發光元件及其周邊部灌注封裝(參照第6圖的(d))。這樣，製成了基板單元。該基板單元的嵌合板部的尺寸是縱向長度為2.0mm，橫向長度(突出長度)為2.0mm，基板單元的整體寬度為14.05mm。
光感測器模組的製造
使上述基板單元的嵌合板部嵌合於上述光波導單元的基板單元嵌合用的縱槽部，使該嵌合板部的下端緣抵接於壓克力板的表面。由此，上述基板單元向上述發光元件接近芯部透光面的方向撓曲。之後，用黏接劑固定該嵌合部。這樣，製造成了光感測器模組(參照第1圖的(a)、(b))。
習知例
在上述實施例中，將供基板單元嵌合的縱槽部的形狀形成為第10圖的(a)、(b)所示的橫截面大致U字形(裡側壁面形成為平面，該裡側壁面與其兩側的側壁面形成為直角的大致U字形)。除了該縱槽部的形狀(橫截面大致U字形)之外的部份與上述實施例相同。在該習知例中，基板單元向上述發光元件遠離芯部透光面的方向撓曲。
光耦合損失
分別準備5個(樣品數N=5)上述實施例及以往例的光感測器模組。然後，向各個光感測器模組的發光元件中通入電流，使發光元件出射光，測量自光感測器模組的前端部出射的光的強度，計算出光耦合損失。另外，也計算出其平均值。將其結果示於下述表1中。
由上述表1所示的光耦合損失的平均值可知，上述實施例的光耦合損失小於比較例。
另外，在上述實施例中，將光波導單元的縱槽部的形狀做成第7圖的(c)所示的形狀，但做成第1圖的(a)、第7圖的(a)、第7圖的(b)所示的縱槽部，也能得到與上述實施例同樣的結果。
工業實用性
本發明的光感測器模組能夠用於觸控面板中的手指等的觸摸位置的檢測部件或者高速地傳送、處理聲音或圖像等數位信號的資訊通信設備、信號處理裝置等。
1，71．．．下包層
1a．．．縱槽部60相對應的部份
1b．．．上包層3的部份
1A，2A．．．感光性樹脂層
2，42，72．．．芯部
2a，42a．．．透光面
2b．．．芯部2的端面
3，73．．．上包層
3b，73b．．．透鏡部
4．．．延長部份
5，51．．．整形基板
5A，20，81．．．基板
5a，51a．．．嵌合板部
6．．．絕緣層
7．．．焊盤
8，54，82．．．光學元件
8a，92．．．發光元件
8b．．．受光元件
9，55，85．．．封裝樹脂
10．．．基座
10a，45a．．．貫通孔
30．．．成形模具
31．．．凹部
31a．．．延長部份形成用的部份
32．．．突條
33．．．成形空間
44a，60．．．縱槽部
44b，63．．．裡側壁面
45，75．．．基座
51b．．．側端緣
61．．．直角面
62．．．傾斜面
64．．．傾斜面62相對的面
65．．．傾斜面
66．．．按壓部
67．．．卡止部
72a，72b．．．一端面
D．．．顯示器
E0 ，E1 ，E2 ．．．基板單元
H．．．出射光
H2 ．．．光
L1 ．．．縱向長度
L2 ．．．橫向長度
Lc．．．整體寬度
Ls．．．距離
S1 、S2 ．．．光傳感器組件
W0 ，W1 ，W2 ．．．光波導單元
第1圖的(a)是示意地表示本發明的光感測器模組的一實施方式的俯視圖，第1圖的(b)是從右斜上方看第1圖的(a)的右端部的立體圖。
第2圖的(a)是示意地表示上述光感測器模組的光波導單元的俯視圖，第2圖的(b)是從右斜上方看第2圖的(a)的右端部的立體圖。
第3圖的(a)是示意地表示上述光感測器模組的基板單元的俯視圖，第3圖的(b)是從左斜上方看第3圖的(a)的左側的立體圖。
第4圖的(a)～(c)是示意地表示上述光波導單元的下包層及芯部的形成製程的說明圖。
第5圖的(a)是示意地表示用於形成上述光波導單元的上包層的成形模具的立體圖，第5圖的(b)～(d)是示意地表示該上包層的形成製程的說明圖。
第6圖的(a)～(d)是示意地表示上述基板單元的製作製程的說明圖。
第7圖的(a)～(c)是示意地表示本發明的光感測器模組的其他實施方式的主要部份的俯視圖。
第8圖是示意地表示採用上述光感測器模組的觸摸面板用檢測部件的俯視圖。
第9圖的(a)、(b)是示意地表示以往的光感測器模組的調芯方法的說明圖。
第10圖的(a)是示意地表示本申請人先前申請的光感測器模組的俯視圖，第10圖的(b)是從右斜上方看第10圖的(a)的右端部的立體圖。
第11圖的(a)～(d)是說明本申請人先前申請的上述光感測器模組的課題的說明圖。
1．．．下包層
2．．．芯部
2a．．．透光面
3．．．上包層
4．．．延長部份
5．．．整形基板
5a．．．嵌合板部
8．．．光學元件
9．．．封裝樹脂
10．．．基座
10a．．．貫通孔
60．．．縱槽部
61．．．直角面
62．．．傾斜面
E2 ．．．基板單元
W2 ．．．光波導單元

Claims (5)

  1. 一種光感測器模組，該光感測器模組是將光波導單元和基板單元結合而成的，其特徵在於，上述光波導單元包括下包層、形成在該下包層表面的光路用的線狀的芯部、包覆該芯部的上包層及形成在上述上包層上的基板單元嵌合用的左右一對嵌合部，該基板單元嵌合用的左右一對嵌合部位於上述上包層的相對於上述芯部的透光面處於適當位置的部份，上述基板單元包括基板、安裝在該基板上的規定部份的光學元件及形成在上述基板上的用於與上述嵌合部相嵌合的被嵌合部，該被嵌合部位於上述基板的相對於該光學元件處於適當位置的部份，上述光波導單元與上述基板單元的結合是在使形成於上述基板單元的上述被嵌合部與形成於上述光波導單元的上述嵌合部相嵌合的狀態、且讓上述基板單元向上述光學元件接近上述芯部的透光面的方向撓曲的狀態下而成的。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光感測器模組，其中，形成於上述光波導單元的上述左右一對嵌合部是沿著上述光波導單元的厚度方向延伸的橫截面大致V字形的縱槽部，是以使大致V字形的開放部相對向的狀態形成的，上述縱槽部的大致V字形的壁面中，與上述基板單元的光學元件安裝側相反側的面相對面的一壁面形成為相對於上述芯部的長軸方向呈直角的直角面，而另一壁面形成為相對於上述芯部的長軸方向傾斜的傾斜面，形成於上述基板單元的上述被嵌合部的側端緣被定位在上述縱槽部的大致V字形的角部。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光感測器模組，其中，形成於上述光波導單元的上述左右一對嵌合部是沿著上述光波導單元的厚度方向延伸的縱槽部，是以使該縱槽部的開放部相對向的狀態形成的，上述縱槽部中，與上述基板單元的光學元件安裝側相反側的面相對面的部份，形成為按壓部，該按壓部將上述基板單元的光學元件安裝側相反側的面按壓至上述芯部的透光面側，而形成於上述基板單元的上述被嵌合部的側端緣被定位在上述縱槽部的裡側壁面。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述的光感測器模組，其中，形成於上述基板單元的上述被嵌合部為金屬製。
  5. 申請專利範圍第4項所述的光感測器模組，其中，作為上述被嵌合部的形成材料的金屬是不銹鋼。
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