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的製作方法

2023-04-27 22:05:31 1

專利名稱：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的製作方法
技術領域：
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。
背景技術：
如圖13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Wtl、及在基板81上安裝光學元件82而成的 基板部分Etl，在將上述光波導路部分Wtl的芯72和基板部分Etl的光學元件82進行調芯後的 狀態下，將上述基板部分Etl連接在上述光波導路部分Wtl的端部。另外，在圖13的(a)、(b) 中，附圖標記74是粘接劑層，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Wtl的芯72和基板部分Etl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Wtl 固定於固定載置臺(未圖示)、將基板部分Etl固定於能夠移動的載置臺(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，如圖13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，如圖13的(b)所示，自芯 72的另一端面72b入射恆定量的光(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。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。

發明內容
本發明即是鑑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。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覆研 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工序中，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，在製作基板部分的工序中，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 傳感器模塊的工序中，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，在該工序中，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1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，圖 1的(b)是圖1的(a)的A-A剖視圖。圖2是示意性地表示上述光傳感器模塊的一端部的立體圖。圖3是示意性地表示上述光傳感器模塊的基板部分的立體圖。圖4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 及芯的形成工序的說明圖。圖5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，圖5的(b) (d)是示意性地表示該上敷層的形成工序的說明圖。圖6是示意性地表示將上述光波導路部分粘接於底板的工序的說明圖。圖7是示意性地表示上述基板部分的製作工序的說明圖。圖8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。圖9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，圖 9的(b)是圖9的(a)的B-B剖視圖。圖10是示意性地表示上述光傳感器模塊的一端部的立體圖。圖11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。圖12是示意性地表示上述光傳感器模塊的基板部分的立體圖。圖13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。
具體實施例方式下面，根據附圖詳細說明本發明的實施方式。圖1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，圖1 的(b)是其A-A剖視圖，圖2是從斜右上方觀察其一端部(圖1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—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藉助粘接劑層11粘接在丙烯酸板等底板10上。另外，在圖1的(a)、(b)及圖 2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，在圖1的(a)、 (b)及圖2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IOa是通孔，附圖標記11是粘接劑層。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(圖1的(a)中的右側)，圖1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，如圖2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 夕卜，在該實施方式中，上敷層3的另一端部(圖1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，如圖3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，如圖1的(a)、(b)及圖2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 —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、圖1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，如圖2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，如圖1的(a)及圖2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的一部分如圖1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)的工序來製造。(1)製作上述光波導路部分W1的工序(參照圖4的(a) (c)、圖5的(a) ⑷)。(2)製作上述基板部分E1的工序(參照圖7的(a) (d))。(3)將上述基板部分E1結合於上述光波導路部分W1的工序。說明上述(1)的光波導路部分W1的製作工序。首先，準備形成下敷層1時所採用 的平板狀的基板20(參照圖4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，優選為不鏽鋼製基板。其原因在於，不鏽鋼製基板對於熱量 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20 μ m Imm的範圍內。接著，如圖4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°C XlO 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 IA0然後，通過利用紫外線等照射線對該感光性樹脂層IA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 50 μ m的範圍內。接著，如圖4的(b)所示，與上述下敷層形成用的感光性樹脂層IA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，如圖4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 60 μ m的範圍內。芯2的寬度通常被設定在5 60 μ m 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 月旨，可採用折射率比上述下敷層1及上敷層3(參照圖5(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(參照圖5的(a))。該成型模具30用於同時利用模具將上 敷層3 (參照圖5的(C))和上敷層3的具有基板部分定位用的槽部4a(參照圖5的(c)) 的延長部分4成形。如圖5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(參照圖5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(圖5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，如圖5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，如圖5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1200 μ m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. Omm的範圍內。接著，如圖5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Ia等、下敷層1的不存在上敷層3的部分lb，與 上敷層3之間沒有粘接力，因此，它們通常在附著於基板20的狀態下(與基板20 —起)剝離。下敷層1的除此之外的部分維持粘接於上敷層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Ia同上述基板20 —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的製作工序。 然後，如圖6所示，藉助粘接劑層11將上述光波導路部分W1粘接在丙烯酸板等 底板10上。此時，下敷層1利用粘接劑層11粘接在底板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 夕卜，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 500 μ m ~ 5mm的範圍內。接著，說明上述(2)的基板部分E1的製作工序。首先，準備作為上述整形基板5的 基材的基板5A(參照圖7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，優選為不鏽鋼製基板。另外，上述基板 5A的厚度例如被設定在0. 02 0. Imm的範圍內。其次，如圖7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 15 μ m的範圍內。接著，如圖7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。S卩，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粘貼幹膜抗蝕劑之後，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 20μπι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，如圖7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。S卩，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. Omm的範圍內，其橫向長度(突出長度)L2被設定在0. 5 5. Omm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，如圖7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的製作工序。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的結合工序。即，以使基板 部分E1 (參照圖3、圖7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 (參照圖6)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 —體化 (參照圖1的(a)、(b)及圖2)。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，也可以用粘接劑將上述槽部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，如圖8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Sp 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SpS2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，在圖 8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。 圖9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，圖 9的(b)是其B-B剖視圖，圖10是從斜右上方觀察其一端部(圖9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 —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(圖9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，對相同的部分標註相同的附圖標記。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，如圖11中表示其剖視圖所示，在上 敷層形成工序中，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 此之外的工序與上述第1實施方式的光波導路部分W1的製作同樣地進行。另外，如圖12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的工序中，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(參照圖7的(C))。除此之外 的工序也與上述第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，其外側部分利用粘接劑、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 1200 μ m的範圍內，底面的直徑被設定在800 3000 μ m的範圍內，頂面的直徑被設定在 500 2000 μ m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EpE2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(圖1的(b)、圖9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τ籠、hmm (伺施&搬、鄉Μ ) _成漏通過將雙苯氧乙醇芴基縮水甘油醚(大阪GASCHEMICALS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，CELLOXID E2021P)(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，CELLOXID E2081)(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。芯的形成材料將70重量份的上述成分Α、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，在利用塗敷器在不鏽鋼製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25 μ m)(參 照圖4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 IOO0C X 15分鐘的乾燥處理，形成了感光性樹脂層(參照圖4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°C X15分鐘的加熱處理。接著，通過利用Y-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°C X 30分鐘的加熱處理，從而形成了芯(厚度50 μ m，寬度50 μ m) (參照圖4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(參照圖5的(a))組裝在適當位置(參照 圖5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°C X 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(參照圖5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1000 μ m。 然後，自下敷層的背面剝離不鏽鋼製基板(參照圖5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，在附著於不鏽鋼製基板的 狀態下(與不鏽鋼製基板一起)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，使用粘接劑將該剝離下的光波導路部分粘接在丙烯酸板上(參照圖6)。上述槽 部的尺寸如下所述深度為1. Omm,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鏽鋼製基板(2511111^3011111^3511111(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ΙΟμπι)(參照圖7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ΙΟμπι) 的光學元件安裝用焊盤(包括電路)(參照圖7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，將不鏽鋼製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(參照圖7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(參照圖7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. Omm,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，利用粘接劑固定該嵌合部。這樣，制 成了光傳感器模塊(參照圖1的(a)、(b)及圖2)。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工序中，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工序中，通過改變幹膜抗蝕劑的形狀，將其形成為的 整形基板(參照圖12)，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. Omm，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。光傳感器樽塊的製造 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，利用粘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(參照圖9的(a)、(b)及圖10)。光傳播試騎向上述實施例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。工業實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、圖像等數位訊號的信息通信設備、信號處理裝置等。
權利要求
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，包括以下工序(a)製作光波導路部分的工序；(b)製作基板部分的工序；(c)使光波導路部分和基板部分結合的工序；上述工序(a)包括以下工序(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，在上敷層的相對於芯端部而言處在適當位置的部分上形成基板部分定位用的嵌合部；上述工序(b)包括以下工序(b 1)在基板上配設光學元件安裝用焊盤；(b 2)在基板的、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；上述工序(c)包括以下工序(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.根據權利要求1所述的光傳感器模塊的製造方法，其特徵在於，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。
3.根據權利要求1所述的光傳感器模塊的製造方法，其特徵在於，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。
4.一種光傳感器模塊，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；以及安裝在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。
5.根據權利要求4所述的光傳感器模塊，其特徵在於，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。
6.根據權利要求4所述的光傳感器模塊，其特徵在於，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。
全文摘要
本發明提供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。該光傳感器模塊的製造方法不需要進行光波導路部分的芯與基板部分的光學元件之間的調芯作業。分別製作具有基板部分定位用的槽部(嵌合部)的光波導路部分以及具有與該槽部嵌合的嵌合板部(被嵌合部)的基板部分，使基板部分的嵌合板部與光波導路部分的槽部嵌合，將光波導路部分和基板部分一體化。在此，光波導路部分的槽部相對於芯的一端面形成在適當位置。另外，在基板部分安裝有光學元件，嵌合板部以適當形狀形成在相對於該光學元件的適當位置。因此，通過槽部和嵌合板部的嵌合，芯的一端面和光學元件被適當地定位，成為自動調芯後的狀態。
文檔編號G02B6/13GK101988975SQ20101024478
公開日2011年3月23日 申請日期2010年8月2日 優先權日2009年8月3日
發明者程野將行 申請人:日東電工株式會社