CN102346046A - 光传感器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光波导路单元的芯部和基板单元的光学元件的光耦合损失的偏差减少且该光耦合损失变小的光传感器组件。分别制作具有基板单元嵌合用的纵槽部(60)的光波导路单元(W2)及具有用于与该纵槽部(60)嵌合的嵌合板部(5a)的基板单元(E2)，将基板单元(E2)的嵌合板部(5a)嵌合于光波导路单元(W2)的纵槽部(60)而使它们一体化。在此，光波导路单元(W2)的纵槽部(60)相对于芯部(2)的透光面(2a)形成在适当的位置。另外，基板单元(E2)的嵌合板部(5a)相对于光学元件(8)形成在适当的位置。因此，利用纵槽部(60)和嵌合板部(5a)的嵌合，芯部(2)的透光面(2a)和光学元件(8)被适当地定位，成为自动地调芯后的状态。并且，基板单元(E2)向使光学元件(8)与芯部(2)的透光面(2a)接近的方向挠曲。

Description

光传感器组件
技术领域
本发明涉及一种包括光波导路单元和安装有光学元件的基板单元的光传感器组件。
背景技术
如图9的(a)、(b)所示，光传感器组件如下地制造成：分别制作按顺序形成下包层71、芯部72和上包层73而成的光波导路单元W0和在基板81上安装光学元件82而成的基板单元E0，在对上述光波导路单元W0的芯部72和基板单元E0的光学元件82进行了调芯的状态下，利用粘接剂等将上述基板单元E0与上述光波导路单元W0的端部相连接。另外，在图9的(a)、(b)中，附图标记75是基座，附图标记85是封装树脂。
在此，上述光波导路单元W0的芯部72和基板单元E0的光学元件82的上述调芯通常使用自动调芯机来进行(例如参照专利文献1)。在该自动调芯机中，在将光波导路单元W0固定于固定载物台(未图示)上、将基板单元E0固定于能够移动的载物台(未图示)上的状态下进行上述调芯。即，在上述光学元件82是发光元件的情况下，如图9的(a)所示，在自该发光元件发出光H1的状态下，一边相对于芯部72的一端面(光入口)72a改变基板单元E0的位置一边监视自芯部72的另一端面(光出口)72b经由上包层73的前端部的透镜部73b出射的光的光量(设于自动调芯机上的受光元件91所产生的电动势)，将其光量最大的位置定为调芯位置(芯部72和光学元件82互相适当的位置)。另外，在上述光学元件82是受光元件的情况下，如图9的(b)所示，在自芯部72的另一端面72b入射恒定量的光(自设于自动调芯机上的发光元件92发出，透射过上包层73的前端部的透镜部73b的光)H2、使该光H2从芯部72的一端面72a经由上包层73的后端部73a出射的状态下，一边相对于芯部72的一端面72a改变基板单元E0的位置一边监视由该受光元件接收的光量(电动势)，将其光量最大的位置定为调芯位置。
专利文献1：日本特开平5-196831号公报
但是，在使用上述自动调芯机进行的调芯中，虽然能够高精度地调芯，但是需要劳力和时间，不适合大量生产。
因此，本申请人提出了一种不需要上述那样的设备和劳力、时间就能够调芯的光传感器组件，并已经进行了申请(日本特愿2009-180723)。如图10的(a)的该光传感器组件的俯视图、图10的(b)的从右斜上方看该光传感器组件的右端部的立体图所示，在光波导路单元W1中，下包层41和上包层43的不存在芯部42的端部的两侧部分(图10的(a)的右端部的上下部分)形成为沿着轴线方向延长。而且，在该延长部分44的相对于芯部42的透光面(一端面)42a适当的位置，形成有沿着光波导路单元W1的厚度方向延伸的、基板单元嵌合用的一对纵槽部(嵌合部)44a。另一方面，在基板单元E1的相对于光学元件54适当的位置，以向基板单元E1的宽度方向(图10的(b)中的左右方向)突出的状态形成有与上述纵槽部44a相嵌合的嵌合板部(被嵌合部)51a。
而且，在上述光传感器组件中，在形成于上述基板单元E1的上述嵌合板部51a与形成于上述光波导路单元W1的上述纵槽部44a相嵌合的状态下，上述光波导路单元W1与上述基板单元E1相结合。在此，上述纵槽部44a处于相对于上述芯部42的透光面42a适当的位置，上述嵌合板部51a处于相对于上述光学元件54适当的位置，因此，利用上述纵槽部44a与上述嵌合板部51a的嵌合，上述芯部42和上述光学元件54自动地调芯。另外，在图10的(a)、(b)中，附图标记45是基座，附图标记45a是形成于基座45上的、供基板单元E1贯穿的通孔，附图标记51是形成有上述嵌合板部51a的整形基板，附图标记55是封装树脂。
这样，在本申请人先前申请的上述光传感器组件中，不对光波导路单元W1的芯部42和基板单元E1的光学元件54进行调芯作业，就能够成为自动调芯后的状态。而且，由于不需要花费时间的调芯作业，因此，能够大量生产光传感器组件，生产率优良。
但是，在上述光传感器组件中，芯部42和光学元件54的光耦合损失的偏差较大。因此，本发明人对其原因进行研究，结果发现，在生产工序中，光波导路单元W1的一对纵槽部44a的间隔(相对的纵槽部44a的里侧壁面44b之间的距离)Ls(参照图11的(a))存在偏差，并且，基板单元E1的整体宽度(两侧的嵌合板部51a的侧端缘51b之间的距离)Lc(参照图11的(b))存在偏差。即，在设计时是Ls＝Lc，但在实际生产中，由于零件公差，出现Ls＞Lc或者Ls＜Lc的情况。在Ls＞Lc的情况下，如图11的(c)所示，基板单元E1晃动(参照图示的箭头F)而无法正确地调芯，光耦合损失的偏差变大。在Ls＜Lc的情况下，如图11的(d)所示，基板单元E1向外侧(向光学元件54远离芯部42的透光面42a的方向)挠曲而光耦合损失变大，或者相反地，基板单元E1向内侧(向光学元件54接近芯部42的透光面42a的方向)挠曲(未图示)而光耦合损失变小(基本都是如图11的(d)所示地向外侧挠曲)，从而光耦合损失的偏差变大。这样，使基板单元E1与上述光波导路单元W1相嵌合的光传感器组件在上述光耦合损失的偏差变大的方面存在改善的余地。
发明内容
本发明即是鉴于该情况而做成的，其目的在于提供一种光波导路单元的芯部和基板单元的光学元件的光耦合损失的偏差减少、且该光耦合损失变小的光传感器组件。
为了达到上述目的，本发明的光传感器组件是将光波导路单元和安装有光学元件的基板单元结合而成的，其采用这样的构造：上述光波导路单元包括下包层、形成在该下包层表面的光路用的线状的芯部、包覆该芯部的上包层及形成在上述上包层上的基板单元嵌合用的左右一对嵌合部，该基板单元嵌合用的左右一对嵌合部位于上述上包层的相对于上述芯部的透光面处于适当位置的部分，上述基板单元包括基板、安装在该基板上的规定部分的光学元件及形成在上述基板上的用于与上述基板单元嵌合用的嵌合部相嵌合的被嵌合部，该被嵌合部位于上述基板的相对于该光学元件处于适当位置的部分，上述光波导路单元与上述基板单元的结合是在使形成于上述基板单元的上述被嵌合部与形成于上述光波导路单元的上述嵌合部相嵌合的状态、且让上述基板单元向使上述光学元件与上述芯部的透光面接近的方向挠曲的状态下完成的。
本发明人以减少光传感器组件的、光波导路单元的芯部与基板单元的光学元件的光耦合损失的偏差并减小该光耦合损失为目的，对该光传感器组件的构造反复进行了研究。在研究过程中，着眼于对本申请人先前申请的、本文中图10的(a)、(b)所示的、使形成于基板单元的被嵌合部与形成于光波导路单元的嵌合部相嵌合而成的光传感器组件进行改良。即，在上述嵌合状态下，始终使基板单元向使基板单元的光学元件与芯部的透光面接近的方向挠曲。
结果，利用上述基板单元的挠曲，芯部的透光面与光学元件之间的距离变短，因此，芯部与基板单元的光学元件的光耦合损失变小。并且，利用上述基板单元的挠曲，基板单元成为对左右一对嵌合部向使上述嵌合部的间隔扩大的方向施力的状态，因此，不会发生基板单元晃动或者基板单元向光学元件远离芯部的透光面的方向挠曲。因此，上述基板单元与上述光波导路单元的结合稳定，上述光耦合损失的偏差减少。本发明人发现这些内容，实现了本发明。
在本发明的光传感器组件中，光波导路单元中，芯部的透光面和基板单元嵌合用的嵌合部处于适当的位置关系。另外，在基板单元中，光学元件和嵌合于上述嵌合部的被嵌合部处于适当的位置关系。因此，在使形成于上述基板单元的上述被嵌合部与形成于上述光波导路单元的上述嵌合部相嵌合的状态、即上述光波导路单元和上述基板单元结合的状态下，芯部的透光面和光学元件成为自动地调芯后的状态。并且，在该状态下，处于上述基板单元向使上述光学元件与上述芯部的透光面接近的方向挠曲的状态，因此，上述基板单元以对上述嵌合部施力的状态嵌合。因此，上述基板单元与上述光波导路单元的结合稳定，能够吸收零件公差，从而能够减少光波导路单元的芯部与基板单元的光学元件的光耦合损失的偏差。而且，在上述构造中，芯部的透光面与光学元件之间的距离变短，上述光耦合损失变小。即，在本发明的光传感器组件中，上述光耦合损失自身变小，并且，该光耦合损失的偏差也变小。
特别是，形成于上述光波导路单元的上述左右一对嵌合部是沿着上述光波导路单元的厚度方向延伸的横截面大致V字形的纵槽部，是以使该大致V字形的开放部相对的状态形成的，上述纵槽部的大致V字形的侧壁面中的、与上述基板单元的和安装有光学元件的一侧相反的一侧的面相对的一壁面形成为与上述芯部的长轴方向成直角的直角面，另一壁面形成为相对于上述芯部的长轴方向倾斜的倾斜面，形成于上述基板单元的上述被嵌合部的侧端缘被定位在上述纵槽部的大致V字形的角部，在这种情况下，利用上述纵槽部的简单构造，能够做成使上述基板单元挠曲的状态。
另外，形成于上述光波导路单元的上述左右一对嵌合部是沿着上述光波导路单元的厚度方向延伸的纵槽部，是以使该纵槽部的开放部相对的状态形成的，上述纵槽部中的、与上述基板单元的和安装有光学元件的一侧相反的一侧的面相对的部分形成为，用于将上述基板单元的与安装有光学元件的一侧相反的一侧的面向上述芯部的透光面侧按压的按压部，形成于上述基板单元的上述被嵌合部的侧端缘被定位于上述纵槽部的里侧壁面，在这种情况下，利用上述纵槽部的简单构造，也能够做成使上述基板单元挠曲的状态。
并且，在形成于上述基板单元的上述被嵌合部为金属制的情况下，适当地得到使上述基板单元挠曲的状态下的上述基板单元对上述嵌合部的施力，上述基板单元与上述光波导路单元的嵌合更加稳定。结果，上述光耦合损失的偏差进一步减少。
特别是，在作为上述被嵌合部的形成材料的金属是不锈钢的情况下，上述基板单元对上述嵌合部的作用力更加适当化，上述基板单元与上述光波导路单元的嵌合更加稳定。结果，上述光耦合损失的偏差进一步减少。
附图说明
图1的(a)是示意地表示本发明的光传感器组件的一实施方式的俯视图，图1的(b)是从右斜上方看图1的(a)的右端部的立体图。
图2的(a)是示意地表示上述光传感器组件的光波导路单元的俯视图，图2的(b)是从右斜上方看图2的(a)的右端部的立体图。
图3的(a)是示意地表示上述光传感器组件的基板单元的俯视图，图3的(b)是从左斜上方看图3的(a)的左侧的立体图。
图4的(a)～(c)是示意地表示上述光波导路单元的下包层及芯部的形成工序的说明图。
图5的(a)是示意地表示用于形成上述光波导路单元的上包层的成形模具的立体图，图5的(b)～(d)是示意地表示该上包层的形成工序的说明图。
图6的(a)～(d)是示意地表示上述基板单元的制作工序的说明图。
图7的(a)～(c)是示意地表示本发明的光传感器组件的其他实施方式的主要部分的俯视图。
图8是示意地表示采用上述光传感器组件的触摸面板用检测部件的俯视图。
图9的(a)、(b)是示意地表示以往的光传感器组件的调芯方法的说明图。
图10的(a)是示意地表示本申请人先前申请的光传感器组件的俯视图，图10的(b)是从右斜上方看图10的(a)的右端部的立体图。
图11的(a)～(d)是说明本申请人先前申请的上述光传感器组件的课题的说明图。
具体实施方式
接着，根据附图详细说明本发明的实施方式。
图1的(a)是示意地表示本发明的光传感器组件的一实施方式的俯视图，图1的(b)是从右斜上方看图1的(a)的右端部的立体图。该光传感器组件是如下地改良图10的(a)、(b)所示的、本申请人先前申请的光波导路单元W1而成的。即，形成于光波导路单元W2的一对纵槽部(嵌合部)60以其横截面为大致V字形、使该大致V字形的开放部相对的状态形成。而且，上述大致V字形的侧壁面中的、与上述基板单元E2的和安装有光学元件8的一侧相反的一侧的面相对的一壁面61形成为与芯部2的长轴方向成直角的直角面，另一壁面62形成为倾斜面。另外，未与上述光波导路单元W2相嵌合的状态的基板单元E2的整体宽度Lc(参照图3的(a))设定为，将零件公差考虑在内也比相对的上述纵槽部60的里侧壁面(大致V字形的角部)之间的距离Ls(参照图2的(a))稍大(Ls＜Lc)。
而且，在上述基板单元E2嵌合于上述光波导路单元W2的状态下，形成于上述基板单元E2的嵌合板部(被嵌合部)5a的侧端缘被定位在上述纵槽部60的大致V字形的角部。即，在将基板单元E2嵌合于上述纵槽部60中时，上述基板单元E2的侧端缘(嵌合板部5a的侧端缘)利用上述纵槽部60的倾斜面(另一壁面62)的引导作用，自动地被定位在上述纵槽部60的角部，通过该定位，上述基板单元E2成为向内侧(使光学元件8与芯部2的透光面2a接近的方向)挠曲的状态。由于上述纵槽部60的直角面(一壁面61)的作用，不会产生反挠曲(向外侧挠曲)。这样，在光传感器组件中，将基板单元E2做成向使光学元件8与芯部2的透光面2a接近的方向挠曲地进行调芯的状态是本发明的较大特征。
在此，在图10的(a)、(b)所示的、本申请人先前申请的光传感器组件中，嵌合基板单元E1的纵槽部44a的横截面形状只是大致U字形(里侧壁面形成为平面，该里侧壁面和其两侧的侧壁面形成为直角的大致U字形)，因此，在Ls＜Lc的情况下，总会产生如图11的(d)所示的基板单元E1向外侧挠曲而使芯部42的透光面42a与光学元件54之间的距离变长，或者相反地基板单元E1向内侧挠曲而使芯部42的透光面42a与光学元件54之间的距离变短的情况。相对于该本申请人先前申请的光传感器组件(参照图10的(a)、(b))，在本发明的上述实施方式中，通过如上所述地(参照图1的(a)、(b))将纵槽部60做成独特的形状，使上述基板单元E2始终向使光学元件8与芯部2的透光面2a接近的方向挠曲。利用该挠曲，能够始终在芯部2的透光面2a和光学元件8之间的距离缩短了的状态下稳定。即，能够吸收零件公差。
对上述实施方式进行详细的说明，上述光波导路单元W2的除了横截面大致V字形的上述纵槽部60之外的部分与图10的(a)、(b)所示的、本申请人先前申请的光传感器组件的光波导路单元W1相同。即，如图2的(a)、(b)所示，上述光波导路单元W2利用粘接剂粘接在基座10的表面上，该光波导路单元W2包括粘接在上述基座10的表面上的下包层1、以规定图案的线状形成在该下包层1的表面上的光路用的芯部2及以包覆该芯部2的状态形成在上述下包层1的表面上的上包层3。在光波导路单元W2的一端部侧(图2的(a)中的右侧)，下包层1和上包层3的不存在芯部2的层叠部分(图2的(a)中的上下部分)沿轴线方向延长。而且，在该延长部分4，以沿厚度方向贯穿该延长部分4的状态形成上述一对纵槽部60。该纵槽部60形成在相对于芯部2的透光面2a适当的位置。
另一方面，上述基板单元E2除了如上所述地将整体宽度Lc(参照图3的(a))设定为比上述光波导路单元W2的、相对的上述纵槽部60的里侧壁面(大致V字形的角部)之间的距离Ls(参照图2的(a))稍大之外，与图10的(a)、(b)所示的、本申请人先前申请的光传感器组件的基板单元E1相同。即，如图3的(a)、(b)所示，上述基板单元E2包括整形基板5、隔着绝缘层(未图示)和光学元件安装用焊盘(未图示)安装在该整形基板5的表面上的光学元件8和用于封装该光学元件8的封装树脂9。在上述整形基板5上，以向整形基板5的宽度方向(图3的(b)中的左右方向)突出的状态形成有用于与上述纵槽部60(参照图2的(a)、(b))相嵌合的嵌合板部5a。上述绝缘层形成在上述整形基板5的除嵌合板部5a之外的表面上。上述光学元件安装用焊盘形成在上述绝缘层的表面中央部。上述光学元件8安装在光学元件安装用焊盘上。上述整形基板5的嵌合板部5a通过蚀刻形成，被相对于上述光学元件安装用焊盘适当地定位并整形。因此，上述嵌合板部5a相对于安装在上述光学元件安装用焊盘上的光学元件8形成在适当的位置。另外，上述光学元件8的发光部或受光部形成在该光学元件8的表面上。另外，在上述绝缘层的表面形成有与光学元件安装用焊盘相连接的电路(未图示)。
而且，如图1的(a)、(b)所示，上述光传感器组件在形成于上述基板单元E2的上述嵌合板部5a分别与形成于上述光波导路单元W2的上述一对纵槽部60相嵌合的状态下，光波导路单元W2和基板单元E2结合而一体化。在这种状态下，如上所述，上述基板单元E2向使上述光学元件8与上述芯部2的透光面2a接近的方向挠曲。在此，形成于光波导路单元W2的上述纵槽部60相对于芯部2的透光面2a形成在适当的位置。另外，形成于基板单元E2的嵌合板部5a相对于光学元件8形成在适当的位置。因此，利用上述纵槽部60与嵌合板部5a的嵌合，芯部2的透光面2a和光学元件8被适当地定位，成为调芯后的状态。即，在上述嵌合状态下，通过将上述嵌合板部5a的侧端缘定位于上述纵槽部60的里侧壁面(大致V字形的角部)，上述光学元件8相对于上述基座10被沿图1的(b)中的左右方向(X轴方向)适当地定位。另外，在上述嵌合状态下，向宽度方向突出的上述嵌合板部5a的下端缘抵接于基座10的表面，通过该抵接，上述光学元件8被沿与基座10的表面成直角的方向(Y轴方向)适当地定位。
另外，在该实施方式中，如图1的(a)、(b)所示，在基座10的与上述基板单元E2相对应的部分形成有四边形的通孔10a，基板单元E2的一部分自上述基座10的背面突出。该基板单元E2的突出部分在基座10的背面侧与例如用于向光学元件8发送信号的母板(未图示)等相连接。
上述光传感器组件经过下述(1)～(3)的工序来制造。
(1)制作上述光波导路单元W2的工序(参照图4的(a)～(c)、图5的(a)～(d))。另外，用于说明该工序的图4的(a)～(c)、图5的(b)～(d)是相当于沿着长度方向剖切图1的(a)的俯视图而成的纵剖视图的附图。
(2)制作上述基板单元E2的工序(参照图6的(a)～(d))。
(3)将上述基板单元E2结合于上述光波导路单元W2的工序。
对上述(1)的制作光波导路单元W2的工序进行说明。首先，准备形成下包层1时所采用的平板状的基板20(参照图4的(a))。作为该基板20的形成材料，例如能够列举出玻璃、石英、硅、树脂、金属等。其中，优选不锈钢制基板。其原因在于，不锈钢制基板相对于热的抗伸缩性优良，在上述光波导路单元W2的制造过程中，能将各种尺寸大致维持在设计值。另外，基板20的厚度例如被设定在20μm～1mm的范围内。
接着，如图4的(a)所示，在上述基板20的表面的规定区域涂敷将下包层形成用的感光性环氧树脂等感光性树脂溶解于溶剂而制成的清漆，然后根据需要对该清漆进行加热处理(50～120℃×10～30分钟左右)而将其烘干，从而形成下包层1形成用的感光性树脂层1A。然后，通过利用紫外线等照射线将该感光性树脂层1A曝光而使其形成为下包层1。下包层1的厚度通常被设定在1～50μm的范围内。
接着，如图4的(b)所示，与形成上述下包层形成用的感光性树脂层1A的方法同样地在上述下包层1的表面形成芯部形成用的感光性树脂层2A。然后，隔着形成有与芯部2的图案相对应的开口图案的光掩模，利用照射线将上述感光性树脂层2A曝光。接着，进行加热处理，之后使用显影液进行显影，从而如图4(c)所示，使上述感光性树脂层2A中的未曝光部分溶解而将其除去，将残留的感光性树脂层2A形成为芯部2的图案。芯部2的厚度(高度)通常被设定在5～60μm的范围内。芯部2的宽度通常被设定在5～60μm的范围内。
另外，作为上述芯部2的形成材料，例如能够列举出与上述下包层1同样的感光性树脂，采用折射率大于上述下包层1和上包层3(参照图5的(c))的形成材料的材料。例如能够通过调整上述下包层1、芯部2、上包层3的各形成材料的种类选择、组合比率来调整该折射率。
接着，准备成形模具30(参照图5的(a))。该成形模具30用于将上包层3(参照图5的(c))和上包层3的具有基板单元嵌合用的纵槽部60(参照图5的(c))的延长部分4同时模具成形。如图5的(a)中表示从下向上看到的立体图所示，在该成形模具30的下表面形成有凹部31，该凹部31具有与上述上包层3的形状相对应的模具面。该凹部31具有用于形成上述延长部分4的部分31a和用于形成透镜部3b(参照图5的(c))的部分31b。而且，在上述延长部分形成用的部分31a形成有突条32，该突条32用于成形上述基板单元嵌合用的纵槽部60的、与上包层3相对应的部分。另外，在上述成形模具30的上表面形成有对准标记(未图示)，在使用上述成形模具30时，使该对准标记与芯部2的透光面2a(图5的(b)中的右端面)对位而将成形模具30适当地定位，上述凹部31和突条32形成在以该对准标记为基准的适当位置。
因此，在使上述成形模具30的对准标记与芯部2的透光面2a对位后固定上述成形模具30，并以该状态下进行成形时，能够以芯部2的透光面2a为基准地将上包层3和基板单元嵌合用的纵槽部60同时模具成形在适当的位置。另外，通过使上述成形模具30的下表面与下包层1的表面密接来固定该成形模具30，通过该密接，由上述凹部31的模具面、下包层1的表面和芯部2的表面围成的空间成为成形空间33。并且，在上述成形模具30上，以与上述凹部31相连通的状态形成有用于向上述成形空间33中注入上包层形成用的树脂的注入孔(未图示)。
另外，作为上述上包层形成用的树脂，例如能够列举出与上述下包层1同样的感光性树脂。在这种情况下，由于需要利用紫外线等照射线透过上述成形模具30将充满于上述成形空间33中的感光性树脂曝光，因此，使用由透射照射线的材料构成的构件(例如石英制的构件)作为上述成形模具30。另外，也可以使用热固性树脂作为上包层形成用的树脂，在这种情况下，作为上述成形模具30，也可以不具有透明性，例如可使用金属制、石英制的构件。
接着，在如图5的(b)所示的、使上述成形模具30的对准标记对位于上述芯部2的透光面2a而将整个成形模具30适当地定位的状态下，使该成形模具30的下表面密接于下包层1的表面。然后，自形成于上述成形模具30的注入孔向由上述凹部31及突条32的模具面、下包层1的表面和芯部2的表面围成的成形空间33中注入上包层形成用的树脂，用上述树脂填满上述成形空间33。接着，在该树脂为感光性树脂的情况下，在紫外线等照射线透过上述成形模具30将感光性树脂曝光之后进行加热处理，在上述树脂为热固性树脂的情况下进行加热处理。由此，上述上包层形成用的树脂硬化，与上包层3同时地形成基板单元嵌合用的纵槽部60(上包层3的延长部分4)。此时，在下包层1和上包层3是相同的形成材料的情况下，下包层1和上包层3在其接触部分同化。
接着，进行脱模，得到如图5的(c)所示的、上包层3和基板单元嵌合用的纵槽部60的与上包层3相对应的部分。如上所述，该基板单元嵌合用的纵槽部60的部分使用上述成形模具30以芯部2的透光面2a为基准地形成，因此，能相对于芯部2的透光面2a定位在适当的位置。另外，也能将上述上包层3的透镜部3b定位在适当的位置。
上述上包层3的厚度(自下包层1的表面起的厚度)通常被设定在大于芯部2的厚度且小于等于1200μm的范围内。另外，上述基板单元嵌合用的纵槽部60的大小形成为与基板单元E2的与该纵槽部60嵌合的嵌合板部5a的大小相对应，例如，将纵槽部60的深度设定在0.2～1.2mm的范围内，将纵槽部60的宽度设定在0.2～2.0mm的范围内。
接着，如图5的(d)所示，自下包层1的背面剥离基板20(参照图示的箭头)。此时，下包层1的与上包层3的上述纵槽部60相对应的部分1a等、不存在上包层3的部分1b与上包层3之间没有粘接力，因此，通常以附着于基板20的状态(与基板20一同)剥离。该下包层1的除了不存在上包层3的部分1b之外的部分维持粘接于上包层3的状态，在下包层1的背面和基板20之间进行剥离。此时，下包层1的与上述纵槽部60相对应的部分1a与上述基板20一同被剥离而除去，从而基板单元嵌合用的纵槽部60形成为在厚度方向上贯穿下包层1和上包层3。这样，得到包括下包层1、芯部2和上包层3且形成有上述基板单元嵌合用的纵槽部60的光波导路单元W2，上述(1)的光波导路单元W2的制作工序结束。
然后，如图2的(a)、(b)所示，利用粘接剂将上述光波导路单元W2粘接在压克力板等的基座10上。此时，将下包层1和基座10粘接。作为上述基座10，使用在表面没有凹凸的构件，材质、透明性、厚度不限，除上述压克力板之外，例如还能够列举出聚丙烯(PP)板、金属板、陶瓷板等。另外，上述基座10的厚度例如被设定在500μm～5mm的范围内。
接着，对上述(2)的基板单元E2的制作工序进行说明。首先，准备作为上述整形基板5的基板5A(参照图6的(a))。作为该基板5A的形成材料，例如能够列举出金属、树脂等。其中，从加工容易性和尺寸稳定性的方面考虑，优选不锈钢制基板。另外，上述基板5A的厚度例如被设定在0.02～0.1mm的范围内。
接着，如图6的(a)所示，在上述基板5A的表面的规定区域涂敷将感光性聚酰亚胺树脂等、绝缘层形成用的感光性树脂溶解于溶剂而成的清漆之后，根据需要对该清漆进行加热处理而将其烘干，形成绝缘层形成用的感光性树脂层。然后，隔着光掩模利用紫外线等照射线将该感光性树脂层曝光，从而形成为规定形状的绝缘层6。绝缘层6的厚度通常被设定在5～15μm的范围内。
接着，如图6的(b)所示，在上述绝缘层6的表面形成光学元件安装用焊盘7及与该光学元件安装用焊盘7相连接的电路(未图示)。例如如下地形成该安装用焊盘(包含电路)7。即，首先，利用溅射或者无电解镀在上述绝缘层6的表面形成金属层(厚度60～260nm左右)。该金属层成为进行之后的电解镀时的晶种层(成为形成电解镀层的基础的层)。接着，在由上述基板5A、绝缘层6和晶种层构成的层叠体的两面粘贴干膜抗蚀剂之后，利用光刻法在形成有上述晶种层一侧的干膜抗蚀剂上形成上述安装用焊盘7(包含电路)的图案的孔部，使上述晶种层的表面部分在该孔部的底暴露出。接着，通过电解镀在上述晶种层的在上述孔部的底暴露出的表面部分堆积形成电解镀层(厚度5～20μm左右)。然后，利用氢氧化钠水溶液等剥离上述干膜抗蚀剂。之后，通过软蚀刻除去未形成上述电解镀层的晶种层部分，由残留的电解镀层和其下的晶种层构成的层叠部分形成为安装用焊盘(包含电路)7。
接着，如图6的(c)所示，将上述基板5A形成为在相对于安装用焊盘7适当的位置具有嵌合板部5a的整形基板5。此时，整形基板5的整体宽度(基板单元E2的整体宽度)Lc(参照图3的(a))形成得大于形成于光波导路单元W2的纵槽部60的里侧壁面(大致V字形的顶点)之间的距离Ls(参照图2的(a))。例如如下地形成该整形基板5。即，首先，用干膜抗蚀剂覆盖上述基板5A的背面。然后，利用光刻法使在相对于安装用焊盘7适当的位置形成有嵌合板部5a地保留目标形状的干膜抗蚀剂的部分。然后，通过使用氯化铁水溶液进行蚀刻来除去基板5A的除了该保留的干膜抗蚀剂的部分之外的暴露出的部分。通过该蚀刻，将上述基板5A形成为具有嵌合板部5a的整形基板5。接着，利用氢氧化钠水溶液等剥离上述干膜抗蚀剂。另外，上述整形基板5的嵌合板部5a的大小例如纵向长度L1被设定在0.5～5.0mm的范围内，横向长度(突出长度)L2被设定在0.5～5.0mm的范围内。
然后，如图6的(d)所示，在安装用焊盘7上安装光学元件8之后，利用透明树脂将上述光学元件8及其周边部灌注封装。上述光学元件8的安装使用安装机进行，利用设于该安装机的定位照相机等定位装置将上述光学元件8正确地定位于安装用焊盘7。这样，得到包括具有嵌合板部5a的整形基板5、绝缘层6、安装用焊盘7、光学元件8、封装树脂9的基板单元E2，上述(2)的基板单元E2的制作工序结束。在该基板单元E2中，如上所述，以安装用焊盘7为基准地形成嵌合板部5a，因此，安装于该安装用焊盘7的光学元件8和嵌合板部5a处于适当的位置关系。
接着，对上述(3)的光波导路单元W2与基板单元E2的结合工序进行说明。即，首先，在将基板单元E2(参照图3的(a)、(b))的光学元件8的表面(发光部或者受光部)朝向光波导路单元W2(参照图2的(a)、(b))的芯部2的透光面2a的状态下，使形成于上述基板单元E2的嵌合板部5a与形成于光波导路单元W2的基板单元嵌合用的纵槽部60相嵌合，将上述光波导路单元W2和基板单元E2一体化(参照图1的(a)、(b))。此时，将上述嵌合板部5a的侧端缘定位在上述纵槽部60的大致V字形的角部，并且，使嵌合板部5a的下端缘抵接于上述基座10的表面。由此，上述基板单元E2受到该大致V字形的角部的影响，向使光学元件8与芯部2的透光面2a接近的方向挠曲，维持该状态。另外，也可以用粘接剂固定上述纵槽部60和嵌合板部5a的嵌合部分。这样，完成目标的光传感器组件。
图7的(a)～(c)是示意地表示本发明的光传感器组件的其他实施方式的主要部分的俯视图。这些实施方式的特征是形成于光波导路单元W2的纵槽部60的形状。即，在这些实施方式中的纵槽部60中，纵槽部60的、与上述基板单元E2的和安装有光学元件8的一侧相反的一侧的面相对的部分形成为用于将上述基板单元E2的与安装有光学元件8的一侧相反的一侧的面向上述芯部2的透光面2a侧按压的按压部66。于是，利用该按压部66的作用，基板单元E2向使光学元件8与芯部2的透光面2a接近的方向挠曲。
即，在图7的(a)中，利用倾斜面62的引导作用，将基板单元E2的侧端缘定位于纵槽部60的里侧壁面63，与上述倾斜面62相对的面64形成为与上述倾斜面62平行的倾斜面，其前端部形成为按压部66，从而基板单元E2向芯部2的方向挠曲。在图7的(b)中，纵槽部60的形成直角面61的部分向中心侧延伸，该中心侧部分形成为向芯部2的方向突出的突出部(按压部66)。利用该突出部的作用，基板单元E2向芯部2的方向挠曲。图7的(c)是图7的(b)的变形例，采用倾斜面65的引导作用，并形成有用于卡定基板单元E2的安装有光学元件8的一侧的面的两端侧的卡定部67。因此，利用该卡定部67与上述按压部66的相互作用，使基板单元E2更加易于挠曲。在图7的(a)～(c)中，除上述之外的部分与图1的(a)、(b)所示的实施方式相同。
另外，在上述各实施方式中，如上所述，得到的光传感器组件的基板单元E2向使光学元件8与芯部2的透光面2a接近的方向挠曲，在图1的(a)、(b)中，图示了在封装光学元件8的封装树脂9与芯部2的透光面2a前方的上包层3的端面之间形成有间隙的状态，但也可以没有该间隙，使上述封装树脂9密接于上述上包层3的端面。在这种情况下，在光耦合损失变小这一点上较为理想。但是，在密接力过大时，有可能受到损伤。
另外，在上述各实施方式中，在光波导路单元W2与基板单元E2结合的状态下，将嵌合板部5a的侧端缘定位在上述纵槽部60的深度方向底壁部(内壁面)，但只要能在芯部2和光学元件8调芯后的状态下使基板单元E2向芯部2侧挠曲，也可以不将嵌合板部5a的侧端缘定位在上述纵槽部60的深度方向底壁部(里侧壁面)。
而且，通过例如图8所示地形成为两个L字形的光传感器组件S1、S2，并将这两个光传感器组件S1、S2做成四边形的框状来使用，能够将上述本发明的光传感器组件用作触摸面板中的手指等的触摸位置的检测部件。即，在一个L字形的光传感器组件S1的角部的两处嵌合安装有发光元件8a的基板单元E2，出射光H的芯部2的端面2b及上包层3的透镜面朝向上述框状的内侧。在另一个L字形的光传感器组件S2的角部的一处嵌合安装有受光元件8b的基板单元E2，供光H入射的上包层3的透镜面及芯部2的端面2b朝向上述框状的内侧。而且，以包围触摸面板的四边形的显示器D的画面的方式，沿着该画面周缘部的四边形设置上述两个L字形的光传感器组件，使来自一个L字形的光传感器组件S1的出射光H能够被另一个L字形的光传感器组件S2接收。由此，能够使上述出射光H在显示器D的画面上与该画面平行地以网格状走行。因此，在用手指触摸显示器D的画面时，该手指遮挡出射光H的一部分，由受光元件8b感知该被遮挡的部分，从而能够检测出上述手指所触摸的部分的位置。另外，在图8中，基板单元E2未向芯部2侧挠曲，但实际上是挠曲的。另外，用虚线表示芯部2，该虚线的粗细表示芯部2的粗细，并且，省略图示芯部2的数量。
接着，对实施例和以往例一并进行说明。但是，本发明并不应限定于实施例。
实施例
下包层、上包层(包含延长部分)的形成材料
通过混合双苯氧基乙醇芴二缩水甘油醚(成分A)35重量份、作为脂环式环氧树脂的3’，4’-环氧环己基甲基-3，4-环氧环己烷羧酸酯(DAICEL CHEMICAL INDUSTRIES，LTD.制、CELLOXIDE 2021P)(成分B)40重量份、(3’，4’-环氧环己烷)甲基-3’，4’-环氧环己基-羧酸酯(DAICEL CHEMICALINDUSTRIES，LTD.制、CELLOXIDE2081)(成分C)25重量份、4，4’-双[二(6-羟基乙氧基)苯基锍(phenylsulfinio)]苯基硫醚-双-六氟锑酸酯的50重量％碳酸丙二醇酯溶液(成分D)2重量份，调制出下包层和上包层的形成材料。
芯部的形成材料
通过在乳酸乙酯中溶解上述成分A：70重量份、1，3，3-三{4-[2-(3-氧杂环丁烷基)]丁氧基苯基}丁烷：30重量份、上述成分D：1重量份，调制出芯部的形成材料。
光波导路单元的制作
首先，利用涂抹器在不锈钢制基板的表面涂敷上述下包层的形成材料之后，通过照射2000mJ/cm2的紫外线(波长365nm)进行曝光，从而形成下包层(厚度25μm)(参照图4的(a))。
接着，利用涂抹器在上述下包层的表面涂敷上述芯部的形成材料之后，进行100℃×15分钟的烘干处理，形成感光性树脂层(参照图4的(b))。接着，在感光性树脂层的上方配置形成有与芯部的图案相同形状的开口图案的合成石英系的铬掩模(光掩模)。然后，在铬掩模的上方利用接近式曝光法照射4000mJ/cm2的紫外线(波长365nm)而进行曝光之后，进行80℃×15分钟的加热处理。接着，通过使用γ-丁内酯水溶液进行显影，在溶解除去了未曝光部分之后，进行120℃×30分钟的加热处理，从而形成了芯部(厚度50μm，宽度50μm)(参照图4的(c))。
接着，以芯部的透光面为基准地将石英制的成形模具(参照图5的(a))固定在适当位置(参照图5的(b))，该成形模具用于将上包层和基板单元嵌合用的纵槽部(上包层的延长部分)同时模具成形。然后，在将上述上包层及其延长部分的形成材料注入到成形空间中之后，透过该成形模具照射2000mJ/cm2的紫外线而进行曝光。接着，在进行120℃×15分钟的加热处理之后脱模，得到上包层和基板单元嵌合用的纵槽部(参照图5的(c))。上述上包层的厚度(自下包层的表面起的厚度)用接触式膜厚计测量为1000μm。
然后，自下包层的背面剥离不锈钢制基板(参照图5的(d))。此时，下包层的与上包层的上述纵槽部相对应的部分的、不存在上包层的部分以附着于不锈钢制基板的状态(与不锈钢制基板一同)剥离。结果，纵槽部形成为在厚度方向上贯穿下包层和上包层。然后，使用粘接剂将该剥离的光波导路单元粘接在压克力板上(参照图2的(a)、(b))。上述纵槽部的形状如图7的(c)所示。另外，相对的纵槽部的里侧壁面之间的距离为14.00mm。
基板单元的制作
在不锈钢制基板(25mm×30mm×50μm(厚度))的表面的一部分形成由感光性聚酰亚胺树脂构成的绝缘层(厚度10μm)(参照图6的(a))。接着，利用半加成法在上述绝缘层的表面形成由铜/镍/铬合金构成的晶种层和由电解铜镀层(厚度10μm)构成的层叠体。并且，对该层叠体的表面进行镀金/镍处理(厚度金/镍＝0.2μm/2.0μm)，形成由上述层叠体和金/镍镀层构成的光学元件安装用焊盘(包含电路)(参照图6的(b))。
接着，通过利用干膜抗蚀剂使在相对于上述光学元件安装用焊盘适当的位置形成嵌合板部地进行蚀刻，从而将不锈钢制基板形成为具有嵌合板部的整形基板。之后，利用氢氧化钠水溶液剥离上述干膜抗蚀剂(参照图6的(c))。
然后，在对上述光学元件安装用焊盘的表面涂敷银膏之后，使用高精度芯片焊接机(安装装置)在上述银膏上安装引线接合型的发光元件(Optowell公司制，SM85-1N001)。接着，进行固化处理，使上述银膏固化。之后，利用透明树脂(日东电工公司制，NT-8038)将上述发光元件及其周边部灌注封装(参照图6的(d))。这样，制成了基板单元。该基板单元的嵌合板部的尺寸是纵向长度为2.0mm，横向长度(突出长度)为2.0mm，基板单元的整体宽度为14.05mm。
光传感器组件的制造
使上述基板单元的嵌合板部嵌合于上述光波导路单元的基板单元嵌合用的纵槽部，使该嵌合板部的下端缘抵接于压克力板的表面。由此，上述基板单元向使上述发光元件与芯部的透光面接近的方向挠曲。之后，用粘接剂固定该嵌合部。这样，制造成了光传感器组件(参照图1的(a)、(b))。
以往例
在上述实施例中，将供基板单元嵌合的纵槽部的形状形成为图10的(a)、(b)所示的横截面大致U字形(里侧壁面形成为平面，该里侧壁面与其两侧的侧壁面形成为直角的大致U字形)。除了该纵槽部的形状(横截面大致U字形)之外的部分与上述实施例相同。在该以往例中，基板单元向使上述发光元件与芯部的透光面远离的方向挠曲。
光耦合损失
分别准备5个(样品数N＝5)上述实施例及以往例的光传感器组件。然后，向各个光传感器组件的发光元件中通入电流，使发光元件出射光，测量自光传感器组件的前端部出射的光的强度，计算出光耦合损失。另外，也计算出其平均值。将其结果示于下述表1中。
表1
Figure BSA00000542310600231
由上述表1所示的光耦合损失的平均值可知，上述实施例的光耦合损失小于比较例。
另外，在上述实施例中，将光波导路单元的纵槽部的形状做成图7的(c)所示的形状，但做成图1的(a)、图7的(a)、图7的(b)所示的纵槽部，也能得到与上述实施例同样的结果。
工业实用性
本发明的光传感器组件能够用于触摸面板中的手指等的触摸位置的检测部件或者高速地传送、处理声音或图像等数字信号的信息通信设备、信号处理装置等。

Claims (5)

1.一种光传感器组件，该光传感器组件是将光波导路单元和基板单元结合而成的，其特征在于，
上述光波导路单元包括下包层、形成在该下包层表面的光路用的线状的芯部、包覆该芯部的上包层及形成在上述上包层上的基板单元嵌合用的左右一对嵌合部，该基板单元嵌合用的左右一对嵌合部位于上述上包层的相对于上述芯部的透光面处于适当位置的部分，上述基板单元包括基板、安装在该基板上的规定部分的光学元件及形成在上述基板上的用于与上述嵌合部相嵌合的被嵌合部，该被嵌合部位于上述基板的相对于该光学元件处于适当位置的部分，上述光波导路单元与上述基板单元的结合是在使形成于上述基板单元的上述被嵌合部与形成于上述光波导路单元的上述嵌合部相嵌合的状态、且让上述基板单元向使上述光学元件与上述芯部的透光面接近的方向挠曲的状态下完成的。
2.根据权利要求1所述的光传感器组件，其中，
形成于上述光波导路单元的上述左右一对嵌合部是沿着上述光波导路单元的厚度方向延伸的横截面大致V字形的纵槽部，是以使大致V字形的开放部相对的状态形成的，上述纵槽部的大致V字形的壁面中的、与上述基板单元的和安装有光学元件的一侧相反的一侧的面相对的一壁面形成为与上述芯部的长轴方向成直角的直角面，另一壁面形成为相对于上述芯部的长轴方向倾斜的倾斜面，形成于上述基板单元的上述被嵌合部的侧端缘被定位在上述纵槽部的大致V字形的角部。
3.根据权利要求1所述的光传感器组件，其中，
形成于上述光波导路单元的上述左右一对嵌合部是沿着上述光波导路单元的厚度方向延伸的纵槽部，是以使该纵槽部的开放部相对的状态形成的，上述纵槽部中的、与上述基板单元的和安装有光学元件的一侧相反的一侧的面相对的部分形成为，用于将上述基板单元的与安装有光学元件的一侧相反的一侧的面向上述芯部的透光面侧按压的按压部，形成于上述基板单元的上述被嵌合部的侧端缘被定位在上述纵槽部的里侧壁面。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光传感器组件，其中，
形成于上述基板单元的上述被嵌合部为金属制。
5.根据权利要求4所述的光传感器组件，其中，
作为上述被嵌合部的形成材料的金属是不锈钢。
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