JP2009244337A - 電気光学モジュール製造方法及び電気光学モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで大量に、電気光学素子を組み込んだ電気光学モジュールを提供する。
【解決手段】電気光学素子２０を配置する電気光学素子支持部１１や各光学部品を配置する設置部１５を備えた支持台１０を射出形成により作製する。これにより、精密な光軸合わせが不要となるので、大量に電気光学モジュール１を作製して低コスト化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気光学モジュール及びその製造方法に関する。

体の表面を伝送経路とする電界通信は、電界による電気光学結晶の光学的性質をレーザ光で検出するフォトニック電界センサを用いることで、微妙な電界の変化を測定し、情報を伝達するものである。例えば、電界通信を利用したものとして特許文献１に記載のものが知られている。

フォトニック電界センサに用いられている電気光学素子は、ミリメートルオーダーのサイズで比較的大きなものであることから、手作業によって、直方体の電気光学結晶からリッジを削りだし、この電気光学素子を製造していた。

しかしながら、手作業によって加工した場合には、大量に生産することが困難であるという問題があり、また、加工しようとする電気光学結晶はミリメートルオーダーのサイズで、従来の半導体素子に比べてパターンが大きいことから、ドライエッチングなどの高価な微細加工技術を用いることなく、低コストで加工することが望ましい。

これらの改善を目的として、作製の再現性、効率化を図るために、ダイシング、劈開技術を用いた手法により、リッジを薄型にした小型量産製造が可能となった。例えば、ダイシング、劈開技術を利用したものとして、特許文献２に記載の技術が知られている。

図９は、従来の電気光学モジュールを示す斜視図である。同図に示す電気光学モジュール１００は、レーザ光と電気光学素子１５０を用いた電気光学的手法により電界を検出するものであり、電気光学素子１５０、レーザダイオード１１０およびフォトダイオード１１５，１１６を備える。電気光学素子１５０の前段には、レンズ１１１、偏光ビームスプリッタ１１２および波長板１１３が設置され、電気光学素子１５０の後段には、偏光ビームスプリッタ１１４が設置される。電気光学素子１５０は、レーザ光が通過するリッジ部を備え、リッジ部の両側に対向して電極が形成される。
特開２００５−２７７７１９号公報 特開２００７−１８３５１７号公報

しかしながら、ダイシング、劈開技術を用いて、性能を維持したまま電気光学素子を小型化しても、電気光学素子単体では、電気光学モジュールとしての機能の一部であるため、電気光学モジュールに組み込む際に、光軸、アライメント等の精密な調整が必要になることから煩雑であり、コストという観点において、電気光学モジュールが安くなる見通しが十分ではなかった。具体的には、光軸を合わせるために光を通しながら電気光学素子を合わせ込んでいた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、低コストで大量に、電気光学素子を組み込んだ電気光学モジュールの生産を可能とすることにある。

第１の本発明に係る電気光学モジュール製造方法は、電気光学素子を含む複数の光学部品のそれぞれの形状及び配置に合致した設置部を備える支持台を射出成型法あるいはインプリント法により作製する工程と、複数の光学部品を所定の設置部に配置する工程と、を有することを特徴とする。

本発明にあっては、支持台に光学部品を固定する設置部を予め形成しておくことにより、精密な光軸合わせが不要となるので、電気光学モジュールの作製工程を大幅に簡素化し、大量にモジュールを作製して低コスト化を図ることができる。

上記電気光学モジュール製造方法において、電気光学素子を配置する設置部に対応する部分が露出した立体マスクを支持台に被せ、電極材を蒸着して電極を形成する工程を有することを特徴とする。

本発明にあっては、電気光学素子の設置部に予め電極を形成しておくことにより、電気光学素子を設置部に配置する際、電気光学素子と電極とを銀ペーストなどで導通するだけでよいので、電気光学モジュールの作製工程を簡素化することができる。

上記電気光学モジュール製造方法において、電気光学素子を配置する設置部は、当該設置部の上面に電気光学素子を挟持する溝を備えたものであって、電極を形成する工程は、溝の底面に電極材が付かないように２方向からの斜め蒸着により一対の電極を形成することを特徴とする。

本発明にあっては、電気光学素子を配置する溝に対して２方向からの斜め蒸着により一対の電極を形成することにより、電気的に分離した一対の電極を容易に形成することが可能となる。

第２の本発明に係る電気光学モジュールは、電気光学素子を含む複数の光学部品と、複数の光学部品のそれぞれの形状及び配置に合致した設置部を備えた支持台と、を有することを特徴とする。

上記電気光学モジュールにおいて、電気光学素子を配置する設置部に電極が形成されたことを特徴とする。

本発明によれば、低コストで大量に、電気光学素子を組み込んだ電気光学モジュールの生産を可能とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態における電気光学モジュールの構成を示す斜視図であり、図２は、その上面図である。図１，２に示す電気光学モジュール１は、レーザ光と電気光学素子２０を用いた電気光学的手法により電界を検出するものであり、支持台１０上にさまざまな光学部品を配置したものである。

支持台１０には、長手方向に伸びる凹部を備えた電気光学素子支持部１１が形成されている。凹部の内側面から電気光学素子支持部１１の上面と側面さらに支持台１０の上面の一部にかけて、凹部の両側に一対の電極１２，１３が形成される。凹部には、電気光学素子２０が配置され、接着剤２１で固定される。電気光学素子２０の両側面には電極が形成されており、電気光学素子２０の電極と支持台１０に形成した電極１２，１３とは、銀ペースト２２又はハンダにより導通される。電気光学素子２０の両側の電極は、電気光学素子２０に入射するレーザ光に対して電界を垂直に印加させる構造となる。レーザ光を入射する電気光学素子２０の端面にはＡＲコートが施される。本実施の形態における電気光学素子２０のサイズは、幅０．２ｍｍ、高さ０．５ｍｍ、長さ７．０ｍｍである。

電気光学モジュール１は、光学部品として、レーザダイオード１１０、レンズ１１１、偏光ビームスプリッタ１１２、１１４、波長板１１３およびフォトダイオード１１５，１１６を備える。各光学部品は、それぞれの形状及び配置に合致するように支持台１０の上部に凹状に形成された設置部に固定される。具体的には、電気光学素子２０の前段に、レーザダイオード１１０、レンズ１１１、偏光ビームスプリッタ１１２および波長板１１３が配置され、電気光学素子２０の後段に、偏光ビームスプリッタ１１４およびフォトダイオード１１５，１１６が配置される。

次に、図３乃至図７を用いて電気光学モジュールの製造方法を説明する。

図３は、金型を用いた射出形成による支持台１０を作製する工程を示す図である。支持台１０のパターンが彫られた金型３１，３２を貼り合わせて樹脂を流し込む。そして、パターンが転写された樹脂製の支持台１０を取り出す。支持台１０には、さまざまな光学部品を設置するための複数の設置部１５および電気光学素子支持部１１が形成される。設置部１５は、光学部品のそれぞれの形状及び配置に合致した凹状であり、光学部品をはめ込む構造である。電気光学素子支持部１１は、その上面に電気光学素子２０を挟持する溝を備えた構造である。なお、設置部１５は凹状に限るものではなく、それぞれの光学部品をその形状や配置に合わせて固定する凸状のものであってもよい。

支持台１０の材料は、絶縁性で、溶融状態ではミクロンオーダーの微細な形状の金型３１，３２に適した高い流動性を持ち、固化した後は電気光学素子支持部１１や設置部１５を崩すような変形が無く、耐熱性に優れた材料を用いる。例えば液晶ポリマーと呼ばれる材料の中には、上記射出成型に好適なものが存在する。その他、上記特性を備えるものであれば、射出成型でなく鋳型を押し付けてパターンを作製するインプリント法で同様に作製してもよい。

続く工程では、電気光学素子支持部１１に電極を形成する。図４は、立体マスク５０を支持台１０に装着する工程を示す図である。立体形状である支持台１０に樹脂製の立体マスク５０を装着する。立体マスク５０は、支持台１０に電極を形成する箇所がくり抜かれた構造である。具体的には、立体マスク５０を支持台１０に装着したとき、電気光学素子支持部１１および電気光学素子支持部１１につながる支持台１０の上面の一部が露出する構造である。電気光学素子支持部１１におけるレーザ光の入出射側の端面は、電極が形成されないように保護される。

図５は、立体マスク５０を装着した支持台１０に電極を蒸着する工程を示す図である。同図（ａ）は、その斜視図であり、同図（ｂ）は、電気光学素子支持部１１の断面図である。立体マスク５０を装着した支持台１０を真空チャンバーに入れ、電極材料（例えば、Ｃｒ，Ａｕ）を斜め蒸着する。垂直に蒸着して電極を形成すると、電気光学素子支持部１１に電気光学素子２０を配置する溝の底面１１ａで電極が短絡し、電気光学素子２０が機能しなくなるので、２方向からの斜め蒸着により底面１１ａが蒸着されないようにする。図５（ｂ）で示すように、２方向から斜め蒸着することにより、底面１１ａを除く露出部分に電極を形成することができる。溝の幅は０．２ｍｍ、高さは０．５ｍｍであるので、底面１１ａに対して６８度以下の角度で２方向から斜め蒸着することで、底面１１ａ部分に電極が形成されることはない。

図６は、電極を形成した支持台１０を示す図である。真空チャンバーから支持台１０を取り出し、立体マスク５０を取り外すと、一対の電極１２，１３が形成された支持台１０が完成する。電極１２，１３は、電気光学素子支持部１１と支持台１０の上面の一部に形成されている。ただし、電気光学素子支持部１１の長手方向の両端面および電気光学素子２０を配置する溝の底面１１ａには電極が形成されない。

続く工程では、電気光学素子支持部１１に電気光学素子２０を配置する。図７は、電気光学素子２０を配置した様子を示す図である。電気光学素子支持部１１の溝に予め電極が形成されている電気光学素子２０をマウントし接着剤２１で固定する。銀ペースト２２を用いて、電気光学素子２０の電極と、支持台１０に形成した電極とを導通させる。

そして、レーザダイオード１１０、レンズ１１１、偏光ビームスプリッタ１１２、１１４、波長板１１３およびフォトダイオード１１５，１１６を支持台１０に形成された設置部１５のそれぞれにマウントし接着剤で固定する。これにより、図１，２に示す電気光学モジュール１が完成する。ある精度内であれば、従来のような光軸合わせを行わずに、光学部品を配置するのみで電気光学モジュール１の作製が可能である。

次に、電気光学モジュール１の利用例を説明する。図８は、電気光学モジュール１を利用した電界検出光学装置である。同図に示す電界検出光学装置は、レーザ光と電気光学素子２０を用いた電気光学的手法により電界を検出するものである。電気光学モジュール１の電極１２，１３はそれぞれグランド電極１２１、信号電極１２０に接続されている。電気光学モジュール１のレーザダイオード１１０から出射されたレーザ光は、レンズ１１１を介して偏光ビームスプリッタ１１２に入射し、波長板１１３を介して電気光学素子２０の端面に入射する。入射したレーザ光は、電気光学素子２０の中を通過する間に、信号電極１２０からの電界によって変調され、反対側の端面から出射する。電気光学素子２０から出射したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１１４によって、Ｐ波成分およびＳ波成分に分離され、フォトダイオード１１５，１１６において電気信号に変換される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、電気光学素子２０を配置する電気光学素子支持部１１や各光学部品を配置する設置部１５を備えた支持台１０を射出形成により一体成型することにより、精密な光軸合わせが不要となるので、大量に電気光学モジュール１を作製して低コスト化を可能とする。

一実施の形態における電気光学モジュールの構成を示す斜視図である。 上記電気光学モジュールの上面図である。 上記電気光学モジュールの支持台を作製する工程を説明するための斜視図である。 上記支持台に立体マスクを装着する工程を説明するための斜視図である。 （ａ）立体マスクを装着した上記支持台に電極を蒸着する工程を説明するための斜視図であり、（ｂ）は、電気光学素子支持部の断面図である。 電極を形成した支持台を示す斜視図である。 上記支持台に電気光学素子を配置する工程を説明するための斜視図である。 電気光学モジュールの利用例を示す上面図である。 従来の電気光学モジュールの構成を示す斜視図である。

符号の説明

１…電気光学モジュール
１０…支持部
１１…電気光学素子支持部
１２，１３…電極
１５…設置部
２０…電気光学素子
２１…接着剤
２２…銀ペースト
３１，３２…金型
５０…立体マスク
１００…電気光学モジュール
１１０…レーザダイオード
１１１…レンズ
１１２，１１４…偏光ビームスプリッタ
１１３…波長板
１１５，１１６…フォトダイオード
１２０…信号電極
１２１…グランド電極
１５０…電気光学素子

Claims (5)

1. 電気光学素子を含む複数の光学部品のそれぞれの形状及び配置に合致した設置部を備える支持台を射出成型法あるいはインプリント法により作製する工程と、
   前記複数の光学部品を所定の前記設置部に配置する工程と、
   を有することを特徴とする電気光学モジュール製造方法。
2. 前記電気光学素子を配置する前記設置部に対応する部分が露出した立体マスクを前記支持台に被せ、電極材を蒸着して電極を形成する工程を有することを特徴とする請求項１記載の電気光学モジュール製造方法。
3. 前記電気光学素子を配置する前記設置部は、当該設置部の上面に前記電気光学素子を挟持する溝を備えたものであって、
   前記電極を形成する工程は、前記溝の底面に前記電極材が付かないように２方向からの斜め蒸着により一対の電極を形成することを特徴とする請求項２記載の電気光学モジュール製造方法。
4. 電気光学素子を含む複数の光学部品と、
   前記複数の光学部品のそれぞれの形状及び配置に合致した設置部を備えた支持台と、
   を有することを特徴とする電気光学モジュール。
5. 前記電気光学素子を配置する前記設置部に電極が形成されたことを特徴とする請求項４記載の電気光学モジュール。

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