(57)【要約】      （修正有）【課題】電子基板に実装する前に光学部品の検査を行うことができ、損失コストを低減することのできる光信号伝送装置の製造方法、光信号伝送装置およびロボットを提供すること。【解決手段】光信号伝送装置の製造方法は、ポリマー導波路、光素子を有するパッケージおよび電子基板を準備する準備工程と、ポリマー導波路と前記パッケージとを接合して光学部品を製造する光学部品製造工程と、光学部品製造工程の後に、パッケージと電子基板とをレーザー照射により接合する接合工程と、を含む。【選択図】図１１
2019184645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー導波路、光素子を有するパッケージおよび電子基板を準備する準備工程と、
前記ポリマー導波路と前記パッケージとを接合して光学部品を製造する光学部品製造工程と、
前記光学部品製造工程の後に、前記パッケージと前記電子基板とをレーザー照射により接合する接合工程と、
を含むことを特徴とする光信号伝送装置の製造方法。
【請求項２】
前記レーザーを照射する箇所は、
前記ポリマー導波路と前記電子基板とが重なる方向から見て、
前記ポリマー導波路からずれた位置にある請求項１に記載の光信号伝送装置の製造方法。
【請求項３】
前記レーザーを照射する箇所は、複数あって、
前記ポリマー導波路と前記電子基板とが重なる方向から見て、前記レーザーを照射する複数の箇所の間に前記ポリマー導波路がある請求項２に記載の光信号伝送装置の製造方法。
【請求項４】
前記パッケージは、前記電子基板側に位置する主面と、前記主面に接続されている側面と、前記側面に配置されている第１端子と、を有し、
前記電子基板は、第２端子を有し、
前記接合工程では、前記第１端子と前記第２端子とを向い合せて配置し、前記第１端子と前記第２端子とをレーザー溶接することにより、前記パッケージと前記電子基板とを接合する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光信号伝送装置の製造方法。
【請求項５】
前記接合工程では、前記パッケージと前記電子基板との間に接合部材を配置し、前記接合部材を前記レーザーによって溶融することにより、前記パッケージと前記電子基板とを接合する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光信号伝送装置の製造方法。
【請求項６】
前記光学部品製造工程と前記接合工程との間に、前記光学部品を検査する検査工程を含む請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光信号伝送装置の製造方法。
【請求項７】
電子基板と、
端子を有し、前記端子において前記電子基板に接合されているパッケージと、
前記パッケージに配置されている光素子と、
前記パッケージに固定され、前記光素子と光学的に接続されているポリマー導波路と、を有し、
前記ポリマー導波路と前記電子基板とが重なる方向から見て、
前記端子は、前記ポリマー導波路からずれていることを特徴とする光信号伝送装置。
【請求項８】
光信号伝送装置を備え、
前記光信号伝送装置は、電子基板と、
端子を有し、前記端子において前記電子基板に接合されているパッケージと、
前記パッケージに配置されている光素子と、
前記パッケージに固定され、前記光素子と光学的に接続されているポリマー導波路と、を有し、
前記ポリマー導波路と前記電子基板とが重なる方向から見て、
前記端子は、前記ポリマー導波路からずれていることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号伝送装置の製造方法、光信号伝送装置およびロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気信号と光信号とを切り替え可能な光信号伝送装置として、特許文献１に記載の光モジュールが知られている。特許文献１の光モジュールは、パッケージと、パッケージに固定された受発光素子と、パッケージに接着剤によって固定され、受発光素子と光学的に接続された光導波路と、を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９８５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような構成の光モジュールは、半田リフローによって実装基板に実装されるが、半田リフロー時に光導波路が熱ダメージを受けるおそれがある。そこで、まず、受光素子が搭載されたパッケージを実装基板に実装し、次に、パッケージに光導波路を接着固定する製造方法が用いられる。しかしながら、光モジュールの光学特性の検査は、パッケージに光導波路が固定された状態でしか行えないため、従来の製造方法では、実装基板に光モジュールが実装された状態でしか光学特性の検査を行うことができない。したがって、仮に、光学特性が所定の特性を満たさず不適合品となった場合には、光モジュールと共に実装基板も無駄になってしまう。そのため、部品の損失コストが悪化する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の光信号伝送装置の製造方法は、ポリマー導波路、光素子を有するパッケージおよび電子基板を準備する準備工程と、
前記ポリマー導波路と前記パッケージとを接合して光学部品を製造する光学部品製造工程と、
前記光学部品製造工程の後に、前記パッケージと前記電子基板とをレーザー照射により接合する接合工程と、
を含むことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロボットを示す斜視図である。
【図２】ロボットが備える光信号伝送装置の配置を示す図である。
【図３】光信号伝送装置を示す側面図である。
【図４】光信号伝送装置が備える第１基板の上面図である。
【図５】図４中のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】光信号伝送装置が備える光電変換部の断面図である。
【図７】光信号伝送装置が備える光電変換部の断面図である。
【図８】光信号伝送装置が備える第１基板の上面図である。
【図９】光信号伝送装置が備える第２基板の下面図である。
【図１０】光信号伝送装置と電子部品との接続状態を示すブロック図である。
【図１１】光信号伝送装置の製造工程を示すフローチャートである。
【図１２】光信号伝送装置の製造方法を説明する斜視図である。
【図１３】光信号伝送装置の製造方法を説明する斜視図である。
【図１４】光信号伝送装置の製造方法を説明する断面図である。
【図１５】光信号伝送装置の製造方法を説明する断面図である。
【図１６】レーザーの照射痕を示す斜視図である。
【図１７】図１４に示す接合工程の変形例を示す断面図である。
【図１８】本発明の第２実施形態に係る光信号伝送装置を示す断面図である。
【図１９】図１８に示す光信号伝送装置の製造方法を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の光信号伝送装置の製造方法、光信号伝送装置およびロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【０００８】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットを示す斜視図である。図２は、ロボットが備える光信号伝送装置の配置を示す図である。図３は、光信号伝送装置を示す側面図である。図４は、光信号伝送装置が備える第１基板の上面図である。図５は、図４中のＡ−Ａ線断面図である。図６および図７は、それぞれ、光信号伝送装置が備える光電変換部の断面図である。図８は、光信号伝送装置が備える第１基板の上面図である。図９は、光信号伝送装置が備える第２基板の下面図である。図１０は、光信号伝送装置と電子部品との接続状態を示すブロック図である。図１１は、光信号伝送装置の製造工程を示すフローチャートである。図１２および図１３は、それぞれ、光信号伝送装置の製造方法を説明する斜視図である。図１４および図１５は、それぞれ、光信号伝送装置の製造方法を説明する断面図である。図１６は、レーザーの照射痕を示す斜視図である。図１７は、図１４に示す接合工程の変形例を示す断面図である。
【０００９】
なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とし、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向（第２方向）」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向（第１方向）」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、各軸の矢印方向先端側を「プラス側」、反対側を「マイナス側」とも言う。また、Ｚ軸方向のプラス側を「上側」とも言い、マイナス側を「下側」とも言う。また、Ｙ軸方向プラス側を「先端側」とも言い、マイナス側を「基端側」とも言う。また、Ｚ軸方向からの平面視を単に「平面視」とも言う。
【００１０】
図１に示すロボット１は、例えば、精密機器やこれを構成する部品の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うことができる。ただし、ロボット１の用途としては、これに限定されない。ロボット１は、垂直多関節ロボットである。ロボット１は、基台１１と、ロボットアーム１２と、を有する。また、ロボットアーム１２は、第１アーム１２１、第２アーム１２２、第３アーム１２３、第４アーム１２４、第５アーム１２５および第６アーム１２６と、を有する。
【００１１】
基台１１は、床、壁または天井等に対して固定されている。第１アーム１２１は、基台１１に対して第１回動軸Ｏ１まわりに回動可能である。第２アーム１２２は、第１アーム１２１に対して第１回動軸Ｏ１に直交している第２回動軸Ｏ２まわりに回動可能である。第３アーム１２３は、第２アーム１２２に対して第２回動軸Ｏ２に平行な第３回動軸Ｏ３まわりに回動可能である。第４アーム１２４は、第３アーム１２３に対して第３回動軸Ｏ３と直交している第４回動軸Ｏ４まわりに回動可能である。第５アーム１２５は、第４アーム１２４に対して第４回動軸Ｏ４と直交している第５回動軸Ｏ５まわりに回動可能である。第６アーム１２６は、第５アーム１２５に対して第５回動軸Ｏ５と直交している第６回動軸Ｏ６まわりに回動可能である。なお、第１回動軸Ｏ１〜第６回動軸Ｏ６について、「直交」とは、２つの軸のなす角度が９０°から±５°の範囲内でずれている場合も含み、また、「平行」とは、２つの軸の一方が他方に対して±５°の範囲内で傾斜している場合も含む。
【００１２】
また、ロボット１では、第６アーム１２６の先端部に、例えば、精密機器、部品等を把持するロボットハンド１９（図１では図示せず）等のエンドエフェクターを着脱可能に取り付けることができる。また、ロボット１は、ロボット１の各部の作動を制御するパーソナルコンピューター等のロボット制御装置１８を有する。また、ロボット１は、基台１１および第１アーム１２１〜第６アーム１２６の各連結部に配置された駆動装置１３を有する。各駆動装置１３は、例えば、アームの駆動源となるモーター、モーターの駆動を制御するコントローラー、減速機、エンコーダー等を有する。
【００１３】
図２に示すように、ロボット１は、その内部に配置された複数の光信号伝送装置２を有する。具体的には、複数の光信号伝送装置２は、基台１１内に配置された光信号伝送装置２Ａ’、２Ｂ’、２Ｃ’、２Ｄ’、２Ｅ’、２Ｆ’、２Ｇ’と、第１アーム１２１内に配置され、光配線１４を介して光信号伝送装置２Ａ’と光学的に接続された光信号伝送装置２Ａ”と、第２アーム１２２内に配置され、光配線１４を介して光信号伝送装置２Ｂ’と光学的に接続された光信号伝送装置２Ｂ”と、第３アーム１２３内に配置され、光配線１４を介して光信号伝送装置２Ｃ’と光学的に接続された光信号伝送装置２Ｃ”と、第４アーム１２４内に配置され、光配線１４を介して光信号伝送装置２Ｄ’と光学的に接続された光信号伝送装置２Ｄ”と、第５アーム１２５内に配置され、光配線１４を介して光信号伝送装置２Ｅ’と光学的に接続された光信号伝送装置２Ｅ”と、第６アーム１２６内に配置され、光配線１４を介して光信号伝送装置２Ｆ’と光学的に接続された光信号伝送装置２Ｆ”と、ロボットハンド１９内に配置され、光配線１４を介して光信号伝送装置２Ｇ’と光学的に接続された光信号伝送装置２Ｇ”と、を含む。
【００１４】
なお、ロボット１は、少なくとも１つの光信号伝送装置２を有していればよく、例えば、光信号伝送装置２Ａ’、２Ａ”、２Ｂ’、２Ｂ”、２Ｃ’、２Ｃ”、２Ｄ’、２Ｄ”、２Ｅ’、２Ｅ”、２Ｆ’、２Ｆ”、２Ｇ’、２Ｇ”（以下、説明の便宜上「光信号伝送装置２Ａ’〜２Ｇ”」とも言う）の一部を省略してもよい。また、光信号伝送装置２は、ロボット１の内部ではなく、ロボット１の外部に露出した状態で配置されていてもよい。光信号伝送装置２Ａ’〜２Ｇ”は、互いに同じ構成であるため、以下では、これらを光信号伝送装置２としてまとめて説明する。
【００１５】
光信号伝送装置２は、光信号を送受信する機能を有する。図３に示すように、光信号伝送装置２は、電子基板としての第１基板２１と、第２基板２２と、第１基板２１に配置された光電変換部２３と、第２基板２２に配置された回路素子２７および端子部２８と、第１基板２１と第２基板２２とを接続する基板接続部２９と、を有する。
【００１６】
図４に示すように、第１基板２１は、硬質な基部２１１と、基部２１１に配置された複数の配線２１２と、を有する。また、複数の配線２１２の一端部は、それぞれ、光電変換部２３との電気的な接続を行うための端子２１２ａ（第２端子）となっており、後述するベース２４２と向かい合って配置されている。
【００１７】
なお、基部２１１としては、特に限定されず、例えば、紙フェノール基板、紙エポキシ基板、ガラスコンポジット基板、ガラスエポキシ基板、セラミックス基板、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）基板等の各種リジッドプリント配線基板を用いることができる。また、配線２１２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、Ｃｒ（クロム）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｔｉ（チタン）、タングステン（Ｗ）等の金属材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。
【００１８】
図３および図４に示すように、光電変換部２３は、第１基板２１の上面に配置、固定されている。光電変換部２３は、光学素子２４と、ポリマー導波路２５と、コネクター２６と、を有する。光学素子２４は、電気信号から変換された第１光信号ＬＳ１を生成する機能と、第２光信号ＬＳ２を受光して電気信号に変換する機能と、を有する。図５に示すように、光学素子２４は、パッケージ２４１と、パッケージ２４１に収納された発光素子２４７（光素子）、受光素子２４８（光素子）および回路素子２４９と、を有する。そして、発光素子２４７から出射される光によって第１光信号ＬＳ１を生成し、受光素子２４８によって第２光信号ＬＳ２を受光する。
【００１９】
パッケージ２４１は、上面側に開放する凹部を有するベース２４２と、ベース２４２の上面に接合され、凹部の開口を塞ぐリッド２４３と、を有する。凹部の開口がリッド２４３で塞がれることにより、パッケージ２４１の内側に気密な内部空間Ｓが形成され、この内部空間Ｓに発光素子２４７、受光素子２４８および回路素子２４９が収納される。なお、内部空間Ｓの雰囲気としては、特に限定されないが、例えば、減圧状態（好ましくは真空状態）とすることが好ましい。これにより、内部空間Ｓ内での光の損失が抑えられ、内部空間Ｓ内での第１光信号ＬＳ１や第２光信号ＬＳ２の強度の低下を抑制することができる。
【００２０】
ベース２４２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。また、ベース２４２には、凹部の底面に配置された図示しない複数の内部端子と、ベース２４２の外面に配置された複数の端子２４４（第１端子）と、が形成されている。複数の内部端子は、内部配線やボンディングワイヤーを介して端子２４４、発光素子２４７、受光素子２４８、回路素子２４９等と電気的に接続されている。
【００２１】
ここで、図４に示すように、ベース２４２は、平面視において長方形であり、その長手方向がＸ軸方向に沿うように配置されている。そして、ベース２４２のＸ軸方向プラス側に位置する側面２４２ａにはＹ軸方向に並んで３つの端子２４４が設けられ、ベース２４２のＸ軸方向マイナス側に位置する側面２４２ｂにはＹ軸方向に並んで３つの端子２４４が設けられている。また、図５に示すように、これら各端子２４４は、ベース２４２の下面２４２ｃ（第１基板２１側の主面）に回り込んで形成されている。また、各端子２４４は、平面視で、ポリマー導波路２５と重ならないように配置されている。言い換えると、各端子２４４は、平面視で、ポリマー導波路２５の外側に位置している。なお、端子２４４の配置や数は、特に限定されない。例えば、側面２４２ａ、２４２ｂのいずれか一方だけに端子２４４が設けられていてもよい。また、端子２４４の数は、光学素子２４の構成、機能等により適宜設定され、１〜５つであってもよいし、７つ以上であってもよい。
【００２２】
なお、端子２４４の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、Ｃｒ（クロム）、ニッケル（Ｎｉ）、Ｔｉ（チタン）、タングステン（Ｗ）等の金属材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。
【００２３】
このようなベース２４２は、はんだ、金ろう、銀ろう、銅ろう等の各種金属ろう材等からなる金属系（合金系）の接合部材Ｂを介して第１基板２１の上面に固定されている。また、接合部材Ｂを介して、各端子２４４が所定の端子２１２ａ（配線２１２）と電気的に接続されている。前述したように、各端子２４４をポリマー導波路２５と重ならないように配置することにより、後述する製造方法でも説明するように、接合部材Ｂを介してベース２４２と第１基板２１とを接合する際に、ポリマー導波路２５に熱ダメージが生じ難くなり、ポリマー導波路２５の損傷を効果的に抑制することができる。
【００２４】
リッド２４３の構成材料としては、第１光信号ＬＳ１および第２光信号ＬＳ２を透過することができれば、特に限定されず、例えば、各種ガラス材料、各種樹脂材料を用いることができる。これにより、比較的簡単に、実質的に無色透明で、優れた光透過特性を有するリッド２４３が得られる。なお、リッド２４３の上面や下面には、光の反射を低減するための反射防止膜が成膜されていてもよい。
【００２５】
また、平面視で、回路素子２４９は、内部空間Ｓの中央に配置されている。回路素子２４９は、例えば、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）であり、受光素子２４８が出力する電流信号をインピーダンス変換、増幅し、電圧信号として出力する。ただし、回路素子２４９の構成としては、特に限定されない。また、回路素子２４９は、省略してもよい。
【００２６】
また、回路素子２４９を間に挟んで、発光素子２４７および受光素子２４８が配置されている。これにより、発光素子２４７と受光素子２４８とを内部空間Ｓ内でなるべく離間させることができる。そのため、例えば、発光素子２４７から出射された光の一部が受光素子２４８で受光されてしまうことを抑制することができる。そのため、受光素子２４８が第２光信号ＬＳ２以外の光を受光してしまうことを効果的に抑制することができ、より精度よく、第２光信号ＬＳ２を受光することができる。
【００２７】
発光素子２４７としては、光を出射することができれば、特に限定されず、例えば、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）、ＬＥＤ等を用いることができる。また、受光素子２４８としては、受光した光に応じた電流信号を出力することができれば、特に限定されず、例えば、フォトダイオードを用いることができる。
【００２８】
ポリマー導波路２５は、光学素子２４と光学的に接続されている。ポリマー導波路２５は、Ｙ軸方向に延在する帯状をなし、帯状の基端部がリッド２４３上に位置している。また、ポリマー導波路２５は、第１光信号ＬＳ１を伝搬するための第１導光部２５１と、第２光信号ＬＳ２を伝搬するための第２導光部２５２と、第１導光部２５１および第２導光部２５２を覆う基部２５３と、を有する。ポリマー導波路２５は、高分子材料を用いて形成される光導波路を意味し、高分子光導波路、プラスチック光導波路とも呼ばれることもあり、主にガラスを用いて形成される無機光導波路と区別される。
【００２９】
第１導光部２５１は、実質的に無色透明であり、基部２５３よりも高い屈折率を有している。そのため、第１導光部２５１に入射した第１光信号ＬＳ１は、全反射しながら第１導光部２５１に閉じこめられた状態で伝搬する。同様に、第２導光部２５２も、実質的に無色透明であり、基部２５３よりも高い屈折率を有している。そのため、第２導光部２５２に入射した第２光信号ＬＳ２は、全反射しながら第２導光部２５２に閉じこめられた状態で伝搬する。
【００３０】
また、第１導光部２５１は、Ｙ軸方向に沿って延在し、図６に示すように、その先端面２５１ａがポリマー導波路２５の先端面２５ａに露出している。また、平面視で、第１導光部２５１は、発光素子２４７の発光面２４７ａと重なる部分を有し、当該重なる部分には、発光素子２４７から出射された光（第１光信号ＬＳ１）を反射して第１導光部２５１に導く第１反射部２５４が形成されている。
【００３１】
また、第２導光部２５２は、第１導光部２５１とＸ軸方向に並び、Ｙ軸方向に沿って延在している。また、図７に示すように、第２導光部２５２は、その先端面２５２ａがポリマー導波路２５の先端面２５ａに露出している。また、平面視で、第２導光部２５２は、受光素子２４８の受光面２４８ａと重なる部分を有し、当該重なる部分には、第２導光部２５２を伝搬する光（第２光信号ＬＳ２）を受光素子２４８の受光面２４８ａに向けて反射する第２反射部２５５が設けられている。
【００３２】
第１導光部２５１、第２導光部２５２および基部２５３の構成材料としては、前述したように、第１、第２導光部２５１、２５２の屈折率が、基部２５３の屈折率よりも大きければ、特に限定されず、例えば、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ系樹脂やオキセタン系樹脂のような環状エーテル系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ポリオレフィン系樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ＰＥＴやＰＢＴのようなポリエステル、ポリエチレンサクシネート、ポリサルフォン、ポリエーテル、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料を用いることができ、少なくとも２つの異なる材料を組み合わせた複合材料を用いてもよい。
【００３３】
また、第１、第２反射部２５４、２５５の構成としては、光を反射することができれば、特に限定されない。図６および図７に示すように、本実施形態では、第１、第２導光部２５１、２５２に達する切り欠き２５９を形成し、切り欠き２５９により生じた傾斜面を第１、第２反射部２５４、２５５として用いている。なお、この切り欠き２５９は、例えば、基部２５３と同じ材料、アルミニウム等の金属材料で埋められていてもよい。
【００３４】
コネクター２６は、光伝送路としての光配線１４が接続される部分である。コネクター２６は、ポリマー導波路２５の先端部を覆うように設けられている。また、コネクター２６の先端面２６ａからは、ポリマー導波路２５の先端面２５ａが露出しており、本実施形態では、先端面２６ａ、２５ａ同士がほぼ面一となっている。
【００３５】
また、図８に示すように、コネクター２６は、Ｘ軸方向の両端部に位置し、先端面２６ａに開口する穴２６９を有する。この穴２６９は、後述するように、光配線１４との接続をガイドするために用いられる。
【００３６】
光配線１４は、第１光配線１４１と、第２光配線１４２と、コネクター１４３と、を有する。第１光配線１４１および第２光配線１４２としては、例えば、光ファイバーを用いることができる。また、コネクター１４３には一対のピン１４４が設けられ、これらピン１４４をコネクター２６の穴２６９に挿入することで、コネクター１４３とコネクター２６との位置合わせができるようになっている。そして、コネクター１４３の基端面１４３ａとコネクター２６の先端面２６ａとを接触させた状態で、コネクター１４３、２６同士を図示しないクリップで固定することにより、これらの接続状態を維持することができる。なお、コネクター１４３、２６同士の固定方法としては、特に限定されない。
【００３７】
また、コネクター１４３、２６同士が接続された状態では、第１光配線１４１の基端面１４１ａと第１導光部２５１の先端面２５１ａとが対向し、第２光配線１４２の基端面１４２ａと第２導光部２５２の先端面２５２ａとが対向している。これにより、第１光配線１４１と第１導光部２５１とが光接続され、第２光配線１４２と第２導光部２５２とが光接続される。
【００３８】
なお、このようなコネクター２６としては、例えば、ＭＴコネクターを用いることができる。ただし、コネクター２６の構成としては、光配線１４と光接続することができれば、特に限定されない。
【００３９】
図９に示すように、第２基板２２は、硬質な基部２２１と、基部２２１に配置された配線２２２と、を有する。また、第２基板２２は、第１基板２１とＺ軸方向に重なって（対向して）配置されている。このような第２基板２２としては、特に限定されず、前述した第１基板２１と同様に、例えば、紙フェノール基板、紙エポキシ基板、ガラスコンポジット基板、ガラスエポキシ基板、セラミックス基板、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）基板等の各種リジッドプリント配線基板を用いることができる。
【００４０】
回路素子２７は、第２基板２２の下面に設けられており、配線２２２と電気的に接続されている。回路素子２７は、光学素子２４のための電気信号処理や制御を実行することができる。このような回路素子２７には、例えば、発光素子２４７への電流をスイッチングするＬＤＤ回路、信号レベルを変換するレベル変換回路等が含まれている。なお、本実施形態では、第２基板２２の下面にチップ化された回路素子２７が設けられた構成となっているが、第２基板２２の下面に各種回路要素を配置することで回路素子２７が構成されていてもよい。
【００４１】
基板接続部２９は、第１基板２１と第２基板２２とを接続して固定すると共に、第１基板２１上の光学素子２４と第２基板２２上の回路素子２７とを電気的に接続する機能を有する。このような基板接続部２９は、図３に示すように、第１基板２１の上面に固定され、第２基板２２側へ突出して設けられた第１基板接続片２９１と、第２基板２２の下面に固定され、第１基板２１側へ突出して設けられた第２基板接続片２９２と、を有する。また、第１基板接続片２９１は、雌型のコネクターであり、図４に示すように、複数の配線２１２と電気的に接続された複数の端子２９１ａを有する。一方、第２基板接続片２９２は、第１基板接続片２９１と係合可能な雄型のコネクターであり、図９に示すように、複数の配線２２２と電気的に接続された複数の端子２９２ａを有する。
【００４２】
このような構成によれば、第１基板接続片２９１と第２基板接続片２９２とを接続することで、第１基板２１と第２基板２２とを固定することができる。また、第１基板接続片２９１と第２基板接続片２９２とを接続すれば、端子２９１ａ、２９２ａ同士が接触するため、配線２１２、２２２を電気的に接続することもできる。これにより、光学素子２４と回路素子２７とが電気的に接続される。
【００４３】
なお、基板接続部２９の構成としては、光学素子２４と回路素子２７とを電気的に接続することができれば、特に限定されない。
【００４４】
端子部２８は、光信号伝送装置２を他の電子部品と電気的に接続する機能を有している。図９に示すように、端子部２８は、第２基板２２の基端部に設けられている。また、端子部２８は、第２基板２２の下面に設けられている。また、端子部２８は、配線２２２を介して回路素子２７と電気的に接続された複数の端子２８１を有するコネクターで構成されている。このような構成によれば、比較的簡単に、光信号伝送装置２と電子部品とを電気的に接続することができる。
【００４５】
ここで、端子２８１を介して光信号伝送装置２と電気的に接続される前記電子部品としては、特に限定されず、例えば、図１０に示すように、駆動装置１３が挙げられる。この場合、ロボット制御装置１８から駆動装置１３のコントローラーへ送信する信号（コントロール信号）を第２光信号ＬＳ２として送信し、エンコーダーからロボット制御装置１８へ送信する出力信号を第１光信号ＬＳ１として送信することができる。これにより、ロボット制御装置１８と駆動装置１３との間の通信速度を高めることができる。
【００４６】
端子２８１を介して光信号伝送装置２と電気的に接続される前記電子部品としては、上述した駆動装置１３の他にも、例えば、ロボット１の所定箇所に設けられた各種センサーが挙げられる。また、センサーとしては、例えば、カメラ、力覚センサー、温度センサー、圧力センサー等が挙げられる。この場合、ロボット制御装置１８からセンサーへ送信する信号（コントロール信号）を第２光信号ＬＳ２として送信し、センサーからロボット制御装置１８へ送信する出力信号を第１光信号ＬＳ１として送信することができる。これにより、ロボット制御装置１８とセンサーとの間の通信速度を高めることができる。
【００４７】
以上、光信号伝送装置２について説明した。次に、光信号伝送装置２の製造方法について説明する。図１１に示すように、光信号伝送装置２の製造方法は、光信号伝送装置２の各部を準備する準備工程と、ポリマー導波路２５とパッケージ２４１とを接合して光学部品２０を製造する光学部品製造工程と、光学部品２０を検査する検査工程と、光学部品製造工程の後に、パッケージ２４１と電子基板とをレーザー照射により接合する接合工程と、第１基板２１と第２基板２２とを接続する接続工程と、を含む。
【００４８】
［準備工程］
まず、図１２に示すように、ポリマー導波路２５、パッケージ２４１、第１基板２１および第２基板２２をそれぞれ別体の状態で準備する。なお、パッケージ２４１には既に発光素子２４７、受光素子２４８および回路素子２４９が収納、固定されている。また、第１基板２１には既に第１基板接続片２９１が設けられており、第２基板２２には既に回路素子２７、端子部２８および第２基板接続片２９２が設けられている。さらに、ポリマー導波路２５には既にコネクター２６が設けられている。
【００４９】
［光学部品製造工程］
次に、図１３に示すように、パッケージ２４１が有するリッド２４３上にポリマー導波路２５を接合し、光学部品２０を製造する。なお、リッド２４３とポリマー導波路２５との接合には、例えば、実質的に無色透明な接着剤を用いることができる。
【００５０】
［検査工程］
次に、光学部品２０が求められる光学特性を有するか否かの検査を行う。この検査では、所定の強度の第１光信号ＬＳ１を送信できているか、第２光信号ＬＳ２に基づいた電気信号が出力されているか等を検査する。前述した光学部品製造工程において、パッケージ２４１（発光素子２４７および受光素子２４８）とポリマー導波路２５との高精度な位置合わせが必要となり、仮に、これらの位置がずれてしまうと、第１導光部２５１が発光素子２４７からずれてしまったり、第２導光部２５２が受光素子２４８からずれてしまうため、第１導光部２５１を伝搬する第１光信号ＬＳ１の強度が設定値に満たなかったり、第２導光部２５２を伝搬する第２光信号ＬＳ２を受光素子２４８によって十分な強度で受光できなかったりするおそれがある。
【００５１】
検査の結果、所定の光学特性を発揮できた光学部品２０については、適合品として次の工程へ進められる。一方、所定の光学特性を発揮できなかった光学部品２０については、不適合品として破棄、廃棄またはリサイクルされる。このように、光学部品２０の段階で、すなわち、第１基板２１や第２基板２２が接合されていない段階で、適合品／不適合品を選別することができることにより、少なくとも、第１基板２１および第２基板２２の材料費やここまでの製造コストが無駄になることがない。そのため、損失コストを効果的に低減することができる。
【００５２】
［接合工程］
次に、図１４に示すように、第１基板２１の端子２１２ａ上に接合部材Ｂを配置し、接合部材Ｂ上にパッケージ２４１を配置する。この状態では、端子２１２ａと端子２４４とが対向し、これらの間に接合部材Ｂが位置している。また、接合部材Ｂは、平面視で、ベース２４２から露出するように配置されている。次に、上方から接合部材ＢにレーザーＬＬを照射し、接合部材Ｂを溶融する。これにより、図１５に示すように、接合部材Ｂを介して端子２１２ａ、２４４が接合されると共に、電気的に接続される。このように、レーザーＬＬを接合部材Ｂに照射することにより、接合部材Ｂだけを局所的に加熱することができ、ポリマー導波路２５への熱ダメージを低減することができる。
【００５３】
特に、平面視で、接合部材Ｂがポリマー導波路２５と重なっていないため、レーザーＬＬをポリマー導波路２５に照射することなく接合部材Ｂに照射することができる。そのため、ポリマー導波路２５が熱ダメージを受け難くなる。また、接合部材Ｂは、パッケージ２４１のＸ軸方向の両側に位置している。すなわち、レーザーＬＬを照射する箇所がパッケージ２４１のＸ軸方向の両側にある。そのため、パッケージ２４１をＸ軸方向の両側において第１基板２１に接合することができ、パッケージ２４１の姿勢が安定する。また、ポリマー導波路２５がＹ軸方向に延在しているため、それと直交するＸ軸方向の両側に接合部材Ｂを配置することにより、ポリマー導波路２５と接合部材Ｂとの距離を十分に大きくすることができ、ポリマー導波路２５が熱ダメージをより受け難くなる。さらには、本実施形態では、パッケージ２４１がＸ軸方向を長手方向とする形状であるため、ポリマー導波路２５と接合部材Ｂとの距離をより大きくすることができ、上述した効果をより顕著に発揮することができる。
【００５４】
ここで、レーザーＬＬの照射によって、例えば、図１６に示すように、端子２１２ａ、２４４にレーザーＬＬの照射痕Ｑが形成される場合がある。この場合、レーザーＬＬを照射したか否かを判断することができる。なお、照射痕Ｑは、例えば、接合部材Ｂの飛沫であったり、端子２１２ａ、２４４の焦げ跡であったり、レーザーＬＬの照射により生じ得る痕のこと言う。
【００５５】
次に、コネクター２６を第１基板２１に接合する。なお、コネクター２６と第１基板２１との接合には、例えば、接着剤を用いることができる。また、コネクター２６と第１基板２１との接合は、パッケージ２４１と第１基板２１との接合よりも前に行ってもよいし、同時に行ってもよい。
【００５６】
［接続工程］
次に、第１基板２１と第２基板２２とを、基板接続部２９を介して接続する。以上により、光信号伝送装置２が得られる。
【００５７】
以上、ロボット１、光信号伝送装置２および光信号伝送装置２の製造方法について説明した。光信号伝送装置２の製造方法は、前述したように、ポリマー導波路２５、光素子としての発光素子２４７および受光素子２４８を有するパッケージ２４１および電子基板としての第１基板２１を準備する準備工程と、ポリマー導波路２５とパッケージ２４１とを接合して光学部品２０を製造する光学部品製造工程と、光学部品製造工程の後に、パッケージ２４１と第１基板２１とをレーザー照射により接合する接合工程と、を含む。このような製造方法によれば、第１基板２１を接合する前に、光学部品２０の段階で、すなわち、第１基板２１との接合が行われていない段階で、光学部品２０の適合品／不適合品を選別することができる。そのため、仮に、光学部品２０が不適合品として破棄、廃棄またはリサイクルされたとしても、それと共に第１基板２１が無駄になることがない。そのため、光信号伝送装置２の製造における損失コストを効果的に低減することができる。さらには、レーザーＬＬを用いることにより、局所的な加熱が可能となるため、ポリマー導波路２５が高温に曝され難くなり、ポリマー導波路２５が熱ダメージを受け難くなる。したがって、検査工程で検査した段階の特性をより確実に維持することができ、接合工程における光学特性の悪化を効果的に抑制することができる。
【００５８】
また、前述したように、ポリマー導波路２５と第１基板２１とが重なる方向（Ｚ軸方向）から見て、レーザーＬＬを照射する箇所は、ポリマー導波路２５と重なっていない。そのため、レーザーＬＬがポリマー導波路２５に照射されず、ポリマー導波路２５が高温に曝され難くなり、ポリマー導波路２５が熱ダメージをより受け難くなる。
【００５９】
また、前述したように、ポリマー導波路２５と第１基板２１とが重なる方向（Ｚ軸方向）から見て、ポリマー導波路２５の延在方向に沿う方向をＹ軸方向（第１方向）とし、Ｙ軸方向に直交する方向をＸ軸方向（第２方向）としたとき、レーザーＬＬを照射する箇所は、パッケージ２４１のＸ軸方向の両側に位置している。すなわち、レーザーＬＬを照射する箇所は複数あって、ポリマー導波路２５と第１基板２１とが重なる方向（Ｚ軸方向）から見たときに、複数の照射箇所の間にポリマー導波路２５が位置することになる。そのため、パッケージ２４１をＸ軸方向の両側において第１基板２１に接合することができ、パッケージ２４１の姿勢が安定する。また、ポリマー導波路２５がＹ軸方向に延在し、それと直交するＸ軸方向の両側に接合部材Ｂを配置することにより、ポリマー導波路２５とレーザーＬＬを照射する箇所との距離を十分に大きくすることができ、ポリマー導波路２５がさらに熱ダメージを受け難くなる。
【００６０】
また、前述したように、接合工程では、パッケージ２４１と第１基板２１との間に接合部材Ｂを配置し、接合部材ＢをレーザーＬＬを照射して溶融することにより、パッケージ２４１と第１基板２１とを接合する。これにより、より確実かつ容易に、パッケージ２４１と第１基板２１とを接合することができる。
【００６１】
また、前述したように、光信号伝送装置２の製造方法は、光学部品製造工程と接合工程との間に、光学部品２０を検査する検査工程を含む。これにより、光学部品２０を第１基板２１と接合する前に、光学部品２０の適合品／不適合品を選別することができる。そのため、仮に、光学部品２０が不適合品として破棄、廃棄またはリサイクルされたとしても、それと共に第１基板２１の材料費やここまでの製造コストが無駄になることがない。したがって、光信号伝送装置２の製造における損失コストを効果的に低減することができる。
【００６２】
また、前述したように、光信号伝送装置２は、電子基板としての第１基板２１と、端子２４４を有し、端子２４４において第１基板２１に接合されているパッケージ２４１と、パッケージ２４１に配置されている光素子としての発光素子２４７および受光素子２４８と、パッケージ２４１に固定され、発光素子２４７および受光素子２４８と光学的に接続されているポリマー導波路２５と、を有する。そして、ポリマー導波路２５と第１基板２１とが重なる方向（Ｚ軸方向）から見て、端子２４４は、ポリマー導波路２５からずれた位置にある。これにより、上述した製造方法を用いることができ、光信号伝送装置２の製造における損失コストを効果的に低減することができる。さらには、製造時にポリマー導波路２５が熱ダメージを受け難くなり、製造時における光学特性の悪化を効果的に抑制することができる。
【００６３】
また、前述したように、ロボット１は、光信号伝送装置２を備える。また、光信号伝送装置２は、電子基板としての第１基板２１と、端子２４４を有し、端子２４４において第１基板２１に接合されているパッケージ２４１と、パッケージ２４１に配置されている光素子としての発光素子２４７および受光素子２４８と、パッケージ２４１に固定され、発光素子２４７および受光素子２４８と光学的に接続されているポリマー導波路２５と、を有する。そして、ポリマー導波路２５と第１基板２１とが重なる方向（Ｚ軸方向）から見て、端子２４４は、ポリマー導波路２５からずれた位置にある。これにより、上述した製造方法を用いることができ、光信号伝送装置２の製造における損失コストを効果的に低減することができる。さらには、製造時にポリマー導波路２５が熱ダメージを受け難くなり、製造時に光学特性が悪化することを効果的に抑制することができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、図１４に示したように、接合工程において、端子２１２ａと端子２４４との間に接合部材Ｂを配置している。これに限定されず、例えば、図１７に示すように、接合部材Ｂを端子２１２ａ上であって端子２４４の外側に配置してもよい。このような配置でも、レーザーＬＬを照射することにより、溶融した接合部材Ｂが濡れ拡がって、図１７に示すように、端子２１２ａと端子２４４とを接合することができる。
【００６５】
＜第２実施形態＞
図１８は、本発明の第２実施形態に係る光信号伝送装置を示す断面図である。図１９は、図１８に示す光信号伝送装置の製造方法を説明する断面図である。
【００６６】
本実施形態に係る光信号伝送装置２は、パッケージ２４１と第１基板２１との接合方法が異なること以外は、前述した第１実施形態の光信号伝送装置２とほぼ同様である。以下、第２実施形態の光信号伝送装置２について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
【００６７】
図１８に示すように、本実施形態の光信号伝送装置２では、パッケージ２４１の端子２４４と第１基板２１の端子２１２ａとがレーザー溶接によって接合されている。すなわち、前述した第１実施形態の接合部材Ｂのような別部材を介することなく、両者が接合されている。このような接合方法によっても、より確実かつ容易に、パッケージ２４１と第１基板２１とを接合することができる。
【００６８】
次に、光信号伝送装置２の製造方法について説明する。光信号伝送装置２の製造方法は、前述した第１実施形態と同様に、準備工程と、光学部品製造工程と、検査工程と、接合工程と、接続工程と、を含む。なお、接合工程以外は、前述した第１実施形態と同様であるため、以下では、接合工程のみ説明する。
【００６９】
［接合工程］
まず、図１９に示すように、第１基板２１の端子２１２ａ上に端子２４４が位置するように、パッケージ２４１を第１基板２１上に配置する。次に、上方から端子２１２ａ、２４４にレーザーＬＬを照射し、端子２１２ａ、２４４の境界部分を溶融する。これにより、端子２１２ａ、２４４が溶接される。このように、レーザーＬＬを端子２１２ａ、２４４に照射することにより、端子２１２ａ、２４４だけを局所的に加熱することができ、ポリマー導波路２５への熱ダメージを低減することができる。
【００７０】
このように、本実施形態では、パッケージ２４１は、第１基板２１側に位置する主面である下面２４２ｃと、下面２４２ｃに接続されている側面２４２ａ、２４２ｂと、側面２４２ａ、２４２ｂに配置されている第１端子としての端子２４４、を有し、第１基板２１は、第２端子としての端子２１２ａを有する。そして、接合工程では、端子２４４と端子２１２ａとを向い合せて配置し、端子２４４と端子２１２ａとをレーザー溶接することにより、パッケージ２４１と第１基板２１とを接合する。これにより、より確実かつ容易に、パッケージ２４１と第１基板２１とを接合することができる。
【００７１】
以上、本発明の光信号伝送装置の製造方法、光信号伝送装置およびロボットを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【００７２】
また、前述した実施形態では、ロボット１が６軸ロボットである構成について説明したが、ロボット１としては、特に限定されず、例えば、双腕ロボット、スカラロボット等であってもよい。また、前述した実施形態では、光信号伝送装置２が第１基板２１と第２基板２２とを有しているが、これに限定されず、例えば、第２基板２２および基板接続部２９を省略し、第１基板２１に回路素子２７および端子部２８を配置してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１…ロボット、１１…基台、１２…ロボットアーム、１２１…第１アーム、１２２…第２アーム、１２３…第３アーム、１２４…第４アーム、１２５…第５アーム、１２６…第６アーム、１３…駆動装置、１４…光配線、１４１…第１光配線、１４１ａ…基端面、１４２…第２光配線、１４２ａ…基端面、１４３…コネクター、１４３ａ…基端面、１４４…ピン、１８…ロボット制御装置、１９…ロボットハンド、２…光信号伝送装置、２Ａ’〜２Ｇ’、２Ａ”〜２Ｇ”…光信号伝送装置、２０…光学部品、２１…第１基板、２１１…基部、２１２…配線、２１２ａ…端子、２２…第２基板、２２１…基部、２２２…配線、２３…光電変換部、２４…光学素子、２４１…パッケージ、２４２…ベース、２４２ａ、２４２ｂ…側面、２４２ｃ…下面、２４３…リッド、２４４…端子、２４７…発光素子、２４７ａ…発光面、２４８…受光素子、２４８ａ…受光面、２４９…回路素子、２５…ポリマー導波路、２５ａ…先端面、２５１…第１導光部、２５１ａ…先端面、２５２…第２導光部、２５２ａ…先端面、２５３…基部、２５４…第１反射部、２５５…第２反射部、２５９…切り欠き、２６…コネクター、２６ａ…先端面、２６９…穴、２７…回路素子、２８…端子部、２８１…端子、２９…基板接続部、２９１…第１基板接続片、２９１ａ…端子、２９２…第２基板接続片、２９２ａ…端子、Ｂ…接合部材、ＬＬ…レーザー、ＬＳ１…第１光信号、ＬＳ２…第２光信号、Ｏ１…第１回動軸、Ｏ２…第２回動軸、Ｏ３…第３回動軸、Ｏ４…第４回動軸、Ｏ５…第５回動軸、Ｏ６…第６回動軸、Ｑ…照射痕、Ｓ…内部空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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