專利名稱：分光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將光分光檢測(cè)的分光模塊。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有的分光模塊，已知有具備透過(guò)從一側(cè)入射的光的主體部；在主體部的另一側(cè)，將入射至主體部的光分光且向主體部的一側(cè)反射的分光部；及在主體部的一側(cè)，檢測(cè)由分光部分光的光的光檢測(cè)元件(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平4494223號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本國(guó)際公開(kāi)第2008/149939號(hào)手冊(cè)
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問(wèn)題在上述的分光模塊中，為謀求小型化而發(fā)展分光部的微細(xì)化，另一方面，期望減少于主體內(nèi)部產(chǎn)生的雜散光等，提高檢測(cè)精度。因此，本發(fā)明鑒于如此的問(wèn)題而完成，其目的在于提供一種可靠性高的分光模塊。解決問(wèn)題的技術(shù)手段為達(dá)成上述的目的，本發(fā)明的分光模塊的特征為具備使從一側(cè)入射的光透過(guò)的主體部；設(shè)置于在主體部的另一側(cè)形成的凸?fàn)畹那嫔?、將入射至主體部的光分光且反射至主體部的一側(cè)的分光部；及配置于主體部的一側(cè)、檢測(cè)由分光部分光的光的光檢測(cè)元件，且分光部包含以沿著曲面的方式形成的衍射層；以比衍射層厚的方式，沿著衍射層的周緣一體形成的凸緣部；及形成于衍射層的另一側(cè)的反射層，曲面中至少與凸緣部接觸的部分為使光散射的粗糙面，凸緣部中與曲面相對(duì)的面為平坦面。在該分光模塊中，以比衍射層厚的方式，沿著衍射層的周緣一體形成有凸緣部，且曲面中與凸緣部接觸的部分為粗糙面。由此，因?yàn)橛膳c曲面的粘著性高的凸緣部包圍衍射層，故即使將衍射層薄型化，也可防止衍射層從主體部的凸?fàn)钋鎰冸x。而且，在該分光模塊中，凸緣部中與曲面相對(duì)的面為平坦面。由此，即使由于粗糙面的凹凸被凸緣部填埋，使得光不在粗糙面上散射而入射至凸緣部?jī)?nèi)，該光也會(huì)到達(dá)凸緣部的平坦面，故可減少作為雜散光直接成像于光檢測(cè)元件的光。因此，可提高分光模塊的可靠性。在本發(fā)明的分光模塊中，優(yōu)選為曲面中與衍射層接觸且與衍射層的衍射光柵圖案相對(duì)的部分，與曲面中與凸緣部接觸的部分相比，為平滑的面。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于抑制主體部的凸?fàn)钋媾c衍射層的衍射光柵圖案之間產(chǎn)生空隙，故可防止相對(duì)于衍射光柵圖案進(jìn)行往返的應(yīng)測(cè)定的光的散射等。因此可提高分光模塊的檢測(cè)精度。在本發(fā)明的分光模塊中，優(yōu)選凸緣部中與曲面相對(duì)的面為使光散射的粗糙面。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于入射至凸緣部?jī)?nèi)的光在凸緣部的平坦面(一部分或全部設(shè)為粗糙面的平坦面)散射，故可切實(shí)減少作為雜散光直接成像于光檢測(cè)元件的光。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可提供一種可靠性高的分光模塊。
圖1為本發(fā)明的分光模塊的一實(shí)施方式的平面圖；圖2為沿著圖1的II-II線的剖面圖；圖3為圖1的分光模塊的透鏡部的立體圖；圖4為圖1的分光模塊的分光部的剖面圖；圖5為圖1的分光模塊的分光部的底面圖；圖6為本發(fā)明的分光模塊的其它實(shí)施方式的分光部的剖面圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照?qǐng)D式，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。此外，在各圖中，對(duì)相同或相當(dāng)部分附注相同的符號(hào)，并省略重復(fù)的說(shuō)明。如圖1、2所示，分光模塊1具備有使光Ll透過(guò)的基板(主體部)2及透鏡部(主體部)3 ；設(shè)置于透鏡部3的曲面3a上的分光部4 ；及配置于基板的前表面加上的光檢測(cè)元件5。分光模塊1將光Ll由分光部4分光成多束光L2，并由光檢測(cè)元件5檢測(cè)該光L2，由此測(cè)定光Ll的波長(zhǎng)分布或特定波長(zhǎng)成份的強(qiáng)度等?；?由BK7、PyreX (注冊(cè)商標(biāo))、石英等的光透過(guò)性玻璃、或光透過(guò)性鑄模玻璃或光透過(guò)性塑料等，形成為長(zhǎng)方形板狀。透鏡部3由與基板2相同的材料、光透過(guò)性樹(shù)脂、光透過(guò)性的無(wú)機(jī)·有機(jī)混合材料、或模造品成形用的光透過(guò)性低熔點(diǎn)玻璃等，形成為半球狀。 更具體而言，如圖3所示，透鏡部3為以大致垂直于前表面北且相互大致平行的2個(gè)平面， 切斷具有曲面3a及前表面北的半球狀透鏡而成為形成有側(cè)面3c的形狀。由設(shè)于曲面3a 上的分光部4分光的光L2成像于光檢測(cè)元件5的光檢測(cè)部fe。如圖1、2所示，基板2的后表面2b與透鏡部3的前表面北在使基板2的長(zhǎng)邊方向與透鏡部3的側(cè)面3c大致平行的狀態(tài)下，利用光學(xué)樹(shù)脂或直接接合(Direct Bonding)予以接合。由此，基板2及透鏡部3可使從前側(cè)(主體部的一側(cè))入射的光Ll透過(guò)。另外， 分光部4設(shè)置于在基板2及透鏡部3的后側(cè)(主體部的另一側(cè))形成的凸?fàn)畹那?a上， 且光檢測(cè)元件5配置于基板2及透鏡部3的前側(cè)。分光部4作為反射型光柵而構(gòu)成，將入射至基板2及透鏡部3的光Ll分光，且將經(jīng)分光的光L2反射至前側(cè)。更具體而言，如圖4、5所示，分光部4包含以沿著曲面3a的方式形成的衍射層6 ；以比衍射層6厚的方式，沿著衍射層6的周緣6a —體形成的凸緣部 7 ；及形成于衍射層6的外側(cè)(后側(cè))表面上的反射層8。在衍射層6形成有衍射光柵圖案9。衍射光柵圖案9為例如鋸齒狀剖面的閃耀光柵(blazed grating)、矩形狀剖面的二元光柵、正弦波狀剖面的全息光柵等，且沿著基板2 的長(zhǎng)邊方向并設(shè)多個(gè)槽而構(gòu)成。衍射層6從后側(cè)觀察時(shí)形成為圓形狀，凸緣部7從后側(cè)觀察時(shí)形成為圓環(huán)狀。且， 形成有衍射光柵圖案9的區(qū)域G從后側(cè)觀察時(shí)，沿著基板2的長(zhǎng)邊方向?yàn)殚L(zhǎng)條狀的形狀。此夕卜，反射層8從后側(cè)觀察時(shí)形成為圓形狀，且包含于形成有衍射光柵圖案9的區(qū)域G內(nèi)。此夕卜，也可在衍射層6的外側(cè)(后側(cè))表面，以從后側(cè)觀察時(shí)包含且覆蓋反射層8的方式，形成鈍化膜等的保護(hù)層。作為參考，各部分尺寸的一例如下所示。首先，衍射層6外徑為2mm 10mm、厚度為1 μ m 20 μ m，凸緣部7寬度為0. 1匪 1mm、厚度為10 μ m 500 μ m。另夕卜，反射層8 外徑為Imm 7mm、厚度為IOnm 2000nm。而且，形成有衍射光柵圖案9的區(qū)域G —邊的長(zhǎng)度為1· 5mm 8mmο如圖1、2所示，光檢測(cè)元件5包含有檢測(cè)由分光部4所分光的光L2的光檢測(cè)部 5a。光檢測(cè)部fe被構(gòu)成為長(zhǎng)條狀的發(fā)光二極管在大致垂直于其長(zhǎng)邊方向的方向排列成1 維。光檢測(cè)元件5以發(fā)光二極管的1維排列方向與基板2的長(zhǎng)邊方向大致一致，且光檢測(cè)部fe朝向基板2的前表面加側(cè)的方式配置。此外，光檢測(cè)元件5并不限定于發(fā)光二極管陣列，也可為C-MOS影像傳感器或CXD影像傳感器等。在光檢測(cè)元件5設(shè)置有使向分光部4行進(jìn)的光Ll入射至基板2及透鏡部3的光通過(guò)孔12。光通過(guò)孔12沿著發(fā)光二極管的1維排列方向，與光檢測(cè)部fe并列設(shè)置。光通過(guò)孔12為在大致垂直于基板2的長(zhǎng)邊方向，且大致平行于基板2的前表面加的方向延伸的狹縫，且在相對(duì)于光檢測(cè)部如高精度定位的狀態(tài)下，通過(guò)蝕刻等形成。在基板2的前表面加形成有由Al或Au等的單層膜、或Cr-Pt-Au、Ti_Pt_Au、 Ti-Ni-Au、Cr-Au等的層疊膜的配線13。配線13具有多個(gè)墊片部13a、多個(gè)墊片部13b、及連接對(duì)應(yīng)的墊片部13a與墊片部13b的多個(gè)連接部13c。相對(duì)于配線13的在基板2的前表面加側(cè)，形成有由CrO等的單層膜、或Cr-CrO等的層疊膜構(gòu)成的光反射防止層14。而且，在基板2的前表面加形成CrO等的單層膜、含有CrO等的層疊膜、或由黑色抗蝕膜等構(gòu)成的光吸收層15。光吸收層15露出配線13的墊片部13a、13b，另一方面，覆蓋配線13的連接部13c。在光吸收層15設(shè)置有使向分光部4行進(jìn)的光Ll通過(guò)的狹縫15b， 及使向光檢測(cè)元件5的光檢測(cè)部如行進(jìn)的光L2通過(guò)的開(kāi)口 15a。狹縫1 與光檢測(cè)元件 5的光通過(guò)孔12相對(duì)，而開(kāi)口 1 與光檢測(cè)部fe相對(duì)。從光吸收層15露出的墊片部13a通過(guò)經(jīng)由凸塊16的倒裝結(jié)合，電連接有光檢測(cè)元件5的外部端子。而且，在光檢測(cè)元件5的基板2側(cè)(此處為光檢測(cè)元件5與基板2或光吸收層15之間)，填充有至少透過(guò)光L2的底部填充材17。此外，在圖2所示的結(jié)構(gòu)中， 在光檢測(cè)元件5與基板2之間的整體，填充有底部填充材17，但也可采取僅在凸塊16的周邊填充底部填充材17的結(jié)構(gòu)。此外，從光吸收層15露出的墊片部1 作為分光模塊1的外部端子而發(fā)揮功能。即，在從光吸收層15露出的墊片部13b電連接有外部配線等。此處，更詳細(xì)地說(shuō)明上述的分光部4及其周邊部分。如圖4、5所示，透鏡部3的曲面3a除形成有衍射層6的區(qū)域(對(duì)應(yīng)于形成有衍射光柵圖案9的區(qū)域G的區(qū)域)R以外， 都通過(guò)噴砂加工或蝕刻加工等成為粗糙面。即，曲面3a中除區(qū)域R以外的區(qū)域，設(shè)為比基板2的光入射面即前表面加及后表面2b或透鏡部3的光入射面即前表面北粗糙的面(表面粗糙度大的面)。該表面粗糙的程度為例如0. 05 5 μ m，為在基板2及透鏡部3內(nèi)行進(jìn)的光入射至該粗糙面時(shí)可使該光散射的程度。由此，曲面3a中與凸緣部7接觸的部分為使光散射的粗糙面。另一方面，曲面3a 中與衍射層6接觸且與衍射層6的衍射光柵圖案9相對(duì)的部分(即，區(qū)域R)與曲面3a中與凸緣部7接觸的部分相比，為平滑的面。即，曲面3a的區(qū)域R為與基板2的光入射面即前表面加及后表面2b、或透鏡部3的光入射面即前表面北相同程度平滑的面。凸緣部7中與曲面3a相對(duì)的后表面7a為平坦面。此處，后表面7a大致平行于基板2的光入射面即前表面加及后表面2b、或透鏡部3的光入射面即前表面北。由此，即使因曲面3a的粗糙面的凹凸被凸緣部7填埋，使得在基板2及透鏡部3內(nèi)行進(jìn)的光不在該粗糙面上散射而入射至凸緣部7內(nèi)，該光也會(huì)到達(dá)作為平坦面的凸緣部7的后表面7a，故使得以規(guī)定的角度反射或透過(guò)(參照?qǐng)D4的點(diǎn)劃線的箭頭)。因此，可防止入射至凸緣部7內(nèi)的光作為雜散光直接成像于光檢測(cè)元件5的光檢測(cè)部fe。此外，凸緣部7的后表面7a的一部分或全部也可與曲面3a中除區(qū)域R以外的區(qū)域同樣地，成為使光散射的粗糙面(參照?qǐng)D 6)。在一部分或全部為粗糙面的后表面7a中，表面粗糙度的平均面(包含表面粗糙度平均線的面)為大致平坦面。如上所述，在分光模塊1中，以比衍射層6厚的方式，沿著衍射層6的周緣6a —體形成凸緣部7，且透鏡部3的曲面3a中與凸緣部7接觸的部分成為粗糙面。由此也有助于投錨(anchor)效應(yīng)，從而由與曲面3a的粘著性提高的凸緣部7，包圍衍射層6。因此，即使伴隨著分光模塊1的小型化而將衍射層6薄型化，也可防止衍射層6從透鏡部3的凸?fàn)钋?a剝離。而且，在分光模塊1中，凸緣部7中與透鏡部3的曲面3a相對(duì)的后表面7a為平坦面。由此，即使因曲面3a的粗糙面的凹凸被凸緣部7填埋，使得光不在粗糙面上散射而入射至凸緣部7內(nèi)，該光也會(huì)到達(dá)凸緣部7的平坦面即后表面7a。因此，如上所述，可減少作為雜散光直接成像于光檢測(cè)元件5的光檢測(cè)部fe的光。因此，可提高分光模塊1的可靠性。此外，由于入射至透鏡部3的曲面3a中未設(shè)置分光部4的區(qū)域的光也在粗糙面上散射，故而抑制雜散光。此外，透鏡部3的曲面3a中與衍射層6接觸且與衍射層6的衍射光柵圖案9相對(duì)的部分(即區(qū)域R)，與曲面3a中與凸緣部7接觸的部分相比，為平滑的面。由此，由于可抑制透鏡部3的凸?fàn)钋?a與衍射層6的衍射光柵圖案9之間產(chǎn)生空隙等，故可防止相對(duì)于衍射光柵圖案9進(jìn)行往返的應(yīng)測(cè)定的光Li、L2的散射等。因此，可提高分光模塊1的檢測(cè)精度。 而且，若將凸緣部7中與透鏡部3的曲面3a相對(duì)的后表面7a，與曲面3a中除區(qū)域 R以外的區(qū)域同樣地，設(shè)為使光散射的粗糙面，則由于入射至凸緣部7內(nèi)的光在凸緣部7的平坦面即后表面7a散射，故可進(jìn)一步切實(shí)減少作為雜散光直接成像于光檢測(cè)元件5的光檢測(cè)部fe的光。此外，將分光部4設(shè)置于凸?fàn)钋?a上，由此可極薄地形成如厚度為Ιμπι 20 μ m的衍射層6。由此可抑制在衍射層6的光吸收，從而提高光的利用效率。而且，通過(guò)極薄地形成衍射層6，可抑制熱或水分導(dǎo)致的衍射層6的變形(伸縮等)，從而可確保穩(wěn)定的分光特性、及高可靠性。另一方面，通過(guò)將分光部4設(shè)置于凸?fàn)钋?a上，可使凸緣部7 切實(shí)且容易地比衍射層6厚，從而可防止衍射層6從曲面3a剝離。其次，說(shuō)明上述的分光模塊1的制造方法。首先，在透鏡部3形成分光部4。更具體而言，除形成有衍射層6的區(qū)域(對(duì)應(yīng)于形成有衍射光柵圖案9的區(qū)域G的區(qū)域)R以外，通過(guò)噴砂加工或蝕刻加工等，將透鏡部3的曲面3a變?yōu)榇植诿?。?zhǔn)備透鏡部3時(shí)，也可使用特定的區(qū)域預(yù)先變?yōu)榇植诿娴某尚屯哥R。
其次，在透鏡部3的曲面3a的區(qū)域R附近，涂布例如由環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂或有機(jī)·無(wú)機(jī)混合樹(shù)脂等構(gòu)成的光固化性的模造品用光學(xué)樹(shù)脂材料。其次，對(duì)樹(shù)脂材料按壓由石英等構(gòu)成的光透過(guò)性母模。在該母模上設(shè)置具有與透鏡部3的曲面3a大致相同曲率的凹狀曲面，且在該凹狀曲面形成有對(duì)應(yīng)于衍射光柵圖案9的多個(gè)槽。而且，在對(duì)樹(shù)脂材料按壓母模的狀態(tài)下，經(jīng)由母模對(duì)樹(shù)脂材料照射紫外線使樹(shù)脂材料固化，由此一體形成形成有衍射光柵圖案9的衍射層6、及凸緣部7。此時(shí)，在透鏡部3 的曲面3a中與凸緣部7接觸的部分中，由凸緣部7填埋曲面3a的粗糙面的凹凸。其次，將母模與樹(shù)脂材料脫離。此外，在脫模后優(yōu)選為通過(guò)進(jìn)行加熱固化使樹(shù)脂材料穩(wěn)定化。此時(shí)，以比衍射層6厚的方式，沿著衍射層6的周緣6a —體形成凸緣部7，且由于透鏡部3的曲面3a中與凸緣部7接觸的部分為粗糙面，故于脫模時(shí)，可防止以沿著透鏡部3的凸?fàn)钋?a的方式形成的衍射層6保持于母模而與曲面3a剝離。其次，經(jīng)由光罩的開(kāi)口，在形成有衍射光柵圖案9的區(qū)域G內(nèi)，通過(guò)蒸鍍Al或Au 等的金屬將反射層8形成模狀，而獲得分光部4。此外，也可以以包含且覆蓋反射層8的方式，進(jìn)一步形成鈍化膜即保護(hù)層。如上所述形成分光部4，另一方面，在基板2安裝光檢測(cè)元件5。更具體而言，首先，在基板2的前表面加圖案化形成光反射防止層14與配線13，而且，在整個(gè)面形成光吸收層15后，進(jìn)行圖案化使墊片部13a、1 露出，且形成狹縫1 及開(kāi)口 15a。其次，在基板 2的前表面加，通過(guò)倒裝結(jié)合，安裝光檢測(cè)元件5。而且，在將分光部4相對(duì)于光檢測(cè)元件5的光檢測(cè)部fe及光通過(guò)孔12高精度定位的狀態(tài)下，通過(guò)光學(xué)樹(shù)脂或直接接合，接合安裝有光檢測(cè)元件5的基板2的后表面2b、與形成有分光部4的透鏡部3的前表面北，從而完成分光模塊1。本發(fā)明并非限定于上述的實(shí)施方式。例如，如圖6所示，也可以利用光學(xué)樹(shù)脂覆膜18覆蓋透鏡部3的曲面3a，將光學(xué)樹(shù)脂覆膜18的外側(cè)的曲面18a中至少與凸緣部7接觸的部分設(shè)為使光散射的粗糙面。此外， 即使在上述的實(shí)施方式中，將透鏡部3的曲面3a中形成有衍射層6的區(qū)域變?yōu)榇植诿?，或在圖6所示的結(jié)構(gòu)中，將光學(xué)樹(shù)脂覆膜18的曲面18a中形成有衍射層6的區(qū)域變?yōu)榇植诿妫?若粗糙面的凹凸通過(guò)衍射層6填埋，則也可防止應(yīng)測(cè)定的光Li、L2的行進(jìn)被阻礙的情況。另外，分光部所設(shè)置的凸?fàn)钋嬉部蔀榍蛎嬉酝獾那?。此外，基?及透鏡部3 也可一體形成。而且，也可采用未設(shè)置光通過(guò)孔的光檢測(cè)元件，從例如光吸收層15的狹縫 15b入射光Li。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，可提供一種可靠性高的分光模塊。符號(hào)說(shuō)明1 分光模塊2 基板(主體部)3 透鏡部(主體部)3a 曲面4 分光部5 光檢測(cè)元件
6衍射層6a周緣7凸緣部7a后表面8反射層9衍射光柵圖案
權(quán)利要求
1.一種分光模塊，其特征在于， 具備主體部，使從一側(cè)入射的光透過(guò)；分光部，設(shè)置于在所述主體部的另一側(cè)形成的凸?fàn)钋嫔希瑢⑷肷渲了鲋黧w部的光分光，且反射至所述主體部的一側(cè)；及光檢測(cè)元件，配置于所述主體部的一側(cè)，檢測(cè)由所述分光部分光的光， 所述分光部具有以沿著所述曲面的方式形成的衍射層，以比所述衍射層厚的方式、沿著所述衍射層的周緣一體形成的凸緣部，及形成于所述衍射層的另一側(cè)的反射層， 所述曲面中至少與所述凸緣部接觸的部分為使光散射的粗糙面， 所述凸緣部中與所述曲面相對(duì)的面為平坦面。
2.如權(quán)利要求1所述的分光模塊，其特征在于，所述曲面中與所述衍射層接觸且與所述衍射層的衍射光柵圖案相對(duì)的部分，與所述曲面中與所述凸緣部接觸的部分相比，為平滑的面。
3.如權(quán)利要求1所述的分光模塊，其特征在于，所述凸緣部中與所述曲面相對(duì)的面為使光散射的粗糙面。
全文摘要
本發(fā)明的分光模塊中，以比衍射層(6)厚的方式，沿著衍射層(6)的周緣(6a)一體形成凸緣部(7)，且在透鏡部(3)的曲面(3a)中與凸緣部(7)接觸的部分為粗糙面。由此，由與曲面(3a)的粘著性高的凸緣部(7)包圍衍射層(6)。因此，即使將衍射層(6)薄型化，也可防止衍射層(6)從透鏡部(3)的凸?fàn)钋?3a)剝離。而且，該分光模塊中，在凸緣部(7)中與透鏡部(3)的曲面(3a)相對(duì)的后表面(7a)成為平坦面。由此，即使光入射至凸緣部(7)內(nèi)，該光也會(huì)到達(dá)凸緣部(7)的平坦面即后表面(7a)。因此，可減少作為雜散光直接成像于光檢測(cè)元件的光檢測(cè)部的光。
文檔編號(hào)G01J3/18GK102483351SQ201080037678
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月3日
發(fā)明者柴山勝己, 能野隆文 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社