專利名稱：分光模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對光進行分光并加以檢測的分光模塊。
技術背景
作為以往的分光模塊，例如眾所周知專利文獻1 3中所記載的分光模塊。在 專利文獻1中記載了具備使光透過的主體部、對從主體部的規(guī)定面?zhèn)热肷涞街黧w部的光 進行分光并反射到規(guī)定面?zhèn)鹊姆止獠恳约皺z測由分光部進行分光并反射的光的光檢測元 件，并將向分光部行進的光所通過的光通過孔形成于光檢測元件的分光模塊。根據如 此的分光模塊，能夠防止在光通過孔與光檢測元件的光檢測部的相對位置關系上發(fā)生偏 差。
專利文獻1 日本特開2004-3M176號公報
專利文獻2 日本特開2000-65642號公報
專利文獻3:日本特開平4494223號公報發(fā)明內容
發(fā)明所要解決的課題
然而，在如以上所述那樣的分光模塊中，因為如果用于將光檢測元件安裝于主 體部的樹脂劑進入到光檢測元件的光通過孔內，那么在入射到主體部的光上可能會發(fā)生 折射和散射等，所以防止折射和散射等的發(fā)生并將光恰當地入射到主體部是極為重要 的。
本發(fā)明是有鑒于這樣的情況而悉心研究的成果，以提供一種能夠將光恰當地入 射到主體部的分光模塊為目的。
解決課題的技術手段
為了達到上述目的，本發(fā)明所涉及的分光模塊的特征在于，具備使光透過的主 體部、對從主體部的規(guī)定面?zhèn)热肷涞街黧w部的光進行分光并且反射到規(guī)定面?zhèn)鹊姆止?部、檢測由分光部進行分光的光的光檢測元件、被配置于規(guī)定面與光檢測元件之間并使 向分光部行進的光以及從分光部向光檢測元件的光檢測部行進的光透過的中間基板、以 及介于規(guī)定面與中間基板之間的光學樹脂劑，中間基板的體積比主體部的體積小，在光 檢測元件上形成有向分光部行進的光所通過的光通過孔，光檢測元件由倒焊而與設置于 中間基板上的第1配線電連接。
在該分光模塊中，因為光檢測元件被安裝于中間基板，所以能夠防止介于主體 部的規(guī)定面與中間基板之間的光學樹脂劑進入到光檢測元件的光通過孔內。因此，根據 該分光模塊，能夠防止發(fā)生折射和散射等并能夠將光恰當地入射到主體部。而且，因為 中間基板的體積比主體部的體積小，所以中間基板在分光模塊的環(huán)境溫度發(fā)生變化的時 候，在比主體部更加接近于光檢測元件的狀態(tài)下發(fā)生膨脹·收縮。因此，與光檢測元件 被安裝于主體部的情況相比較，能夠可靠地防止起因于分光模塊的環(huán)境溫度的變化而使光檢測元件的凸塊連接發(fā)生破裂折斷。
在本發(fā)明所涉及的分光模塊中，優(yōu)選，在中間基板與光檢測元件之間，在除了 向分光部行進的光的光路以及從分光部向光檢測部行進的光的光路之外的區(qū)域上，配置 樹脂劑。根據該結構，能夠防止在向分光部行進的光以及從分光部向光檢測部行進的光 上發(fā)生折射和散射等，并能夠提高中間基板與光檢測元件的連接強度，從而更加可靠地 防止光檢測元件的凸塊連接發(fā)生破裂折斷。
優(yōu)選，本發(fā)明所涉及的分光模塊具備被安裝于規(guī)定面的配線基板，在配線基板 上形成有配置了中間基板的開口部，并且設置有與第1配線電連接的第2配線。根據該 結構，能夠對不是通過光通過孔而要向分光部行進的光進行遮光。
發(fā)明的效果
根據本發(fā)明，在分光模塊中，能夠防止折射和散射等的發(fā)生并能夠使光恰當地 入射到主體部。


圖1是本發(fā)明所涉及的分光模塊的一個實施方式的平面圖。
圖2是沿著圖1的II-II線的截面圖。
圖3是圖1的分光模塊的下面圖。
圖4是圖1的分光模塊的主要部分放大截面圖。
符號的說明
1…分光模塊、2…基板(主體部)、&…前表面(規(guī)定面)、3…透鏡部(主 體部)、4…分光部、5…光檢測元件、5a…光檢測部、50…光通過孔、51…配線基板、 51a···開口部、52…配線(第2配線)、63…光學樹脂劑、81…中間基板、82…配線(第1 配線)、85…樹脂劑。
具體實施方式
以下，參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行詳細的說明。還有，在各個 附圖中，將相同的符號標注于相同或者相當的部分，從而省略重復的說明。
圖1是本發(fā)明所涉及的分光模塊的一個實施方式的平面圖，圖2是沿著圖1的 II-II線的截面圖。如圖1、2所示，分光模塊1具備使從前表面(規(guī)定面) 側入射的光 Ll透過的基板(主體部)2、使入射到基板2的光Ll透過的透鏡部(主體部)3、對入射 到透鏡部3的光Ll進行分光并且反射到前表面&側的分光部4、以及檢測由分光部4進 行分光的光L2的光檢測元件5。分光模塊1是一種由分光部4將光Ll分光成對應于多 個波長的光L2，并由光檢測元件5檢測該光L2，從而測定光Ll的波長分布和特定波長 成分的強度等的微型分光模塊。
圖3是圖1的分光模塊的下面圖。如圖2、3所示，基板2具有長方形板狀(例 如全長為15 20mm、全寬為11 12mm、厚度為1 3mm)的形狀，透鏡部3具有由 與其底面3a大致垂直并且彼此大致平行的2個平面切割半球狀的透鏡而形成側面3b的形 狀(例如曲率半徑為6 10mm，底面3a的全長為12 18mm，底面3a的全寬(即側面 3b間距離)為6 10mm，高度為5 8mm)?；?和透鏡部3在基板2的后表面2b與透鏡部3的底面3a —致的狀態(tài)下，由BK7、Pyrex(注冊商標)、石英等的光透過性玻 璃、塑料等而被形成為一體。還有，透鏡形狀并不限定于球面透鏡，也可以是非球面透鏡。
如圖1、2所示，在基板2的前表面&上由樹脂劑53而粘結有具有配置有長方 形板狀的中間基板81的截面長方形的開口部51a的長方形板狀的配線基板51。在配線基 板51上設置有由金屬材料構成的配線(第2配線)52。配線52具有被配置于開口部51a 的周圍的多個墊片部52a、被配置于配線基板51的長邊方向上的兩端部的多個墊片部52b 以及連接對應的墊片部5 和墊片部52b的多個連接部52c。
如圖2、3所示，分光部4是具有被形成于透鏡部3的外側表面的衍射層6、被形 成于衍射層6的外側表面的反射層7、以及覆蓋衍射層6、反射層7和透鏡部3的外側表 面的鈍化層M的反射型光柵(gratings)。衍射層6通過沿著基板2的長邊方向并列設置 多個光柵溝槽虹而被形成，光柵溝槽虹的延伸方向與大致垂直于基板2的長邊方向的方 向大致一致。衍射層6例如適用鋸齒狀截面的閃耀光柵(blazed grating)、矩形狀截面的 二元光柵(binary grating)、正弦波狀截面的全息光柵(holographic grating)等，并通過使 光固化性的環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂或者有機無機混合樹脂等的復寫(replica)用光學樹脂 光固化而被形成。反射層7為膜狀，例如通過將Al或Au等蒸鍍于衍射層6的外側表面 而被形成。還有，通過調整形成反射層7的面積，從而能夠調整分光模塊1的NA。鈍 化層M為膜狀，例如通過將Mgl^2或SiC^2、有機膜蒸鍍于衍射層6、反射層7和透鏡部 3的外側表面而被形成。
圖4是圖1的分光模塊的主要部分放大截面圖。如圖4所示，中間基板81被配 置于配線基板51的開口部51a內，并由使光Li、L2透過的光學樹脂劑63而被粘結于基 板2的前表面2a(即光學樹脂劑63介于基板2的前表面&與中間基板81之間)。中間 基板81由BK7、Pyrex(注冊商標)、石英等的光透過性玻璃、塑料等構成，并使光Li、 L2透過。中間基板81的體積比基板2的體積小，中間基板81的熱容量比基板2的熱容 量小。
在中間基板81的前表面上，以使由金屬材料構成的配線(第1配線)82、電連接 部露出的方式，設置有覆蓋配線82的絕緣層83以及光吸收層84。配線82以與配線基板 51的各個墊片部5 相對應的方式被設置有多個，對應的配線82與墊片部52a由電線62 而電連接。作為絕緣層83的材料，可以列舉樹脂和Si02、SiN、SiON、TaO> TiO> TiN 等以及它們的層疊膜。作為光吸收層84的材料，可以列舉黑色抗蝕劑、放入填料(碳 和氧化物等)的有色樹脂(硅酮樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、聚酰亞胺樹 脂、復合樹脂等)、Cr和Co等的金屬或氧化金屬、或者其層疊膜、多孔狀的陶瓷和金屬 或者氧化金屬。光吸收層84具有光Ll所通過的光通過孔84a以及光L2所通過的光通過 孔84b。還有，也可以使絕緣層83在光吸收層84的光通過孔8 內或者光通過孔84b內 延伸，并使絕緣層83具有光學過濾器的功能。
中間基板81被配置于基板2的前表面&與光檢測元件5之間，光檢測元件5被 安裝于中間基板81上。光檢測元件5被形成為長方形板狀(例如全長為5 10mm，全 寬為1.5 3mm，厚度為0.1 0.8mm)，在光檢測元件5的分光部4側的面上形成有光 檢測部5a。光檢測部5a是CCD影像傳感器、PD陣列或者CMOS影像傳感器等，多個通道(channel)通過在與分光部4的光柵溝槽虹的延伸方向大致垂直的方向(即光柵溝槽 6a的并列設置方向)上排列而成。
另外，在光檢測元件5中形成有在通道的排列方向上與光檢測部5a并列設置且 通過向分光部4行進的光Ll的光通過孔50。光通過孔50是在與基板2的長邊方向大致 垂直的方向上延伸的狹縫(例如長度為0.5 1mm，寬度為10 100 μ m)，并在相對于 光檢測部5a被高精度地定位的狀態(tài)下通過蝕刻等形成。還有，在光檢測元件5的與分光 部4相反的一側的面上形成有遮光膜(圖中沒有表示)。該遮光膜對不是通過光通過孔 50而要向分光部4行進的光Ll或者對要直接入射到光檢測部5a的光Ll進行遮光。
再有，在光檢測元件5的分光部4側的面上，以與中間基板81的各個配線82相 對應的方式設置有多個電極58，對應的配線82和電極58由凸塊14而電連接(即光檢測 元件5由倒焊而與中間基板81的配線82電連接)。由此，光檢測部5a中所產生的電信 號通過電極58、凸塊14、中間基板81的配線82、電線62以及配線基板51的配線52而 被取出至外部。還有，在中間基板81與光檢測元件5之間除了光Li、L2的光路之外的 區(qū)域上，以覆蓋凸塊14的方式涂布樹脂劑85。
在如以上所述構成的分光模塊1中，光Ll通過光檢測元件5的光通過孔50、光 吸收層84的光通過孔84a、中間基板81以及光學樹脂劑63而從基板2的前表面&側入 射到基板2，并在基板2以及透鏡部3內行進而到達分光部4。到達分光部4的光Ll由 分光部4而被分光成對應于多個波長的光L2。被分光的光L2由分光部4分光并且反射 到基板2的前表面&側，在透鏡部3以及基板2內行進，并通過光學樹脂劑63、中間基 板81以及光吸收層84的光通過孔84b而到達光檢測元件5的光檢測部5a。到達光檢測 部5a的光L2由光檢測元件5檢測。
對上述的分光模塊1的制造方法進行說明。
首先，用模具一體成形基板2以及透鏡部3，之后，將分光部4形成于透鏡部 3。具體來說，相對于在透鏡部3的頂點附近滴下的復寫用光學樹脂，遮掩刻出了對應于 衍射層6的光柵的光透過性的母光柵(master grating)。然后，在該狀態(tài)下通過照射光而 使復寫用光學樹脂固化，優(yōu)選，為了穩(wěn)定化，通過實施加熱固化，從而形成具有多個光 柵溝槽虹的衍射層6。之后，對母光柵進行脫模，通過將Al或Au等蒸鍍于衍射層6的 外側表面從而形成反射層7，進一步通過將Mgl^2等蒸鍍于衍射層6、反射層7以及透鏡部 3的外側表面從而形成鈍化層M。
另一方面，準備設置有配線82、絕緣層83和光吸收層84的中間基板81以及形 成有光通過孔50的光檢測元件5，將光檢測元件5的電極58作為端子電極，并由凸塊14 與所對應的中間基板81的配線82相電連接。然后，在中間基板81與光檢測元件5之 間，以覆蓋凸塊14的方式，從側方涂布樹脂劑85。
接著，由光學樹脂劑63將安裝有光檢測元件5的中間基板81粘結于基板2的前 表面&。進一步由樹脂劑53將配線基板51粘結于基板2的前表面&。然后，由電線62 電連接所對應的中間基板81的配線82與配線基板51的配線52，從而獲得分光模塊1。
如以上所說明的那樣，在分光模塊1中，因為光檢測元件5被安裝于中間基板 81，所以能夠防止介于基板2的前表面&與中間基板81之間的光學樹脂劑63進入到光 檢測元件5的光通過孔50內。因此，能夠防止折射和散射等的發(fā)生并能夠使光Ll恰當地入射到基板2以及分光部4。
另外，中間基板81的體積比基板2的體積小，中間基板81的熱容量比基板2的 熱容量小(即中間基板81在體積和熱容量方面，比基板2更接近于光檢測元件幻。因 此，中間基板81在分光模塊1的環(huán)境溫度發(fā)生變化的時候，在比基板2更加接近于光檢 測元件5的狀態(tài)下發(fā)生膨脹·收縮。因此，與光檢測元件5被安裝于基板2的情況相比 較，能夠可靠地防止起因于分光模塊1的環(huán)境溫度的變化而使光檢測元件5的凸塊連接發(fā) 生破裂折斷。
另外，因為中間基板81的體積比基板2的體積小，中間基板81的熱容量比基板 2的熱容量小，所以在中間基板81與光檢測元件5的倒焊的加熱壓接的時候，與基板2相 比較，則能夠在短時間內使中間基板81達到規(guī)定的溫度(例如150°C 200°C)。因此， 可以縮短用于將光檢測元件5安裝于中間基板81的生產節(jié)拍時間(tact time)。
另外，因為由光學樹脂劑63將安裝有光檢測元件5的中間基板81粘結于基板2 的前表面&，所以在粘結時能夠防止對光檢測元件5的光檢測部5a產生損壞。而且，因 為在粘結時相對于基板2的前表面&能夠用力按壓中間基板81，所以能夠使光學樹脂劑 63的厚度均勻化，并能夠除去光學樹脂劑63內的氣泡。
另外，在中間基板81與光檢測元件5之間，在除了向分光部4行進的光Ll的 光路以及從分光部4向光檢測部5a行進的光L2的光路之外的區(qū)域上介有樹脂劑85。由 此，能夠防止在光Li、L2上發(fā)生折射和散射等，并能夠提高中間基板81與光檢測元件5 之間的連接強度，從而能夠更加可靠地防止光檢測元件5的凸塊連接發(fā)生破裂折斷。
另外，形成有配置了中間基板81的開口部51a的配線基板51被粘結于基板2的 前表面&。根據該配線基板51，能夠對不是通過被安裝于中間基板81的光檢測元件5 的光通過孔50而要向分光部4行進的光進行遮光。
本發(fā)明并不限定于上述的實施方式。
例如，也可以將基板2和透鏡部3作為不同的個體，并由光學樹脂劑等進行接 合。在此情況下，在基板2與透鏡部3之間也可以形成具有向分光部4行進的光Ll所通 過的光通過孔以及向光檢測元件5的光檢測部5a行進的光L2所通過的光通過孔的光吸收 層。根據該結構，能夠以到達所希望的區(qū)域的方式限制一邊擴展一邊行進的光，并且能 夠有效地限制雜散光入射到光檢測元件5。另外，在光吸收層中，通過使各個光通過孔的 尺寸不同，從而能夠調整光學NA。
另外，也可以由復寫成型用的光透過性低熔點玻璃或塑料等將透鏡部3和衍射 層6形成為一體。還有，相對于基板2的前表面&的中間基板81的粘結以及相對于基 板2的前表面&的配線基板51的粘結等，有直接進行的情況和經由任意的層間接地進行 的情況。
產業(yè)上的利用可能性
根據本發(fā)明，在分光模塊中，能夠防止折射和散射等的發(fā)生并能夠使光恰當地 入射到主體部。
權利要求
1.一種分光模塊，其特征在于， 具備主體部，使光透過；分光部，對從所述主體部的規(guī)定面?zhèn)热肷涞剿鲋黧w部的光進行分光并反射到所述 規(guī)定面?zhèn)?；光檢測元件，檢測由所述分光部進行分光的光；中間基板，被配置于所述規(guī)定面與所述光檢測元件之間，并使向所述分光部行進的 光以及從所述分光部向所述光檢測元件的光檢測部行進的光透過；以及 光學樹脂劑，介于所述規(guī)定面與所述中間基板之間， 所述中間基板的體積比所述主體部的體積小，在所述光檢測元件中形成有向所述分光部行進的光所通過的光通過孔，所述光檢測 元件由倒焊而與設置于所述中間基板的第1配線電連接。
2.如權利要求1所述的分光模塊，其特征在于，在所述中間基板與所述光檢測元件之間，在除了向所述分光部行進的光的光路以及 從所述分光部向所述光檢測部行進的光的光路之外的區(qū)域上，配置有樹脂劑。
3.如權利要求1所述的分光模塊，其特征在于， 具備被安裝于所述規(guī)定面的配線基板，在所述配線基板上形成有配置了所述中間基板的開口部，并且設置有與所述第1配 線電連接的第2配線。
全文摘要
在分光模塊(1)中，因為光檢測元件(5)被安裝于中間基板(81)，所以能夠防止介于基板(2)的前表面(2a)與中間基板(81)之間的光學樹脂劑(63)進入到光檢測元件(5)的光通過孔(50)內。因此，能夠防止折射和散射等的發(fā)生并能夠使光(L1)恰當地入射到基板(2)以及分光部(4)。而且，因為中間基板(81)的體積比基板(2)的體積小，所以中間基板(81)在分光模塊(1)的環(huán)境溫度發(fā)生變化時，在比基板(2)更加接近于光檢測元件(5)的狀態(tài)下發(fā)生膨脹·收縮。因此，與光檢測元件(5)被安裝于基板(2)的情況相比，能夠可靠地防止起因于分光模塊(1)的環(huán)境溫度的變化而使光檢測元件(5)的凸塊連接發(fā)生破裂折斷。
文檔編號G01J3/18GK102027341SQ200980117279
公開日2011年4月20日 申請日期2009年5月7日 優(yōu)先權日2008年5月15日
發(fā)明者柴山勝己 申請人:浜松光子學株式會社