JP2019139243A - Optical detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ファブリペロー干渉フィルタを備える光検出装置に関する。 The present invention relates to a light detection device including a Fabry-Perot interference filter.
従来の光検出装置として、例えば特許文献1には、支持基板上に受光素子が配置され、この受光素子の上に接着層を介してファブリペロー干渉フィルタが接着されたものが記載されている。このような光検出素子では、受光素子の上面には、受光素子の電気的接続のためのボンディングパッドが配置されている。ファブリペロー干渉フィルタは、ファブリペロー干渉フィルタにおける光の透過方向から見て、受光素子の上面において、上記のボンディングパッドから離間して配置されている。 As a conventional photodetection device, for example, Patent Document 1 discloses a device in which a light receiving element is disposed on a support substrate and a Fabry-Perot interference filter is bonded to the light receiving element via an adhesive layer. In such a light detection element, a bonding pad for electrical connection of the light receiving element is disposed on the upper surface of the light receiving element. The Fabry-Perot interference filter is disposed away from the bonding pad on the upper surface of the light receiving element when viewed from the light transmission direction of the Fabry-Perot interference filter.
しかしながら、上述したような光検出素子では、ファブリペロー干渉フィルタにおける光の透過方向から見て、ボンディングパッドをファブリペロー干渉フィルタの外側に配置させる必要があるため、光検出装置の小型化が妨げられるおそれがある。 However, in the light detection element as described above, it is necessary to dispose the bonding pad outside the Fabry-Perot interference filter as viewed from the direction of light transmission in the Fabry-Perot interference filter. There is a fear.
そこで、本発明は、小型化が可能な光検出装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a photodetection device that can be miniaturized.
本発明の一形態に係る光検出装置は、主面を有する配線基板と、配線基板の主面上に配置されたサーミスタと、配線基板の主面上に配置され、配線基板と電気的に接続された光検出器と、配線基板の主面上において光検出器及びサーミスタの周囲に配置される支持部材と、光透過領域を有し、支持部材を介して配線基板の主面上に配置されたファブリペロー干渉フィルタと、を備え、支持部材は、光透過領域の周囲領域においてファブリペロー干渉フィルタを支持しており、支持部材は、光透過領域における光の透過方向から見た場合に、周囲領域を挟むように配置されると共に、周囲領域の内側と周囲領域の外側とを連通する第1開口部及び第2開口部を形成し、ファブリペロー干渉フィルタは、基板と、基板に固定された第1ミラーと、第1ミラーと空隙を介して対向し、第1ミラーに対して移動可能な第2ミラーと、を有し、光検出器及びサーミスタは、配線基板の主面上において複数の支持部材に挟まれた領域に配置され、光検出器には、第1開口部を経由するワイヤが接続され、サーミスタには、第2開口部を経由するワイヤが接続される。 A photodetector according to an embodiment of the present invention includes a wiring board having a main surface, a thermistor disposed on the main surface of the wiring board, and disposed on the main surface of the wiring board and electrically connected to the wiring board. A photodetector, a support member disposed around the photodetector and the thermistor on the main surface of the wiring board, a light transmission region, and disposed on the main surface of the wiring board via the support member. And the support member supports the Fabry-Perot interference filter in a peripheral region of the light transmission region, and the support member has a surrounding when viewed from the light transmission direction in the light transmission region. A first opening and a second opening that communicate with the inside of the surrounding area and the outside of the surrounding area are formed, and the Fabry-Perot interference filter is fixed to the board and the board. A first mirror; A first mirror and a second mirror that is movable with respect to the first mirror, and the photodetector and the thermistor are sandwiched between a plurality of support members on the main surface of the wiring board A wire passing through the first opening is connected to the photodetector, and a wire passing through the second opening is connected to the thermistor.
上記の光検出装置において、支持部材は、棒状であってもよく、支持部材の数は、2本であってもよい。 In the above-described photodetecting device, the support member may have a rod shape, and the number of support members may be two.
上記の光検出装置において、ファブリペロー干渉フィルタは、ボンディングパッドを有し、支持部材は、透過方向から見た場合に、ファブリペロー干渉フィルタのボンディングパッドに対応する位置に配置されていてもよい。 In the above photodetector, the Fabry-Perot interference filter may have a bonding pad, and the support member may be disposed at a position corresponding to the bonding pad of the Fabry-Perot interference filter when viewed from the transmission direction.
上記の光検出装置において、支持部材は、透過方向から見た場合に、ファブリペロー干渉フィルタの光透過領域から離間していてもよい。 In the above-described light detection device, the support member may be separated from the light transmission region of the Fabry-Perot interference filter when viewed from the transmission direction.
本発明によれば、小型化が可能な光検出装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the photodetector which can be reduced in size can be provided.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する部分を省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent part, and the overlapping part is abbreviate | omitted.
[第1実施形態]
[分光センサ]
図1に示されるように、分光センサ(光検出装置)1は、配線基板2と、光検出器3と、複数のスペーサ(支持部材)4と、ファブリペロー干渉フィルタ10と、を備えている。配線基板2は、主面2Aを有している。配線基板2の主面2A上には、光検出器3が実装される実装部2a、複数の電極パッド(ボンディングパッド)2b、及び例えばサーミスタ等の温度補償用素子が実装される実装部2cが設けられている。電極パッド2bのうち1つは、配線2dにより実装部2aと電気的に接続されている。電極パッド2bのうち他のものは、実装部2cと配線2dにより電気的に接続され、実装部2cに実装されるサーミスタ等を、分光センサ1の外部と電気的に接続するために用いられる。光検出器3は、例えば、赤外線検出器であって、InGaAs等が用いられた量子型センサ、又は、サーモパイル若しくはボロメータ等が用いられた熱型センサである。なお、紫外(UV)、可視、近赤外の各領域を検出する場合には、光検出器3としてシリコンフォトダイオード等を用いることができる。
[First Embodiment]
[Spectral sensor]
As shown in FIG. 1, the spectroscopic sensor (light detection device) 1 includes a
複数のスペーサ4は、配線基板2の主面2A上に固定されており、ファブリペロー干渉フィルタ10は、複数のスペーサ4上に固定されている。このようにして、複数のスペーサ4は、ファブリペロー干渉フィルタ10を支持し、ファブリペロー干渉フィルタ10は、配線基板2の主面2A上に配置される。このとき、ファブリペロー干渉フィルタ10への熱歪みの影響を抑制するために、複数のスペーサ4及びファブリペロー干渉フィルタ10は、可撓性を有する樹脂材料からなる接着部によって固定されることが好ましい。接着部を構成する樹脂材料としては、例えば、シリコーン系、ウレタン系、エポキシ系、アクリル系、ハイブリッド等の各種の樹脂材料が用いられ得る。好ましくは、樹脂材料としては、弾性率(又はヤング率)が0.1GPa以下の材料が用いられる。さらに、当該樹脂材料は、室温硬化又は低温硬化のものから選択されることが望ましい。
The plurality of
また、複数のスペーサ4の材料としては、例えばシリコン、セラミック、石英、ガラス、プラスチック等が用いられ得る。特に、ファブリペロー干渉フィルタ10において特に複数のスペーサ4と接する部分との熱膨張係数差を緩和するために、複数のスペーサ4の材料は、ファブリペロー干渉フィルタ10の材料と比較して、その熱膨張係数が同等又は小さい材料であることが好ましい。一例として、ファブリペロー干渉フィルタ10をシリコン基板上に形成する場合には、複数のスペーサ4は、石英又はシリコンといった熱膨張係数の小さい材料で形成されることが望ましい。なお、上述のように配線基板2とスペーサ4とを別体として形成する構成に代えて、配線基板2の表面上にスペーサ4となる部分を一体形成した構成としてもよい。光検出器3は、配線基板2とファブリペロー干渉フィルタ10との間においてファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域11と対向しており、ファブリペロー干渉フィルタ10を透過した光を検出する。なお、サーミスタ等の温度センサを配線基板2上に設置してもよい。
Moreover, as a material of the plurality of
後述するように、配線基板2、光検出器3、複数のスペーサ4及びファブリペロー干渉フィルタ10は、配線基板2がステム上に固定され且つファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域11がキャップの光透過窓に対向した状態で、CANパッケージ内に収容されている。配線基板2の電極パッド2b及びファブリペロー干渉フィルタ10の端子12,13は、ステムを貫通するリードピンのそれぞれとワイヤボンディングによって電気的に接続されている。光検出器3に対する電気信号の入出力等は、リードピン、電極パッド2b及び実装部2aを介して行われる。ファブリペロー干渉フィルタ10への電圧の印加は、リードピン及び端子12,13を介して行われる。
As will be described later, the
以下、スペーサ4の配置について説明する。スペーサ4は、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域11における光の透過方向から見た場合に、光透過領域11の周囲領域(光透過領域11を含まない領域であって、光透過領域11を囲む領域)の内側と、この周囲領域の外側とを連通する開口部を有するように配置されている。ここで、本明細書において、ある要素(例えばスペーサ4)が開口部を有するとは、当該要素がある領域(例えば光透過領域11)を隙間なく囲む環状のものではなく、少なくとも一箇所において切れ目を有していることを意味する。当該要素と開口部との長さの関係は、特に限定されるものではない。例えば、光透過領域11を囲む円、多角形等の図形の周上のうち一部にスペーサ4が設けられており、かつ全部にスペーサ4が設けられていなければ、スペーサ4は開口部を有しているものとする。なお、ファブリペロー干渉フィルタ10を安定的に設置するために、スペーサ4は、光の透過方向から見た場合に少なくとも光透過領域11の両側に配置されていることが好ましい。開口部を有するスペーサ4の具体例としては、直線状に延びる2本のスペーサ4を互いに平行に配置した場合(図4(A)参照)、四角形の4つの頂点のそれぞれに柱状のスペーサ4を配置した場合(図9参照)、スペーサ4をU字状に配置した場合(図10(A)参照)等を含む。
Hereinafter, the arrangement of the
本実施形態の分光センサ1においては、スペーサ4として、互いに平行に配置された2本の直線状のスペーサ4A,4Bが用いられている。これらのスペーサ4A,4Bは、スペーサ4A,4Bのそれぞれにおける同じ側の端部同士の間に、二点鎖線で示される開口部A1を有している。言い換えれば、スペーサ4A,4Bと2つの開口部A1,A1とにより、光透過領域11を囲む四角形が形成されている。この四角形における2辺には、スペーサ4A,4Bが設けられており、他の2辺には、スペーサ4A,4Bが設けられておらず、開口部A1,A1が形成されている。
In the spectroscopic sensor 1 of the present embodiment, two
また、分光センサ1では、実装部2aに接続された電極パッド2bは、配線基板2の主面2A上において、光透過領域11の周囲領域R1に配置されている。この電極パッド2bは、その全部が周囲領域R1内に配置されていてもよいし、その一部のみが周囲領域R1内に配置されていてもよい。
In the spectroscopic sensor 1, the
以上のように構成された分光センサ1では、測定光が入射すると、ファブリペロー干渉フィルタ10に印加している電圧に応じて、所定の波長を有する光がファブリペロー干渉フィルタ10を透過する。そして、ファブリペロー干渉フィルタ10を透過した光は、光検出器3で検出される。分光センサ1では、ファブリペロー干渉フィルタ10に印加する電圧を変化させながら、ファブリペロー干渉フィルタ10を透過した光を光検出器3で検出することで、分光スペクトルを得ることができる。
In the spectroscopic sensor 1 configured as described above, when measurement light is incident, light having a predetermined wavelength passes through the Fabry-
[ファブリペロー干渉フィルタ]
図2に示されるように、ファブリペロー干渉フィルタ10は、基板14を備えている。基板14の光入射側の表面14aには、反射防止層15、第1積層体30、犠牲層16及び第2積層体40がこの順序で積層されている。第1積層体30と第2積層体40との間には、枠状の犠牲層16によって空隙(エアギャップ)Sが形成されている。ファブリペロー干渉フィルタ10においては、第2積層体40に対して基板14の反対側から測定光が入射し、所定の波長を有する光が、ファブリペロー干渉フィルタ10の中央部に画定された光透過領域11を透過する。なお、基板14は、例えばシリコン、石英、ガラス等からなり、基板14がシリコンからなる場合には、反射防止層15及び犠牲層16は、例えば、酸化シリコンからなる。犠牲層16の厚みは、200nm〜10μmである。犠牲層16の厚みは、中心透過波長(すなわち、ファブリペロー干渉フィルタ10が透過させる波長の可変範囲の中央である波長)の1/2の整数倍であることが好ましい。
[Fabry-Perot interference filter]
As shown in FIG. 2, the Fabry-
第1積層体30のうち光透過領域11に対応する部分は、第1ミラー31として機能する。第1積層体30は、複数のポリシリコン層と複数の窒化シリコン層とが一層ずつ交互に積層されることで構成されている。第1ミラー31を構成するポリシリコン層及び窒化シリコン層それぞれの光学厚みは、中心透過波長(可変波長範囲の中心波長)の1/4の整数倍であることが好ましい。
A portion corresponding to the
第2積層体40のうち光透過領域11に対応する部分は、空隙Sを介して第1ミラー31と対向する第2ミラー41として機能する。第2積層体40は、第1積層体30と同様に、複数のポリシリコン層と複数の窒化シリコン層とが一層ずつ交互に積層されることで構成されている。第2ミラー41を構成するポリシリコン層及び窒化シリコン層それぞれの光学厚みは、中心透過波長(可変波長範囲の中心波長)の1/4の整数倍であることが好ましい。
A portion of the second
なお、第2積層体40において空隙Sに対応する部分には、第2積層体40の表面40aから空隙Sに至る複数の貫通孔40bが均一に分布されている。貫通孔40bは、第2ミラー41の機能に実質的に影響を与えない程度に形成されている。貫通孔40bの直径は、100nm〜5μmであり、貫通孔40bの開口面積は、第2ミラー41の面積の0.01〜10%を占める。
A plurality of through
ファブリペロー干渉フィルタ10においては、第1ミラー31及び第2ミラー41は、基板14に支持されている。そして、第1ミラー31は、基板14の光入射側に配置されており、第2ミラー41は、空隙Sを介して第1ミラー31の光入射側に配置されている。
In the Fabry-
第1ミラー31には、光透過領域11を囲むように第1電極17が形成されている。第1電極17は、ポリシリコン層に不純物をドープして低抵抗化することで形成されている。
A
第1ミラー31には、光透過領域11を含むように第2電極18が形成されている。第2電極18は、ポリシリコン層に不純物をドープして低抵抗化することで形成されている。ポリシリコン層において、第2電極18の大きさは、光透過領域11の全体を含む大きさであることが好ましく、光透過領域11の大きさと略同一であってもよい。
A
第2ミラー41には、第1電極17及び第2電極18と対向するように第3電極19が形成されている。第3電極19は、ポリシリコン層に不純物をドープして低抵抗化することで形成されている。
A
ファブリペロー干渉フィルタ10においては、第2電極18は、第1ミラー31と第2ミラー41とが対向する対向方向Dにおいて、第1電極17に対して第3電極19の反対側に位置している。すなわち、第1電極17と第2電極18とは、第1ミラー31において同一平面上に配置されておらず、第2電極18は、第1電極17よりも第3電極19から離れている。
In the Fabry-
図1及び図2に示されるように、ファブリペロー干渉フィルタ10に電圧を印加するための端子12は、光透過領域11を挟んで対向するように一対設けられている。各端子12は、第2積層体40の表面40aから第1積層体30に至る貫通孔内に配置されており、配線21を介して、第1電極17と電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a pair of
図1及び図2に示されるように、ファブリペロー干渉フィルタ10に電圧を印加するための端子13は、光透過領域11を挟んで対向するように一対設けられている。なお、一対の端子12が対向する方向と、一対の端子13が対向する方向とは、直交している。各端子13は、配線22を介して、第3電極19と電気的に接続されている。また、第3電極19は、配線23を介して、第2電極18とも電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a pair of
図2に示されるように、第1積層体30の表面30aには、端子13から対向方向Dに沿って延びる配線23を囲むように環状に延在するトレンチ26、及び第1電極17の内縁に沿って環状に延在するトレンチ27が設けられる。トレンチ26は、第1電極17と配線23とを電気的に絶縁している。トレンチ27は、第1電極17と第1電極17の内側の領域とを電気的に絶縁している。各トレンチ26,27内の領域は、絶縁材料であっても、空隙であってもよい。
As shown in FIG. 2, on the
第2積層体40の表面40aには、端子12を囲むように環状に延在するトレンチ28が設けられている。トレンチ28の底面は、犠牲層16に達している。トレンチ28は、端子12と第3電極19とを電気的に絶縁している。トレンチ28内の領域は、絶縁材料であっても、空隙であってもよい。
A
基板14の光出射側の表面14bには、反射防止層51、第3積層体52、中間層53及び第4積層体54がこの順序で積層されている。反射防止層51及び中間層53は、それぞれ、反射防止層15及び犠牲層16と同様の構成を有している。第3積層体52及び第4積層体54は、それぞれ、基板14を基準として第1積層体30及び第2積層体40と対称の積層構造を有している。これらの反射防止層51、第3積層体52、中間層53及び第4積層体54によって、応力調整層50が構成されている。基板14と応力調整層50とによって、支持体が構成される。なお、基板14単体を支持体としてもよい。応力調整層50は、基板14の光出射側に配置されており、基板14の反りを抑制する機能を有している。応力調整層50には、光透過領域11を含むように開口50aが設けられている。応力調整層50の光出射側の表面50bには、遮光層29が形成されている。遮光層29は、アルミニウム等からなり、測定光を遮光する機能を有している。
An antireflection layer 51, a third
以上のように構成されたファブリペロー干渉フィルタ10においては、端子12,13を介して第1電極17と第3電極19との間に電圧が印加されると、当該電圧に応じた静電気力が第1電極17と第3電極19との間に発生する。それによって、第2ミラー41は、基板14に固定された第1ミラー31側に引き付けられるように駆動され、第1ミラー31と第2ミラー41との距離が調整される。ファブリペロー干渉フィルタ10を透過する光の波長は、光透過領域11における第1ミラー31と第2ミラー41との距離に依存するため、第1電極17と第3電極19との間に印加する電圧を調整することで、透過する光の波長を適宜選択することができる。このとき、第2電極18は、電気的に接続された第3電極19と同電位となるため、光透過領域11において第1ミラー31及び第2ミラー41を平坦に保つための補償電極として機能する。
In the Fabry-
[分光センサの製造工程]
次に、図3〜8を参照して、本実施形態に係る分光センサの製造工程について説明する。図3〜5及び図8は、製造工程を示すための平面図であり、図6は、図5(B)に対応する側面図であり、図7は図5(B)のVII−VII線断面図及びその一部拡大図である。図3(A)に示されるように、まず、ステム6を用意する。ステム6は、例えばTO−CANステムである。ステム6は、円盤状のベース6aに、導電性を有するリードピン6bが貫通した構成を有する。
[Manufacturing process of spectroscopic sensor]
Next, with reference to FIGS. 3-8, the manufacturing process of the spectroscopic sensor which concerns on this embodiment is demonstrated. 3-5 and FIG. 8 are plan views for illustrating the manufacturing process, FIG. 6 is a side view corresponding to FIG. 5 (B), and FIG. 7 is a line VII-VII in FIG. 5 (B). It is sectional drawing and its one part enlarged view. As shown in FIG. 3A, first, the
次に、図3(B)に示されるように、ステム6のベース6aの上に配線基板2を配置し、ベース6aと配線基板2とを樹脂により接着する。配線基板2の上には、光検出器3を固定するための実装部2aと、複数の電極パッド2b(ボンディングパッド)と、サーミスタ7を配置するための実装部2cと、が配置されている。実装部2a,2cは、それぞれ別個の電極パッド2bと、配線2dにより電気的に接続されている。
Next, as shown in FIG. 3B, the
次に、図4(A)に示されるように、配線基板2の実装部2a,2c上に、それぞれ光検出器3及びサーミスタ7を配置する。また、配線基板2上に2本の棒状部材であるスペーサ4A,4Bを、互いに平行に延びるように配置する。スペーサ4は、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域11における光の透過方向(紙面に垂直な方向)から見た場合に、二つの開口部A1,A1を有するように設けられる。開口部A1,A1は、光透過領域11の周囲領域R1の内側と、周囲領域R1の外側と、を連通する。光検出器3が実装された実装部2aに電気的に接続された電極パッド2bは、配線基板2の主面2A上において、光透過領域11の周囲領域R1内に配置される。
Next, as shown in FIG. 4A, the
2本のスペーサ4A,4Bは、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域11における光の透過方向から見た場合に、光透過領域11の周囲領域に配置される。すなわち、スペーサ4A,4Bは、光透過領域11における光の透過方向から見た場合に、光透過領域11から離間して配置される。なお、サーミスタ7については省略してもよい。
The two
次に、図4(B)に示されるように、光検出器3、サーミスタ7、電極パッド2bと、ステム6のリードピン6bとを、ワイヤ8を用いてワイヤボンディングにより電気的に接続する。ワイヤ8の材質は、例えば金(Au)である。
Next, as shown in FIG. 4B, the
ここで、光検出器3に電気的に接続された電極パッド2bは、配線基板2の主面2A上において、光透過領域11の周囲領域R1内に配置されている。また、光検出器3に電気的に接続された電極パッド2bに接続されるワイヤ8は、スペーサ4A,4Bの間に形成された開口部A1を経由して、ステム6のリードピン6bに接続されている。
Here, the
次に、図5(A)に示されるように、スペーサ4にダイボンド樹脂5(接着部)を塗布する。ここで、ダイボンド樹脂5は、光透過領域11における光の透過方向から見た場合に、光透過領域11の周囲領域の内側と、この周囲領域の外側と、を連通する開口部を有するように設けられる。ここで、ダイボンド樹脂5が開口部を有するとは、ダイボンド樹脂5が切れ目のない環状となっていないことを意味し、先にスペーサ4について例示したのと同様の形状を含む。具体的には、ダイボンド樹脂5は、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域11における光の透過方向から見た場合に、ファブリペロー干渉フィルタ10の両方の側のみに配置されるように塗布される。図5(A)に示される例の場合には、ダイボンド樹脂5は、スペーサ4A,4Bの上面の略全長にわたって塗布される。
Next, as shown in FIG. 5A, a die bond resin 5 (adhesive portion) is applied to the
次に、図5(B)に示されるように、スペーサ4の上にファブリペロー干渉フィルタ10を配置する。これにより、ファブリペロー干渉フィルタ10は、ダイボンド樹脂5を介してスペーサ4の上に固定される(光検出器3の上に離間してファブリペロー干渉フィルタ10が配置される)。このとき、ファブリペロー干渉フィルタ10は、ファブリペロー干渉フィルタ10のボンディングパッドとしての端子12,13に対応する位置にスペーサ4が配置されるように配置される。さらに、ファブリペロー干渉フィルタ10の端子12,13とステム6のリードピン6bとを、ワイヤ8により電気的に接続する。ワイヤ8の材質は、例えば金(Au)である。
Next, as shown in FIG. 5B, the Fabry-
図5(B)に対応する側面図を図6に示す。ファブリペロー干渉フィルタ10とスペーサ4A,4Bの間は、ダイボンド樹脂5により接着されている。
A side view corresponding to FIG. 5B is shown in FIG. The Fabry-
さらに、図5におけるVII−VII線断面図を図7(A)に示す。図7(A)における楕円EBにより囲まれた部分に相当する拡大図を図7(B)に示す。 Further, a sectional view taken along line VII-VII in FIG. 5 is shown in FIG. An enlarged view corresponding to a portion surrounded by an ellipse EB in FIG. 7A is shown in FIG.
スペーサ4A及び4Bは、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域11から離間している。また、ファブリペロー干渉フィルタ10の端子12,13に対応する位置、具体的には端子12,13の真下には、スペーサ4A,4Bが位置している。スペーサ4A,4Bの上面と、ファブリペロー干渉フィルタ10の遮光層29とが接するように、ファブリペロー干渉フィルタ10は、スペーサ4A,4Bの上面に接着されている。さらに、図7(B)に示されるように、スペーサ4Aの外側面4Aaは、ファブリペロー干渉フィルタ10の外側面10aと比較して、僅かに外側に位置している。
The
図5(B)に続く工程を図8に示す。図8に示されるように、ステム6のベース6aの上に、金属からなるキャップ9を取り付けて、ファブリペロー干渉フィルタ10及び光検出器3等を封止する。キャップ9は、略円柱状であり、その上面に円形の透過窓9aを備えている。透過窓9aは、ガラスやシリコン、ゲルマニウム等の、分光センサ1の適用波長範囲に対応した材料を用いた透過窓であってもよい。また、透過窓9aは、反射防止膜付き窓、又は適用波長範囲を制限するバンドパスフィルタであってもよい。図3〜8を参照して上述した製造工程により、分光センサ1が得られる。
The process following FIG. 5B is shown in FIG. As shown in FIG. 8, a cap 9 made of metal is attached on the
本実施形態の分光センサ1では、光透過領域11の周囲領域R1の内側と、周囲領域R1の外側と、を連通する開口部A1,A1がスペーサ4A,4Bに設けられている。このため、光検出器3に電気的に接続された電極パッド2bを光透過領域11の周囲領域の、スペーサ4A,4Bにより囲まれた領域の内側に配置した場合であっても、この電極パッド2bと他の素子とを電気的に接続するためのワイヤ8を、スペーサ4A,4Bの開口部A1を経由するように設けることにより、光検出器3に対する電気的な接続を確保することができる。したがって、ファブリペロー干渉フィルタ10における光の透過方向から見た場合に、光検出器3に電気的に接続された電極パッド2bを、ファブリペロー干渉フィルタ10の外側に配置する必要がない。したがって、分光センサ1の大きさをファブリペロー干渉フィルタ10の大きさとほぼ同等とすることができ、分光センサ1を小型化することができる。
In the spectroscopic sensor 1 of this embodiment, openings A1 and A1 that connect the inside of the surrounding region R1 of the
また、スペーサ4A,4Bが開口部A1,A1を有するため、密閉された空間がファブリペロー干渉フィルタ10、スペーサ4及びダイボンド樹脂5によって形成されることがない。したがって、分光センサ1の製造時におけるダイボンド樹脂5の熱硬化時に、ファブリペロー干渉フィルタ10、スペーサ4及びダイボンド樹脂5によって囲まれた空気が熱膨張してダイボンド樹脂5を破裂させることがなくなる。これによりファブリペロー干渉フィルタ10のアライメントずれが生じて光学的特性が低下することを抑制することができる。さらに、光検出器3として例えばサーモパイル等のメンブレン構造を有する素子を用いた場合に、空気の熱膨張により光検出器3のメンブレン構造が破損することを防止することができる。
Further, since the
また、光検出器3に電気的に接続された電極パッド2bが、光透過領域11の周囲領域R1内の、スペーサ4A,4Bにより囲まれた領域の内側に配置されている。このため、この電極パッド2bと他の素子とを電気的に接続するための配線を、スペーサ4A,4Bの開口部A1を経由するように設けることにより、光検出器3に対する電気的な接続を確保することができる。したがって、電極パッド2bを、スペーサ4A,4Bにより囲まれた領域の外に配置した場合と比較して、電極パッド2bを配置するためのスペースが不要となり、分光センサ1を小型化することができる。
Further, the
また、ファブリペロー干渉フィルタ10は端子12,13を有し、スペーサ4A,4Bは、ファブリペロー干渉フィルタ10における光の透過方向から見た場合に、ファブリペロー干渉フィルタ10の端子12,13に対応する位置に配置されている。このため、分光センサ1の製造時におけるワイヤボンディング工程において、ファブリペロー干渉フィルタ10の端子12,13が、端子12,13に対応する位置に設けられたスペーサ4A,4Bにより支持されるため、ワイヤボンディング性を向上させることができる。
The Fabry-
また、ファブリペロー干渉フィルタ10が光透過領域11を有し、スペーサ4A,4Bが、ファブリペロー干渉フィルタ10における光の透過方向から見た場合に、ファブリペロー干渉フィルタ10の光透過領域11から離間している。したがって、スペーサ4A,4Bと光透過領域11とが離間しているため、分光センサ1の製造時において、ダイボンド樹脂5がはみ出した場合でも、ダイボンド樹脂5が光透過領域11に浸入することを抑制することができる。仮にダイボンド樹脂5が余分に塗布された場合であっても、余分なダイボンド樹脂5はスペーサ4A,4Bの下側へ伝うこととなり、これにより光透過領域11にダイボンド樹脂5が伝うことを防止することもできる。
The Fabry-
また、図7(B)に示したように、スペーサ4Aの外側面がファブリペロー干渉フィルタ10の外側面と比較して僅かに外側に位置していることにより、ダイボンド樹脂5の樹脂のフィレットが形成されるため、確実に接着がなされる。
7B, the outer surface of the
[変形例]
なお、図4(B)を参照して説明したスペーサ4の配置、及び図5(A)を参照して説明したダイボンド樹脂5の配置については、種々の変形をすることができる。例えば、図9に示されるように、矩形の配線基板2の4個の頂点のそれぞれの近傍に柱状のスペーサ4Cを配置し、4本のスペーサ4Cのそれぞれの上面にダイボンド樹脂5をドット状に塗布してもよい。
[Modification]
Various arrangements of the
また、図10(A)に示されるように、配線基板2上にU字状のスペーサ4Dを固定し、このU字状のスペーサ4Dの上面の略全長にわたってダイボンド樹脂5を塗布してもよい。
Further, as shown in FIG. 10A, a
また、図10(B)に示されるように、配線基板2の4個の頂点のうち配線基板2の対角線上に位置する2つの頂点にL字型のスペーサ4Eを固定し、このスペーサ4Eの上面にわたってダイボンド樹脂5を塗布してもよい。
Further, as shown in FIG. 10B, L-shaped
また、上記実施形態では、図2に示されるように、光透過領域11が開口50aより狭い領域であるとして説明を行ったが、本発明は、このような形態に限定されない。予め幅が絞られた光を入射光として導入する場合には、図2に示されるように、光透過領域11は開口50aより狭くなる。しかしながら、例えば、開口50aより幅の広い光を入射光として導入する場合には、開口50aが光透過領域11を画定する。本発明は、このような形態にも適用可能である。
In the above embodiment, as illustrated in FIG. 2, the
また、例えば、光検出装置は、主面を有する配線基板と、配線基板の主面上に配置され、配線基板と電気的に接続された光検出器と、配線基板の主面上において光検出器の周囲に配置された支持部材と、光透過領域を有し、支持部材を介して配線基板の主面上に配置されたファブリペロー干渉フィルタと、を備え、支持部材は、光透過領域の周囲領域においてファブリペロー干渉フィルタを支持しており、支持部材は、光透過領域における光の透過方向から見た場合に、周囲領域の内側と周囲領域の外側とを連通する開口部を有する。 Further, for example, the photodetection device includes a wiring board having a main surface, a photodetector disposed on the main surface of the wiring board and electrically connected to the wiring board, and light detection on the main surface of the wiring board. And a Fabry-Perot interference filter having a light transmission region and disposed on the main surface of the wiring board via the support member, the support member having a light transmission region. The Fabry-Perot interference filter is supported in the surrounding region, and the support member has an opening that communicates the inside of the surrounding region and the outside of the surrounding region when viewed from the light transmission direction in the light transmitting region.
この光検出装置では、開口部は、支持部材に設けられている。このため、光検出器に電気的に接続されたボンディングパッドを光透過領域の周囲領域に配置した場合であっても、このボンディングパッドと他の素子とを電気的に接続するための配線を、支持部材の開口部を経由するように設けることにより、光検出器に対する電気的な接続を確保することができる。したがって、ファブリペロー干渉フィルタにおける光の透過方向から見た場合に、ボンディングパッドをファブリペロー干渉フィルタの外側に配置する必要がない。したがって、光検出装置の大きさをファブリペロー干渉フィルタの大きさとほぼ同等とすることができ、光検出装置を小型化することができる。 In this photodetection device, the opening is provided in the support member. For this reason, even when the bonding pad electrically connected to the photodetector is disposed in the peripheral region of the light transmission region, wiring for electrically connecting the bonding pad and other elements is provided. By providing the support member so as to pass through the opening of the support member, electrical connection to the photodetector can be ensured. Therefore, when viewed from the direction of light transmission in the Fabry-Perot interference filter, there is no need to dispose the bonding pad outside the Fabry-Perot interference filter. Therefore, the size of the photodetection device can be made substantially equal to the size of the Fabry-Perot interference filter, and the photodetection device can be miniaturized.
ここで、本発明の光検出装置では、光検出器に電気的に接続されたボンディングパッドの少なくとも一部は、周囲領域内に配置されていてもよい。この構成によれば、ボンディングパッドと他の素子とを電気的に接続するための配線を、支持部材の開口部を経由するように設けることにより、光検出器に対する電気的な接続を確保することができる。したがって、ボンディングパッドを、支持部材により囲まれた領域の外に配置した場合と比較して、ボンディングパッドを配置するためのスペースが不要となり、光検出装置を小型化することができる。 Here, in the light detection device of the present invention, at least a part of the bonding pads electrically connected to the light detector may be arranged in the surrounding region. According to this configuration, by providing wiring for electrically connecting the bonding pad and other elements so as to pass through the opening of the support member, electrical connection to the photodetector can be ensured. Can do. Therefore, as compared with the case where the bonding pad is disposed outside the region surrounded by the support member, a space for disposing the bonding pad becomes unnecessary, and the photodetection device can be downsized.
さらに、例えば光検出装置は、主面を有する搭載基板と、搭載基板の主面上に配置された光検出器と、搭載基板の主面上において光検出器の周囲に設けられた支持部材と、光透過領域を有し、支持部材を介して搭載基板の主面上に配置されたファブリペロー干渉フィルタと、を備え、支持部材は、光透過領域の周囲領域においてファブリペロー干渉フィルタを支持しており、支持部材は、光透過領域における光の透過方向から見た場合に、周囲領域の内側と周囲領域の外側とを連通する開口部を形成し、ファブリペロー干渉フィルタは、支持体と、支持体に固定された第1ミラーと、第1ミラーと空隙を介して対向し、第1ミラーに対して移動可能な第2ミラーと、を有し、支持部材とファブリペロー干渉フィルタとは、樹脂材料により形成された接着部によって互いに固定され、第1ミラーと第2ミラーとが対向する方向における空隙の厚さは、ファブリペロー干渉フィルタの支持体の厚さよりも小さい。 Further, for example, the photodetector includes a mounting substrate having a main surface, a photodetector disposed on the main surface of the mounting substrate, and a support member provided around the photodetector on the main surface of the mounting substrate. A Fabry-Perot interference filter having a light transmission region and disposed on the main surface of the mounting substrate via a support member, the support member supporting the Fabry-Perot interference filter in a peripheral region of the light transmission region The support member forms an opening that communicates the inside of the surrounding region and the outside of the surrounding region when viewed from the light transmission direction in the light transmitting region, and the Fabry-Perot interference filter includes the support, A first mirror fixed to the support, and a second mirror that is opposed to the first mirror via a gap and is movable with respect to the first mirror, the support member and the Fabry-Perot interference filter, Made of resin material Are secured together by a bonding portion, the thickness of the air gap in the direction in which the first mirror and the second mirror faces is less than the thickness of the support of the Fabry-Perot interference filter.
光検出装置では、ファブリペロー干渉フィルタは、ボンディングパッドを有し、支持部材は、透過方向から見た場合に、ファブリペロー干渉フィルタのボンディングパッドに対応する位置に配置されていてもよい。この構成によれば、光検出装置の製造時におけるワイヤボンディング工程において、ファブリペロー干渉フィルタのボンディングパッドが、当該ボンディングパッドに対応する位置に設けられた支持部材により支持されるため、ワイヤボンディング性を向上させることができる。 In the light detection device, the Fabry-Perot interference filter may have a bonding pad, and the support member may be disposed at a position corresponding to the bonding pad of the Fabry-Perot interference filter when viewed from the transmission direction. According to this configuration, since the bonding pad of the Fabry-Perot interference filter is supported by the support member provided at the position corresponding to the bonding pad in the wire bonding process at the time of manufacturing the photodetector, the wire bonding property is improved. Can be improved.
光検出装置では、支持部材は、透過方向から見た場合に、ファブリペロー干渉フィルタの光透過領域から離間していてもよい。この構成によれば、支持部材と光透過領域とが離間しているため、光検出装置の製造時において、接着部に用いられる樹脂等の材料が接着部からはみ出した場合でも、この樹脂等の材料が光透過領域に浸入することを抑制することができる。 In the light detection device, the support member may be separated from the light transmission region of the Fabry-Perot interference filter when viewed from the transmission direction. According to this configuration, since the support member and the light transmission region are separated from each other, even when a material such as a resin used for the bonding portion protrudes from the bonding portion at the time of manufacturing the photodetector, the resin or the like The material can be prevented from entering the light transmission region.
1…分光センサ(光検出装置)、2…配線基板、2A…主面、2b…電極パッド(ボンディングパッド)、3…光検出器、4,4A〜4E…スペーサ(支持部材)、10…ファブリペロー干渉フィルタ、11…光透過領域、12,13…端子(ボンディングパッド)、A1…開口部、R1…光透過領域11の周囲領域。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spectral sensor (light detection apparatus), 2 ... Wiring board, 2A ... Main surface, 2b ... Electrode pad (bonding pad), 3 ... Photo detector, 4, 4A-4E ... Spacer (support member), 10 ... Fabry Perot interference filter, 11... Light transmission region, 12, 13... Terminal (bonding pad), A1.
Claims (4)
前記配線基板の前記主面上に配置されたサーミスタと、
前記配線基板の前記主面上に配置され、前記配線基板と電気的に接続された光検出器と、
前記配線基板の前記主面上において前記光検出器及び前記サーミスタの周囲に配置される支持部材と、
光透過領域を有し、前記支持部材を介して前記配線基板の前記主面上に配置されたファブリペロー干渉フィルタと、を備え、
前記支持部材は、前記光透過領域の周囲領域において前記ファブリペロー干渉フィルタを支持しており、
前記支持部材は、前記光透過領域における光の透過方向から見た場合に、前記周囲領域を挟むように配置されると共に、前記周囲領域の内側と前記周囲領域の外側とを連通する第1開口部及び第2開口部を形成し、
前記ファブリペロー干渉フィルタは、基板と、前記基板に固定された第1ミラーと、前記第1ミラーと空隙を介して対向し、前記第1ミラーに対して移動可能な第2ミラーと、を有し、
前記光検出器及び前記サーミスタは、前記配線基板の前記主面上において複数の前記支持部材に挟まれた領域に配置され、
前記光検出器には、前記第1開口部を経由するワイヤが接続され、
前記サーミスタには、前記第2開口部を経由するワイヤが接続される、光検出装置。 A wiring board having a main surface;
A thermistor disposed on the main surface of the wiring board;
A photodetector disposed on the main surface of the wiring board and electrically connected to the wiring board;
A support member disposed around the photodetector and the thermistor on the main surface of the wiring board;
A Fabry-Perot interference filter having a light transmission region and disposed on the main surface of the wiring board via the support member,
The support member supports the Fabry-Perot interference filter in a peripheral region of the light transmission region;
The support member is disposed so as to sandwich the surrounding area when viewed from the light transmission direction in the light transmission area, and communicates the inside of the surrounding area and the outside of the surrounding area. Forming a second portion and a second opening,
The Fabry-Perot interference filter includes a substrate, a first mirror fixed to the substrate, and a second mirror that faces the first mirror through a gap and is movable with respect to the first mirror. And
The photodetector and the thermistor are arranged in a region sandwiched between the plurality of support members on the main surface of the wiring board,
A wire passing through the first opening is connected to the photodetector.
A light detection device, wherein a wire passing through the second opening is connected to the thermistor.
前記支持部材の数は、2本である、請求項1に記載の光検出装置。 The support member is rod-shaped,
The photodetection device according to claim 1, wherein the number of the support members is two.
前記支持部材は、前記透過方向から見た場合に、前記ファブリペロー干渉フィルタのボンディングパッドに対応する位置に配置されている、請求項1又は2に記載の光検出装置。 The Fabry-Perot interference filter has a bonding pad,
The photodetecting device according to claim 1, wherein the support member is disposed at a position corresponding to a bonding pad of the Fabry-Perot interference filter when viewed from the transmission direction.
The photodetecting device according to claim 1, wherein the support member is separated from the light transmission region of the Fabry-Perot interference filter when viewed from the transmission direction.
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