CN101970995B - 分光器的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及分光器的制造方法。首先，准备以外形为长方体形状、在底面上具有一对沟槽、具有半球状的凹部(10)的方式被树脂成型的箱体(5)。接着，将光固化性的树脂剂(27)涂布于该箱体(5)的凹部(10)的底部的区域(12)。接着，将通过在底面沿着规定的方向排列多个光栅沟槽而形成的光透过性的模具(28)抵接于被涂布的树脂剂(27)，并且照射光而使树脂剂(27)固化，将形成有多个光栅沟槽的光栅(29)设置于凹部(9)的区域(12)。接着，以覆盖光栅(29)的方式通过蒸镀Al或Au等来设置反射膜(15)。接着，将光检测元件(4)容纳于封装体(2)内。由此，能够容易地制造可靠性高的分光器。

Description

分光器的制造方法

技术领域

本发明涉及对光进行分光并进行检测的分光器的制造方法。

背景技术

作为以往的分光器，例如众所周知由专利文献1～4所记载的分光器。在专利文献1中所记载的是以分光部对入射到封装体内的光进行分光并由光检测元件加以检测，并将形成有光栅沟槽的构件作为分光部而固定于圆筒形状的封装体的内壁面的分光器。

专利文献1：美国专利第4644632号说明书

专利文献2：日本特开2000-298066号公报

专利文献3：日本特开平8-145794号公报

专利文献4：日本特开2004-354176号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，在制造如以上所述那样的分光器的时候，在将光栅沟槽形成于规定的构件之后，因为将该构件固定于封装体的内壁面，所以会担心分光器的制造工序变得烦杂。

因此，本发明是有鉴于这样的情况而悉心研究的结果，以提供一种能够容易地制造可靠性高的分光器的分光器的制造方法为目的。

解决问题的方法

为了达到上述目的，本发明所涉及的分光器的制造方法的特征在于，是一种由分光部对光进行分光并由光检测元件进行检测的分光器的制造方法，包含以下工序：准备封装体的工序，该封装体的外形为长方体形状，并且形成有凹部，该凹部具有以第1区域和包围该第1区域的第2区域在同一曲面上连续的方式设置的内壁面；形成树脂层的工序，在准备了封装体之后，将树脂层形成于第1区域；形成光栅沟槽的工序，在形成了树脂层之后，通过将模具抵接于该树脂层，从而形成沿着规定的方向排列的多个光栅沟槽；设置分光部的工序，在形成了光栅沟槽之后，通过将反射膜形成于树脂层，从而将所述分光部设置于封装体中；以及容纳光检测元件的工序，在设置了分光部之后，将所述光检测元件容纳于封装体中。

在该分光器的制造方法中，封装体的第1区域以及第2区域的周围部分成为相对厚壁，另外，第1区域和第2区域在同一曲面上连续。因此，在将用于形成光栅沟槽的模具抵接于形成于第1区域的树脂层的时候，难以在封装体上产生形变，另外，即使在封装体上产生形变的情况下，因为在曲面的区域形变被分散，所以也抑制了光栅沟槽的位置偏移。因此，能够将模具直接抵接于形成于封装体的树脂层而形成光栅沟槽，并能够将分光部设置于封装体中。因此，能够容易地制造可靠性高的分光器。

在本发明所涉及的分光器的制造方法中，在形成树脂层的工序中，优选将作为树脂层的光固化性的树脂剂配置于第1区域，在形成光栅沟槽的工序中，优选通过将光透过性的模具抵接于树脂剂并且照射光而使树脂剂固化，从而形成光栅沟槽。在此情况下，在将光栅设置于封装体中的时候，没有必要对树脂剂加热。因此，即使在由树脂剂构成封装体的情况下，也能够适当地将光栅沟槽设置于封装体中。

在本发明所涉及的分光器的制造方法中，在准备封装体的工序中，优选以形成在规定的方向上位于分光部的两侧并且沿着与规定的方向垂直的方向延伸的一对沟槽的方式，由树脂对封装体进行一体成型。在此情况下，在准备被树脂成型的封装体的时候，即使在该封装体上产生收缩，也可以由一对沟槽缓和在规定的方向上的收缩。因此，即使在封装体上产生收缩的情况下，由于抑制了在规定的方向上的光栅沟槽的位置偏移，因而也能够制造可靠性更加高的分光器。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种能够容易地制造可靠性高的分光器的分光器的制造方法。

附图说明

图1是由本发明所涉及的分光器的制造方法制造的分光器的一个实施方式的截面图。

图2是图1的分光器的主要部分放大截面图。

图3是图1的分光器的下面图。

图4是图1的分光器的封装体的平面图。

图5是表示图1的分光器的制造工序的截面图。

图6是表示图1的分光器的制造工序的截面图。

符号的说明

1…分光器、2…封装体、3…分光部、4…光检测元件、10…凹部、11…沟槽、12…区域(第1区域)、13…区域(第2区域)、14…光栅沟槽、27…树脂剂、28…模具、29…光栅

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的优选的实施方式进行详细的说明。还有，在各个附图中，将相同的符号标注于相同或者相当的部分，从而省略重复的说明。

图1是由本发明所涉及的分光器的制造方法制造的分光器的一个实施方式的截面图。如图1所示，分光器1由光检测元件4来检测光L2，光L2是由分光部3对入射到封装体2内的光L1进行反射并分光后的光。

封装体2具有长方体形状的箱体5以及长方形板状的盖体6。箱体5以及盖体6由具有遮光性或者吸光性的树脂，例如液晶性全芳香性聚酯树脂、聚碳酸酯或者黑色环氧树脂等构成。

在箱体5上，设置有底面为平面的截面长方形的凹部7，在该凹部7的底面上设置有底面为平面的截面长方形的凹部8。进而，在凹部8的底面上设置有底面为平面的截面长方形的凹部9，在该凹部9的底面上设置有半球状的凹部10。另外，在箱体5的底面上设置有一对沟槽11。还有，半球状的凹部10可以是球面，也可以是非球面。

凹部10的内壁面包含底部的区域12(第1区域)、包围区域12的区域13(第2区域)。区域12和区域13是连续的区域，并且存在于同一曲面上。在区域12上，形成光栅29，光栅29形成有在规定的方向上排列的多个光栅沟槽14，在凹部10的底部设置有包含这些光栅29的分光部3。光栅的类型可以是锯齿型的闪耀光栅(blazed grating)、矩形的二元光栅(binary grating)、正弦波形状的全息光栅(holographicgrating)等。通过调整反射膜15的大小从而也可以调整光学NA。反射膜15以不产生没有被分光而只被反射的光的方式被设置于比形成有光栅沟槽14的区域12小的区域。虽然没有图示，但是也可以以覆盖该反射型光栅的反射膜15的方式由蒸镀等形成SiO₂或MgF₂等的钝化膜。此时，钝化膜只要是覆盖反射膜15即可，也可以比形成有光栅沟槽14的区域12大或小。

图2是分光部3的放大截面图，图3是分光器的下面图。如图2、3所示，分光部3由形成有多个光栅沟槽14的光栅29和以覆盖该光栅29的方式设置的反射膜15构成。该反射膜15例如通过以覆盖形成有光栅29的区域12的方式蒸镀Al或Au等而被设置。这样，分光部3是将反射膜15蒸镀于具有多个光栅沟槽14的光栅29而构成的反射型光栅。

如图1所示，在凹部9中，以与分光部3相对的方式嵌合有光透过基板16。光透过基板16由BK7、Pyrex(注册商标)、石英等的光透过性玻璃、塑料等而被形成为长方形板状，并使光L1、L2透过。在光透过基板16的上面形成有具有光L1、L2所通过的光通过开口16c的光吸收层16a。作为光吸收层16a的材料，可以列举黑色抗蚀剂、放入填料(碳或氧化物等)的有色树脂(硅树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、复合树脂等)、Cr或Co等的金属或者氧化金属、或者其层叠膜、多孔状的陶瓷或金属或者氧化金属。在光吸收层16a的上面侧或者下面侧，设置有配线(没有图示)。

图4是箱体5的平面图。如图4所示，光透过基板16以及箱体5以在光栅沟槽14的排列方向上的凹部9的侧面和光透过基板16的侧面之间的间隙b比在垂直于光栅沟槽14的排列方向的方向上的凹部9的侧面和光透过基板16的侧面之间的间隙a小的方式构成。

如图1所示，在光透过基板16上，安装有光检测元件4。该光检测元件4被形成为长方形板状，在分光部3侧的面上，形成有光检测部21。光检测元件4通过凸块18而被倒装焊接，从而被安装于光透过基板16。另外，光检测元件4经由凸块18而与被设置于光透过基板16上的配线电连接。还有，在光透过基板16与光检测元件4之间的除了光L1、L2的光路之外的区域上，为了提高光透过基板16与光检测元件4的连接强度，以覆盖凸块18的方式涂布树脂剂20。

光检测部21是CCD影像传感器、PD阵列或者CMOS影像传感器等，多个通道(channel)沿着光栅沟槽14的排列方向排列。在光检测部21为CCD影像传感器的情况下，通过对在入射到二维配置的像素的位置上的光的强度信息进行线合并(line binning)，从而作为一维的位置上的光的强度信息，并时序列地读出该一维的位置上的光的强度信息。即被线合并的像素的线成为1个通道。在光检测部21为PD阵列或者CMOS影像传感器的情况下，由于时序列地读出在入射到一维配置的像素的位置上的光的强度信息，因而1个像素成为1个通道。

还有，光检测部21是PD阵列或者CMOS影像传感器，在像素二维排列的情况下，在与光栅沟槽14的排列方向平行的一维排列方向上排列的像素的线成为1个通道。另外，在光检测部21为CCD影像传感器的情况下，在光检测元件4中使用例如排列方向上的通道彼此的间隔为12.5μm、通道全长(被线合并的一维像素列的长度)为1mm、被排列的通道数为256的构件。

另外，在光检测元件4中，形成有在通道的排列方向上与光检测部21并列设置且使行进于分光部3的光L1通过的光通过孔22。光通过孔22是在与通道的排列方向大致垂直的方向上延伸的狭缝(例如长度为0.5～1mm、宽度为10～100μm)，在相对于光检测部21被高精度地定位的状态下通过蚀刻等而形成。

被埋设于箱体5的多根引接导线17的基端部露出于凹部8。该引接导线17的前端部向箱体5的外部延伸。引接导线17的基端部由电线16b而与光透过基板16的配线引线接合且电连接。通过光检测元件4的光检测部21接收光L2而产生的电信号经由光检测元件4的凸块18、光透过基板16的配线、电线16b以及引接导线17而被取出至分光器1的外部。

盖体6被嵌合于凹部7。盖体6具有用于使光L1入射到封装体2的内部的光入射孔23。光透过性的窗构件24被安装于光入射孔23。窗构件24由BK7、Pyrex(注册商标)、石英等的光透过性玻璃、塑料等形成。

如图3所示，沟槽11在光栅沟槽14所排列的方向上位于分光部3的两侧，并且沿着与光栅沟槽14所排列的方向垂直的方向延伸。该沟槽11在形成箱体5的时候被一体地形成。

在如以上所述构成的分光器1中，光L1通过盖体6的光入射孔23、透过窗构件24而入射到封装体1内，通过光检测元件4的光通过孔22，并透过光透过基板16，而到达分光部3。到达分光部3的光L1被分光部3分光，并且向光检测元件4的光检测部21方向反射。被分光部3分光并反射的光L2透过光透过基板16，而被光检测元件4的光检测部21检测。

对上述的分光器1的制造方法进行说明。

首先，如图5(a)所示，以外形为长方体形状且具有一对沟槽11以及半球状的凹部10的方式对箱体5进行树脂成型。在此，在凹部10的内壁面上，底部的区域12和包围该区域12的区域13在同一曲面上连续存在。另外，箱体5埋设有引接导线17而被成型。

接着，如图5(b)所示，将光固化性的树脂剂27涂布于准备了的箱体5的凹部10的底部的区域12。

接着，如图6(a)所示，将用于形成光栅沟槽14的模具28抵接于被涂布的树脂剂27上，并且照射光而使树脂剂27固化，而设置形成有多个光栅沟槽的光栅29。此时，必要时，也可以对光栅29进行热处理来强化该光栅。

接着，如图6(b)所示，以覆盖光栅29的方式通过蒸镀Al或Au等来设置反射膜15。由此，形成由形成有多个光栅沟槽14的光栅29和被设置于光栅29上的反射膜15构成的分光部3。

另外，准备在上面设置有配线的光透过基板16以及形成有光通过孔22的光检测元件4，由光透过基板16的配线和光检测元件4的凸块18电连接光检测元件4和光透过基板16。之后，以覆盖凸块18的方式从侧面涂布树脂剂20，而粘结光透过基板16和光检测元件4。

接着，在如以上所述形成有分光部3的箱体5中，容纳安装有光检测元件4的光透过基板16。具体来说，如图1所示，将在上面安装有光检测元件4的光透过基板16嵌合于箱体5的凹部9。此时，将树脂剂(没有图示)涂布于光透过基板16与箱体5之间，从而将光透过基板16粘结于箱体5。

接着，由电线16b来电连接光透过基板16的配线和引接导线17的基端部。最后，将盖体6嵌合于箱体5的凹部7并气密性地接合，而得到光检测元件4被容纳于封装体2内的分光器1。

如以上所说明，封装体2的箱体5的外形为长方体形状，并且具有底面为半球状的曲面的凹部10，区域12以及该区域12的周围的区域13被形成于凹部的底面。因此，在封装体2的箱体5中，抵接用于形成光栅沟槽14的模具的区域12以及区域13的周围部分成为相对厚壁，另外，区域12和区域13在同一曲面上连续。由此，在将用于形成光栅沟槽14的模具28抵接于箱体5的时候，难以在箱体5上产生形变。另外，即使在箱体5上产生形变的情况下，由于形变被曲面的区域分散，因而也能够抑制光栅沟槽的位置偏移。因此，能够直接将模具28抵接于被涂布于箱体5的凹部10的区域12的树脂剂27并形成光栅沟槽14，从而能够设置分光部3。因此，能够容易地制造可靠性高的分光器1。

另外，在分光器1中，在箱体5的底面上设置有在光栅沟槽14的排列方向上位于分光部3的两侧并且沿着与光栅沟槽14的排列方向垂直的方向延伸的一对沟槽11。因此，例如在准备被树脂成型的箱体5的时候，会有在该箱体5上产生收缩的情况，但是，由一对沟槽11而缓和了在光栅的排列方向上的收缩。在没有形成一对沟槽11的情况下，由于在光栅沟槽14的排列方向上存在厚壁部，因而在凹部10的表面上的收缩(表面的变形)的影响涉及到光栅沟槽14的排列方向的可能性增大。如果区域12在光栅沟槽14的排列方向上发生变形，那么光固化性的树脂剂27的最合适的滴下量发生变化，形成光栅沟槽14时的稳定性降低，根据不同的情况，会产生光栅沟槽14的位置偏移。通过形成一对沟槽11并适当地减小厚壁部的厚度，从而缓和了在光栅沟槽14的排列方向上的收缩的影响，并减少了区域12的变形。因此，即使在箱体5上产生收缩的情况下，由于抑制了在光栅沟槽14的排列方向上的光栅沟槽14的位置偏移，因而也能够制造可靠性更加高的分光器。另外，通过形成沟槽11，从而能够将因发热而发生的膨胀收缩抑制到最小限度，因此，抑制了光栅沟槽14的位置偏移。在与光栅沟槽14的排列方向相关的位置偏移产生于光栅沟槽14的情况下，进行分光的光的波长可能发生改变。在分光器1中，根据上述的理由，由于抑制了与光栅沟槽14的排列方向，即光的分光方向相关的光栅沟槽14的位置偏移，因而能够抑制分光特性的降低。因此，能够制造可靠性更加高的分光器。

另外，分光器1具有以与分光部3相对的方式被嵌合于箱体5的凹部9的光透过基板16，光检测元件4被安装于光透过基板16上。因此，在分光器1中，能够容易且高精度地进行相对于分光部3的光检测元件4的定位。

另外，在分光器1中，在光栅沟槽14的排列方向上的凹部9的侧面和光透过基板16的侧面之间的间隙b比在与光栅沟槽14的排列方向垂直的方向上的凹部9的侧面和光透过基板16的侧面之间的间隙a小。因此，在将光透过基板16安装于箱体5的时候，在光栅沟槽14的排列方向上光透过基板16被高精度地定位，进而，对于被安装于该光透过基板16上的光检测元件4，在光栅沟槽14的排列方向上也被高精度地定位。在光检测元件4中，如果产生与光栅沟槽14的排列方向相关的位置偏移，那么被检测的光的波长可能发生改变。在分光器1中，因为可以高精度地进行与光检测元件4的光栅沟槽14的排列方向相关的定位，所以能够抑制光检测特性的降低。另外，在分光器1中，因为在与光栅沟槽14的排列方向垂直的方向上的凹部9的侧面和光透过基板16的侧面的间隙被构成为比较宽，所以在将光透过基板16安装于箱体5的凹部9的时候，作为粘结剂的树脂剂容易被挤出。另外，因为在与光栅沟槽14的排列方向垂直的方向上的凹部9的侧面和光透过基板16的侧面的间隙被构成为比较宽，所以容易进行操作。因此，在分光器1中，可以容易且高精度地将光透过基板16实装于箱体5的凹部9。

本发明并不限定于上述的实施方式。

例如，在上述实施方式中，使用光固化性的树脂剂27，照射光而形成光栅29，但是，也可以由加热来形成光栅29。在此情况下，首先，将环氧树脂或丙烯酸树脂等的有机原材料、玻璃等的无机原材料、或者有机·无机混合原材料等的固体或者凝胶状的材料配置于凹部9的底部的区域12。这些各种材料的配置可以通过由蒸镀设置上述的各种材料层而进行，也可以通过由CVD(Chemical Vapor Deposition)设置上述的各种材料层而进行。接着，将预先进行加热了的模具28抵接于设置于凹部9的底部的区域12的上述的各种材料，从而制作光栅29。在此，模具28可以由镍、硅、各种合金、碳或者石英等形成。还有，被加热的模具的温度优选为构成箱体5的材料的玻璃化温度以下。

产业上的利用可能性

根据本发明，能够提供一种能够容易地制造可靠性高的分光器的分光器的制造方法。

Claims (3)

1.一种分光器的制造方法，其特征在于，

是由分光部对光进行分光并由光检测元件进行检测的分光器的制造方法，

包括以下工序：

准备封装体的工序，所述封装体的外形为长方体形状，并且所述封装体形成有凹部，所述凹部具有第1区域和包围该第1区域的第2区域在同一曲面上连续地设置的内壁面；

形成树脂层的工序，在准备了所述封装体之后，将树脂层形成于所述第1区域；

形成光栅沟槽的工序，在形成所述树脂层之后，通过将模具抵接于该树脂层从而形成沿着规定的方向排列的多个光栅沟槽；

设置所述分光部的工序，在形成所述光栅沟槽之后，通过将反射膜形成于所述树脂层从而将所述分光部设置于所述封装体中；以及

容纳所述光检测元件的工序，在设置所述分光部之后，将所述光检测元件容纳于所述封装体中。

2.如权利要求1所述的分光器的制造方法，其特征在于，

在形成所述树脂层的工序中，将作为所述树脂层的光固化性的树脂剂配置于所述第1区域，

在形成所述光栅沟槽的工序中，通过将光透过性的所述模具抵接于所述树脂剂并且照射光而使所述树脂剂固化，从而形成所述光栅沟槽。

3.如权利要求1所述的分光器的制造方法，其特征在于，

在准备所述封装体的工序中，以形成一对沟槽的方式，由树脂对所述封装体进行一体成型，该一对沟槽在所述规定的方向上位于所述分光部的两侧并且沿着与所述规定的方向垂直的方向延伸。

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