JP2005099382A

JP2005099382A - 製造方法、及び装置

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Publication number: JP2005099382A
Application number: JP2003332518A
Authority: JP
Inventors: Shin Masuda; 伸増田
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】素子に生じる歪みを低減し、素子の特性の変化を低減することができる装置を製造する方法を提供する。
【解決手段】素子と、素子を固定する基材とを備える装置を製造する製造方法であって、素子より線膨張係数の大きい基材を用意する基材用意段階と、基材の表面に、複数の溝部を形成する溝部形成段階と、基材の表面のうち、複数の溝部が形成された領域に接着剤を塗布する塗布段階と、素子を、基材の表面に接着する接着段階とを備える製造方法を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば光分離装置等の装置を製造する製造方法、及び光分離装置等の装置に関する。

従来、入射した光を分離する装置として、複屈折結晶、音響光学素子、プリズム等の光学素子を用いた光分離装置が知られている。光分離装置は、入射光を平行光にして光学素子に入射するコリメータと、入射光を分離して出力する光学素子と、光学素子が分離した光を外部に出力する複数のレンズと、コリメータ、光学素子及び複数のレンズを固定する基材とを備えている。

光学素子は、基材に接着剤によって所定の位置に接着される。そして、複数のレンズは、光学素子が射出する光の光軸が、レンズの略中心を通過する位置に設けられる必要がある。また、コリメータは、光学素子の所定の位置に所定の角度で入射光を入射できる位置に設けられる必要がある。光分離装置に精度よく光を分離させるためには、これらの位置を精度よく制御する必要がある。

関連する特許文献等は、現在認識していないため、その記載を省略する。

しかし、従来の光学素子及びその製造方法では、光学素子を接着剤によって基材に固定しているため、接着剤の塗布ムラ等により、光学素子を所定の位置に精度よく配置することが困難であった。例えば、接着剤の厚みのムラにより、光学素子の高さ方向の位置がずれたり、光学素子が光軸に対して傾いてしまう問題があった。

また、光学素子と基材との接着面の全面に接着剤を塗布した場合、光学素子と基材との線膨張係数に差異によって、環境温度の変化に応じて光学素子に応力が生じ、光学素子に歪みが生じてしまう。このため、光学素子の光学特性が変化し、光学素子が分離した光の光軸がレンズの中心からずれてしまう。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、素子と、素子を固定する基材とを備える装置を製造する製造方法であって、素子より線膨張係数の大きい基材を用意する基材用意段階と、基材の表面に、複数の溝部を形成する溝部形成段階と、基材の表面のうち、複数の溝部が形成された領域に接着剤を塗布する塗布段階と、素子を、基材の表面に接着する接着段階とを備える製造方法を提供する。

また、素子は、入射光を分離する光学素子であり、装置は入射光を分離して出力する光分離装置であってよい。また、素子は、集積回路が形成された半導体素子であり、装置は集積回路を備えた電子部品であってもよい。

接着段階において、光学素子を基材の表面に押圧することにより、基材の表面に塗布された接着剤のうちの一部を、複数の溝部に流し込んでよい。また、接着段階において、複数の溝部が、光学素子の中央部近傍に対向する位置となるように、光学素子を接着してよい。

溝部形成段階において、複数の溝部を、光学素子の中央部と対向する位置を中心として点対称となるように形成してよい。また、溝部形成段階において、複数の溝部を、それぞれ等間隔となるように形成してよい。

製造方法は、基材の表面に、光学素子が分離したそれぞれの光を通過させる複数のレンズを固定するレンズ固定段階を更に備え、接着段階は、光学素子が射出するそれぞれの光の光軸が、レンズ固定段階において固定したレンズの中心を通過する位置に、光学素子を接着してよい。

製造方法は、外部からの光を受け取り、光学素子に入射光として入射するためのコリメータを、接着段階において光学素子が接着された基材に固定するコリメータ固定段階を更に備えてよい。

本発明の第２の形態においては、素子と、素子を固定する基材とを備える装置を製造する製造方法であって、素子より線膨張係数の大きい基材を用意する基材用意段階と、基材の表面に、表面から基材の裏面まで貫通した、複数の貫通孔を形成する貫通孔形成段階と、基材の表面に、素子を載置する載置段階と、基材の裏面から、複数の貫通孔に接着剤を充填する充填段階とを備える製造方法を提供する。

素子は、入射光を分離する光学素子であり、装置は入射光を分離して出力する光分離装置であってよい。また、素子は、集積回路が形成された半導体素子であり、装置は集積回路を備えた電子部品であってもよい。

載置段階において、複数の貫通孔が、光学素子の中央部近傍に対向する位置となるように、光学素子を載置してよい。また、貫通孔形成段階において、複数の貫通孔を、光学素子の中央部と対向する位置を中心として点対称となるように形成してよい。また、貫通孔形成段階において、複数の貫通孔を、それぞれ等間隔となるように形成してよい。

本発明の第３の形態においては、素子と、素子より線膨張係数が大きく、素子が接着剤により固定され、素子との接着面に複数の溝部が形成された基材とを備える装置を提供する。また、素子は、入射光を受け取り、入射光を分離する光学素子であって、装置は、入射光を分離して出力する光分離装置であってよい。また、素子は、集積回路が形成された半導体素子であり、装置は集積回路を備えた電子部品であってもよい。

また、外部から受け取った光を平行光にして、入射光として光学素子に入射するコリメータと、光学素子が分離したそれぞれの光を通過させる複数のレンズとを更に備えてよい。

基材の溝部は、基材の接着面から、接着面の裏面まで貫通した貫通孔であってよい。また、複数の溝部が、光学素子の中央部近傍に対向する位置に設けられていてよい。また、複数の溝部が、光学素子の中央部と対向する位置を中心として点対称となるように形成されてよい。また、複数の溝部が、それぞれ等間隔となるように形成されてよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明によれば、光学素子等の素子を基材に精度よく配置することができる。このため、光学素子に対する、コリメータ及び複数のレンズの相対位置を精度よく調整することができる。また、素子に生じる歪みを低減し、素子の特性の変化を低減することができる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係る光分離装置１００の構成の一例を示す図である。光分離装置１００は、本発明に係る装置の一例である。光分離装置１００は、外部からの入射光を分離して出力する装置である。図１（ａ）は、光分離装置１００の上面図を示し、図１（ｂ）は、光分離装置１００の断面図を示す。図１（ｂ）においては、図１（ａ）におけるＡ−Ａ’の断面図を示す。光分離装置１００は、基材１０、コリメータ２０、光学素子３０、及び複数のレンズ（４０−１、４０−２、以下４０と総称する）を備える。

基材１０は、例えば金属の基板であって、光学素子３０より線膨張係数が大きい材料が用いられる。また、基材１０には、光学素子３０を載置するための光学素子載置部１２、及び複数のレンズ４０を載置するためのレンズ載置部１４が、基材１０の底面から突起して設けられる。また、光学素子載置部１２の高さ、及びレンズ載置部４０の高さは、光学素子３０の厚みとレンズ４０の厚みとの差異に応じて定められる。

光学素子３０は、光学素子載置部１２に接着剤によって固定される。光学素子３０は、本発明に係る素子の一例であり、例えば、複屈折結晶、プリズム、音響光学素子等の、入射光を偏光方向や周波数成分に応じて分離して出力する光学素子である。

複数のレンズ４０は、レンズ載置部１４に固定される。レンズ載置部１４は、複数のレンズ４０を固定するための複数のＶ字溝（１６−１、１６−２、以下１６と総称する）を有しており、複数のレンズ４０は、Ｖ字溝１６に固定される。複数のレンズ４０は、光学素子３０が分離したそれぞれの光を通過させる。例えば、複数のレンズ４０は、光学素子３０が射出する光の光軸が、複数のレンズ４０の略中心を通過する位置に設けられる。

コリメータ２０は、基材１０の側面に設けられ、外部から入射光を受け取り、入射光を平行光として光学素子３０に入射する。また、コリメータ２０は、光学素子３０に対して所定の位置に設けられ、光学素子３０に入射光を入射する角度が調整可能に設けられる。また、コリメータ２０は、複数のレンズ４０及び光学素子３０と略同一の高さに設けられることが好ましい。

図２は、光学素子載置部１２の拡大図を示す図である。図２（ａ）は、光学素子載置部１２の上面拡大図を示し、図２（ｂ）は、光学素子載置部１２の断面拡大図の一例を示し、図２（ｃ）は、光学素子載置部１２の断面拡大図の他の例を示す。図２（ｂ）及び図２（ｃ）は、図１（ｂ）に示した断面の拡大図を示す。

図２（ａ）に示すように、光学素子載置部１２の光学素子３０と対向する接着面には、複数の溝部１８が形成される。光学素子載置部１２の接着面には、接着剤が塗布されており、光学素子３０が当該接着剤により固定される。このため、光学素子３０と基材１０との間に塗布された接着剤のうち、余分な接着剤が複数の溝部１８に流れ込む。

このため、複数の光分離装置１００を製造した場合であっても、接着剤の塗布のバラツキによらず、一定の厚みの接着剤で光学素子３０を基材１０に接着することができる。すなわち、光学素子３０の高さを常に一定にすることができる。

また、接着面において接着剤の厚みにバラツキが生じた場合であっても、余分な接着剤が複数の溝部１８に流れ込むため、光学素子３０が傾くことを防ぐことができる。これらにより、コリメータ２０、光学素子３０、及び複数のレンズ４０との位置関係が所定の位置となるように、精度よく配置することができる。このため、コリメータ２０の入射光の角度を調整することにより、それぞれの構成要素における入出射光の光軸を容易に調整することができる。

また、光学素子載置部１２の接着面に複数の溝部１８を設けることにより、光学素子３０との接着面積を低減し、光学素子３０に生じる応力を低減することができる。また、複数の溝部１８を分散して設けることにより、光学素子３０に生じる応力を分散することができ、応力が集中することを防ぐことができる。これらにより、光学素子３０の光学特性の変化を低減することができる。

また、複数の溝部１８は、光学素子載置部１２の接着面において、光学素子３０の中央部近傍と対向する位置に設けられることが好ましい。また、複数の溝部１８は、光学素子３０の中央部と対向する位置を中心として点対称となるように形成されることが好ましい。このように複数の溝部１８を形成することにより、光学素子３０に生じる応力を均一に分散することができ、光学素子３０の光学特性の変化を低減することができる。

また、複数の溝部３０は、それぞれ等間隔となるように形成されることが好ましい。このように複数の溝部１８を形成することにより、光学素子３０に生じる応力を均一に分散することができ、光学素子３０の光学特性の変化を更に低減することができる。

また、本例においては、複数の溝部３０が分散して設けられ、光学素子載置部１２と、光学素子３０とが接着する領域が連続して設けられているが、他の例においては、接着面に溝部が連続して設けられ、光学素子載置部１２と光学素子３０とが接着する領域が分散して設けられていてもよい。例えば、光学素子載置部１２と光学素子３０とが、分離した複数の領域で接着するように、光学素子載置部１２の接着面に格子状の溝部３０を設けてもよい。

また、複数の溝部１８は、図２（ｂ）に示すように、光学素子載置部１２の接着面から、所定の深さで形成されていてよい。また、他の例では、図２（ｃ）に示すように、複数の溝部１８は、光学素子載置部１２の接着面から、基板１０における裏面まで貫通した貫通孔であってもよい。

図３は、光分離装置１００の製造方法の一例を示す図である。図３においては、図１（ｂ）と同様の断面を用いて説明する。まず、図３（ａ）に示すように、基材用意段階で、光学素子３０より線膨張係数の大きい基材１０を用意する。そして、図１から図２において説明したように、基材１０に、光学素子載置部１２、レンズ載置部１４及び複数のＶ字溝１６を形成する。

次に、溝部形成段階で、基材１０の表面に複数の溝部１８を形成する。本例においては、光学素子載置部１２の接着面に複数の溝部１８を形成する。溝部形成段階においては、複数の溝部１８を、接着される光学素子３０の中央部と対向する位置を中心として点対称となるように形成することが好ましい。また、溝部形成段階においては、複数の溝部１８を、それぞれ等間隔となるように形成することが好ましい。

次に、図３（ｂ）に示すように、レンズ固定段階で、基材１０の表面に、光学素子３０が分離したそれぞれの光を通過させる複数のレンズ４０を固定する。本例においては、複数のＶ字溝１６に複数のレンズ４０を固定する。そして、塗布段階で、基材１０の表面のうち、複数の溝部１８が形成された領域に接着剤を塗布する。本例においては、光学素子載置部１２の接着面に、接着剤を塗布する。

そして、図３（ｃ）に示すように、接着段階で、光学素子３０を基材１０の表面に接着する。本例においては、光学素子３０を光学素子載置部１２の接着面に接着する。このとき、光学素子３０が射出するそれぞれの光の光軸が、レンズ固定段階において固定したそれぞれのレンズ４０の中心を通過する位置に、光学素子３０を接着する。前述したように、光学素子載置部１２に複数の溝部１８を形成しているため、光学素子３０と複数のレンズ４０との相対位置を精度よく配置することができる。また、他の例においては、接着段階において光学素子３０を固定した後に、光学素子３０が射出するそれぞれの光の光軸が、それぞれのレンズ４０の中心を通過する位置になるように、レンズ固定段階において複数のレンズ４０を固定してもよい。また、接着段階においては、複数の溝部１８が、光学素子３０の中央部近傍に対向する位置となるように、光学素子３０を接着することが好ましい。

次に、図３（ｄ）に示すように、コリメータ固定段階で、外部からの光を受け取り、光学素子３０に入射光として入射するためのコリメータ２０を、接着段階において光学素子３０が接着された基材１０の所定の位置に固定する。光学素子３０の位置を精度よく配置することができるため、コリメータ２０と光学素子３０との相対位置は、精度よく調整することができる。

以上説明した製造方法によれば、光学素子３０の位置を精度よく配置することができるため、光学素子３０に対する、コリメータ２０及び複数のレンズ４０の相対位置を精度よく調整することができる。また、製造された光分離装置１００においては、前述したように、光学素子３０の光学特性の変化が低減される。

図４は、接着段階の一例を説明する図である。図４においては、図２（ｂ）と同様の断面を用いて説明する。図４（ａ）は、基材準備段階において、光学素子載置部１２が形成された基材１０の拡大図を示す。そして、図４（ｂ）に示すように、溝部形成段階において、光学素子載置部１２の接着面に複数の溝部１８が形成する。

そして、図４（ｃ）に示すように、塗布段階で、光学素子載置部１２の接着面に接着剤２２が塗布する。そして、図４（ｄ）に示すように、接着段階で、光学素子３０を光学素子載置部１２の接着面に接着する。このとき、接着段階においては、光学素子３０を基材１０の表面、すなわち光学素子載置部１２の接着面に押圧することにより、接着剤２２の一部（接着剤２２−１）を、複数の溝部１８に流し込んでもよい。また、他の例では、接着段階において、光学素子３０の自重により、光学素子３０を光学素子載置部１２の接着面に押圧させ、接着剤２２−１を、複数の溝部１８に流し込んでもよい。前述したように、本例における接着段階によれば、余分な接着剤２２−１を複数の溝部１８に流し込み、光学素子３０と光学素子載置部１２とを一定の厚みの接着剤２２−２で接着することができる。

図５は、製造方法の他の例を説明する図である。本例では、図３において説明した溝部形成段階において、基材１０の表面、すなわち光学素子載置部１２の接着面に、基材１０の裏面まで貫通した複数の貫通孔２４を形成する。すなわち、溝部形成段階は、貫通孔形成段階として機能する。図５においては、図２（ｃ）と同様の断面を用いて説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、基材準備段階において、光学素子３０より線膨張係数の大きい基材１０を用意する。そして、図３（ａ）において説明したように、光学素子載置部１２、レンズ載置部１４（図示せず）、及び複数のＶ字溝１６（図示せず）を形成する。

そして、図５（ｂ）に示すように、貫通孔形成段階において、光学素子載置部１２の接着面に複数の貫通孔２４を形成する。貫通孔形成段階においては、複数の貫通孔２４を、接着される光学素子３０の中央部と対向する位置を中心として点対称となるように形成することが好ましい。また、貫通孔形成段階においては、複数の貫通孔２４を、それぞれ等間隔となるように形成することが好ましい。

そして、図５（ｃ）に示すように、載置段階で、基材１０の表面に光学素子３０を載置する。本例においては、光学素子載置部１２の接着面に、光学素子３０を載置する。このとき、図３（ｃ）に関連して説明した接着段階と同様に、光学素子３０が射出するそれぞれの光の光軸が、それぞれのレンズ４０の中心を通過する位置に、光学素子３０を載置することが好ましい。また、複数のレンズ４０は、図３（ｂ）に関連して説明したレンズ固定段階と同様に、レンズ載置部１４に固定する。

そして、充填段階で、基材１０の裏面から、複数の貫通孔２４に接着剤２２を充填し、光学素子３０を固定する。つまり、接着剤２２と複数の貫通孔２４の内壁とを接着し、且つ接着剤２２と光学素子３０とを接着することにより、光学素子３０を固定する。また、コリメータ２０は、図３（ｄ）に関連して説明したコリメータ固定段階と同様に、基材１０に固定する。

本例における製造方法によれば、光学素子３０と光学素子載置部１２との間に接着剤２２の層を形成しないため、光学素子３０の高さ方向の位置誤差や、傾きを無くすことができる。また、光学素子３０の線膨張係数と基材１０の線膨張係数との差異により生じる応力を、接着剤２２に集中させて吸収することができる。また、図４及び図５において説明した接着剤２２の線膨張係数は、基材１０の線膨張係数より小さく、光学素子３０の線膨張係数より大きくてよい。

図６は、基材１０及び光学素子載置部１２に形成された貫通孔２４の断面の拡大図を示す。図５において説明したように、貫通孔２４には接着剤２２が充填される。このとき、光学素子３０は、充填された接着剤２２のうち、接着面における貫通孔２４の開口部の縁近傍に充填された接着剤２６と接着する。このように、接着剤２２と光学素子３０とは、接着面積の小さい領域で接着する。このような接着領域が複数の貫通孔２４に分散して設けられるため、複数の領域で均一な力で光学素子３０を固定することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

例えば、図１から図６においては、装置の一例として光分離装置１００、素子の一例として光学素子３０を用いて説明したが、他の例においては、装置は集積回路等を有する電子部品であって、素子は集積回路が形成された半導体素子等であってもよい。この場合、本発明に係る製造方法及び装置によれば、上述した効果に加え、半導体素子が発生する熱量を、貫通孔２４を介して効率よく放熱することができる。このように、本発明に係る製造方法及び装置は、様々な分野において適用することができる。

本発明の実施形態に係る光分離装置１００の一例を示す図である。図１（ａ）は、光分離装置１００の上面図を示し、図１（ｂ）は、光分離装置１００の断面図を示す。光学素子載置部１２の拡大図を示す図である。図２（ａ）は、光学素子載置部１２の上面拡大図を示し、図２（ｂ）は、光学素子載置部１２の断面拡大図の一例を示し、図２（ｃ）は、光学素子載置部１２の断面拡大図の他の例を示す。光分離装置１００の製造方法の一例を示す図である。図３（ａ）は、基材用意段階及び溝部形成段階の一例を示し、図３（ｂ）は、レンズ固定段階の一例を示し、図３（ｃ）は、接着段階の一例を示し、図３（ｄ）は、コリメータ固定段階の一例を示す。接着段階の一例を説明する図である。図４（ａ）は、基材準備段階の一例を示し、図４（ｂ）は、溝部形成段階の一例を示し、図４（ｃ）は、塗布段階の一例を示し、図４（ｄ）は、接着段階の一例を示す。製造方法の他の例を説明する図である。図５（ａ）は、基材準備段階の一例を示し、図５（ｂ）は、貫通孔形成段階の一例を示し、図５（ｃ）は、載置段階及び充填段階の一例を示す。基材１０及び光学素子載置部１２に形成された貫通孔２４の断面の拡大図を示す。

符号の説明

１０・・・基材、１２・・・光学素子載置部、１４・・・レンズ載置部、１６・・・Ｖ字溝、１８・・・溝部、２０・・・コリメータ、２２・・・接着剤、２４・・・貫通孔、２６・・・接着剤、３０・・・光学素子、４０・・・レンズ、１００・・・光分離装置

Claims

素子と、前記素子を固定する基材とを備える装置を製造する製造方法であって、
前記素子より線膨張係数の大きい前記基材を用意する基材用意段階と、
前記基材の表面に、複数の溝部を形成する溝部形成段階と、
前記基材の表面のうち、前記複数の溝部が形成された領域に接着剤を塗布する塗布段階と、
前記素子を、前記基材の表面に接着する接着段階と
を備える製造方法。
前記素子は、入射光を分離する光学素子であり、前記装置は前記入射光を分離して出力する光分離装置である
請求項１に記載の製造方法。
前記素子は、集積回路が形成された半導体素子であり、前記装置は前記集積回路を備えた電子部品である
請求項１に記載の製造方法。
前記接着段階において、前記素子を前記基材の表面に押圧することにより、前記基材の表面に塗布された前記接着剤のうちの一部を、前記複数の溝部に流し込む
請求項１に記載の製造方法。
前記基材の表面に、前記光学素子が分離したそれぞれの光を通過させる複数のレンズを固定するレンズ固定段階を更に備え、
前記接着段階は、前記光学素子が射出するそれぞれの光の光軸が、前記レンズ固定段階において固定した前記レンズの中心を通過する位置に、前記光学素子を接着する
請求項２に記載の製造方法。
外部からの光を受け取り、前記光学素子に前記入射光として入射するためのコリメータを、前記接着段階において前記光学素子が接着された前記基材に固定するコリメータ固定段階を更に備える
請求項２に記載の製造方法。
素子と、前記素子を固定する基材とを備える装置を製造する製造方法であって、
前記素子より線膨張係数の大きい前記基材を用意する基材用意段階と、
前記基材の表面に、前記表面から前記基材の裏面まで貫通した、複数の貫通孔を形成する貫通孔形成段階と、
前記基材の表面に、前記素子を載置する載置段階と、前記基材の裏面から、前記複数の貫通孔に接着剤を充填する充填段階と
を備える製造方法。
前記素子は、入射光を分離する光学素子であり、前記装置は前記入射光を分離して出力する光分離装置である
請求項７に記載の製造方法。
前記素子は、集積回路が形成された半導体素子であり、前記装置は前記集積回路を備えた電子部品である
請求項８に記載の製造方法。
素子と、
前記素子より線膨張係数が大きく、前記素子が接着剤により固定され、前記素子との接着面に複数の溝部が形成された基材と
を備える装置。
前記基材の溝部は、前記基材の前記接着面から、前記接着面の裏面まで貫通した貫通孔である
請求項１０に記載の装置。
前記素子は、入射光を受け取り、前記入射光を分離する光学素子であって、
前記装置は、前記入射光を分離して出力する光分離装置である
請求項１０又は１１に記載の装置。
外部から受け取った光を平行光にして、前記入射光として前記光学素子に入射するコリメータと、
前記光学素子が分離したそれぞれの光を通過させる複数のレンズと
を更に備える請求項１２に記載の装置。
前記素子は、集積回路が形成された半導体素子であり、
前記装置は前記集積回路を備えた電子部品である
請求項１０又は１１に記載の装置。