JP2014178409A - 干渉フィルター、干渉フィルターの製造方法、光学モジュール、電子機器、及び接合基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】波長可変干渉フィルター5は、固定基板51と、可動基板52と、固定反射膜51に設けられた固定反射膜54と、可動基板52に設けられ、固定反射膜51に対して対向する可動反射膜55と、固定基板51及び可動基板52を接合する第一接合部57とを備え、第一接合部57は、固定基板51に設けられた樹脂層571Aと、固定基板51において、樹脂層571Aを覆って設けられ、樹脂層571Aよりも塑性が小さい金属層571Bと、可動基板52に設けられ、金属層571Bに接合される金属層572Bと、を有する。
【選択図】図3
Description
また、基板同士の接合を、例えば樹脂層や接着剤、低融点ガラス等により接合する場合は、気密性を十分に確保できず、アウトガス等の課題もある。
ここで、本発明では、第一の下地層は、第一の金属層よりも塑性が大きく、変形しやすい。したがって、第一の金属層及び第二の金属層を金属接合する際に、第一の金属層や第二の金属層の面精度が低い場合でも、第一の下地層がクッションとなり、第一の金属層及び第二の金属層の互いに対向する面同士を密着させることができる。加えて、第一の金属層が第一の下地層を覆っているため、第一の下地層の表面が外部に露出することなく、第一の下地層に含まれる空隙等を介して第一内部空間と外部とが連通することがない。以上に示すように、本発明では、第一基板及び第二基板を、高い気密性を保って接合することができ、かつ、接合歩留りの向上をも図ることができる。
本発明では、第一接合部は、第一の下地層及び第一の金属層が形成されていない他方の基板においても、第二の金属層よりも塑性が大きい第二の下地層が設けられ、第二の金属層が第二の下地層を覆って形成されている。したがって、第一の金属層及び第二の金属層同士を接合する際に、各金属層の表面の面精度が粗い場合でも、第一の下地層及び第二の下地層の双方がクッションとなって、表面の凹凸を吸収し、各金属層の表面同士を密着させることができる。したがって、第一の下地層のみが設けられる場合に比べて、より一層金属層同士の密着性を向上でき、第一接合部における気密性の更なる向上を図れる。
本発明では、第一基板の第二基板とは反対側に第三基板が接合され、第一基板と第三基板との間の第二内部空間が気密密閉されている。また、これらの基板の接合する第二接合部として、第一接合部と同様の構成が用いられている。したがって、第一基板及び第三基板を高い気密性を保って接合させることができ、かつ接合歩留りの向上も図れる。
本発明では、第二接合部において、第三の下地層及び第三の金属層が形成されていない他方の基板においても、第四の金属層よりも塑性が大きい第四の下地層が設けられ、第四の金属層が第四の下地層を覆って形成されている。したがって、第三の金属層及び第四の金属層同士を接合する際に、各金属層の表面の面精度が粗い場合でも、第三の下地層及び第四の下地層の双方がクッションとなって、表面の凹凸を吸収し、各金属層の表面同士を密着させることができる。したがって、第三の下地層のみが設けられる場合に比べて、さらに、第二接合部における気密性をさらに向上させることができる。
第一の下地層は樹脂であるため、第一の金属層よりも変形しやすい(塑性が大きい)。したがって、上記発明と同様に、第一の金属層及び第二の金属層を金属接合する際に、第一の金属層や第二の金属層の面精度が低い場合でも、第一の下地層がクッションとなり、第一の金属層及び第二の金属層の互いに対向する面同士を密着させることができる。加えて、第一の下地層がガスバリア性の高い第一の金属層により覆われ、第一の金属層及び第二の金属層による金属接合により基板が接合される。以上により、第一基板及び第二基板を高い気密性を保って接合することができる。
本発明では、第一接合部は、第一の下地層及び第一の金属層が形成されていない他方の基板においても、樹脂からなる第二の下地層が設けられ、第二の金属層が第二の下地層を覆って形成されている。したがって、上述した発明と同様に、第一の下地層のみが設けられる場合に比べて、より一層金属層同士の密着性を向上でき、第一接合部における気密性の更なる向上を図れる。
本発明では、第一基板の第二基板とは反対側に第三基板が接合され、第一基板と第三基板とが第二接合部により接合されており、この第二接合部は、第一接合部と同様の構成が用いられている。したがって、上述した発明と同様に、第一基板及び第三基板を高い気密性で接合することができ、接合歩留りも向上させることができる。
本発明では、第二接合部において、第三の下地層及び第三の金属層が形成されていない他方の基板においても、樹脂からなる第四の下地層が設けられ、第四の金属層が第四の下地層を覆って形成されている。したがって、上述した発明と同様に、第三の金属層及び第四の金属層同士を接合する際に、各金属層の表面の面精度が粗い場合でも、各金属層の表面同士を密着させることができる。したがって、第三の下地層のみが設けられる場合に比べて、さらに、第二接合部における気密性及び接合歩留りの向上を図れる。
本発明では、ギャップ変更部が設けられ、第一反射膜及び第二反射膜間のギャップ寸法が可変となる。この際、第一内部空間及び第二内部空間が例えば真空に維持される等、大気圧よりも低い気圧に減圧されている。このような構成では、第一内部空間及び第二内部空間の双方がそれぞれ減圧されているため、気圧差により第一基板が撓む不都合を抑制できる。また、これらの第一内部空間が減圧されていることで、ギャップ変更部により反射膜間のギャップの寸法を変更する際に空気抵抗を低減でき、応答性の向上を図ることができる。
本発明では、第二基板は、接合面及び接合面よりも第一基板までの距離が長い第一面を備え、下地層が接合面から第一面に亘って設けられている。例えば、第二基板に第一の下地層を設ける場合、第二基板にエッチング等による加工プロセスを施して凹部や溝を形成することで第一面を形成し、凹部や溝が設けられていない面を接合面とする。そして、接合面から第一面に亘って第一の下地層が設けられ、この第一の下地層を覆うように、第一の金属層が設けられる。
平面上に下地層を設ける場合、下地層の外周端縁が浮き上がり、その他の部分(下地層の中央領域)に比べて厚みが大きくなってしまう場合がある。このような場合、下地層を覆って金属層を設けたとしても、下地層の外周縁の浮き上がりに応じて金属層も浮き上がり、対向する基板に設けられた金属層と接合する際に、当該浮き上がり部分が接触し、金属層同士が密着する面積が小さくなるおそれがある。これに対して、本発明のように、下地層を接合面から第一面に亘って設けることで、下地層の外周端縁に浮き上がりが生じたとしても、当該外周端縁は基板間の距離が長い第一面に位置するため、接合面の上方に設けられた金属層同士の接触を阻害することがない。したがって、金属層同士の接触する面積を十分に確保でき、第一内部空間の気密性を高く保った状態での基板の接合を行える。
本発明では、上述した発明と同様に、第二基板は、接合面及び接合面よりも第一基板までの距離が長い第一面を備え、下地層が接合面から第一面に亘って設けられている。そして、下地層は、第一基板において、接合面に対向する部分から第一面に対向する部分に亘って設けられ、この下地層を覆うように、金属層が設けられる。
このような構成でも、上記発明と同様に、下地層の外周端縁に浮き上がりが生じたとしても、当該外周端縁は基板間の距離が長い第一面に対向する部分に位置するため、接合面の上方に設けられた金属層同士の接触を阻害することがない。したがって、金属層同士の接触する面積を十分に確保でき、第一内部空間の気密性を高く保った状態での基板の接合を行える。
上述した第一接合部や第二接合部において、下地層(第一、第二、第三、第四の下地層)は、樹脂層であるため、金属層(第一、第二、第三、第四の金属層)に比べて硬く、塑性が十分に大きく(変形しやすく)なる。したがって、金属層同士を金属接合する際に、樹脂層が撓んでクッションになることで、金属層の表面精度が粗い場合でも、適切に金属層同士を面接触させることができ、高い気密性で基板同士を接合することができる。
本発明では、下地層として、プラズマ重合膜を用いている。このようなプラズマ重合膜は、メタルマスクを用いた乾式工程で容易に成膜することができ、製造効率性の向上、製造コストの低減を図ることができる。
下地層に用いられる樹脂層としてエポキシ系感光材料を用いる場合、樹脂層のサイズや位置をより高精度にすることができる。つまり、上述したようなメタルマスクを用いた方法では、製造効率性が向上する反面、メタルマスクの下に樹脂層が入り込む場合があり、サイズや位置精度が悪化する。これに対して、エポキシ系感光材料を用いる場合、フォトマスクを用いて、高精度なサイズや位置の決定ができる。
本発明では、金属層として、柔軟性が高い(塑性が大きい)Au、Al、Ag、若しくはCu、又はこれらの合金が用いられているため、下地層の撓みに応じで金属層も撓ませることができ、荷重をかけた際に、金属層表面の凹凸を下地層に吸収させることが容易となるので、金属層同士の面接触精度を向上させることができる。また、軟化温度も低く、加熱圧着させる場合でも容易に金属層同士を接合させることができる。
以上により、高い気密性を保って第一基板及び第二基板を接合することができ、かつ、接合歩留りを向上させることができる。
本発明では、下地層形成工程により第二の下地層を形成し、金属層形成工程において、その第二の下地層を覆うように第二の金属層を形成する。このため、第一の下地層に加え第二の下地層をもクッションとして作用させることで、より精度よく第一及び第二の金属層の表面に生じる微小凹凸を吸収させることができ、金属層同士の密着性を向上させることができる。したがって、第一接合部における接合歩留り及び気密性のさらなる向上を図ることができる。
これにより、上記した第一基板及び第二基板の接合と同様、第一基板及び第三基板の接合においても、接合歩留り及び気密性の双方を向上できる。
本発明では、下地層形成工程において、第四の下地層を形成し、金属層形成工程において、第四の下地層を覆うように第四の金属層を形成する。これにより、第三の下地層に加え第四の下地層をもクッションとして作用させることで、より精度よく第三及び第四の金属層の表面に生じる微小凹凸を吸収させることができ、金属層同士の密着性を向上させることができる。
本発明では、接合工程において、金属層(第一、第二、第三、第四の金属層)の表面を活性化処理することで、金属層の表面を結合しやすい活性化状態にすることができる。この活性化状態で金属層同士を圧着することで、活性化された金属層表面の結合手同士を容易に結合させることができる。これにより、金属層同士の密着性の向上を図れ、接合歩留りや気密性も高めることができる。
本発明では、上記のような活性化処理として、不活性ガスを用いたプラズマ処理を施す。このように不活性ガスを用いることで、第一反射膜や第二反射膜としてAgやAg合金等の劣化しやすい反射膜を用いた場合でも、反射膜の劣化を抑制できる。
本発明では、金属層同士を加熱圧着により接合する。金属層同士を軟化させた状態で密着接合させることができ、気密性の向上を図れる。また、この際の加熱温度として反射膜に劣化が生じない程度の圧着温度にすることで、反射膜の熱劣化を抑制できる。
本発明では、下地層形成工程(第一、第二、第三、第四の下地層形成工程)において、下地層の下層に設けられた基材の表面をプラズマ処理する。ここで、下層としては、第一基板、第二基板及び第三基板を例示できるが、その他、これらの基板上に他の層を介して下地層を形成する場合も含まれる。この場合、当該他の層が下地材の下層に設けられた基材となる。本発明によれば、下地層の基材に対する密着性を向上させることができる。
本発明では、金属層形成工程(第一、第二、第三、第四の金属層形成工程)において、金属層の下層に設けられた基材の表面をプラズマ処理する。ここで、下層としては、第一の金属層及び第三の金属層の場合、これらの金属層により覆われる第一の下地層、第二の下地層の表面、及びこれらの下地層が設けられる基板の表面をプラズマ処理する。さらに、金属層と下地層との間に、その他、例えば金属層の密着性を向上させるCr等の素材の層を介在させる構成としてもよく、この場合、当該他の層が基材となり、この他の層の表面をプラズマ処理する。
また、第二の金属層及び第四の金属層は、基板(第一基板、または第二基板、または第三基板)上に直接形成されてもよく、この場合は、基板表面をプラズマ処理する。また、第二の下地層及び第四の下地層上に設ける場合は、当該下地層の表面及び基板の表面をプラズマ処理する。さらに、金属層と基板との間、若しくは金属層と下地層との間に、他の層を介在させる構成としてもよく、この場合、当該他の層が基材となり、この他の層の表面をプラズマ処理する。
本発明によれば、金属層を形成する基材の表面がプラズマ処理されることで、金属層の密着性を向上させることができる。
本発明では、上記のように、第一基板及び第二基板が高い気密性を保って接合される。したがって、第一内部空間への阻害粒子(例えば、反射膜の劣化に繋がる水分子等)の侵入を防止でき、干渉フィルターの分光精度を高くできる。したがって、このような干渉フィルターを透過または反射した光を受光部により受光することで、高い精度で分光測定を行うことができる。また、第三基板を、第二内部空間が間に介在する状態で第一基板に接合し、第一内部空間及び第二内部空間を減圧下に維持する場合、反射膜間のギャップの寸法を可変させる際の応答性を向上させることができ、光学モジュールにより迅速な分光測定を行うことができる。
本発明では、上記のように第一基板及び第二基板が高い気密性を保って接合される。したがって、第一内部空間への阻害粒子(例えば、反射膜の劣化に繋がる水分子等)の侵入を防止でき、干渉フィルターの分光精度を高くできる。したがって、干渉フィルターにより取り出された(透過又は反射された)光に基づいて、所定の電気的処理を実施する電子機器においても、精度よく干渉フィルターから精度の高い光を取り出すことができ、処理制度を向上させることができる。また、第三基板を、第二内部空間を介して第一基板に接合し、第一内部空間及び第二内部空間を減圧下に維持する場合、反射膜間のギャップの寸法を可変させる際の応答性を向上させることができ、電子機器における処理の迅速化を図れる。
本発明では、一対の基板を接合して、これらの基板間の内部空間を気密封止する。この時、接合部は、一対の基板のいずれかに下地層を設け、この下地層を覆って第一の金属層を設け、他の基板に設けられた第二の金属層と、第一の金属層とを接合させる。このような構成では、上記発明と同様に、接合時に、第一の金属層や第二の金属層の面精度が低い場合でも、下地層がクッションとなって金属層表面の微小凹凸の影響を抑制することができ、金属層同士を良好に密着させることができる。したがって、基板同士を高い気密性で接合することができる。
以下、本発明に係る第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
[分光測定装置の構成]
図1は、本発明に係る分光測定装置の概略構成を示すブロック図である。
分光測定装置1は、本発明の電子機器の一例であり、測定対象Xで反射した測定対象光における各波長の光強度を分析し、分光スペクトルを測定する装置である。なお、本実施形態では、測定対象Xで反射した測定対象光を測定する例を示すが、測定対象Xとして、例えば液晶パネル等の発光体を用いる場合、当該発光体から発光された光を測定対象光としてもよい。
そして、この分光測定装置1は、図1に示すように、光学モジュール10と、光学モジュール10から出力された信号を処理する制御部20と、を備えている。
光学モジュール10は、波長可変干渉フィルター5と、ディテクター11と、I−V変換器12と、アンプ13と、A/D変換器14と、電圧制御部15とを備える。
この光学モジュール10は、測定対象Xで反射された測定対象光を、入射光学系(図示略)を通して、波長可変干渉フィルター5に導き、波長可変干渉フィルター5を透過した光をディテクター11で受光する。そして、ディテクター11から出力された検出信号は、I−V変換器12、アンプ13、及びA/D変換器14を介して制御部20に出力される。
次に、光学モジュール10に組み込まれる波長可変干渉フィルター5(本発明における干渉フィルター)について説明する。
図2は、波長可変干渉フィルター5の概略構成を示す平面図である。図3は、図2におけるIII-III線を断面した際の断面図である。
波長可変干渉フィルター5は、図2及び図3に示すように、本発明の第二基板に相当する固定基板51、本発明の第一基板に相当する可動基板52、及び本発明の第三基板に相当するカバー基板53を備えている。これらの基板51,52,53は、それぞれ例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等の各種ガラスや、水晶等により形成されている。また、固定基板51及び可動基板52は第一接合部57に接合され、可動基板52及びカバー基板53は第二接合部58により接合されている。これらの第一接合部57,58の構成についての詳細な説明は後述する。
なお、以降の説明に当たり、各基板51,52,53の基板厚み方向から見た平面視、つまり、固定基板51、可動基板52、及びカバー基板53の積層方向から波長可変干渉フィルター5を見た平面視を、フィルター平面視と称する。また、本実施形態では、フィルター平面視において、固定反射膜54の中心点及び可動反射膜55の中心点は、一致し、平面視におけるこれらの反射膜の中心点をフィルター中心点Oと称し、これらの反射膜の中心点を通る直線を中心軸と称する。
図4は、本実施形態の固定基板51を可動基板52側から見た平面図である。
固定基板51は、可動基板52に対して厚み寸法が大きく形成されており、静電アクチュエーター56による静電引力や、固定基板51上に形成される膜部材(例えば固定反射膜54等)の内部応力による固定基板51の撓みはない。
この固定基板51は、図3及び図4に示すように、例えばエッチング等により形成された電極配置溝511、反射膜設置部512を備える。また、固定基板51の一端部(辺C3−C4)は、フィルター平面視において、可動基板52及びカバー基板53の外周縁(辺C5−C6)より外に突出しており、この突出部分により端子部513が構成されている。
また、固定基板51には、電極配置溝511から、固定基板51の外周縁に向かって延出する電極引出溝511Bが設けられている。具体的には、電極引出溝511Bは、電極配置溝511から固定基板51の辺C3−C4の端子部513まで延出している。また、端子部513は、電極配置溝511や電極引出溝511Bと同じ高さ(同一平面)に形成されている。
この固定電極561は、略環状に形成されており、好ましくは円環状に形成されている。なお、ここで述べる略環状とは、例えばC字形状等、一部に切欠きがある形状をも含むものである。また、本実施形態では、1つの固定電極561が設けられる例を示すが、例えば、複数の円環状の電極が同心円で配置され、これらの複数の電極がそれぞれ独立(絶縁されている)構成などとしてもよい。
また、固定電極561には、固定引出電極561Aが接続され、この固定引出電極561Aは、電極引出溝511Bに沿って、端子部513まで引き出され、端子部513において、例えばワイヤーボンディングやFPC等によって電圧制御部15に接続されている。
このような固定電極561及び固定引出電極561Aを形成する材料としては、例えば、Au/Cr膜、ITO(Indium Tin Oxide)等が挙げられる。
また、固定電極561には、その表面に絶縁膜が形成されていてもよい。
この反射膜設置部512には、固定反射膜54が設置されている。
固定反射膜54は、反射膜設置部512に直接設けてもよいし、反射膜設置部512の上に他の薄膜(層)を設け、その上に設置してもよい。固定反射膜54としては、例えばAg等の金属膜や、Ag合金等、導電性の合金膜を用いることができる。Ag等の金属膜を用いる場合、Agの劣化を抑制するため保護膜を形成することが好ましい。
また、例えば高屈折率層をTiO2、低屈折率層をSiO2とし、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層して形成された誘電体多層膜を用いてもよく、誘電体多層膜及び金属膜を積層した反射膜や、誘電体単層膜及び合金膜を積層した反射膜等を用いてもよい。
また、固定基板51の可動基板52に対向する面のうち、電極配置溝511、電極引出溝511B、反射膜設置部512、及び端子部513以外の領域は、後述する第一接合部57が設けられる固定側接合対象面514となる。
図5は、本実施形態の波長可変干渉フィルターにおける可動基板52を固定基板51側から見た平面図である。
可動基板52は、図2、図4、及び図5に示すように、フィルター平面視においてフィルター中心点Oを中心とした円形状の可動部521と、可動部521と同軸であり可動部521を保持する保持部522と、保持部522の外側に設けられた基板外周部523と、を備えている。
また、可動電極562には、可動引出電極562Aが接続され、この可動引出電極562Aは、電極引出溝511Bに対向する領域に沿って、可動基板52の外周縁まで引き出されている。より具体的には、可動引出電極562Aは、バンプ電極563に対向して設けられており、コア563A上のバンプ電極563と接触する。これにより、バンプ電極563を介して、可動電極562が電圧制御部15に接続される。
このような可動電極562及び可動引出電極562Aを形成する材料としては、固定電極561と同様、例えば、Au/Cr膜、ITO(Indium Tin Oxide)等を用いることができる。
なお、本実施形態では、電極561,562間のギャップが反射膜54,55間のギャップG1よりも大きい例を示すがこれに限定されない。例えば、測定対象光として赤外線や遠赤外線を用いる場合等、測定対象光の波長域によっては、ギャップG1が電極561,562間のギャップよりも大きくなる構成としてもよい。
また、保持部522の一部に連通孔522Aが設けられている。この連通孔522Aは、固定基板51及び可動基板52の間に設けられる第一内部空間Sp1(反射膜54,55、及び静電アクチュエーター56が配置される空間)と、可動基板52及びカバー基板53間に設けられる第二内部空間Sp2とを連通する。本実施形態では、第一内部空間Sp1及び第二内部空間Sp2が気密封止され、これらの内部空間Sp1,Sp2が大気より減圧された気圧(例えば真空)に維持されている。
なお、本実施形態では、ダイヤフラム状の保持部522を例示するが、これに限定されず、例えば、可動部521のフィルター中心点Oを中心として、等角度間隔で配置された梁状の保持部が設けられる構成などとしてもよい。
カバー基板53は、上記固定基板51および可動基板52と同様に、ガラス基材をエッチングにより加工することで形成される。具体的には、カバー基板53には、可動基板52の可動部521及び保持部522に対向するギャップ形成溝531が形成されている。
また、カバー基板53の両面には、特定範囲外の波長の光を反射または吸収する光学膜533(バンドパスフィルター)が、固定反射膜54および可動反射膜55と同心円状に形成されている。なお、光学膜533としては、カバー基板53のいずれか一方の面のみに設けられる構成としてもよい。また、光学膜533は、分光測定装置1により分光測定を実施する対象波長に応じて選択される。例えば可視光域に対する分光測定を実施する分光測定装置1では、赤外域及び紫外域を遮光する光学膜533を設ける。この際、2つの光学膜533のうちの一方により赤外域をカットし、他方により紫外域をカットしてもよい。
また、カバー基板53の可動基板52に対向する面のうち、ギャップ形成溝531が設けられない領域は、カバー側接合対象面532となる。
次に、固定基板51及び可動基板52を接合する第一接合部57について説明する。
図3に示すように、第一接合部57は、固定基板51の固定側接合対象面514に設けられた樹脂層571A及び金属層571Bと、可動基板52の第一可動側接合対象面523Aに設けられた樹脂層572A及び金属層572Bと、を備えている。そして、金属層571B及び金属層572Bの表面が面接触して金属接合されることで、固定基板51及び可動基板52が接合されている。
樹脂層571A,572Aは、本発明における第一の下地層、第二の下地層を構成し、金属層571B,572Bは、本発明における第一の金属層、第二の金属層を構成する。
また、金属層571Bは、固定基板51の固定側接合対象面514において、樹脂層571Aを覆うように設けられている。つまり、図3に示すように、樹脂層571Aの端縁571A1が、金属層571Bにより完全に覆われており、樹脂層571Aの表面が波長可変干渉フィルター5の外部に露出することはない。また、金属層571Bの内周端571B1及び外周端571B2は、固定側接合対象面514に密着している。
金属層572Bにおいても同様であり、第一可動側接合対象面523Aにおいて、樹脂層572Aの端縁572A1が、金属層572Bにより完全に覆われており、金属層572Bの内周端572B1及び外周端572B2は、第一可動側接合対象面523Aに密着している。
なお、これらの樹脂層571A,572A及び金属層571B,572Bは、固定基板51又は可動基板52に直接形成されていてもよく、例えば密着層等、他の層を介して形成されていてもよい。
ところで、固定基板51において電極引出溝511Bが形成される部分は、固定基板51及び可動基板52の間の寸法が、固定側接合対象面514及び第一可動側接合対象面523Aの間の寸法よりも大きくなるため、金属層571Bと金属層572Bとが接触しない。したがって、本実施形態では、この領域には、図6に示すような構成により気密性を確保している。
すなわち、電極引出溝511Bでは、固定引出電極561A及びバンプ電極563を覆うように、絶縁層59が設けられる。なお、バンプ電極563のコア563Aが設けられる部位は、可動引出電極562Aとの導通を取る必要があるため、絶縁層59は設けられない。
また、図3及び図6に示すように、第一接合部57を構成する樹脂層571A,572A及び金属層571B,572Bは、電極引出溝511Bの内コア563Aが設けられる位置よりも端子部513側に設けられる。ここで、樹脂層571A及び金属層571Bは、図3及び図6に示すように、絶縁層59上に設けられる。
そして、金属層571B及び金属層572Bの間は、封止材573に封止されることで、第一内部空間Sp1が密閉される。このような封止材573としては、例えば接着剤、低融点ガラス、低融点金属等が用いられ、特にアウトガスが少なく、気密性が高い低融点金属が好ましい。
図3に示すように、第二接合部58は、可動基板52の第二可動側接合対象面523Bに設けられた樹脂層581A及び金属層581Bと、カバー基板53のカバー側接合対象面532に設けられた樹脂層582A及び金属層582Bと、を備えている。そして、金属層581B及び金属層582Bの表面が面接触して金属接合されることで、可動基板52及びカバー基板53が接合されている。
樹脂層581A,582Aは、本発明における第三の下地層、第四の下地層を構成し、金属層581B,582Bは、本発明における第三の金属層、第四の金属層を構成する。
また、金属層581Bは、金属層571B,572Bと同様、樹脂層581Aを覆うように設けられている。つまり、図3に示すように、樹脂層581Aの端縁581A1が、金属層581Bにより完全に覆われており、樹脂層581Aの表面が波長可変干渉フィルター5の外部に露出することはない。また、金属層581Bの内周端581B1及び外周端581B2は、第二可動側接合対象面523Bに密着している。
金属層582Bにおいても同様であり、カバー側接合対象面532において、樹脂層582Aの端縁582A1が、金属層582Bにより完全に覆われており、金属層582Bの内周端582B1及び外周端582B2は、カバー側接合対象面532に密着している。
また、樹脂層571A,572A,581A,582Aは、金属層571B,572B,581B,582Bよりも塑性が大きい素材が用いられる。本実施形態では、樹脂層571A,572Aとしてポリオルガノシロキサンを主成分としてプラズマ重合膜により構成されている。このようなプラズマ重合膜は、メタルマスクを用いて基板表面に容易にパターニングすることができ、製造効率性の向上をも図れる。
なお、樹脂層としては、上述したようなプラズマ重合膜に限定されず、例えばエポキシ系感光材料により構成されていてもよい。樹脂層としてエポキシ系感光材料を用いる場合、フォトマスクによるパターニングを行う。この場合、メタルマスクを用いる場合よりも精度よく樹脂層のパターニングが行え、樹脂層の形状、位置、サイズの精度を向上できる。
次に、図1に戻り、光学モジュール10の他の構成物について説明する。
ディテクター11は、波長可変干渉フィルター5を透過した光を受光(検出)し、受光量に基づいた検出信号をI−V変換器12に出力する。
I−V変換器12は、ディテクター11から入力された検出信号を電圧値に変換し、アンプ13に出力する。
アンプ13は、I−V変換器12から入力された検出信号に応じた電圧(検出電圧)を増幅する。
A/D変換器14は、アンプ13から入力された検出電圧(アナログ信号)をデジタル信号に変換し、制御部20に出力する。
次に、分光測定装置1の制御部20について説明する。
制御部20は、例えばCPUやメモリー等が組み合わされることで構成され、分光測定装置1の全体動作を制御する。この制御部20は、図1に示すように、フィルター駆動部21と、光量取得部22と、分光測定部23と、を備えている。また、制御部20のメモリーには、波長可変干渉フィルター5を透過させる光の波長と、当該波長に対応して静電アクチュエーター56に印加する駆動電圧との関係を示すV−λデータが記憶されている。
光量取得部22は、ディテクター11により取得された光量に基づいて、波長可変干渉フィルター5を透過した目的波長の光の光量を取得する。
分光測定部23は、光量取得部22により取得された光量に基づいて、測定対象光のスペクトル特性を測定する。
次に、上述した波長可変干渉フィルターの製造方法について、図面に基づいて説明する。
図7は、波長可変干渉フィルターの製造方法を示すフローチャートである。
波長可変干渉フィルター5の製造では、まず、固定基板51を形成するための第一ガラス基板M1、可動基板52を形成するための第二ガラス基板M2を用意し、カバー基板53を形成するための第三ガラス基板M3を用意し、固定基板形成工程S1(第二基板形成工程)、可動基板形成工程S2(第一基板形成工程)、カバー基板形成工程S3を実施する。なお、固定基板形成工程S1、可動基板形成工程S2、及びカバー基板形成工程S3の工程順は入れ替わってもよい。そして、下地層形成工程S4により、樹脂層571A,572A,581A,582Aを形成した後、金属層形成工程S5により金属層571B,572B,581B,582Bを形成する。その後、形成した各ガラス基板M1,M2,M3を接合する接合工程S6を実施して、チップ単位で波長可変干渉フィルター5を切り出す。
以下、各工程S1〜S5について、図面に基づいて説明する。
図8は、固定基板形成工程S1における第一ガラス基板M1の状態を示す図である。
固定基板形成工程S1では、まず、図8(A)に示すように、固定基板51の製造素材である第一ガラス基板M1(例えば厚み寸法が1mm)の両面を、表面粗さRaが1nm以下となるまで両面を精密研磨する。
具体的には、フォトリソグラフィ法によりパターニングされたレジストパターンをマスクに用いて、第一ガラス基板M1に対して、例えばフッ酸系(BHF等)を用いたウェットエッチングを繰り返し施す。まず、電極配置溝511、電極引出溝511B、反射膜設置部512、及び端子部513を反射膜設置面512Aの高さ位置(例えば0.5μm)までエッチングする。この後、電極配置溝511、電極引出溝511B、及び端子部513を電極設置面511Aの高さ位置(例えば1.0μm)までエッチングする。
なお、第一ガラス基板M1の表面のうちエッチングされない面は、固定側接合対象面514となる。これにより、固定基板51の基板形状が決定された第一ガラス基板M1が形成される。
ここで、本実施形態では、1つの第一ガラス基板M1から複数の固定基板51を形成する。したがって、この工程では、第一ガラス基板M1に、複数の固定基板51がアレイ状に並列配置された状態で製造されるよう、エッチングを行う。
また、固定電極561上に絶縁層を成膜する場合、固定電極561の形成後、例えばプラズマCVD等により固定基板51の可動基板52に対向する面全体に、例えば100nm程度の厚みのSiO2を成膜する。そして、端子部513の固定引出電極561A、端子部513のバンプ電極563、及びコア563A上のバンプ電極563の上に形成されたSiO2を、例えばドライエッチング等により除去する。
なお、反射膜として誘電体多層膜を形成する場合では、例えばリフトオフプロセスによりパターニングをすることができる。この場合、フォトリソグラフィ法等により、第一ガラス基板M1上の反射膜形成部分以外にレジスト(リフトオフパターン)を形成する。この後、固定反射膜54を形成するための材料(例えば、高屈折層をTiO2、低屈折層をSiO2とした誘電体多層膜)をスパッタリング法または蒸着法等により成膜する。そして、固定反射膜54を成膜した後、リフトオフにより、不要部分の膜を除去する。
以上により、図8(D)に示すように、固定基板51が複数アレイ状に配置された第一ガラス基板M1が形成される。
次に、可動基板形成工程S2について説明する。図9は、可動基板形成工程S2における第二ガラス基板M2の状態を示す図である。
可動基板形成工程S2では、まず、図9(A)に示すように、第二ガラス基板M2(例えば厚み寸法が0.5mm)の表面粗さRaが1nm以下となるまで両面を精密研磨する。
そして、第二ガラス基板M2の表面にCr/Au層を形成し、このCr/Au層をエッチングマスクとし、例えばフッ酸系(BHF等)を用いて、保持部522に相当する領域を例えば厚み寸法が30μmとなるようにエッチングする。この後、エッチングマスクとして使用したCr/Au層を除去することで図9(B)に示すように、可動基板52の基板形状が決定された第二ガラス基板M2が製造される。
ここで、本実施形態では、1つの第二ガラス基板M2から複数の可動基板52を形成する。したがって、この工程では、第二ガラス基板M2に、複数の可動基板52がアレイ状に並列配置された状態で製造されるよう、エッチングを行う。
以上により、可動基板52が複数アレイ状に配置された第二ガラス基板M2が製造される。
次に、カバー基板形成工程S3について説明する。
カバー基板形成工程S3では、第三ガラス基板(例えば厚み寸法が1.0mm)の表面粗さRaが1nm以下となるまで両面を精密研磨する。
そして、第三ガラス基板M3(図10参照)の表面をマスクしてエッチングすることで、ギャップ形成溝531を形成する。また、第三ガラス基板M3の両面に光学膜533を形成し、フォトリソグラフィ等によりパターニングする。
図10(A)は下地層形成工程、(B)は金属層形成工程、(C)は接合工程を示す図である。
次に、各基板51,52,53における第一接合部57及び第二接合部58の形成位置に対応して下地層を形成する下地層形成工程S4を実施する。
この下地層形成工程S4では、まず、上記各工程S1,S2,S3により形成された各基板M1,M2,M3の接合対象面514.523A,523B,532に対して活性化処理を施す。この活性化処理としては、例えば、プラズマ処理、UV処理等が挙げられるが、反射膜54,55への影響を考慮してプラズマ処理を行うことが好ましい。また、このプラズマ処理においても、反射膜54,55の劣化を防止するため、不活性ガス(例えばArガスやN2ガス)を用いたプラズマ処理を実施する。
次に、図10(B)に示すように、金属層571B,572B,581B,582Bを形成する金属層形成工程S5を実施する。
この金属層形成工程S5では、まず、各基板M1,M2,M3の接合対象面514.523A,523B,532、及び樹脂層571A,572A,581A,582Aに対して活性化処理を施す。この活性化処理としては、下地層形成工程と同様、不活性ガスを用いたプラズマ処理を実施する。
この後、表面活性化された接合対象面514,523A,523B,532及び樹脂層571A,572A,581A,582A上に金属層571B,572B,581B,582Bを例えばスパッタリング法等により形成する。各金属層571B,572B,581B,582Bの厚み寸法としては、ガスバリアとして機能するために十分な厚み寸法(気密性を確保可能な厚み寸法)にし、例えば10nm以上の厚みに形成する。
また、各金属層571B,572B,581B,582Bは、上述したように、樹脂層571A,572A,581A,582Aを完全に覆い、内周端571B1,572B1,581B1,582B1及び外周端571B2,572B2,581B2,582B2が接合対象面514.523A,523B,532に密着するように形成する。
なお、本実施形態では、金属層571B,572B,581B,582BとしてAuを用いるが、CrやTi等、Au及びガラス基板M1,M2,M3との密着性が高い他の層を形成した後、Au層を形成する構成などとしてもよい。
次に、図10(C)に示すように、各ガラス基板M1、M2,M3を接合する接合工程S6を実施する。
この接合工程では、金属層形成工程S5により形成された各金属層571B,572B,581B,582Bの表面を活性化処理する。活性化処理では、下地層形成工程S4や金属層形成工程S5と同様、不活性ガスを用いたプラズマ処理を実施する。なお、UV活性化処理等であってもよい。UV活性化処理の場合、UV光による反射膜54,55の劣化を防止するために、UVマスク等により反射膜54,55を覆う。
これに対して、本実施形態では、下地層として樹脂層571A,572Aが設けられているため、基板表面の面精度の粗さ(微小な凹凸)がある場合でも、樹脂層571A,572Aにより凹凸が吸収され、金属層571B,572Bの表面精度が向上する。したがって、金属層571B,572Bの互いに対向する面を高い面精度で面接触させることが可能となり、接合歩留りを向上させつつ、高い気密性を保った接合を行うことが可能となる。また、加熱圧着によりより金属層571B,572Bの密着性を向上させることができ、より気密性を向上させることができる。第二接合部58においても同様である。
なお、さらなる気密性の確保のため、各接合部57,58の外周部、つまり各基板51,52,53の外周縁に沿って別途封止材を注入して封止する構成としてもよい。
本実施形態では、第一接合部57において、固定基板51に設けられた樹脂層571Aと、この樹脂層571Aを覆う金属層571Bと、可動基板52に設けられた樹脂層572Aと、この樹脂層572Aを覆う金属層572Bと、を備えている。そして、金属層571Bと金属層572Bとが金属接合されることで、第一接合部57により固定基板51及び可動基板52が接合されている。
このような接合構成では、基板51,52の表面精度が悪く、微小な凹凸が形成されている場合であっても、樹脂層571A,572Aによりこれらの凹凸を吸収することができ、金属層571B,572Bの表面に基板の凹凸形状が現れない。したがって、金属層571B,572Bの面精度が高く、表面全体を密着させることができ、接合歩留りを高めつつ、高い気密性を保った接合を実施することができる。
また、下地層である樹脂層571A、572Aは、金属層571B,572Bに比べて微小な気泡等により気密性が高くないが、この樹脂層571A,572Aは、金属層571B,572Bにより覆われているため、樹脂層571A,572Aを介して第一内部空間Sp1が外部と連通することはない。さらに、金属層571B,572Bによる金属接合を行うため、高気密性を保った接合が可能となる。
また、第一内部空間Sp1及び第二内部空間Sp2が気密封止されることで、例えば帯電粒子や水滴等の侵入を防止でき、これらの粒子の侵入による動作不良や反射膜54,55の劣化を抑制することができる。
このようなプラズマ重合膜は、メタルマスクを用いた簡易な方法により成膜することができ製造効率性を向上させることができる。
また、樹脂層571A,572A,581A,582Aを用いることで、金属層571B,572B,581B,582Bの材料選択の自由度の向上を図れる。
このため、活性化処理により、金属層571B,572B,581B,582Bの表面が活性化することができ、接合しやすい状態にすることができる。また、加熱圧着により、結合手同士を容易に結合させることができ、強固な金属接合を好適に行うことができる。
上述した第一実施形態では、固定引出電極561A及びバンプ電極563が電極引出溝511Bから端子部513に引き出され、電極引出溝511Bにおいて、封止材573により封止される構成を例示したがこれに限定されない。
図11は、第一実施形態の変形例における波長可変干渉フィルター5Aの概略構成を示す断面図である。
図11に示すように、固定基板51を厚み方向に対して貫通する貫通電極561B,563Bを設け、固定引出電極561A及びバンプ電極563を貫通電極561B,563Bに接続する構成としてもよい。このような貫通電極561B、563Bは、例えば、固定基板51に対してダイヤモンドドリルやサンドブラスト等により貫通孔を形成して、当該貫通孔をAu等のメッキにより封止することで形成することができる。また、固定基板51のガラス形成時に金属棒(貫通電極561B,563B)を埋め込んでおく等してもよい。
そして、固定基板51の可動基板52とは反対側の面に、固定引出電極561Aに貫通電極561Bを介して接続される固定電極端子561Cを設け、バンプ電極563に貫通電極563Bを介して接続されるバンプ電極端子563Cを設ける。これにより、固定電極端子561C及びバンプ電極端子563Cをそれぞれ電圧制御部15に接続することで静電アクチュエーター56を制御することが可能となる。
このような波長可変干渉フィルター5は、各ガラス基板M1,M2,M3を接合した後、第一孔部515から第一内部空間Sp1及び第二内部空間Sp2の空気を吸入して真空状態にし、その後、封止材516により封止する。
次に、本発明に係る第二実施形態について、図面に基づいて説明する。
上記第一実施形態では、各接合対象面514,523A,523B,532が平面であり、これらの接合対象面514,523A,523B,532に下地層である樹脂層571A,572A,581A,582Aを形成する例を示した。
しかしながら、樹脂層571A,572A,581A,582Aの形成時に、その端縁571A1,572A1,581A1,582A1が浮き上がる等により、他の部分より厚み寸法が大きくなる場合がある。この場合、これらの樹脂層571A,572A,581A,582Aの上に形成された金属層571B,572B,581B,582Bの前記端縁571A1,572A1,581A1,582A1に対応する部分も浮き上がってしまう。したがって、金属層571B及び金属層572B、又は金属層581B及び金属層582Bが、当該浮き上がり部分でのみ接触し、気密性を十分に確保できないおそれがあり、接合強度も低下するおそれがある。
これに対して、第二実施形態では、このような下地層形成時の樹脂層の形状変化を考慮して、樹脂層571A,572A,581A,582Aの形成位置が前記第一実施形態と相違している。
図12に示すように、本実施形態の固定基板51は、フィルター平面視において、固定側接合対象面514(接合面)の周囲に、エッチングにより形成された凹部が設けられ、当該凹部の底面は、固定側接合対象面514よりも可動基板52までの距離が長くなる第一面514A,514Bを形成する。なお、フィルター平面視において、固定側接合対象面514の内側の第一面514Aは電極設置面511Aであってもよく、固定側接合対象面514の外側の第一面514Bは端子部513であってもよい。
そして、第一接合部57の樹脂層571Aは、固定側接合対象面514から、第一面514A,514Bに亘って設けられている。すなわち、樹脂層571Aは、固定側接合対象面514を覆うように形成されている。
また、金属層571Bは、樹脂層571Aを覆って設けられる。したがって、金属層571Bの内周端571B1は、第一面514Aに位置し、外周端571B2は、第一面514Bに位置する。
また、金属層572Bは、樹脂層572Aを覆って設けられるため、金属層571Bの内周端572B1は、第一可動側接合対象面523Aにおける第一面514Aに対向する位置、外周端571B2は、第一可動側接合対象面523Aにおける第一面514Aに対向する位置にある。
また、上記において、第一接合部57について説明したが、第二接合部58においても同様であり、可動基板52の第二可動側接合対象面523Bの周囲に第一面を設け、樹脂層581Aを第二可動側接合対象面523Bから第一面に亘って形成してもよい。また、カバー基板53のカバー側接合対象面532の周囲に第一面を設け、樹脂層582Aをカバー側接合対象面532から第一面に亘って形成してもよい。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、樹脂層としては、上述したように、プラズマ重合膜に限定されず、例えばエポキシ系感光材料や金属層(Au)よりも柔らかい他の金属により構成されていてもよい。樹脂層としてエポキシ系感光材料を用いる場合、フォトマスクによるパターニングを行えるため、樹脂層の形成位置の精度を向上できる。
下地層としては、固定基板51及び可動基板52のいずれか一方に設けられていればよい。したがって、例えば、固定基板51に樹脂層571Aを介して金属層571Bが設けられ、可動基板52には、金属層572Bが直接基板に設けられる構成としてもよい。また、固定基板51に直接金属層571Bが設けられ、可動基板52に樹脂層572Aを介して金属層572Bが設けられる構成としてもよい。
第二接合部58においても同様であり、可動基板52及びカバー基板53のいずれか一方に下地層が設けられていればよい。例えば、可動基板52に樹脂層581Aを介して金属層581Bが設けられ、カバー基板53には、金属層582Bが直接基板に設けられる構成としてもよい。また、可動基板52に直接金属層581Bが設けられ、カバー基板53に樹脂層582Aを介して金属層582Bが設けられる構成としてもよい。
さらに、可動基板52に樹脂層572Aを介して金属層572Bが設けられ、固定基板51には、金属層571Bが直接基板に設けられる構成とした場合、固定基板51に固定側接合対象面514及び第一面514A,514Bを形成し、可動基板52の固定側接合対象面514に対向する部分から第一面514A,514Bに対向する部分に亘って樹脂層572Aを形成する構成とすることが好ましい。この場合でも、樹脂層572Aの外周端部に浮き上がりが発生しても、金属層571B,572B同士の接合時に、浮き上がり部の影響を受けず、高い密着性での接合が可能となる。
例えば、ギャップ変更部としては、固定基板51に設けられる第一誘電コイルと、可動基板52に設けられる第二誘電コイルまたは永久磁石とにより構成される誘電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。
更に、静電アクチュエーター56の代わりに圧電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。この場合、例えば保持部522に下部電極層、圧電膜、及び上部電極層を積層配置させ、下部電極層及び上部電極層の間に印加する電圧を入力値として可変させることで、圧電膜を伸縮させて保持部522を撓ませることができる。
波長固定型の干渉フィルターでは、上記実施形態のような可動部521や保持部522が設けられず、第一基板(可動基板52)と第二基板(固定基板51)との間隔(反射膜54,55間のギャップG1)が一定に維持される。
この際、第一接合部57により固定基板51及び可動基板52が高い気密性で接合されているため、固定基板51及び可動基板52の間への異物の侵入を好適に防止でき、反射膜54,55の劣化を抑制できる。
また、上記実施形態では、第三基板であるカバー基板53を備える構成を例示したが、第三基板が設けられない構成などとしてもよい。
以下、このような干渉フィルターの具体例を図13に基づいて説明する。
図13は、本発明の他の実施形態における波長可変干渉フィルターの概略構成を示す断面図である。
図13に示す波長可変干渉フィルター5Bでは、第一基板51Aと第二基板52Aとが対向して配置されており、これらに第一基板51A及び第二基板52Aが、上述した各実施形態と同様の構成を有する第一接合部57(または第一接合部57A)により接合されることで、内部空間SP3が形成されている。
また、第一基板51Aには、例えばエッチング等によって形成された溝部51A1が設けられており、この溝部51A1に第一反射膜54Aが設けられている。また、第一反射膜54Aに対して、所定のギャップG1を介して第二反射膜55Aが対向配置されている。
さらに、第一反射膜54A上に静電アクチュエーター56Aを構成する第一駆動電極561Aが設けられ、第二反射膜55A上に第二駆動電極562Aが設けられている。
そして、この波長可変干渉フィルター5Bにおいても、第一接合部57(または第一接合部57A)により、第一基板51A及び第二基板52Aが接合される構成であり、上記実施形態と同様、第一基板51A及び第二基板52Aを高い気密性で接合することができ、内部空間SP3の高気密性を維持することができる。
図14は、波長可変干渉フィルターを備えた測色装置400の一例を示すブロック図である。
この測色装置400は、図14に示すように、検査対象Aに光を射出する光源装置410と、測色センサー420(光学モジュール)と、測色装置400の全体動作を制御する制御装置430とを備える。そして、この測色装置400は、光源装置410から射出される光を検査対象Aにて反射させ、反射された検査対象光を測色センサー420にて受光し、測色センサー420から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち検査対象Aの色を分析して測定する装置である。
この制御装置430としては、例えば汎用パーソナルコンピューターや、携帯情報端末、その他、測色専用コンピューターなどを用いることができる。そして、制御装置430は、図14に示すように、光源制御部431、測色センサー制御部432、及び測色処理部433などを備えて構成されている。
光源制御部431は、光源装置410に接続され、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置410に所定の制御信号を出力して、所定の明るさの白色光を射出させる。
測色センサー制御部432は、測色センサー420に接続され、例えば利用者の設定入力に基づいて、測色センサー420にて受光させる光の波長を設定し、この波長の光の受光量を検出する旨の制御信号を測色センサー420に出力する。これにより、測色センサー420の電圧制御部15は、制御信号に基づいて、静電アクチュエーター56に電圧を印加し、波長可変干渉フィルター5を駆動させる。
測色処理部433は、ディテクター11により検出された受光量から、検査対象Aの色度を分析する。
このようなガス検出装置の一例を以下に図面に基づいて説明する。
図16は、図15のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。
このガス検出装置100は、図15に示すように、センサーチップ110と、吸引口120A、吸引流路120B、排出流路120C、及び排出口120Dを備えた流路120と、本体部130と、を備えて構成されている。
本体部130は、流路120を着脱可能な開口を有するセンサー部カバー131、排出手段133、筐体134、光学部135、フィルター136、波長可変干渉フィルター5、及び受光素子137(検出部)等を含む検出装置(光学モジュール)と、検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部138(処理部)、電力を供給する電力供給部139等から構成されている。なお、波長可変干渉フィルター5の代わりに、上述した波長可変干渉フィルター5Aが設けられる構成としてもよい。また、光学部135は、光を射出する光源135Aと、光源135Aから入射された光をセンサーチップ110側に反射し、センサーチップ側から入射された光を受光素子137側に透過するビームスプリッター135Bと、レンズ135C,135D,135Eと、により構成されている。
また、図16に示すように、ガス検出装置100の表面には、操作パネル140、表示部141、外部とのインターフェイスのための接続部142、電力供給部139が設けられている。電力供給部139が二次電池の場合には、充電のための接続部143を備えてもよい。
更に、ガス検出装置100の制御部138は、図16に示すように、CPU等により構成された信号処理部144、光源135Aを制御するための光源ドライバー回路145、波長可変干渉フィルター5を制御するための電圧制御部15、受光素子137からの信号を受信する受光回路147、センサーチップ110のコードを読み取り、センサーチップ110の有無を検出するセンサーチップ検出器148からの信号を受信するセンサーチップ検出回路149、及び排出手段133を制御する排出ドライバー回路150などを備えている。
本体部130の上部のセンサー部カバー131の内部には、センサーチップ検出器148が設けられており、このセンサーチップ検出器148でセンサーチップ110の有無が検出される。信号処理部144は、センサーチップ検出器148からの検出信号を検出す
ると、センサーチップ110が装着された状態であると判断し、表示部141へ検出動作を実施可能な旨を表示させる表示信号を出す。
これらのレイリー散乱光やラマン散乱光は、光学部135を通ってフィルター136に入射し、フィルター136によりレイリー散乱光が分離され、ラマン散乱光が波長可変干渉フィルター5に入射する。そして、信号処理部144は、電圧制御部15に対して制御信号を出力する。これにより、電圧制御部15は、上記第一実施形態と同様にして波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56を駆動させ、検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光を波長可変干渉フィルター5で分光させる。この後、分光した光が受光素子137で受光されると、受光量に応じた受光信号が受光回路147を介して信号処理部144に出力される。この場合、波長可変干渉フィルター5から目的とするラマン散乱光を精度よく取り出すことができる。
信号処理部144は、上記のようにして得られた検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光のスペクトルデータと、ROMに格納されているデータとを比較し、目的のガス分子か否かを判定し、物質の特定をする。また、信号処理部144は、表示部141にその結果情報を表示させたり、接続部142から外部へ出力したりする。
以下に、上記物質成分分析装置の一例として、食物分析装置を説明する。
この食物分析装置200は、図17に示すように、検出器210(光学モジュール)と、制御部220と、表示部230と、を備えている。検出器210は、光を射出する光源211と、測定対象物からの光が導入される撮像レンズ212と、撮像レンズ212から導入された光を分光する波長可変干渉フィルター5と、分光された光を検出する撮像部213(検出部)と、を備えている。なお、波長可変干渉フィルター5の代わりに、上述した波長可変干渉フィルター5Aが設けられる構成としてもよい。
また、制御部220は、光源211の点灯・消灯制御、点灯時の明るさ制御を実施する光源制御部221と、波長可変干渉フィルター5を制御する電圧制御部15と、撮像部213を制御し、撮像部213で撮像された分光画像を取得する検出制御部223と、信号処理部224と、記憶部225と、を備えている。
そして、信号処理部224は、上述のようにして得られた検査対象の食物の成分や含有量、カロリーや鮮度等の情報を表示部230に表示させる処理をする。
更には、鉱物の成分分析を実施する鉱物分析装置としても用いることができる。
例えば、各波長の光の強度を経時的に変化させることで、各波長の光でデータを伝送させることも可能であり、この場合、光学モジュールに設けられた波長可変干渉フィルターにより特定波長の光を分光し、受光部で受光させることで、特定波長の光により伝送されるデータを抽出することができ、このようなデータ抽出用光学モジュールを備えた電子機器により、各波長の光のデータを処理することで、光通信を実施することもできる。
図18は、分光カメラの概略構成を示す模式図である。分光カメラ300は、図18に示すように、カメラ本体310と、撮像レンズユニット320と、撮像部330とを備えている。
カメラ本体310は、利用者により把持、操作される部分である。
撮像レンズユニット320は、カメラ本体310に設けられ、入射した画像光を撮像部330に導光する。また、この撮像レンズユニット320は、図18に示すように、対物レンズ321、結像レンズ322、及びこれらのレンズ間に設けられた波長可変干渉フィルター5を備えて構成されている。なお、波長可変干渉フィルター5の代わりに、上述した波長可変干渉フィルター5A,5Bや、光学フィルターデバイス600が設けられる構成としてもよい。
撮像部330は、受光素子により構成され、撮像レンズユニット320により導光された画像光を撮像する。
このような分光カメラ300では、波長可変干渉フィルター5により撮像対象となる波長の光を透過させることで、所望波長の光の分光画像を撮像することができる。
また、本発明の光学モジュールを生体認証装置として用いてもよく、例えば、近赤外領域や可視領域の光を用いた、血管や指紋、網膜、虹彩などの認証装置にも適用できる。
図19は、気密封止された内部空間にデバイスを収容した接合基板の一例である圧力センサーの概略構成を示す図である。
この圧力センサー7は、感圧基板71と、感圧基板71の一方の面を封止するように接合されるベース基板72と、感圧基板71の他方の面を封止するように接合されるダイヤフラム基板73とを備えている。
感圧基板71は、中央に配置される感圧素子711と、枠部712とを備える。感圧素子711は、例えば一対の平行な柱状ビーム713と、柱状ビームの両端に接続される一対の基部714とを有している。また、柱状ビーム711には、励振電極(図示略)が設けられ、これら励振電極は、基部に設けられた入出力電極(図示略)に接続され、入出力電極はから枠部712に伸びる引出電極により外部に引き出されている。
ベース基板72は、感圧素子711を収容する内部空間Sを密閉するための基板であり、枠部721と、枠部721の内部に設けられた凹部722とを備えている。枠部721は、感圧素子71の枠部712に第一接合部74により接合される。
ダイヤフラム基板73は、感圧基板71に対向する面が例えばエッチング等により加工されることで、枠部731と、支持部732と、可撓部733とを構成する。枠部731は、感圧素子71の枠部712に第二接合部75により接合される。支持部732は、接合部材733により基部713に接合される。可撓部733は、枠部731及び支持部732よりも厚み寸法が小さく、可撓性を有しており、圧力を受けて変形する。
同様に、第二接合部72は、枠部711に対して設けられた下地層である樹脂層751Aと、この樹脂層751Aを覆う金属層751Bと、枠部731に対して設けられた下地層である樹脂層752Aと、この樹脂層752Aを覆う金属層752Bと、を備えている。そして、金属層751B及び金属層752Bが金属接合されることで、感圧基板71及びダイヤフラム基板73が接合されている。なお、上記第二接合部58と同様、枠部712及び枠部713のいずれか一方にのみ樹脂層が設けられる構成としてもよい。
このような圧力センサー7においても、上記第一及び第二実施形態と同様に、接合部74,75により、感圧基板71及びベース基板72、感圧基板71及びダイヤフラム基板73を、それぞれ、高い気密性を保った状態で接合させることができる
なお、図19に示す例では、接合基板の一例として圧力センサー7を例示し、一対の基板間にデバイスとしての感圧素子711を収容する例を示したがこれに限定されない。その他、内部空間Sに収容されるデバイスとして、圧電振動子、MEMS振動子、加速度センサー、圧電素子、ミラーデバイス等を配置してもよい。
Claims (27)
- 第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられ、入射光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜と、
前記第一反射膜とギャップを隔てて対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜と、
前記第一基板及び前記第二基板を接合し、前記第一基板と前記第二基板との間に形成される第一内部空間を封止する第一接合部と、を備え、
前記第一接合部は、前記第一基板及び第二基板のいずれか一方に設けられた第一の下地層と、前記第一の下地層が設けられた基板において、前記第一の下地層を覆って設けられ、前記第一の下地層よりも塑性が小さい第一の金属層と、前記第一基板及び第二基板の他方に設けられ、前記第一の金属層に接合される第二の金属層と、を有する
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項1に記載の干渉フィルターにおいて、
前記第一接合部は、前記第一基板及び第二基板の他方に設けられ、前記第二の金属層よりも塑性が大きい第二の下地層を有し、
前記第二の金属層は、前記第二の下地層を覆って設けられている
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項1又は請求項2に記載の干渉フィルターにおいて、
前記第一基板の前記第二基板が配置された面とは反対側に配置された第三基板と、
前記第一基板及び前記第三基板を接合し、前記第一基板と前記第三基板との間に形成された第二内部空間を封止する第二接合部と、を備え、
前記第二接合部は、前記第一基板及び前記第三基板のいずれか一方に設けられた第三の下地層と、前記第三の下地層が設けられた基板において、前記第三の下地層を覆って設けられ、前記第三の下地層よりも塑性が小さい第三の金属層と、前記第一基板及び前記第三基板の他方に設けられ、前記第三の金属層に接合される第四の金属層と、を有する
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項3に記載の干渉フィルターにおいて、
前記第二接合部は、前記第一基板及び前記第三基板の他方に設けられ、前記第四の金属層よりも塑性が大きい第四の下地層を有し、
前記第四の金属層は、前記第四の下地層を覆って設けられている
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられ、入射光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜と、
前記第一反射膜とギャップを隔てて対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜と、
前記第一基板及び前記第二基板を接合し、前記第一基板と前記第二基板との間に形成される第一内部空間を封止する第一接合部と、を備え、
前記第一接合部は、前記第一基板及び第二基板のいずれか一方に設けられた樹脂からなる第一の下地層と、前記第一の下地層が設けられた基板において、前記第一の下地層を覆って設けられた第一の金属層と、前記第一基板及び第二基板の他方に設けられ、前記第一の金属層に接合される第二の金属層と、を有する
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項5に記載の干渉フィルターにおいて、
前記第一接合部は、前記第一基板及び第二基板の他方に設けられた樹脂からなる第二の下地層を有し、
前記第二の金属層は、前記第二の下地層を覆って設けられている
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項5又は請求項6に記載の干渉フィルターにおいて、
前記第一基板の前記第二基板が配置された面とは反対側に配置された第三基板と、
前記第一基板及び前記第三基板を接合し、前記第一基板と前記第三基板との間に形成された第二内部空間を封止する第二接合部と、を備え、
前記第二接合部は、前記第一基板及び前記第三基板のいずれか一方に設けられた樹脂からなる第三の下地層と、前記第三の下地層が設けられた基板において、前記第三の下地層を覆って設けられた第三の金属層と、前記第一基板及び前記第三基板の他方に設けられ、前記第三の金属層に接合される第四の金属層と、を有する
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項7に記載の干渉フィルターにおいて、
前記第二接合部は、前記第一基板及び前記第三基板の他方に設けられた樹脂からなる第四の下地層を有し、
前記第四の金属層は、前記第四の下地層を覆って設けられている
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項3、請求項4、請求項7、及び請求項8のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間の寸法を変更するギャップ変更部を備え、
前記第一内部空間及び前記第二内部空間が大気圧よりも低い気圧で封止されている
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
前記第二基板は、前記第一基板に対向する接合面、及び当該接合面より前記第一基板までの距離が長い第一面を備え、前記下地層は、前記接合面から前記第一面に亘って設けられている
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項1から請求項10のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
前記第二基板は、前記第一基板に対向する接合面、及び当該接合面より前記第一基板までの距離が長い第一面を備え、前記下地層は、前記第一基板の前記接合面に対向する部分から前記第一基板の前記第一面に対向する部分に亘って設けられている
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項1から請求項11のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
前記下地層は、樹脂層である
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項12に記載の干渉フィルターにおいて、
前記下地層は、ポリオルガノシロキサンを主成分としたプラズマ重合膜である
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項12に記載の干渉フィルターにおいて、
前記下地層は、エポキシ系感光材料である
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 請求項1から請求項14のいずれかに記載の干渉フィルターにおいて、
前記金属層は、Au、Al、Ag、若しくはCu、又はこれらの合金である
ことを特徴とする干渉フィルター。 - 第一基板を形成し、前記第一基板に入射光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜を設ける第一基板形成工程と、
第二基板を形成し、前記第二基板に入射光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜を設ける第二基板形成工程と、
前記第一基板及び前記第二基板のいずれか一方に、第一の下地層を形成する下地層形成工程と、
前記第一基板及び前記第二基板のいずれか一方に、前記第一の下地層よりも塑性が小さく、前記第一の下地層を覆う第一の金属層を形成し、前記第一基板及び前記第二基板の他方に前記第一の金属層に接合される第二の金属層を形成する金属層形成工程と、
前記第一の金属層及び前記第二の金属層を接合し、前記第一基板と前記第二基板との間に形成される第一内部空間を封止する接合工程と、
を実施することを特徴とする干渉フィルターの製造方法。 - 請求項16に記載の干渉フィルターの製造方法において、
前記下地層形成工程は、前記第一基板及び前記第二基板の他方に、前記第二の金属層よりも塑性が大きい第二の下地層を形成し、
前記金属層形成工程は、前記第二の下地層を覆って前記第二の金属層を形成する
ことを特徴とする干渉フィルターの製造方法。 - 請求項16または請求項17に記載の干渉フィルターの製造方法において、
前記第一基板の前記第二基板が配置される面とは反対側に配置される第三基板を形成する第三基板形成工程を実施し、
前記下地層形成工程は、前記第一基板及び前記第三基板のいずれか一方に、第三の下地層を形成し、
前記金属層形成工程は、前記第一基板及び前記第三基板のいずれか一方に、前記第三の下地層よりも塑性が小さく、前記第三の下地層を覆う第三の金属層を形成し、前記第一基板及び前記第三基板の他方に前記第三の金属層に接合される第四の金属層を形成し、
前記接合工程は、前記第三の金属層及び前記第四の金属層を接合し、前記第一基板と前記第三基板との間に形成された第二内部空間を封止する
ことを特徴とする干渉フィルターの製造方法。 - 請求項18に記載の干渉フィルターの製造方法において、
前記下地層形成工程は、前記第一基板及び前記第三基板の他方に、前記第四の金属層よりも塑性が大きい第四の下地層を形成し、
前記金属層形成工程は、前記第四の下地層を覆って前記第四の金属層を形成する
ことを特徴とする干渉フィルターの製造方法。 - 請求項16から請求項19のいずれかに記載のフィルターの製造方法において、
前記接合工程は、前記金属層の表面を活性化処理した後、前記金属層同士を圧着により活性化接合する
ことを特徴とする干渉フィルターの製造方法。 - 請求項20に記載の干渉フィルターの製造方法において、
前記接合工程における前記活性化処理は、不活性ガスを用いたプラズマ処理である
ことを特徴とする干渉フィルターの製造方法。 - 請求項16から請求項21のいずれかに記載の干渉フィルターの製造方法において、
前記接合工程は、前記第一反射膜及び前記第二反射膜が劣化する温度よりも低い圧着温度まで加熱しながら前記金属層同士を圧着する
ことを特徴とする干渉フィルターの製造方法。 - 請求項16から請求項22のいずれかに記載の干渉フィルターの製造方法において、
前記下地層形成工程は、前記下地層の下層に設けられた基材の表面をプラズマ処理した後、前記下地層を形成する
ことを特徴とする干渉フィルターの製造方法。 - 請求項16から請求項23のいずれかに記載の干渉フィルターの製造方法において、
前記金属層形成工程は、前記金属層の下層に設けられた基材の表面をプラズマ処理した後、前記金属層を形成する
ことを特徴とする干渉フィルターの製造方法。 - 第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられ、入射光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜と、
前記第一反射膜とギャップを隔てて対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜と、
前記第一基板及び前記第二基板を接合し、前記第一基板と前記第二基板との間に形成される第一内部空間を封止する第一接合部と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間に入射した光が干渉して選択された波長の光を受光する受光部と、を備え、
前記第一接合部は、前記第一基板及び第二基板のいずれか一方に設けられた第一の下地層と、前記第一の下地層が設けられた基板において、前記第一の下地層を覆って設けられ、前記第一の下地層よりも塑性が小さい第一の金属層と、前記第一基板及び第二基板の他方に設けられ、前記第一の金属層に接合される第二の金属層と、を有する
ことを特徴とする光学モジュール。 - 第一基板、前記第一基板に対向して配置された第二基板、前記第一基板の前記第二基板に対向する面に設けられ、入射光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜、前記第一反射膜とギャップを隔てて対向し、入射光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜、及び前記第一基板及び前記第二基板を接合し、前記第一基板と前記第二基板との間に形成される第一内部空間を封止する第一接合部を有する干渉フィルターと、
前記干渉フィルターを制御する制御部と、を備え、
前記第一接合部は、前記第一基板及び第二基板のいずれか一方に設けられた第一の下地層と、前記第一の下地層が設けられた基板において、前記第一の下地層を覆って設けられ、前記第一の下地層よりも塑性が小さい第一の金属層と、前記第一基板及び第二基板の他方に設けられ、前記第一の金属層に接合される第二の金属層と、を有する
ことを特徴とする電子機器。 - 一対の基板と、
前記一対の基板を接合し、前記一対の基板の間に形成される内部空間を封止する接合部と、
前記内部空間に収容されるデバイスと、を備え、
前記接合部は、前記一対の基板のいずれか一方に設けられた下地層と、前記下地層が設けられた基板において、前記下地層を覆って設けられ、前記下地層よりも塑性が小さい第一の金属層と、前記一対の基板の他方に設けられ、前記第一の金属層に接合される第二の金属層と、を有する
ことを特徴とする接合基板。
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