JP2018124373A - Wavelength selection element and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学フィルタなどの波長選択素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a wavelength selection element such as an optical filter and a manufacturing method thereof.
光学フィルタは、例えば、入射された光の中から所定の波長(波長帯域)の光のみを選択的に出射するように構成された光学素子である。例えば、光学フィルタのような波長選択素子は、互いに対向する一対の反射膜を配置した構成を有している。例えば、当該一対の反射膜は間隙をおいて配置される。また、反射膜間の間隔は、取出されるべき光の波長に応じて設定される。 For example, the optical filter is an optical element configured to selectively emit only light having a predetermined wavelength (wavelength band) from incident light. For example, a wavelength selection element such as an optical filter has a configuration in which a pair of reflective films facing each other are arranged. For example, the pair of reflective films are arranged with a gap therebetween. Further, the interval between the reflective films is set according to the wavelength of light to be extracted.
例えば、特許文献1には、第1の光反射部を備える可動板がその厚さ方向に変位可能に設けられた第1の基体と、第1の光反射部に光学ギャップを隔てて対向する第2の光反射部が設けられた第2の基体とを有する光学デバイスが開示されている。また、当該第1及び第2の基体は、接合膜を介して接合されている。 For example, in Patent Literature 1, a movable plate having a first light reflecting portion is opposed to a first base body provided so as to be displaceable in the thickness direction, and the first light reflecting portion is opposed to an optical gap. An optical device having a second substrate provided with a second light reflecting portion is disclosed. Further, the first and second bases are bonded via a bonding film.
反射膜間の間隔(光学ギャップ)は、取出す光(電磁波)の波長、すなわち波長選択特性(フィルタリング特性)に密接に関連している。特定の波長の電磁波のみを確実に取出すことを考慮すると、反射膜間の光学ギャップは膜内の全領域で一定であることが好ましい。 The interval between the reflecting films (optical gap) is closely related to the wavelength of the extracted light (electromagnetic wave), that is, the wavelength selection characteristic (filtering characteristic). In consideration of reliably extracting only electromagnetic waves having a specific wavelength, it is preferable that the optical gap between the reflective films is constant in the entire region within the film.
また、例えば特許文献1に記載のように、複数(例えば2つ)の基板にそれぞれ反射膜を形成し、当該基板同士を接合して光学フィルタを構成する技術が知られている。このような構成の場合、光学ギャップの精度は、基板間の位置関係、例えば2つの基板の平行度の影響を受ける。 Further, as described in Patent Document 1, for example, a technique is known in which a reflective film is formed on each of a plurality of (for example, two) substrates, and the substrates are bonded together to form an optical filter. In such a configuration, the accuracy of the optical gap is affected by the positional relationship between the substrates, for example, the parallelism of the two substrates.
フィルタリング特性を高めるためには、所望の光学ギャップが確実に形成されるように基板同士が固定されていることが好ましい。また、基板間の位置が確実に確定されていることが好ましい。また、例えば、複雑な装置を必要とせず、容易に基板同士を接合することができることが好ましい。 In order to improve the filtering characteristics, it is preferable that the substrates are fixed so that a desired optical gap is reliably formed. Moreover, it is preferable that the position between the substrates is reliably determined. In addition, for example, it is preferable that the substrates can be easily bonded to each other without requiring a complicated apparatus.
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、基板同士が確実に所望の間隔で位置決めされて固定された波長選択素子及びその製造方法を提供することを目的としている。また、基板同士が確実かつ容易に所望の間隔で位置決めされて固定され、高い波長選択特性を有する波長選択素子及びその製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a wavelength selection element in which substrates are securely positioned and fixed at desired intervals and a method for manufacturing the same. It is another object of the present invention to provide a wavelength selection element having high wavelength selection characteristics and a method for manufacturing the same, in which substrates are fixed and easily positioned and fixed at desired intervals.
請求項1に記載の発明は、透光性を有し、間隙をおいて互いに対向する主表面を有する一対の基板と、互いに対向する主表面上に形成され、光学距離をおいて互いに対向する一対の反射膜と、一対の基板を互いに接合し、一対の基板よりも硬化後の硬度が小さな硬化型接着剤からなる接合部と、一対の基板が互いに直接突き当たって間隙を画定する突当り部と、を有することを特徴としている。 According to the first aspect of the present invention, a pair of substrates having translucency and having main surfaces facing each other with a gap therebetween are formed on the main surfaces facing each other, and are opposed to each other at an optical distance. A pair of reflective films, a pair of substrates bonded to each other, a bonding portion made of a curable adhesive having a smaller hardness after curing than the pair of substrates, and a pair of bumps that directly contact each other to define a gap It is characterized by having.
また、請求項9に記載の発明は、第1の基板における第1の主面に第1の反射膜を形成する第1の反射膜形成工程と、凹部を備えた第2の主面を有する第2の基板の凹部に第2の反射膜を形成する第2の反射膜形成工程と、第2の基板の第2の主面における凹部の外側の領域上に、第1の基板よりも硬化後の硬度が小さい硬化型接着剤からなる接合部材を塗布する塗布工程と、第1及び第2の反射膜が光学距離をおいて互いに対向するように、第1の主面を前記第2の主面に直接突き当てる突き当て工程と、接合部材を硬化させ、第1及び第2の基板を接合する接合工程と、を有することを特徴としている。 According to a ninth aspect of the invention, there is provided a first reflective film forming step of forming a first reflective film on the first main surface of the first substrate, and a second main surface having a recess. A second reflective film forming step of forming a second reflective film in the concave portion of the second substrate, and curing on the region outside the concave portion on the second main surface of the second substrate, which is harder than the first substrate; A coating process for coating a joining member made of a curable adhesive having a low hardness and a first main surface of the second main surface so that the first and second reflective films face each other at an optical distance. It has an abutting process of directly abutting on the main surface and a joining process of curing the joining member and joining the first and second substrates.
以下に本発明の実施例について詳細に説明する。 Examples of the present invention will be described in detail below.
図1(a)は、実施例1に係る波長選択素子10の上面を模式的に示す図である。図1(b)は、波長選択素子10の断面図である。図1(b)は、図1(a)におけるV−V線に沿った断面図である。また、図1(c)は、図1(b)の破線で囲まれた部分を拡大して示す部分拡大断面図である。図1(a)〜(c)を用いて波長選択素子10の構成について説明する。なお、波長選択素子10は、例えば、光学フィルタである。
FIG. 1A is a diagram schematically illustrating the upper surface of the
波長選択素子10は、互いに対向する透光性の一対の基板(以下、基板対と称する場合がある)11を有する。基板対11は、例えば、石英、ホウケイ酸ガラス、シリコンなどからなる。また、図1(b)に示すように、基板対11は、平板形状の第1の基板11A及び第2の基板11Bが互いに対向して配置された構造を有する。なお、本明細書において、透光性とは、光(可視光)を含む電磁波のうち、少なくとも一部の電磁波を透過する特性をいう。
The
また、図1(b)に示すように、基板対11は、各々が間隙GPをおいて互いに対向する一対の主表面(以下、主表面対と称する場合がある)PPを有する。主表面対PPは、第1の基板11Aに設けられた第1の主表面PL1と、第2の基板11Bに設けられた第2の主表面PL2とからなる。換言すれば、波長選択素子10は、間隙GPをおいて対向する第1及び第2の主表面PL1及びPL2をそれぞれ有する第1及び第2の基板11A及び11Bを有する。
Further, as shown in FIG. 1B, the
本実施例においては、第1の主表面PL1は、第1の基板11Aの一方の主面(第1の主面)MS1の中央部分からなる。また、本実施例においては、図1(b)及び(c)に示すように、第2の基板11Bにおける主表面PL1(主面MS1)に対向する主面(第2の主面)MS2には凹部が設けられており、当該凹部の底面が第2の主表面PL2である。
In the present embodiment, the first main surface PL1 is composed of a central portion of one main surface (first main surface) MS1 of the
本実施例においては、図1(a)に示すように、第1及び第2の基板11A及び11Bは矩形の外形を有する。また、図1(b)に示すように、本実施例においては、第1及び第2の主表面PL1及びPL2は、互いに平行に配置されている。また、第2の主表面PL2は、円形状を有する。
In this embodiment, as shown in FIG. 1A, the first and
波長選択素子10は、電磁波を選択的に透過する特性を有する一対の反射膜(以下、反射膜対と称する場合がある)12を有する。反射膜対12は、例えば、ファブリペローエタロンを構成する。反射膜対12の各々は、例えばAg及びAgを含む合金からなる薄膜であり、透過性を有する反射膜(反射性の膜)である。本実施例においては、反射膜対12は、反射膜対12に垂直な方向から見たとき、円形の形状を有する。
The
図1(b)に示すように、反射膜対12は、基板対11の主表面PL1及びPL2上に形成され、光学距離DTをおいて互いに対向して配置されている。より具体的には、反射膜対12は、第1の基板11Aの第1の主表面PL1上に設けられた第1の反射膜12Aと、第2の基板11Bの第2の主表面PL2上に設けられた第2の反射膜12Bとからなる。本実施例においては、第1及び第2の反射膜12A及び12Bは、その互いに対向する表面が互いに平行に配置されている。
As shown in FIG. 1B, the
また、波長選択素子10は、第1及び第2の基板11A及び11Bを互いに接合する接合部13を有する。図1(a)に示すように、本実施例においては、接合部13は、基板対11に平行な方向に点在する複数の接合片13Aからなる。以下においては、接合部13と称した場合、接合部13及び接合片13Aの両方を意味するものとする。
Further, the
なお、反射膜対12は基板対11の中央部に設けられ、接合部13は基板対11の周辺領域に形成されている。また、図1(b)に示すように、本実施例においては、接合部13は、本実施例においては、第1及び第2の基板11A及び11Bに挟まれている。すなわち、基板対11は、第1及び第2の基板11A及び11B間において互いに接合されている。
The
また、図1(b)に示すように、第1及び第2の基板11A及び11Bは、互いに直接に突き当たって間隙GPを画定(定義)する突当り部14を有する。第1及び第2の基板11A及び11Bは、突当り部14によって、直接に突き当てられている(接触している)。間隙GPの高さ、すなわち第1及び第2の主表面PL1及びPL2間の対向距離は、突当り部14によって確定される。従って、反射膜12A及び12B間の光学距離DT、すなわち共振器間隔は、突当り部14によって確定される。
Further, as shown in FIG. 1B, the first and
本実施例においては、突当り部14は、反射膜対12の外周を取り囲むように設けられている。具体的には、例えば、突当り部14は、第1の主表面PL1に平行な面内において第1の反射膜12Aの外周を取り囲むように環状に形成されている。また、接合部13は、突当り部14の外側に形成されている。すなわち、本実施例においては、突当り部14は、反射膜対12に垂直な方向から見たとき、接合部13と反射膜対12との間に設けられている。
In the present embodiment, the abutting
また、本実施例においては、図1(b)に示すように、突当り部14は、基板対11の一方の基板(本実施例においては第2の基板11B)の主表面(第2の主表面PL2)から突出する平坦な頂面の突起PJと、基板対11の他方の基板(本実施例においては第1の基板11A)の主面MS1(第1の主表面PL1)とが互いに突き当たる部分である。突起PJは、その頂面において第1の基板11Aに突き当り、間隙GPを画定(形成)する。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1B, the bumping
ここで、図1(c)を用いて、突起PJ及び突当り部14について説明する。なお、図1(c)においては、第1の基板11Aの図示を省略している。本実施例においては、突起PJは、第2の基板11Bにおける接合部13の配置面(接合用表面)及び第2の主表面PL2とから突出した部分である。具体的には、本実施例においては、突起PJは、第2の基板11Bの主面MS2に凹部を形成することによって残存した主面MS2の部分である。
Here, the protrusion PJ and the
突当り部14は、第1及び第2の基板11A及び11Bの対向方向(第1及び第2の基板11A及び11Bに垂直な方向)における反射膜対12の位置決め部として機能する。一方、接合部13は、基板対11に平行な方向における反射膜対12の位置決め部として機能する。すなわち、基板対11に垂直な方向の反射膜対12の位置は突当り部14によって確定され、基板対11に平行な方向の反射膜対12の位置は接合部13によって確定される。
The abutting
次に、図2を用いて波長選択素子10の動作について説明する。図2は、図1(b)と同様の断面図であるが、ハッチングを省略している。図2は、入力光ILが波長選択素子10に入射してから選択光SLとして外部に取出されるまでを模式的に示す図である。まず、入力光ILは、第1の基板11Aを介して波長選択素子10に入射する。入力光ILは、第1の基板11Aを透過した後、反射膜対12の第1の反射膜12Aを透過する。
Next, the operation of the
入力光ILは、第1及び第2の反射膜12A及び12B間において多重反射を繰り返す。この際、入力光ILのうち、反射膜対12の光学距離DT(光学ギャップ)に対応する波長の光は残存し、他の波長の光は減衰する。この残存した波長の光は、選択光SLとして第2の反射膜12Bを透過する。そして、選択光SLは、第2の反射膜12Bを透過した後、第2の基板11Bから出射する。このようにして、波長選択素子10は、入射された光(電磁波)を選択的に出力(透過)する。
The input light IL repeats multiple reflections between the first and second
図3は、波長選択素子10の製造方法の製造フローを示すフロー図である。図4(a)〜(d)は、波長選択素子10の製造途中における第1又は第2の基板11A又は11Bを模式的に示す断面図である。図3及び図4(a)〜(d)を用いて、波長選択素子10の製造方法について説明する。なお、図4(b)においては、加工前の第2の基板11Bの形状を破線で示している。
FIG. 3 is a flowchart showing a manufacturing flow of the method for manufacturing the
[第1の反射膜12Aの形成工程]
まず、第1の基板11Aに第1の反射膜12Aを形成する(図3、ステップS11)。図4(a)は、第1の反射膜12Aが形成された第1の基板11Aを示す断面図である。具体的には、まず、両主面に化学機械研磨を行って平坦化された平板形状の第1の基板11Aを準備する。次に、第1の基板11Aの主面の一方(第1の主面)MS1上に第1の反射膜12Aを形成する。本実施例においては、主面MS1の中央部を第1の主表面PL1とし、第1の主表面PL1上に円形のAg膜を形成することで、第1の反射膜12Aを形成した。
[Step of Forming First
First, the first
[突起PJ及び第2の反射膜12Bの形成工程]
次に、第2の基板11Bに突起PJ及び第2の反射膜12Bを形成する(図3、ステップS12)。図4(b)は、突起PJ及び第2の反射膜12Bが形成された第2の基板11Bを示す断面図である。
[Formation Process of Protrusion PJ and Second
Next, the protrusion PJ and the second
具体的には、まず、両主面に化学機械研磨を行って平坦化された平板形状の第2の基板11Bを準備する。次に、第2の基板11Bの主面(第2の主面)MS2の中央部に凹部(第1の凹部)RC1を形成する。また、主面MS2の周辺領域に凹部(第2の凹部)RC2を形成する。凹部RC1及びRC2は、例えば、エッチングなどによって第2の基板11Bの主面MS2を部分的に除去することで形成することができる。
Specifically, first, a
なお、第2の基板11Bの主面MS2には、凹部RC1及びRC2が形成されない領域を残す。この残存した主面MS2は、相対的に凹部RC1及びRC2から突出した突起PJとなる。また、凹部RC1の底面は第2の主表面PL2となる。なお、所望の平坦度を得るために凹部RC1の底部に平坦化処理を行ってもよい。このように、第2の基板11Bに突起PJを形成する。
Note that a region where the recesses RC1 and RC2 are not formed is left on the main surface MS2 of the
[第2の反射膜12Bの形成工程]
次に、凹部RC1の底面である第2の主表面PL2に第2の反射膜12Bを形成する。本実施例においては、第2の主表面PL2上に円形のAg膜を形成することで、第2の反射膜12Bを形成した。なお、本実施例においては、第2の反射膜12Bは、第1の反射膜12Aと同一の形状及びサイズとした。
[Step of Forming Second
Next, the second
[接合部材BDの塗布工程]
次に、第2の基板11Bに接合部材BDを塗布する(図3、ステップS13)。図4(c)は、接合部材BDが塗布された状態の第2の基板11Bを示す断面図である。
[Coating process of joining member BD]
Next, the bonding member BD is applied to the
具体的には、第2の基板11Bの主面MS2における凹部RC1の外側の領域に、接合部材BDを塗布する。本実施例においては、第2の基板11Bの主面MS2に形成した凹部RC2の底面上に接合部材BDを塗布した。また、本実施例においては、接合部材BDとして、紫外線硬化型の樹脂材料からなる硬化型接着剤を用いた。
Specifically, the bonding member BD is applied to a region outside the recess RC1 in the main surface MS2 of the
また、接合部材BDは、凹部RC2の底面の複数の個所に塗布した。また、接合部材BDは、図4(c)に示すように、突起PJ(主面MS2)を超える高さとなるように、その粘度及び塗布量を調整した。なお、この接合部材BDの塗布工程、後述する突き当て工程及び接合工程は、大気中で行った。 Further, the bonding member BD was applied to a plurality of locations on the bottom surface of the recess RC2. Moreover, as shown in FIG.4 (c), the viscosity and application quantity of the joining member BD were adjusted so that it might become the height exceeding protrusion PJ (main surface MS2). In addition, the application | coating process of this joining member BD, the butting process mentioned later, and a joining process were performed in air | atmosphere.
[第1及び第2の基板11A及び11Bの突き当て工程及び接合工程]
次に、第1及び第2の基板11A及び11B同士を互いに突き当てる(図3、ステップS14)。また、第1及び第2の基板11A及び11Bを突き当てた状態で、接合部材BDを硬化させ、第1及び第2の基板11A及び11Bを互いに接合する(図3、ステップS15)。図4(d)は、接合された第1及び第2の基板11A及び11Bを示す断面図である。
[Abutting step and bonding step of first and
Next, the first and
具体的には、まず、第1及び第2の反射膜12A及び12Bが互いに対向するように、第1及び第2の基板11A及び11Bを突き当てる。本実施例においては、第1の基板11Aの主面MS1を、第2の基板11Bの突起PJに直接突き当てる(当接させる)。本実施例においては、第1及び第2の基板11A及び11Bに圧力を加え、第1の基板11Aの主面MS1と第2の基板11Bの突起PJの頂面の全面とを接触させた。これによって、突当り部14が形成される。
Specifically, first, the first and
また、この突き当て工程時には、第2の基板11B上の接合部材BDを第1の基板11Aの主面MS1に接触させた。具体的には、図4(c)に示す状態の第2の基板11Bに第1の基板11Aの主面MS1を突き当てることで、まず接合部材BDが第1の基板11Aに接触させた後、突起PJを第1の基板11Aに突き当てた。
In the abutting step, the bonding member BD on the
突き当て工程によって突当り部14を形成することで、第1及び第2の主表面PL1及びPL2間の間隙GP、並びに第1及び第2の反射膜12A及び12B間の光学距離DTが形成(確定)される。
By forming the abutting
続いて、接合部材BDを硬化させることで、第1及び第2の基板11A及び11Bを接合し、接合部13を形成する。本実施例においては、突当り部14が形成された状態で接合部材BDとしての紫外線硬化樹脂に紫外線を照射した。これによって接合部材BDが硬化して接合部13を形成し、第1及び第2の基板11A及び11Bが接合される。このような工程を経て、波長選択素子10を形成した。
Subsequently, the first and
ここで、接合部13について説明する。図5(a)は、本実施例に係る波長選択素子10の模式的な断面図である。接合部13は、硬化後の硬度(柔らかさ)が第1の基板11Aよりも小さな硬化型接着剤からなる。また、接合部13は、硬化後に弾性を有し、この弾性力F1は、接合後の第1の基板11Aに生ずる曲げ応力(曲げ反力)F2よりも小さい。これによって、接合後、すなわち製品となった波長選択素子10における反射膜対12の光学距離DTの均一度が大幅に改善される。
Here, the
具体的には、接合部13となる硬化型接着剤である接合部材BDは、硬化する際には、硬化前に比べて収縮する。従って、接合部13と第1の基板11Aとの接合面(接触面)には、突当り部14を支点とし、第2の基板11Bに向かって第1の基板11Aを撓ませよう(曲げよう)とする力が働く。そして、硬化時に接合部材BD及び第1の基板11A間に作用する収縮力は、硬化後にも弾性力F1として内在する。また、弾性力F1を受けた第1の基板11Aには、弾性力F1に反発する反力(曲げに対する反力)F2が生ずる。
Specifically, the bonding member BD, which is a curable adhesive serving as the
しかし、接合部13として比較的低い硬度の(柔らかい)材料を用いることで、第1の基板11Aに生じた反力F2が接合部13の弾性力F1よりも大きくすることができる。従って、接合部材BDの硬化による第1の基板11Aの変形が抑制され、第1の基板11Aの形状が安定する。これによって、第1及び第2の主表面PL1及びPL2の平行度が向上し、間隙GPは高い面内均一性を有することとなる。従って、第1及び第2の反射膜12A及び12B間の光学距離DTの平行度、すなわち面内(膜内)均一性が大幅に向上する。従って、基板同士が確実に所望の間隔で位置決めされて固定される。
However, by using a relatively low hardness (soft) material as the
例えば、接合部13に用いることができる接着剤としては、アクリル系接着剤又はエポキシ系接着剤などが挙げられる。また、接合部13の硬化方式としては、紫外線硬化式又は熱硬化式などが挙げられる。また、接合部13の接着剤は、波長選択素子10(基板対11)が使用される環境温度よりも低いガラス転移点を有する材料からなることが好ましい。例えば樹脂材料によって接合部13を構成する場合、使用環境温度がガラス転移点を下回ると接合部13がガラス化し、上記した弾性力F1を有さなくなるからである。
For example, examples of the adhesive that can be used for the
なお、図5(b)に、比較例として硬化後の硬度が第1の基板11Aよりも大きな接着剤からなる接合部101を有する点を除いては波長選択素子10と同様の構成を有する波長選択素子100の模式的な断面図を示した。比較例に係る波長選択素子100は、接合部101の硬化後の弾性力F3が第1の基板11Aの反力F2よりも大きい。この場合、図5(b)に示すように、第1の基板11Aが湾曲した状態(反った状態)で第1及び第2の基板11A及び11Bが接合される。
FIG. 5B shows a wavelength having the same configuration as that of the
従って、接合部101を設けた場合、第1及び第2の主表面PL1及びPL2間の間隙GP0の均一性は低下する。そして、第1及び第2の反射膜12A及び12B間の光学距離DT0の均一性が低下する。従って、波長選択素子100の実際のフィルタリング特性は設計上のフィルタリング特性とは異なり、所望の波長帯域の選択光SLを取り出せない場合がある。
Accordingly, when the
翻って、波長選択素子10においては、上記したように、硬化後の硬度が第1の基板11Aよりも小さな硬化型接着剤からなる接合部13によって第1及び第2の基板11A及び11Bが接合されている。従って、確実に所望の間隔で第1及び第2の基板11A及び11Bが固定され、所望の間隔で第1及び第2の反射膜12A及び12Bを配置することができる。
In turn, in the
また、波長選択素子10は、第1及び第2の反射膜12A及び12Bと接合部13との間に第1及び第2の基板11A及び11Bが直接突き当る突当り部14を有する。従って、第1及び第2の主表面PL1及びPL2間の間隙GP、並びに第1及び第2の反射膜12A及び12Bの光学距離DTが確実に定まる。
Further, the
また、接合部13は、接合領域内(本実施例においては第1及び第2の基板11A及び11B間の領域内)に点在する複数の接合片13Aを有することが好ましい。これによって、製造時における第1及び第2の基板11A及び11B間の接合強度や位置精度のばらつきを抑制することができる。具体的には、例えば、接合部13に異物が混入するおそれが低下する。従って、波長選択特性が安定する。
Moreover, it is preferable that the joining
また、突当り部14は、第2の基板11B(一方の基板)における突起PJの平坦な頂面と、第1の基板11A(他方の基板)の主面MS1とが突き当たっている部分であることが好ましい。換言すれば、突当り部14は、面同士が直接に突き当たって形成された部分であることが好ましい。
Further, the abutting
例えば、本実施例においては、突当り部14を形成する第1の基板11Aの主面MS1及び第2の基板11Bの突起PJの頂面は、化学機械研磨などによって平坦化された剛体の表面である。この高度に平坦化された剛体の表面同士を直接突き当てることにより、第1及び第2の主表面PL1及びPL2間の高い平行度、すなわち第1及び第2の反射膜12A及び12B間の高い平行度を得ることができる。
For example, in the present embodiment, the main surface MS1 of the
また、本実施例においては、上記したように、波長選択素子10の製造方法として、硬化後の硬度が基板対11よりも小さな硬化型接着剤からなる接合部材BDを用いて基板対11を接合する工程S13〜S15を含む。従って、複雑な工程や高価な装置、高度な製造環境を必要とすることなく、基板同士が確実かつ容易に所望の間隔で位置決めされて固定され、高い波長選択特性を有する波長選択素子10を提供することができる。また、突き当て工程S14を行うことで、基板同士の位置決め精度がさらに向上する。
In the present embodiment, as described above, as a method for manufacturing the
なお、本実施例においては、突当り部14が基板対11の互いに直接に突き当たる部分である場合について説明した。しかし、例えば、突当り部14、すなわち第1及び第2の基板11A及び11Bのいずれかの突き当たる部分(接触部)には、メッキなどの表面処理(表面加工)が施されていても良い。すなわち、第1及び第2の基板11A及び11Bにおける剛体部分同士が突き当たっていればよい。
In the present embodiment, the case where the abutting
また、本実施例においては、突当り部14が第2の基板11Bの突起PJの平坦な頂面と第1の基板11Aの主面MS1とによって面接触を形成する場合について説明したが、突当り部14の構成はこれに限定されない。例えば、突起PJの頂面は曲面形状を有し、点接触によって突当り部14が形成されていてもよい。
Further, in this embodiment, the case where the
また、本実施例においては、突当り部14が反射膜対12の外周に環状に形成されている場合について説明したが、突当り部14の構成はこれに限定されない。例えば、突当り部14は、反射膜対12の外周において断続的に形成されていてもよい。また、突当り部14は、反射膜対12の外側に設けられた複数の突当り片(図示せず)から構成されていてもよい。すなわち、第1及び第2の基板11A及び11Bは、互いに離間した複数の領域において互いに突き当たっていてもよい。
In the present embodiment, the case where the abutting
また、本実施例においては、反射膜対12が円形の平面形状を有する場合について説明したが、反射膜対12の平面形状はこれに限定されない。例えば反射膜対12は、矩形の平面形状を有していてもよい。また、基板対11が矩形の平面形状を有する場合について説明及び図示したが、基板対11の平面形状はこれに限定されない。
In this embodiment, the case where the
また、第2の基板11Bの主面MS2に突起PJが形成される場合について説明したが、第1の基板11Aに突起PJが形成されていてもよい。また、第1及び第2の基板11A及び11Bの両方に突起PJが形成され、突起PJ同士が互いに突き当てられて突当り部14を形成していてもよい。
Further, although the case where the protrusion PJ is formed on the main surface MS2 of the
本実施例においては、波長選択素子10は、透光性を有し、間隙GPをおいて互いに対向する主表面PL1及びPL2を有する一対の基板11と、対向する主表面PL1及びPL2上に形成され、光学距離DTをおいて互いに対向する一対の反射膜12と、一対の基板11を互いに接合し、一対の基板11よりも硬化後の硬度が小さな硬化型接着剤からなる接合部13と、一対の基板11が直接突き当って間隙GPを画定する突当り部14と、を有する。従って、基板同士が確実に所望の間隔で位置決めされて固定された波長選択素子を提供することができる。
In this embodiment, the
図6(a)は、実施例2に係る波長選択素子20の上面を模式的に示す図である。図6(b)は、波長選択素子20の模式的な断面図である。図6(b)は、図6(a)におけるW−W線に沿った断面図である。波長選択素子20は、接合部22及び突当り部23の構成を除いては、波長選択素子10と同様の構成を有している。
FIG. 6A is a diagram schematically illustrating the upper surface of the
波長選択素子20は、第1及び第2の反射膜12A及び12Bが設けられた第1及び第2の基板21A及び21Bからなる一対の基板(基板対)21を有する。また、接合部22は、反射膜対12を取り囲むように設けられた第1の副接合部22Aと、第1の副接合部22Aの外側に設けられ、第1の副接合部22Aよりも硬化後の硬度が大きな硬化型接着剤からなる第2の副接合部22Bとを有する。
The
第1の副接合部22Aは、波長選択素子10における接合部13と同様の構成を有する。第1の副接合部22Aは、基板対21よりも硬化後の硬度が小さな硬化型接着剤からなる。第2の副接合部22Bは、第1の副接合部22Aよりも硬化後の硬度が大きな硬化型接着剤からなる。本実施例においては、第2の副接合部22Bは、基板対21の角部の各々に設けられた合計4つの接合片からなる。
The
また、本実施例においては、波長選択素子20の基板対21に設けられた突当り部23は、反射膜対12と第1の副接合部22Aとの間に設けられて反射膜対12を取り囲む第1の副突当り部23Aと、第2の副接合部22Bと第1の副突当り部23Aとの間に設けられた第2の副突当り部23Bとを有する。
In the present embodiment, the abutting
本実施例においては、第1の副突当り部23Aは、波長選択素子10における突当り部14と同様の構成を有し、第1の基板21Aの第1の主表面PL1(主面MS1)と第2の基板21Bの突起(第1の突起)PJの頂部が互いに突き当たっている部分である。
In the present embodiment, the first
また、本実施例においては、第2の基板21Bは、第2の基板21Bの主面MS2の角部の各々において、所定の領域を取り囲むように環状に設けられた突起(第2の突起)PJ1を有する。第2の副突当り部23Bは、第1の基板21Aの第1の主表面PL1と第2の基板21Bの突起PJ1とが突き当たる部分である。また、突起PJ1に囲まれた領域には接合部22の第2の副接合部22Bが形成される。
In the present embodiment, the
換言すれば、波長選択素子20においては、互いに異なる硬度の第1及び第2の副接合部22A及び22Bを含む接合部22を有する。また、波長選択素子20は、突当り部23として、第1及び第2の副突当り部23A及び23Bを有し、複数の箇所で第1及び第2の基板21A及び21Bが互いに突き当たっている部分を有する。
In other words, the
本実施例においては、基板対21の第1及び第2の主表面PL1及びPL2の間隙GPの高い均一度(平行度)と、基板対21の強固な接合力との両方が実現される。具体的には、接合部22の第1の副接合部22Aと突当り部23の第1の副突当り部23Aとは、実施例1と同様に間隙GPの均一度を考慮して設けられる。一方、接合部22の第2の副接合部22Bと突当り部23の第2の副突当り部23Bとによって、基板対21の接合強度が向上する。
In the present embodiment, both high uniformity (parallelism) of the gap GP between the first and second main surfaces PL1 and PL2 of the
このように、本実施例においては、複数の副接合部からなる接合部22によって第1及び第2の基板21A及び21Bが接合されている。従って、基板同士が確実に所望の間隔で位置決めされて固定された波長選択素子20を提供することができる。
Thus, in the present embodiment, the first and
図7(a)は、実施例3に係る波長選択素子30の上面を模式的に示す図である。図7(b)は、波長選択素子30の断面図である。図7(b)は、図7(a)のX−X線に沿った断面図である。波長選択素子30は、基板対31、可動部32、支持部33及び駆動電極34の構成を除いては、波長選択素子10と同様の構成を有している。基板対31は、基板対11と同様の材料からなる。
FIG. 7A is a diagram schematically illustrating the upper surface of the
波長選択素子30は、第1の基板31Aにおける突当り部14の内側の領域に設けられ、第1の反射膜12Aを第1の反射膜12Aの膜厚方向に変位させる可動部32と、可動部32を移動自在に支持する支持部33とを有する。また、波長選択素子30は、第1及び第2の電極34A及び34Bからなり、可動部32を移動させる静電気力を生成する駆動電極34を有する。
The
より具体的には、図7(b)に示すように、本実施例においては、支持部33は、第1の基板31Aにおける第1の反射膜12Aの外周部に設けられた薄膜部からなる。可動部32は、支持部33としての薄膜部の内側の第1の基板31Aの部分である。なお、可動部32の底面は第1の主表面PL1を構成し、第1の反射膜12Aは可動部32の当該底面上に形成されている。
More specifically, as shown in FIG. 7B, in this embodiment, the
また、本実施例においては、可動部32と反射膜対12との間には、基板対31の互いに対向する主表面PL1及びPL2上に形成され、間隙をおいて互いに対向する第1及び第2の電極34A及び34Bが設けられている。駆動電極34は、可動部32を移動させ、第1の反射膜12Aを変位させる静電気力を生成する。なお、図示していないが、波長選択素子30は、駆動電極34に接続された駆動回路を有する。
Further, in the present embodiment, the first and second surfaces are formed between the
駆動電極34に電圧が印加されると、第1及び第2の電極34A及び34B間に静電気力(例えば静電引力)が生ずる。支持部33は、当該静電気力によって、弾性変形を起こす。これによって、可動部32は、第1の反射膜12A及び第1の電極34Aと共に、例えば第2の基板31B側に移動(変位)する。このようにして、波長選択素子30は、第1及び第2の反射膜12A及び12B間の光学距離DTを変化させ、取出す電磁波(選択光SL)の波長を調節する機能を有する。すなわち、波長選択素子30は、波長可変型の光学フィルタである。
When a voltage is applied to the
図8(a)は、駆動時、すなわち可動部32が移動して第1の反射膜12Aが変位した場合の波長選択素子30の模式的な断面図である。図8(a)は、光学距離DT1が光学距離DTよりも小さくなるように第1の反射膜12Aを変位させた場合の波長選択素子30の状態を示す。
FIG. 8A is a schematic cross-sectional view of the
接合部13は、波長選択素子10と同様に、基板対31よりも硬化後の硬度が小さい硬化型接着剤からなる。従って、図5(a)を用いて説明したように、接合部13の硬化後の弾性力F1は、基板対11の曲げ反力F2よりも小さい。従って、接合部13は、接合力を保持しつつも、硬化後に第1の基板31Aに生じた曲げ応力によって伸縮する(図は伸張する例である)。
Similar to the
このように、接合部13は、例えば駆動電極34によって第1の基板31Aに変形力(可動力)を与えて変形させた場合でも、この第1の基板31Aには不要な変形が生じない。従って、接合部13及び突当り部14によって、間隙GP1が理想的な距離となるように可動部32を移動させることができ、光学距離DT1を正確に変化させることができる。
Thus, even when the
図8(b)は、比較例として、接合部13に代えて接合部101によって接合された波長選択素子110の駆動時の状態を模式的に示す断面図である。まず、接合部101を用いた場合、接合部101の硬化後は、接合部101の硬化収縮によって第1の基板31Aが不要な変形を起こす。この状態で波長選択素子110を駆動した場合、基板対31の間隙GP2が不均一となるだけでなく、設計上の変位量とは異なる変位量で可動部32が移動する可能性が高い。従って、反射膜対12の光学距離DT2が設計上の均一度及び距離から外れ、所望のフィルタリング特性を得ることができなくなる場合がある。
FIG. 8B is a cross-sectional view schematically showing a state during driving of the
翻って、波長選択素子30は、接合部13が硬化後も柔軟であるため、正確に光学距離DTを設計上の光学距離DT1に調節することができ、またその均一度も高いものとなる。
In turn, the
このように、本実施例においては、波長選択素子30は、基板対31の一方(本実施例においては第1の基板31A)において突当り部14の内側に設けられ、反射膜対12の光学距離DTを変位させる可動部32を有する。従って、例えば第1の反射膜12Aを変位させて波長選択特性を変化させる場合においても、接合部13及び突当り部14を有することによって、基板同士が確実に所望の間隔で位置決めされた波長可変型の波長選択素子30を提供することができる。
Thus, in this embodiment, the
なお、上記した実施例は互いに組み合わせることができる。例えば、実施例3に係る波長選択素子30は、接合部13及び突当り部14に代えて、実施例2に係る波長選択素子20の接合部22及び突当り部23を有していてもよい。
The above-described embodiments can be combined with each other. For example, the
10、20、30 波長選択素子
11、21、31 一対の基板
11A、21A、31A 第1の基板
11B、21B、31B 第2の基板
12 一対の反射膜
12A 第1の反射膜
12B 第2の反射膜
PP 一対の主表面
13、22 接合部
14、23 突当り部
32 可動部
33 支持部
10, 20, 30
Claims (9)
前記互いに対向する主表面上に形成され、光学距離をおいて互いに対向する一対の反射膜と、
前記一対の基板を互いに接合し、前記一対の基板よりも硬化後の硬度が小さな硬化型接着剤からなる接合部と、
前記一対の基板が互いに直接突き当たって前記間隙を画定する突当り部と、を有することを特徴とする波長選択素子。 A pair of substrates having translucency and having main surfaces facing each other with a gap;
A pair of reflective films formed on the main surfaces facing each other and facing each other at an optical distance;
Bonding the pair of substrates to each other, a bonding portion made of a curable adhesive having a smaller hardness after curing than the pair of substrates;
A wavelength selection element comprising: a pair of abutting portions where the pair of substrates directly abut each other to define the gap.
前記突当り部は、前記一対の反射膜と前記第1の副接合部との間に設けられて前記一対の反射膜を取り囲む第1の副突当り部と、前記第2の副接合部と前記第1の副突当り部との間に設けられた第2の副突当り部とを有することを特徴とする請求項2又は3に記載の波長選択素子。 The joint portion is provided on the outer side of the first sub-joint portion and the first sub-joint portion provided so as to surround the pair of reflective films, and is hardened more than the first sub-joint portion. A second sub-joint portion made of a curable adhesive having a high hardness,
The abutting portions are provided between the pair of reflective films and the first sub-joining portion, and surround the pair of reflecting films, the first sub-abutting portion, the second sub-joining portion, and the first sub-joining portion. 4. The wavelength selection element according to claim 2, further comprising a second sub-abutment portion provided between the first sub-abutment portion.
前記接合部は、前記環境温度よりも低いガラス転移点を有する材料からなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載の波長選択素子。 The pair of substrates is used at an environmental temperature within a predetermined range,
The wavelength selection element according to claim 1, wherein the bonding portion is made of a material having a glass transition point lower than the environmental temperature.
凹部を備えた第2の主面を有する第2の基板の前記凹部に第2の反射膜を形成する第2の反射膜形成工程と、
前記第2の基板の前記第2の主面における前記凹部の外側の領域上に、前記第1の基板よりも硬化後の硬度が小さい硬化型接着剤からなる接合部材を塗布する塗布工程と、
前記第1及び第2の反射膜が光学距離をおいて互いに対向するように、前記第1の主面を前記第2の主面に直接突き当てる突き当て工程と、
前記接合部材を硬化させ、前記第1及び第2の基板を接合する接合工程と、を有することを特徴とする波長選択素子の製造方法。 A first reflective film forming step of forming a first reflective film on the first main surface of the first substrate;
A second reflective film forming step of forming a second reflective film in the concave portion of the second substrate having the second main surface provided with the concave portion;
An application step of applying a bonding member made of a curable adhesive having a hardness after curing that is lower than that of the first substrate on a region outside the concave portion of the second main surface of the second substrate;
An abutting step of directly abutting the first main surface against the second main surface such that the first and second reflective films face each other at an optical distance;
A method of manufacturing a wavelength selective element, comprising: a step of curing the bonding member and bonding the first and second substrates.
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