JP2023027131A - 分光器 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高い分光器、及びそのような分光器の製造方法を提供する。【解決手段】分光器１は、底壁部１２、及び底壁部１２の一方の側に配置された側壁部１３を有する支持体１０と、分光空間Ｓを介して、底壁部１２の表面１２ａと向かい合うように、支持体１０によって支持された光検出素子３０と、少なくとも底壁部１２の表面１２ａに設けられた樹脂成形層４０と、樹脂成形層４０上に設けられ、底壁部１２上においてミラー５１及び分光部５２を構成する反射層５０と、を備える。樹脂成形層４０は、ミラー５１及び分光部５２に対応する形状を有する第１部分４１と、第１部分４１を包囲し且つ第１部分４１よりも薄い第２部分４２と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、分光器、及び分光器の製造方法に関する。

支持体と、支持体の底壁部の表面に設けられた分光部と、分光部と向かい合うように支持体の側壁部によって支持された光検出素子と、を備える分光器が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４－３５４１７６号公報

上述したような分光器においては、分光部が次のように形成される場合がある。すなわち、底壁部の表面に樹脂材料を配置し、成形型によって樹脂材料を分光部に対応する形状に成形し、樹脂材料を硬化させて、樹脂成形層を形成する。続いて、樹脂成形層上に反射層を形成して、分光部を形成する。

この場合に、樹脂成形層を薄く形成すると、底壁部の表面状態の影響が樹脂成形層に現れ、結果として、分光精度が低下するおそれがある。一方で、樹脂成形層を厚く形成すると、分光器の使用環境の温度変化による樹脂成形層の変形量が大きくなり、結果として、分光精度が低下するおそれがある。

そこで、本発明は、信頼性の高い分光器、及びそのような分光器の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の分光器は、底壁部、及び底壁部の一方の側に配置された側壁部を有する支持体と、分光空間を介して、底壁部における一方の側の表面と向かい合うように、支持体によって支持された光検出素子と、少なくとも底壁部における一方の側の表面に設けられた樹脂成形層と、樹脂成形層上に設けられ、底壁部上において光学機能部を構成する反射層と、を備え、樹脂成形層は、光学機能部に対応する形状を有する第１部分と、第１部分を包囲し且つ第１部分よりも薄い第２部分と、を有する。

この分光器では、樹脂成形層において、反射層が設けられた第１部分が、第１部分よりも薄い第２部分によって包囲されている。これにより、底壁部の表面状態の影響が現れ難く、且つ分光器の使用環境の温度変化による変形量が大きくなり難い、必要十分な厚さを第１部分において確保しつつ、第１部分よりも薄い第２部分によって、支持体から樹脂成形層が剥がれるのを抑制することができる。よって、この分光器によれば、高い信頼性を確保することができる。

本発明の分光器では、樹脂成形層は、少なくとも底壁部における一方の側の表面に形成された第１樹脂層と、第１樹脂層上に形成された第２樹脂層と、を含み、第１部分は、第１樹脂層及び第２樹脂層によって構成されており、第２部分は、第１樹脂層によって構成されていてもよい。これにより、光学機能部に対応する形状として必要十分な厚さを有する第１部分と、第１部分を包囲し且つ第１部分よりも薄い第２部分と、を確実に得ることができる。

本発明の分光器では、第１樹脂層は、第２樹脂層よりも薄くてもよい。これにより、第１樹脂層によって構成された第２部分において、支持体の表面の凹凸を埋め得ると共に支持体からの剥がれを抑制し得る必要十分な厚さを確保しつつ、第１樹脂層及び第２樹脂層によって構成された第１部分において、分光器の使用環境の温度変化による変形量が大きくなり難い必要十分な厚さを確保することができる。

本発明の分光器では、光学機能部は、分光部であってもよい。これにより、分光部に所望の光学機能を適切に発揮させることができる。

本発明の分光器では、光学機能部は、ミラーであってもよい。これにより、ミラーに所望の光学機能を適切に発揮させることができる。

本発明の分光器では、第１部分は、底壁部における一方の側の表面のうちの凹曲面に設けられていてもよい。これにより、適切な樹脂成形が困難な凹曲面においても、光学機能部に対応する形状として必要十分な厚さを有する第１部分を確実に得ることができる。

本発明の分光器では、第２部分の少なくとも一部は、底壁部における一方の側の表面と側壁部における分光空間側の表面との境界領域に達していてもよい。これにより、支持体から樹脂成形層が剥がれるのを確実に抑制することができる。

本発明の分光器では、第２部分の少なくとも一部は、側壁部における分光空間側の表面に達していてもよい。これにより、支持体から樹脂成形層が剥がれるのをより確実に抑制することができる。

本発明の分光器では、側壁部は、底壁部の一方の側において分光空間を包囲していてもよい。これにより、分光空間に迷光が進入するのを抑制することができる。

本発明の分光器では、第１部分の厚さは、２１μｍ～２１０μｍであり、第２部分の厚さは、１μｍ～１０μｍであってもよい。これにより、第１部分においては、底壁部の表面状態の影響が現れたり、分光器の使用環境の温度変化による変形量が大きくなったりするのを抑制することができ、第２部分においては、支持体から樹脂成形層が剥がれるのを抑制することができる。

本発明の分光器では、樹脂成形層において、第１部分と第２部分との間には、樹脂成形層の厚さが変化する領域が存在してもよい。これにより、第１部分及び第２部分のそれぞれにおいて、適切な厚さを確保することができる。

本発明の分光器では、第２部分の面積は、第１部分の面積よりも大きくてもよい。これにより、支持体から樹脂成形層が剥がれるのをより確実に抑制することができる。

本発明の分光器の製造方法は、底壁部、及び底壁部の一方の側に配置された側壁部を有する支持体を用意する第１工程と、底壁部における一方の側の表面に第１樹脂材料を配置し、加熱によって第１樹脂材料を層状に拡げ、第１樹脂材料を硬化させて、少なくとも底壁部における一方の側の表面に第１樹脂層を形成する第２工程と、第１樹脂層上に第２樹脂材料を配置し、成形型によって第２樹脂材料を光学機能部に対応する形状に成形し、第２樹脂材料を硬化させて、少なくとも底壁部における一方の側の表面に第２樹脂層を形成する第３工程と、第２樹脂層上に反射層を形成する第４工程と、分光空間を介して、底壁部における一方の側の表面と向かい合うように、支持体に光検出素子を支持させる第５工程と、を備える。

この分光器の製造方法では、光学機能部に対応する形状を有する第２樹脂層において、底壁部の表面状態の影響が現れたり、分光器の使用環境の温度変化による変形量が大きくなったりするのを抑制することができる。よって、この分光器の製造方法によれば、信頼性の高い分光器を得ることができる。

本発明の分光器の製造方法では、第２工程においては、第１樹脂材料の量、加熱の温度及び加熱の時間の少なくとも１つを調整することにより、第１樹脂層の拡がり状態を調整してもよい。これにより、所望の厚さ及び面積を有する第１樹脂層を得ることができる。

本発明の分光器の製造方法では、第１樹脂材料及び第２樹脂材料は、同一の樹脂材料であってもよい。これにより、安定的な樹脂成形層を得ることができる。

本発明によれば、信頼性の高い分光器、及びそのような分光器の製造方法を提供することができる。

一実施形態の分光器の斜視図である。 図１に示されるII－II線に沿っての分光器の断面図である。 図１に示されるIII－III線に沿っての分光器の断面図である。 一実施形態の分光器の製造方法の第２工程を示す図である。 図４に示される第２工程が終了した時点での支持体の斜視図である。 一実施形態の分光器の製造方法の第３工程を示す図である。 実施例の方法によって製造された分光器の分光部の写真、及び比較例の方法によって製造された分光器の分光部の写真を示す図である。 実施例の方法によって製造された分光器のスペクトル形状を示す図である。 比較例の方法によって製造された分光器のスペクトル形状を示す図である。 図４に示される第２工程が終了した時点での支持体の斜視図である。 図４に示される第２工程が終了した時点での支持体の斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、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、重複する説明を省略する。
［分光器の構成］

図１に示されるように、分光器１は、支持体１０と、カバー２０と、を備えている。分光器１では、支持体１０及びカバー２０によって箱形のパッケージ２が構成されている。支持体１０は、成形回路部品（ＭＩＤ：Molded Interconnect Device）として構成されており、支持体１０には、複数の配線１１が設けられている。一例として、分光器１は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれの方向における長さが１５ｍｍ以下の直方体状の形状を呈している。特に、分光器１は、Ｙ軸方向における長さが数ｍｍ程度にまで薄型化されている。

図２及び図３に示されるように、パッケージ２内には、光検出素子３０、樹脂成形層４０及び反射層５０が設けられている。反射層５０は、光学機能部として、ミラー５１及び分光部５２を構成している。光検出素子３０には、光通過部３１、ミラー３２及び光検出部３３が設けられている。光通過部３１、ミラー５１、ミラー３２、分光部５２及び光検出部３３は、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｘ軸方向に平行な同一直線上に並んでいる。

分光器１では、Ｚ軸方向に沿って光通過部３１を通過した光Ｌ１は、ミラー５１で反射され、ミラー５１で反射された光Ｌ１は、ミラー３２で反射される。ミラー３２で反射された光Ｌ１は、分光部５２で分光されると共に反射される。分光部５２で分光されると共に反射された光のうち０次光以外の光Ｌ２は、光検出部３３に入射して光検出部３３で検出される。このように、分光器１では、光通過部３１から分光部５２に至る光Ｌ１の光路、及び分光部５２から光検出部３３に至る光Ｌ２の光路を含む分光空間Ｓがパッケージ２内に形成されている。

支持体１０は、底壁部１２及び側壁部１３を有している。底壁部１２及び側壁部１３は、例えばＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）等の合成樹脂によって一体的に形成されている。底壁部１２における分光空間Ｓ側（一方の側）の表面１２ａには、凹部１４及び周辺部１５，１６が設けられている。側壁部１３は、底壁部１２の分光空間Ｓ側に配置されている。側壁部１３は、底壁部１２の分光空間Ｓ側において分光空間Ｓを包囲している。本実施形態では、側壁部１３は、Ｚ軸方向から見た場合に凹部１４及び周辺部１５，１６を包囲する矩形枠状の形状を呈している。より具体的には、側壁部１３は、一対の第１側壁１７及び一対の第２側壁１８を有している。一対の第１側壁１７は、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｘ軸方向において分光空間Ｓを挟んで向かい合っている。一対の第２側壁１８は、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｙ軸方向において分光空間Ｓを挟んで向かい合っている。

側壁部１３には、第１拡幅部１３ａ及び第２拡幅部１３ｂが設けられている。第１拡幅部１３ａは、分光空間Ｓに対して底壁部１２とは反対側（分光空間Ｓの一方の側）において、分光空間Ｓよりも、Ｘ軸方向に拡幅された段差部である。第２拡幅部１３ｂは、第１拡幅部１３ａに対して底壁部１２とは反対側（第１拡幅部１３ａの一方の側）において、第１拡幅部１３ａよりも、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの方向に拡幅された段差部である。第２拡幅部１３ｂは、側壁部１３によって構成された開口部である。第１拡幅部１３ａの底面には、各配線１１の一方の端部が端子１１ａとして配置されている。各配線１１は、第１拡幅部１３ａから、第２拡幅部１３ｂ、及び第１側壁１７の外側表面を介して、図１に示されるように、一方の第２側壁１８の外側表面１８ｂに至っている。外側表面１８ｂには、各配線１１の他方の端部が端子１１ｂとして配置されている。

図２に示されるように、Ｘ軸方向において向かい合う第１拡幅部１３ａの側面１３ａ_２は、第１拡幅部１３ａの底面１３ａ_１と鈍角を成すように傾斜している。Ｘ軸方向において向かい合う第２拡幅部１３ｂの側面１３ｂ_２は、第２拡幅部１３ｂの底面１３ｂ_１と鈍角を成すように傾斜している。これらにより、配線１１を容易に且つ精度良く引き回すことができると共に、配線１１に生じる応力を低減することができる。また、支持体１０における底壁部１２とは反対側の端面１０ａのうち、配線１１が配置される領域１０ａ_１は、底壁部１２側に凹んでいる。これにより、例えば分光器１の実装時等に、配線１１が他の部材と接触するのを防止することができると共に、配線１１の長さを低減することができる。

図２及び図３に示されるように、凹部１４の内面は、凹曲面１４ａである。すなわち、底壁部１２の表面１２ａは、凹曲面１４ａを含んでいる。本実施形態では、凹曲面１４ａは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの方向において曲面状に湾曲している。凹曲面１４ａは、例えば、球面の一部に対応する形状を呈している。各周辺部１５，１６は、Ｘ軸方向において凹部１４と隣接している。周辺部１５は、Ｚ軸方向から見た場合に、凹部１４に対して一方の第１側壁１７側に位置している。周辺部１６は、Ｚ軸方向から見た場合に、凹部１４に対して他方の第１側壁１７側に位置している。周辺部１５は、傾斜面１５ａを含んでいる。傾斜面１５ａは、Ｘ軸方向に沿って凹部１４から離れるほどＺ軸方向に沿って光検出素子３０から離れるように、傾斜している。

光検出素子３０は、側壁部１３の第１拡幅部１３ａに配置されている。光検出素子３０は、分光空間Ｓを介して、底壁部１２の表面１２ａと向かい合うように、側壁部１３によって支持されている。光検出素子３０は、基板３５を有している。基板３５は、半導体材料（例えば、シリコン等）によって矩形板状に形成されている。光通過部３１は、基板３５に形成された光通過孔である。本実施形態では、光通過部３１は、Ｙ軸方向に延在するスリットであり、光通過部３１における光Ｌ１の入射側の端部は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの方向において、光Ｌ１の入射側に向かって末広がりとなっている。ミラー３２は、基板３５における分光空間Ｓ側の表面３５ａのうち、光通過部３１と光検出部３３との間の領域に設けられている。ミラー３２は、例えば、Ａｌ、Ａｕ等からなる金属膜である。本実施形態では、ミラー３２は、平面ミラーである。

光検出部３３は、基板３５の表面３５ａに設けられている。より具体的には、光検出部３３は、基板３５に貼り付けられているのではなく、半導体材料からなる基板３５に作り込まれている。つまり、光検出部３３は、半導体材料からなる基板３５内の第１導電型の領域と、該領域内に設けられた第２導電型の領域とで形成された複数のフォトダイオードによって、構成されている。光検出部３３は、例えば、フォトダイオードアレイ、Ｃ－ＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサ等として構成されたものであり、Ｘ軸方向に沿って並ぶ複数の光検出チャネルを有している。光検出部３３の各光検出チャネルには、異なる波長を有する光Ｌ２が入射させられる。光検出部３３は、表面入射型のフォトダイオードとして構成されており、基板３５の表面３５ａには、光検出部３３に対して電気信号を入出力するための複数の端子３６が設けられている。

第１拡幅部１３ａにおいて向かい合う光検出素子３０の端子３６と配線１１の端子１１ａとは、例えば、Ａｕ、半田等からなる複数のバンプ（接続部材）６１によって、電気的且つ物理的に接続されている。光検出素子３０と第１拡幅部１３ａとの間には、複数のバンプ６１を覆うように、樹脂からなる補強部材７が配置されている。

カバー２０は、側壁部１３の第２拡幅部１３ｂに配置されている。カバー２０は、光検出素子３０から離間している。カバー２０と第２拡幅部１３ｂとの間には、樹脂からなる接合部材４が配置されている。カバー２０は、光透過部材２１及び遮光層２２を有している。光透過部材２１は、光Ｌ１を透過させる材料（例えば、石英、硼珪酸ガラス（ＢＫ７）、パイレックス（登録商標）ガラス、コバールガラス等）によって矩形板状に形成されている。遮光層２２は、光透過部材２１における分光空間Ｓ側の表面２１ａに設けられている。遮光層２２には、Ｚ軸方向において光検出素子３０の光通過部３１と向かい合うように、光通過開口２２ａが形成されている。本実施形態では、光通過開口２２ａは、Ｙ軸方向に延在するスリットである。カバー２０は、光透過部材２１、及び遮光層２２の光通過開口２２ａを介して、Ｚ軸方向沿って光Ｌ１を透過させる。

なお、光Ｌ１が赤外域の光である場合には、光透過部材２１の材料として、シリコン、ゲルマニウム等も有効である。また、光透過部材２１に、ＡＲ（Anti Reflection）コートを施したり、所定波長の光のみを透過させるフィルタ機能を持たせたりしてもよい。また、遮光層２２の材料としては、例えば、黒レジスト、Ａｌ等を用いることができる。

樹脂成形層４０は、少なくとも底壁部１２の表面１２ａに設けられている。樹脂成形層４０は、成形材料である樹脂材料を所定の形状で硬化（例えば、紫外線等による光硬化、熱硬化等）させることにより、形成されている。

樹脂成形層４０は、第１部分４１及び第２部分４２を有している。第１部分４１は、ミラー５１及び分光部５２に対応する形状を有する部分であり、底壁部１２の表面１２ａのうちの凹曲面１４ａに設けられている。より具体的には、第１部分４１は、ミラー５１に対応する形状を有する部分４１ａ、及び分光部５２に対応する形状を有する部分４１ｂを含んでいる。本実施形態では、ミラー５１に対応する形状は、凹面ミラーパターンであり、分光部５２に対応する形状は、グレーティングパターンである。第２部分４２は、第１部分４１を包囲し且つ第１部分４１よりも薄い部分である。本実施形態では、第２部分４２は、底壁部１２の表面１２ａのうちの傾斜面１５ａ、周辺部１６側の第１側壁１７の内側表面１７ａ、及び各第２側壁１８の内側表面１８ａに達しており、周辺部１５側の第１側壁１７の内側表面１７ａに達していない。このように、第２部分４２の少なくとも一部は、底壁部１２の表面１２ａと側壁部１３における分光空間Ｓ側の表面との境界領域を越えて、側壁部１３における分光空間Ｓ側の表面に達している。

なお、第１部分４１が底壁部１２の表面１２ａの全体に設けられ、第２部分４２が底壁部１２の表面１２ａに設けられていなくてもよい。また、第１部分４１の少なくとも一部が側壁部１３における分光空間Ｓ側の表面に達していてもよい。つまり、第１部分４１は、底壁部１２の表面１２ａの少なくとも一部に設けられていればよく、第２部分４２は、第１部分４１を包囲し且つ第１部分４１よりも薄い部分であれば、底壁部１２の表面１２ａ及び側壁部１３における分光空間Ｓ側の表面のうち、それらの少なくとも一部に設けられていればよい。

底壁部１２の表面１２ａの少なくとも一部に設けられた第１部分４１は、当該少なくとも一部の表面形状に沿うように拡がる部分である。底壁部１２の表面１２ａ及び側壁部１３における分光空間Ｓ側の表面のうち、それらの少なくとも一部に設けられた第２部分４２は、当該少なくとも一部の表面形状に沿うように、例えば略均一な厚さで拡がる部分である。樹脂成形層４０において、第１部分４１と第２部分４２との間には、樹脂成形層４０の厚さが変化する領域が存在する。第２部分４２の面積（支持体１０の表面のうち第２部分４２が拡がる部分の面積）は、第１部分４１の面積（支持体１０の表面のうち第１部分４１が拡がる部分の面積）よりも大きい。本実施形態では、底壁部１２の表面１２ａと、側壁部１３における分光空間Ｓ側の表面とは、不連続な状態（物理的に互いに離れた状態、面と面との交線を介して互いに接続された状態等）で互いに接続されており、第２部分４２の少なくとも一部は、不連続な部分を介して側壁部１３における分光空間Ｓ側の表面に至っている。なお、第２部分４２の少なくとも一部が、側壁部１３における分光空間Ｓ側の表面の少なくとも一部に至っていればよい。第２部分４２の少なくとも一部が、側壁部１３における分光空間Ｓ側の表面のうち、分光空間Ｓを挟んで向かい合う一対の側壁（本実施形態では、一対の第１側壁１７、一対の第２側壁１８）の表面に至っていると、樹脂成形層４０の剥がれ等を抑制することができる。本実施形態では、第１部分４１の厚さは、２１μｍ～２１０μｍであり、第２部分４２の厚さは、１μｍ～１０μｍである。第２部分４２の厚さは、第１部分４１の厚さの１/２以下であることが好ましく、第１部分４１の厚さの１/３以下であることがより好ましい。これにより、樹脂成形層４０の全体の厚さを抑制できると共に、支持体１０と直接接触する第２部分４２に生じる応力を抑制することができ、結果として、樹脂成形層４０の全体に生じる応力を抑制することが可能となる。第１部分４１及び第２部分４２のそれぞれの厚さに関する数値は、支持体１０の表面の凹凸を埋めた状態の表面を０とした場合の数値である。なお、第１部分４１の厚さ（第１部分４１の各部における支持体１０の内側表面からの距離）が変化している場合には、その平均値を第１部分４１の厚さと捉えることができる。また、第２部分４２の厚さ（第２部分４２の各部における支持体１０の内側表面からの距離）が変化している場合には、その平均値を第２部分４２の厚さと捉えることができる。

反射層５０は、樹脂成形層４０上に設けられている。反射層５０は、例えば、Ａｌ、Ａｕ等からなる金属膜である。反射層５０は、樹脂成形層４０のうち少なくとも第１部分４１（より具体的には、少なくとも部分４１ａ，４１ｂ）を覆うことにより、底壁部１２上においてミラー５１及び分光部５２を構成している。本実施形態では、ミラー５１は、凹面ミラーであり、分光部５２は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ複数のグレーティング溝５２ａを有する反射型グレーティングである。このように、ミラー５１及び分光部５２は、樹脂成形層４０を介して、底壁部１２の表面１２ａに設けられている。
［分光器の製造方法］

まず、支持体１０を用意する（第１工程）。続いて、図４の（ａ）に示されるように、底壁部１２の表面１２ａ（より具体的には、凹曲面１４ａ）に第１樹脂材料４３ｍを配置する（第２工程）。本実施形態では、第１樹脂材料４３ｍは、紫外線硬化樹脂である。続いて、図４の（ｂ）に示されるように、加熱によって第１樹脂材料４３ｍを層状に拡げる。一例として、１００℃に加熱されたホットプレート上に支持体１０を５分間載置することにより、第１樹脂材料４３ｍを層状に拡げる。第１樹脂材料４３ｍが加熱されると、第１樹脂材料４３ｍの粘度が低下し、支持体１０の表面の凹凸を埋めるように、毛細管現象によって第１樹脂材料４３ｍが拡がる。続いて、図４の（ｃ）に示されるように、紫外線の照射によって第１樹脂材料４３ｍを硬化させて、少なくとも底壁部１２の表面１２ａに第１樹脂層４３を形成する（第２工程）。

以上の第２工程においては、第１樹脂材料４３ｍの量、加熱の温度及び加熱の時間の少なくとも１つを調整することにより、第１樹脂層４３の拡がり状態（すなわち、第１樹脂層４３の厚さ、面積等）を調整する。例えば、第１樹脂材料４３ｍの量、加熱の温度及び加熱の時間の少なくとも１つを増加させることにより、第１樹脂層４３の面積を増加させることができる。本実施形態では、第１樹脂層４３は、図５に示されるように、底壁部１２の表面１２ａのうちの傾斜面１５ａ、周辺部１６側の第１側壁１７の内側表面１７ａ、及び各第２側壁１８の内側表面１８ａに達する。

続いて、図６の（ａ）に示されるように、第１樹脂層４３上（より具体的には、第１樹脂層４３のうち凹曲面１４ａに形成された部分上）に第２樹脂材料４４ｍを配置する（第３工程）。本実施形態では、第２樹脂材料４４ｍは、第１樹脂材料４３ｍと同一の紫外線硬化樹脂である。続いて、図６の（ｂ）に示されるように、成形型Ｍによって第２樹脂材料４４ｍをミラー５１及び分光部５２（図２参照）に対応する形状に成形する（第３工程）。本実施形態では、成形型Ｍは、紫外線に対して透過性を有している。一例として、成形型Ｍは、底壁部１２の表面１２ａ（より具体的には、凹曲面１４ａ）に対して一定の距離（２１μｍ～２１０μｍ）で停止させられる。続いて、図６の（ｃ）に示されるように、紫外線の照射によって第２樹脂材料４４ｍを硬化させ、更に、必要に応じて加熱キュアを実施して、少なくとも底壁部１２の表面１２ａに第２樹脂層４４を形成する（第３工程）。

以上の第２工程及び第３工程によって、樹脂成形層４０は、少なくとも底壁部１２の表面１２ａに形成された第１樹脂層４３と、第１樹脂層４３上に形成された第２樹脂層４４と、を含むことになる。より具体的には、樹脂成形層４０の第１部分４１は、第１樹脂層４３及び第２樹脂層４４によって構成され、樹脂成形層４０の第２部分４２は、第１樹脂層４３によって構成されることになる。第１樹脂層４３は、第２樹脂層４４よりも薄い。第１樹脂層４３の厚さは、支持体１０の表面の凹凸を埋め得る程度の厚さであり、１μｍ～１０μｍである。第２樹脂層４４の厚さは、ミラー５１及び分光部５２に対応する形状を成形し得る程度の厚さであり、２０μｍ～２００μｍである。第１樹脂層４３の厚さに関する数値は、支持体１０の表面の凹凸を埋めた状態の表面を０とした場合の数値であり、第２樹脂層４４の厚さに関する数値は、第１樹脂層４３の表面を０とした場合の数値である。なお、樹脂成形層４０においては、第１樹脂層４３と第２樹脂層４４との境界が判別できない場合がある。

続いて、例えば金属材料の蒸着によって第２樹脂層４４上に反射層５０を形成する（第４工程）。続いて、分光空間Ｓを介して、底壁部１２の表面１２ａと向かい合うように、側壁部１３に光検出素子３０を支持させる（第５工程）。最後に、側壁部１３にカバー２０を支持させて、分光器１を得る。
［作用及び効果］

分光器１では、樹脂成形層４０において、反射層５０が設けられた第１部分４１が、第１部分４１よりも薄い第２部分４２によって包囲されている。これにより、底壁部１２の表面状態の影響が現れ難く、且つ分光器１の使用環境の温度変化による変形量が大きくなり難い、必要十分な厚さを第１部分４１において確保しつつ、第１部分４１よりも薄い第２部分４２によって、支持体１０から樹脂成形層４０が剥がれるのを抑制することができる。したがって、反射層５０においてミラー５１及び分光部５２に所望の光学機能を適切に発揮させることができる。よって、分光器１によれば、高い信頼性を確保することができる。

特に、分光器１では、ミラー５１及び分光部５２という反射型の光学機能部が設けられているため、透過型の光学機能部に比べ、支持体１０の表面形状が光学機能部の光学特性与える影響が大きくなる。したがって、上述したような第１部分４１及び第２部分４２を樹脂成形層４０が有することは、反射型の光学機能部が設けられ分光器１において、極めて有効である。

また、分光器１では、樹脂成形層４０の第１部分４１が第１樹脂層４３及び第２樹脂層４４によって構成されており、樹脂成形層４０の第２部分４２が第１樹脂層４３によって構成されている。これにより、ミラー５１及び分光部５２に対応する形状として必要十分な厚さを有する第１部分４１と、第１部分４１を包囲し且つ第１部分４１よりも薄い第２部分４２と、を確実に得ることができる。

また、分光器１では、第１樹脂層４３が第２樹脂層４４よりも薄い。これにより、第１樹脂層４３によって構成された第２部分４２において、支持体１０の表面の凹凸を埋め得ると共に支持体１０からの剥がれを抑制し得る必要十分な厚さを確保しつつ、第１樹脂層４３及び第２樹脂層４４によって構成された第１部分４１において、分光器１の使用環境の温度変化による変形量が大きくなり難い必要十分な厚さを確保することができる。

また、分光器１では、樹脂成形層４０の第１部分４１が、底壁部１２の表面１２ａのうちの凹曲面１４ａに設けられている。これにより、適切な樹脂成形が困難な凹曲面１４ａにおいても、ミラー５１及び分光部５２に対応する形状として必要十分な厚さを有する第１部分４１を確実に得ることができる。

また、分光器１では、樹脂成形層４０の第２部分４２の少なくとも一部が、側壁部１３における分光空間Ｓ側の表面（すなわち、内側表面１７ａ，１８ａ）に達している。これにより、支持体１０から樹脂成形層４０が剥がれるのを確実に抑制することができる。

また、分光器１では、側壁部１３が、底壁部１２の分光空間Ｓ側において分光空間Ｓを包囲している。これにより、分光空間Ｓに迷光が進入するのを抑制することができる。

また、分光器１では、樹脂成形層４０の第１部分４１の厚さが２１μｍ～２１０μｍであり、樹脂成形層４０の第２部分４２の厚さが１μｍ～１０μｍである。これにより、第１部分４１においては、底壁部１２の表面状態の影響が現れたり、分光器１の使用環境の温度変化による変形量が大きくなったりするのを抑制することができ、第２部分４２においては、支持体１０から樹脂成形層４０が剥がれるのを抑制することができる。

また、分光器１では、樹脂成形層４０において、第１部分４１と第２部分４２との間に、樹脂成形層４０の厚さが変化する領域が存在する。これにより、第１部分４１及び第２部分４２のそれぞれにおいて、適切な厚さを確保することができる。また、当該領域において樹脂成形層４０の厚さが徐々に変化し、第１部分４１と第２部分４２との間において急激な厚さの変化がなくなるため、応力が集中するのを抑制できる。

また、分光器１では、第２部分４２の面積が第１部分４１の面積よりも大きい。これにより、支持体１０から樹脂成形層４０が剥がれるのをより確実に抑制することができる。

また、分光器１の製造方法では、ミラー５１及び分光部５２に対応する形状を有する第２樹脂層４４において、底壁部１２の表面状態の影響が現れたり、分光器１の使用環境の温度変化による変形量が大きくなったりするのを抑制することができる。よって、分光器１の製造方法によれば、信頼性の高い分光器１を得ることができる。

また、分光器１の製造方法では、第２工程において、第１樹脂材料４３ｍの量、加熱の温度及び加熱の時間の少なくとも１つを調整することにより、第１樹脂層４３の拡がり状態を調整する。これにより、所望の厚さ及び面積を有する第１樹脂層４３を得ることができる。

また、分光器１の製造方法では、第１樹脂材料４３ｍ及び第２樹脂材料４４ｍは、同一の樹脂材料である。これにより、安定的な樹脂成形層４０を得ることができる。

分光器１においては、光検出素子３０との熱膨張率の差を小さくすべきこと、配線１１を形成する必要があること等を考慮すると、支持体１０の材料選択の自由度が制限される。具体的には、支持体１０の材料は、上述した合成樹脂の他では、セラミック等に制限される。これらの材料は、半導体、ガラス等に比べ、表面の凹凸（表面粗さ）が大きくなり易い。支持体１０の表面の凹凸が大きいことは、樹脂成形層４０の密着性が向上するという点では有効であるが、支持体１０の表面状態の影響が樹脂成形層４０に現れ、不要な縞模様、歪等がミラー５１及び分光部５２に生じる原因になる。また、支持体１０の表面の凹凸が大きいことは、樹脂成形層４０中にボイドが残存する原因にもなる。仮に、滑らかな表面を有する支持体１０を形成することができたとしても、樹脂成形層４０の密着性が低下するおそれがある。支持体１０においては、底壁部１２の一方の側に側壁部１３が配置されているため、塗布及びブローで均一なプライマー層（樹脂成形層４０の密着性を向上させるための下地層）を形成することも困難である。このような状況下、上述した分光器１の製造方法によれば、第１樹脂層４３によって、支持体１０の表面の凹凸の影響を緩和しつつ、第２樹脂層４４によって、不要な縞模様、歪等がミラー５１及び分光部５２に生じたり、樹脂成形層４０中にボイドが残存したりするのを防止することができる。なお、第１樹脂層４３を形成せずに、第２樹脂層４４を底壁部１２の表面１２ａに直接且つ厚く形成しただけでは、樹脂成形層４０中にボイドが残存し易く、また、分光器１の使用環境の温度変化による樹脂成形層４０の変形量が大きくなり易い。

図７の（ａ）は、実施例の方法によって製造された分光器１の分光部５２の写真であり、図７の（ｂ）は、比較例の方法によって製造された分光器１の分光部５２の写真である。実施例の方法は、上述した分光器１の製造方法と同様であり、第１樹脂層４３を厚さ５μｍに形成し、第２樹脂層４４を厚さ４０μｍに形成した。比較例の方法は、第１樹脂層４３を形成しなかった点のみ、上述した分光器１の製造方法と異なり、第２樹脂層４４を厚さ４０μｍに形成した。実施例の方法によって製造された分光器１の分光部５２には、図７の（ａ）に示されるように、不要な縞模様、歪等が生じなかった。それに対し、実施例の方法によって製造された分光器１の分光部５２には、図７の（ｂ）に示されるように、不要な縞模様、歪等が生じた。

図８は、実施例の方法によって製造された分光器１のスペクトル形状を示す図であり、図９は、比較例の方法によって製造された分光器１のスペクトル形状を示す図である。実施例の方法によって製造された分光器１については、図８に示されるように、複数のサンプルにおいて良好なスペクトル形状が得られた。それに対し、比較例の方法によって製造された分光器１については、図９に示されるように、基準の分光器１（理想的な分光器１）のスペクトル形状に比べ、各ピーク値の裾が拡がってしまい、良好なスペクトル形状が得られなかった。
［変形例］

本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、分光器１は、複数の配線を有するフレキシブル配線基板によって構成された配線ユニットを更に備えていてもよい。その場合、配線ユニットにおける各配線の一方の端部は、支持体１０の外側表面１８ｂに配置された各配線１１の端子１１ｂと電気的且つ物理的に接続され（図１参照）、配線ユニットにおける各配線の他方の端部は、例えばコネクタとして構成される。また、支持体１０は、合成樹脂によって形成されたものに限定されず、例えば、ＡｌＮ、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミックによって形成されたものであってもよい。また、支持体１０は、四角形筒状の側壁部１３を有するものに限定されず、四角形筒状以外の多角形筒状の側壁部１３を有するものであってもよいし、円形筒状、楕円形筒状等の側壁部１３を有するものであってもよい。また、支持体１０において、側壁部１３は、底壁部１２の分光空間Ｓ側において分光空間Ｓを包囲しているものに限定されず、例えば、一対の第１側壁１７を有し、一対の第２側壁１８を有しないものであってもよい。また、側壁部１３には、第１拡幅部１３ａ及び第２拡幅部１３ｂが設けられていなくてもよい。また、支持体１０には、配線１１が設けられていなくてもよい。その場合、支持体１０とは別体で設けられたフレキシブル配線基板が光検出素子３０と電気的に接続されていてもよいし、光検出素子３０が外部配線と電気的に接続されるように構成されていてもよい。また、支持体１０において、底壁部１２の表面１２ａに設けられた凹部１４の内面は、凹曲面１４ａに限定されず、例えば、平坦な底面を含むものであってもよい。

また、光検出素子３０には、例えばミラー３２と分光部５２との間に位置するように、０次光捕捉部（例えば、基板３５に形成された光通過孔等）が設けられていてもよい。これにより、分光部５２で分光されると共に反射された光のうち０次光を０次光捕捉部に入射させて０次光捕捉部で捕捉することができる。また、光検出素子３０は、例えば、支持体１０に取り付けられた別の部材に取り付けられることにより、支持体１０に支持されていてもよい。一例として、光検出素子３０は、側壁部１３に掛け渡された支持部材に取り付けられることにより、側壁部１３によって支持されていてもよい。その場合、光通過部３１、ミラー３２及び０次光捕捉部の少なくとも１つが当該支持部材に設けられていてもよい。また、光検出素子３０は、例えば、カバー２０、支持部材等と共に、光検出ユニットとして構成されていてもよい。その場合、光検出素子３０は、例えば、カバー２０、支持部材等に設けられた配線と電気的に接続されていてもよい。

また、第１拡幅部１３ａにおいて向かい合う光検出素子３０の端子３６と配線１１の端子１１ａとは、半田層（接続部材）によって、電気的且つ物理的に接続されていてもよい。また、光検出部３３は、裏面入射型のフォトダイオードとして構成されていてもよい。その場合、基板３５における表面３５ａとは反対側の表面に複数の端子３６が配置されるため、対応する光検出素子３０の端子３６と配線１１の端子１１ａとがワイヤ（接続部材）によって電気的に接続されていてもよい。また、例えば、分光部５２が移動可能又は揺動可能に構成されることにより、分光部５２で分光されると共に反射された複数の光Ｌ２（異なる波長を有する複数の光Ｌ２）が光検出部３３に順次に入射させられる場合には、光検出部３３は、単素子（１つの光検出チャネルを有するもの）として構成されていてもよい。その場合、分光部５２は、光検出素子３０側に設けられていてもよい。一例として、分光部５２は、光検出素子３０において移動可能又は揺動可能に構成されていてもよいし、光検出素子３０が取り付けられた別の部材において移動可能又は揺動可能に構成されていてもよいし、カバー２０において移動可能又は揺動可能に構成されていてもよい。

また、光通過部３１を通過した光Ｌ１が分光部で分光されると共に反射され、分光部で分光されると共に反射された光Ｌ２が光検出部３３に入射するように、分光器１が構成されている場合、反射層５０は、光学機能部として、分光部を構成していればよい。その場合、第１部分４１は、当該分光部に対応する形状を有する部分である。つまり、第１部分４１は、当該分光部に対応する形状を有する部分を含んでいる。また、光通過部３１を通過した光Ｌ１が第１ミラーで反射され、第１ミラーで反射された光Ｌ１が分光部で分光されると共に反射され、分光部で分光されると共に反射された光Ｌ２が第２ミラーで反射され、第２ミラーで反射された光Ｌ２が光検出部３３に入射するように、分光器１が構成されている場合、反射層５０は、光学機能部として、第１ミラー及び第２ミラーを構成していればよい。その場合、第１部分４１は、当該第１ミラー及び当該第２ミラーに対応する形状を有する部分である。より具体的には、第１部分４１は、当該第１ミラーに対応する形状を有する部分、及び当該第２ミラーに対応する形状を有する部分を含んでいる。

樹脂成形層４０においては、第２部分４２が底壁部１２の表面１２ａ内に収まっていてもよい。その場合にも、支持体１０から樹脂成形層４０が剥がれるのを確実に抑制することができる。ただし、第２部分４２の少なくとも一部が、底壁部１２の表面１２ａと側壁部１３における分光空間Ｓ側の表面との境界領域に達していれば、支持体１０から樹脂成形層４０が剥がれるのをより確実に抑制することができる。

また、分光器１の製造方法の第２工程においては、第１樹脂材料４３ｍの量、加熱の温度及び加熱の時間の少なくとも１つを増加させることにより、図１０に示されるように、第１樹脂層４３の面積を増加させてもよい。図１０に示される例では、第１樹脂層４３が第１拡幅部１３ａの底面１３ａ_１に達している。ただし、各配線１１の端子１１ａは、第１樹脂層４３によって覆われていない。なお、第１拡幅部１３ａの底面１３ａ_１に第１樹脂材料４３ｍを到達させないための工夫としては、側壁部１３における分光空間Ｓ側の表面と第１拡幅部１３ａの底面１３ａ_１との間の境界領域を緩やかにしたり、当該境界領域を滑らかにしたり、或いは、当該境界領域に凹部又は凸部を設けたりすることが挙げられる。ただし、光検出素子３０との電気的な接続が可能であれば、各配線１１の端子１１ａの一部が第１樹脂層４３によって覆われていてもよい。また、各配線１１の端子１１ａが第１拡幅部１３ａの底面１３ａ_１に配置されていない場合には、第１樹脂層４３が第１拡幅部１３ａの底面１３ａ_１の全体を覆っていてもよい。

また、分光器１の製造方法の第２工程においては、第１樹脂材料４３ｍの量、加熱の温度及び加熱の時間の少なくとも１つを減少させることにより、図１１に示されるように、第１樹脂層４３の面積を減少させてもよい。図１１に示される例では、第１樹脂層４３が凹曲面１４ａ内に収まっている。その場合、第１樹脂層４３が第２樹脂層４４によって完全に覆われてもよい。

また、分光器１の製造方法の第２工程においては、加熱によって粘度が低下し、且つ、光照射、加熱等によって硬化する樹脂材料であれば、第１樹脂材料４３ｍとして用いることができる。同様に、分光器１の製造方法の第３工程においては、成形型Ｍによる成形が可能であり、且つ、光照射、加熱等によって硬化する樹脂材料であれば、第２樹脂材料４４ｍとして用いることができる。また、第１樹脂材料４３ｍ及び第２樹脂材料４４ｍは、同一の樹脂材料でなくてもよい。また、第３工程は、複数回実施してもよい。

また、分光器１が備える各構成には、上述した材料及び形状の一例に限定されず、様々な材料及び形状を適用することができる。また、上述した一の実施形態又は変形例における各構成は、他の実施形態又は変形例における各構成に任意に適用することができる。

１…分光器、１０…支持体、１２…底壁部、１２ａ…表面、１３…側壁部、１４ａ…凹曲面、１７ａ…内側表面（表面）、１８ａ…内側表面（表面）、３０…光検出素子、４０…樹脂成形層、４１…第１部分、４２…第２部分、４３…第１樹脂層、４３ｍ…第１樹脂材料、４４…第２樹脂層、４４ｍ…第２樹脂材料、５０…反射層、５１…ミラー（光学機能部）、５２…分光部（光学機能部）、Ｍ…成形型、Ｓ…分光空間。

Claims (8)

1. 底壁部、及び前記底壁部の一方の側に配置された側壁部を有する支持体と、
   分光空間を介して、前記底壁部における前記一方の側の表面と向かい合うように、前記支持体によって支持された光検出素子と、
   少なくとも前記底壁部における前記一方の側の前記表面に設けられた樹脂成形層と、
   前記樹脂成形層上に設けられ、前記底壁部上において光学機能部を構成する反射層と、を備え、
   前記樹脂成形層は、前記光学機能部に対応する形状を有する第１部分と、前記第１部分を包囲し且つ前記第１部分よりも薄い第２部分と、を有し、
   前記第２部分の少なくとも一部は、前記側壁部における前記分光空間側の前記表面に達している、分光器。
2. 前記光学機能部は、分光部である、請求項１に記載の分光器。
3. 前記光学機能部は、ミラーである、請求項１又は２に記載の分光器。
4. 前記第１部分は、前記底壁部における前記一方の側の前記表面のうちの凹曲面に設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載の分光器。
5. 前記側壁部は、前記底壁部の前記一方の側において前記分光空間を包囲している、請求項１～４のいずれか一項に記載の分光器。
6. 前記第１部分の厚さは、２１μｍ～２１０μｍであり、前記第２部分の厚さは、１μｍ～１０μｍである、請求項１～５のいずれか一項に記載の分光器。
7. 前記樹脂成形層において、前記第１部分と前記第２部分との間には、前記樹脂成形層の厚さが変化する領域が存在する、請求項１～６のいずれか一項に記載の分光器。
8. 前記第２部分の面積は、前記第１部分の面積よりも大きい、請求項１～７のいずれか一項に記載の分光器。

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