KR20110005772A - 분광모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신뢰성이 높은 분광(分光)모듈을 제공한다. 본 발명의 분광모듈(1)에서는 한쪽의 면(2a)으로부터 입사한 광을 투과시키는 기판(2)과, 기판(2)의 다른 쪽의 면(2b)에 대면하는 입사면(3a)을 가지고, 기판(2)을 투과하여 입사면(3a)으로부터 입사한 광을 투과시키는 렌즈부(3)와, 렌즈부(3)에 형성되어 렌즈부(3)에 입사한 광을 분광하고, 아울러, 반사하는 분광부(4)와, 분광부(4)에 의해서 반사된 광을 검출하는 광검출소자(5)와, 다른 쪽의 면(2b)과 입사면(3a)과의 사이에 형성되어 기판(2)에 대해서 렌즈부(3)를 지지하는 지지부(8)를 구비하고 있다. 이 분광모듈(1)에서는 지지부(8)에 의해 다른 쪽의 면(2b)과 입사면(3a)와의 사이에 틈새(S)가 형성되기 때문에, 다른 쪽의 면(2b)과 입사면(3a)과의 접촉에 의한 흠집의 발생을 방지할 수 있어, 분광모듈(1)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

분광모듈{SPECTRAL MODULE}

본 발명은 광을 분광(分光)하여 검출하는 분광모듈에 관한 것이다.

종래의 분광모듈로서 양쪽볼록렌즈인 블록모양의 지지체를 구비하고 있고, 지지체의 한쪽의 볼록면에 회절격자(回折格子) 등의 분광부가 마련되며, 지지체의 다른 쪽의 볼록면 측에 포토다이오드 등의 광검출소자가 설치된 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이와 같은 분광모듈에서는 다른 쪽의 볼록면 측으로부터 입사한 광이 분광부(分光部)에서 분광되고, 분광된 광이 광검출소자에서 검출된다.

[특허문헌 1] 일본국 특개평4-294223호 공보

그런데, 상술한 바와 같은 분광모듈에서는 지지체에 대해서 분광부를 실장(實裝)할 때, 광경화성의 광학수지제에 따라 분광부의 한쪽의 면을 지지체의 한편의 볼록면에 접착하는 경우가 많다. 이 경우, 지지체의 볼록면에 수지제를 도포한 후, 분광부를 볼록면에 밀어 붙이면서 볼록면을 따라서 왕복이동시키는 등 수지제를 고르게 퍼지게 하여 지지체에 대해서 분광부를 정밀도 좋게 접착한다. 그렇지만, 이와 같이 분광부를 지지부에 접착할 때, 분광부와 지지체가 접촉하여, 흠집이 생길 우려가 있다. 그리고, 흠집이 분광부 및 지지체에서의 광의 진로에 생기면, 흠집에 의해서 광이 산란되기 때문에, 분광모듈의 신뢰성이 저하된다고 하는 문제가 있다.

그래서, 본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 신뢰성이 높은 분광모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 분광모듈은, 한쪽의 면으로부터 입사한 광을 투과시키는 기판과, 기판의 다른 쪽의 면에 대면하는 입사면을 가지고, 기판을 투과하여 입사면으로부터 입사한 광을 투과시키는 렌즈부와, 렌즈부에 형성되어 렌즈부에 입사한 광을 분광하고, 아울러, 반사하는 분광부와, 기판의 한쪽의 면 측에 배치되어 분광부에 의해서 반사된 광을 검출하는 광검출소자와, 다른 쪽의 면과 입사면이 이간하도록 기판에 대해서 렌즈부를 지지하는 지지부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 분광모듈에서는, 기판에 렌즈부를 실장할 때, 지지부에 의해서 기판의 다른 쪽의 면과 렌즈부의 입사면과의 사이에 틈새가 형성되기 때문에, 기판의 다른 쪽의 면과 렌즈부의 입사면의 접촉에 의한 흠집의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 지지부에 의해서 기판과 렌즈부가 지지됨으로써, 기판의 다른 쪽의 면에 대해서 렌즈부의 입사면이 소정의 간격을 가지도록 위치결정되기 때문에, 렌즈부를 정밀도 좋게 기판에 실장할 수 있다. 따라서, 분광모듈의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 관한 분광모듈에서는, 입사면에는 분광부에 대해서 소정의 위치관계를 가지는 제1 오목부가 형성되고 있고, 지지부는 기판에 광검출소자를 위치결정하기 위한 기준부에 대해서 소정의 위치관계를 가지도록 기판의 다른 쪽의 면 측에 마련되고, 또한, 제1 오목부에 끼워맞춰져 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하면, 기판에 광검출소자를 위치결정하기 위한 기준부에 대해서 지지부가 소정의 위치관계를 가지고 있기 때문에, 렌즈부의 입사면에 형성된 제1 오목부에 지지부를 끼워맞춰지게 하는 것만으로, 광검출소자가 렌즈부에 위치결정된다. 이 때, 제1 오목부가 분광부에 대해서 소정의 위치관계를 가지고 있기 때문에, 분광부와 광검출소자와의 얼라이먼트를 용이하게 실시할 수 있다. 따라서, 이 분광모듈에 의하면, 분광모듈의 간편한 조립이 가능하게 된다.

본 발명에 관한 분광모듈에서는, 다른 쪽의 면에는 기판에 광검출소자를 위치결정하기 위한 기준부에 대해서 소정의 위치관계를 가지는 제2 오목부가 형성되어 있고, 지지부는 분광부에 대해서 소정의 위치관계를 가지도록 렌즈부의 입사면 측에 마련되며, 또한, 제2 오목부에 끼워맞춰져 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하면, 지지부가 분광부에 대해서 소정의 위치관계를 가지고 있기 때문에, 기판의 다른 쪽의 면에 형성된 제2 오목부에 지지부를 끼워맞춰지게 하는 것만으로, 분광부가 기판에 대해서 위치결정된다. 이 때, 기판에 광검출소자를 위치결정하기 위한 기준부에 대해서 제2 오목부가 소정의 위치관계를 가지고 있기 때문에, 분광부와 광검출소자와의 얼라이먼트를 용이하게 실시할 수 있다. 따라서, 이 분광모듈에 의하면, 분광모듈의 간편한 조립이 가능하게 된다.

본 발명에 관한 분광모듈에서는, 지지부는 상기 분광부의 그레이팅(grating)홈의 연재(延在)방향과 대략 일치하는 방향으로 연재하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하면, 기판에 대해서 렌즈부를 위치결정할 때, 그레이팅홈의 연재방향과 대략 직교하는 방향에서는 렌즈부와 광검출소자와의 얼라이먼트가 정밀도 좋게 행해지기 때문에, 분광부에 의해서 분광된 광을 정확하게 광검출소자에 입사시킬 수 있어 분광모듈의 신뢰성을 보다 한층 향상시키는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 의하면, 분광모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 분광모듈의 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 II-II선에 따른 단면도이다.
도 3은 분광모듈의 개략조립도이다.
도 4는 렌즈부를 나타내는 사시도이다.
도 5는 제2 실시형태에 관한 분광모듈을 나타내며, 도 3에 대응하는 개략조립도이다.
도 6은 제2 실시형태에 관한 분광모듈의 변형예를 나타내며, 도 2에 대응하는 단면도이다.
도 7은 제3 실시형태에 관한 분광모듈을 나타내며, 도 4에 대응하는 사시도이다.
도 8은 제4 실시형태에 관한 분광모듈을 나타내며, 도 3에 대응하는 개략조립도이다.
도 9는 제4 실시형태에 관한 렌즈부를 나타내는 사시도이다.
도 10은 제5 실시형태에 관한 분광모듈을 나타내며, 도 3에 대응하는 개략조립도이다.
도 11은 제5 실시형태에 관한 렌즈부를 나타내는 사시도이다.
도 12는 제5 실시형태에 관한 분광모듈의 변형예를 나타내며, 도 3에 대응하는 개략조립도이다.

이하, 본 발명에 관한 분광모듈의 바람직한 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일 또는 상당 부분에는 동일한 부호를 부여하여 중복 하는 설명을 생략한다.

[제1 실시형태]

도 1, 2에 나타내는 바와 같이, 분광모듈(1)은, 전면(前面)(한쪽의 면)(2a)으로부터 입사한 광(L1)을 투과시키는 기판(2)과, 기판(2)을 투과하여 입사면(3a)으로부터 입사한 광(L1)을 투과시키는 렌즈부(3)와, 렌즈부(3)에 입사한 광(L1)을 분광하고, 아울러, 반사하는 분광부(4)와, 분광부(4)에 의해서 반사된 광(L2)을 검출하는 광검출소자(5)를 구비하고 있다. 분광모듈(1)은 광(L1)을 분광부(4)에서 복수의 광(L2)으로 분광하여, 그 광(L2)을 광검출소자(5)로 검출함으로써, 광(L1)의 파장분포나 특정파장성분의 강도 등을 측정하는 마이크로 분광모듈이다.

기판(2)은 BK7, 파이렉스(Pyrex)(등록상표), 석영 등의 광투과성 유리, 플라스틱 등에 의해서, 장방형(長方形) 판상(板狀)(예를 들면, 전체 길이 15 ~ 20㎜, 전체 폭 11 ~ 12㎜, 두께 1 ~ 3㎜)으로 형성되어 있다. 기판(2)의 전면(2a)에는 Al나 Au 등의 단층막 혹은 Cr-Pt-Au, Ti-Pt-Au, Ti-Ni-Au, Cr-Au 등의 적층막으로 이루어진 배선(11)이 형성되어 있다. 배선(11)은 기판(2)의 중앙부에 배치된 복수의 패드부(11a), 기판(2)의 길이방향에서의 일단부에 배치된 복수의 패드부(11b) 및 대응하는 패드부(11a)와 패드부(11b)를 접속하는 복수의 접속부(11c)를 가지고 있다. 또, 배선(11)은 CrO 등의 단층막 혹은 Cr-CrO 등의 적층막으로 이루어지는 광반사방지층(11d)을 기판(2)의 전면(2a) 측에 가지고 있다.

또한, 기판(2)의 전면(2a)에는 기판(2)에 광검출소자(5)를 위치결정하기 위한 '十'자 모양의 얼라이먼트 마크(기준부)(12a, 12b, 12c, 12d)가 배선(11)과 동일한 구성에 의해 형성되어 있다. 얼라이먼트 마크(12a, 12b)는 기판(2)의 길이방향의 양단부에 각각 형성되어 있고, 기판(2)의 길이방향과 대략 직교하는 방향에서의 중앙위치에 배치되어 있다. 또, 얼라이먼트 마크(12c, 12d)는 기판(2)의 길이방향과 대략 직교하는 방향에서의 양단부에 각각 형성되어 있고, 기판(2)의 길이방향의 중앙위치에 배치되어 있다.

도 2, 3에 나타내는 바와 같이, 기판(2)의 후면(다른 쪽의 면)(2b)에는 기판(2)의 길이방향과 대략 직교하는 방향으로 연재하는 단면 직사각형 모양(예를 들면, 폭 50 ~ 500㎛, 깊이 50 ~ 200㎛)의 오목부(제2 오목부)(2c)가 2열 마련되어 있다. 오목부(2c)는 후면(2b)에 평행한 대략 장방형 모양의 바닥면 및 바닥면에 대략 수직이고 또한 기판(2)의 길이방향과 대략 직교하는 방향으로 연재하는 측벽으로 이루어지며, 얼라이먼트 마크(12a, 12b, 12c, 12d)에 대해서 소정의 위치관계를 가지도록 에칭에 의해서 형성되어 있다.

각 오목부(2c)에는 막대 모양의 지지부(8)가 끼워맞춰져 있다. 지지부(8)는 기판(2)의 후면(2b)과 렌즈부(3)의 입사면(3a)이 이간하도록 기판(2)에 대해서 렌즈부(3)를 지지하기 위한 부재이며, 기판(2)과 동일한 재료, 석영 등의 광투과성 유리, 플라스틱 등에 의해서 단면 원형 모양(예를 들면, 직경 0.1 ~ 1.0㎜)으로 형성되어 있다. 지지부(8)로서는, 예를 들면 광파이버를 이용할 수 있다. 지지부(8)는 일부가 기판(2)의 오목부(2c)에 끼워맞춰져, 기판(2)의 판두께방향으로 돌출하고 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 렌즈부(3)는 기판(2)과 동일한 재료, 광투과성 수지, 광투과성의 무기·유기 하이브리드 재료 혹은 레플리카(replica) 성형용의 광투과성 저융점유리, 플라스틱 등에 의해서, 반구모양의 렌즈가 그 입사면(즉 바닥면)(3a)과 대략 직교하고 또한 서로 대략 평행한 2개의 평면으로 잘라내어 측면(3b)이 형성된 형상(예를 들면 반경 6 ~ 10㎜, 입사면(3a)의 전체 길이 12 ~ 18㎜, 입사면(3a)의 전체 폭(즉 측면(3b)간 거리) 6 ~ 10㎜, 높이 5 ~ 8㎜)으로 형성되어 있고, 분광부(4)에 의해서 분광된 광(L2)을 광검출소자(5)의 광검출부(5a)에 결상하는 렌즈로서 기능한다.

도 2 ~ 4에 나타내는 바와 같이, 렌즈부(3)의 입사면(3a)에는 지지부(8)가 끼워맞춰지는 단면 직사각형 모양(예를 들면, 폭 50 ~ 500㎛, 깊이 50 ~ 200㎛)의 오목부(제1 오목부)(3c)가 2열 마련되어 있다. 이들 오목부(3c)는 입사면(3a)에 평행한 대략 장방형 모양의 상면 및 상면에 대략 수직이고 또한 측면(3b)과 대략 직교하는 방향으로 연재하는 측벽으로 이루어지며, 측면(3b)과 대략 직교하는 방향으로 연재하고, 또한, 분광부(4)에 대해서 소정의 위치관계를 가지도록 다이싱 가공 등에 의해서 형성되어 있다. 또한, 렌즈부(3)의 오목부(3c) 및 기판(2)의 오목부(2c)는 광(L1, L2)의 진로를 방해하지 않는 위치에 형성되어 있다.

렌즈부(3)는 입사면(3a)이 기판(2)의 후면(2b)에 대면하도록 지지부(8)에 의해서 지지되고, 렌즈부(3)의 입사면(3a)과 기판(2)의 후면(2b)과의 사이에는 기판(2)의 판두께방향에서 대략 균일한 틈새(S)(예를 들면, 10㎛ ~ 100㎛)가 형성되어 있다. 그리고, 이 틈새(S)에는 광학수지제(16)가 충전되어 있다.

분광부(4)는 렌즈부(3)의 외측 표면에 형성된 회절층(6)과, 회절층(6)의 외측 표면에 형성된 반사층(7)을 가지는 반사형 그레이팅이다. 회절층(6)은 기판(2)의 길이방향을 따라서 복수의 그레이팅홈(6a)이 병설됨으로써 형성되고, 그레이팅홈(6a)의 연재방향은 기판(2)의 길이방향과 대략 직교하는 방향과 대략 일치한다. 회절층(6)은, 예를 들면, 톱니모양 단면의 블레이즈드 그레이팅(blazed grating), 직사각형 모양 단면의 바이너리 그레이팅(binary grating), 정현파(正弦波) 모양 단면의 홀로그래픽 그레이팅(holographic grating) 등이 적용되어 광경화성의 에폭시수지, 아크릴수지, 또는 유기 무기 하이브리드 수지 등의 레플리카용 광학수지를 광경화시키는 것 따라 형성된다. 반사층(7)은 막모양으로서, 예를 들면, 회절층(6)의 외측 표면에 Al이나 Au 등을 증착하는 것으로 형성된다.

도 1, 2에 나타내는 바와 같이, 광검출소자(5)는, 장방형 판상(예를 들면, 전체 길이 5 ~ 10㎜, 전체 폭 1.5 ~ 3㎜, 두께 0.1 ~ 0.8㎜)에 형성되어 있다. 광검출소자(5)의 광검출부(5a)는, CCD 이미지센서, PD 어레이, 혹은 CMOS 이미지센서 등이며, 복수의 채널이 분광부(4)의 그레이팅홈(6a)의 연재방향과 대략 직교하는 방향(즉 그레이팅홈(6a)의 병설방향)으로 배열되어 이루어진다. 광검출부(5a)가 CCD 이미지센서인 경우, 2차원적으로 배치되어 있는 화소에 입사된 위치에서의 광의 강도정보가 라인 비닝(line binning)됨으로써, 1차원의 위치에서의 광의 강도정보로 되어, 그 1차원의 위치에서의 광의 강도정보가 시계열(時系列)적으로 읽어 내진다. 즉, 라인 비닝되는 화소의 라인이 1채널이 된다. 광검출부(5a)가 PD 어레이 또는 CMOS 이미지센서인 경우, 1차원적으로 배치되어 있는 화소에 입사된 위치에서의 광의 강도정보가 시계열적으로 읽어 내지기 때문에, 1화소가 1채널이 된다. 또 광검출부(5a)가 PD 어레이 또는 CMOS 이미지센서로서 화소가 2차원 배열되어 있는 경우에는, 임의의 1차원 배열방향으로 늘어선 화소의 라인이 1채널이 된다. 또, 광검출부(5a)가 CCD 이미지센서인 경우, 예를 들면, 배열방향에서의 채널끼리의 간격이 12.5㎛, 채널 전체 길이(라인 비닝되는 1차원 화소열의 길이)가 1㎜, 배열되는 채널의 수가 256인 것이 광검출소자(5)에 이용된다.

또, 광검출소자(5)에는 채널의 배열방향에서 광검출부(5a)와 병설되고, 분광부(4)로 진행하는 광(L1)이 통과하는 광통과구멍(5b)이 형성되어 있다. 광통과구멍(5b)은 기판(2)의 길이방향과 대략 직교하는 방향으로 연재하는 슬릿(예를 들면, 길이 0.5 ~ 1㎜, 폭 10 ~ 100㎛)이고, 광검출부(5a)에 대해서 고정밀도로 위치결정된 상태에서 에칭 등에 의해서 형성되어 있다.

또, 기판(2)의 전면(2a)에는 배선(11)의 패드부(11a, 11b) 및 얼라이먼트 마크(12a, 12b, 12c, 12d)를 노출시키고 또한 배선(11)의 접속부(11c)를 덮도록 흡광층(13)이 형성되어 있다. 흡광층(13)에는 기판(2)의 오목부(2c)의 사이를 통과하여 분광부(4)로 진행하는 광(L1)이 통과하도록 광검출소자(5)의 광통과구멍(5b)과 대향하는 위치에 슬릿(13a)이 형성되고, 또한, 광검출소자(5)의 광검출부(5a)로 진행하는 광(L2)이 통과하도록 광검출부(5a)와 대향하는 위치에 개구부(13b)가 형성된다. 흡광층(13)은 소정의 형상으로 패터닝되어, CrO, CrO를 포함한 적층막 혹은 블랙 레지스터 등에 의해서 일체 성형된다.

흡광층(13)으로부터 노출한 패드부(11a)에는 광검출소자(5)의 외부단자가 범프(bump)(14)를 통한 페이스다운 본딩(facedown bonding)에 의해서 전기적으로 접속되어 있다. 또, 패드부(11b)는 외부의 전기소자(미도시)와 전기적으로 접속된다. 그리고, 광검출소자(5)의 기판(2) 측(여기에서는, 광검출소자(5)와 기판(2) 또는 흡광층(13)과의 사이)에는 적어도 광(L2)을 투과시키는 언더필(underfill)재(15)가 충전되며, 이것에 의해서, 기계강도를 유지할 수 있다.

상술한 분광모듈(1)의 제조방법에 대해 설명한다.

우선, 기판(2)의 전면(2a)에 배선(11) 및 얼라이먼트 마크(12a, 12b, 12c, 12d)를 패터닝한다. 그 후, 패드부(11a, 11b) 및 얼라이먼트 마크(12a, 12b, 12c, 12d)가 노출되고, 슬릿(13a) 및 개구부(13b)가 형성되도록 흡광층(13)을 패터닝한다. 이 흡광층(13)은 포토리소그래피에 의해 얼라이먼트하여 형성된다. 또, 기판(2)의 후면(2b)에는 얼라이먼트 마크(12a, 12b, 12c, 12d)에 대해서 소정의 위치관계를 가지는 오목부(2c)를 에칭, 하프컷 다이싱 혹은 레이저 가공 등에 의해 형성한다.

흡광층(13) 위에는 광검출소자(5)가 페이스다운 본딩에 의해서 실장된다. 이 때, 광검출소자(5)는 광검출부(5a)의 채널의 배열방향이 기판(2)의 길이방향과 대략 일치하고 또한 광검출부(5a)가 기판(2)의 전면(2a) 측을 향하도록 배치되며, 화상인식에 의해서 얼라이먼트 마크(12a, 12b, 12c, 12d)를 기준으로 한 소정의 위치에 실장된다.

그 한편으로, 렌즈부(3)에 분광부(4)를 형성한다. 우선, 렌즈부(3)의 정점(頂点) 부근에 떨어뜨린 레플리카용 광학수지에 대해서, 회절층(6)에 대응하는 그레이팅이 새겨진 광투과성의 마스터 그레이팅(미도시)을 맞닿게 한다. 다음으로, 레플리카용 광학수지에 마스터 그레이팅을 맞닿게 한 상태에서 광을 비추어 경화시킴으로써, 기판(2)의 길이방향과 대략 직교하는 방향으로 연재하는 복수의 그레이팅홈(6a)을 가지는 회절층(6)을 형성한다. 또한, 경화시킨 후에는 가열큐어(cure)를 행함으로써 안정화시키는 것이 바람직하다. 레플리카용 광학수지가 경화하면 마스터 그레이팅을 이형(離型)하여, 회절층(6)의 외면에 알루미늄이나 금을 증착함으로써 반사층(7)을 형성한다.

이어서, 기판(2)에서의 2열의 오목부(2c)에 2개의 지지부(8)를 각각 끼워맞추게 하고, 또한, 렌즈부(3)에서의 2열의 오목부(3c)에 2개의 지지부(8)를 각각 끼워맞춘다. 이것에 의해, 분광부(4)의 그레이팅홈(6a)의 연재방향이 기판(2)의 길이방향과 대략 직교하는 방향으로 대략 일치하도록 렌즈부(3)가 기판(2)에 배치된다. 그 후, 기판(2)의 후면(2b)과 렌즈부(3)의 입사면(3a)과의 사이에 형성된 틈새(S)에 광경화성의 광학수지제(16)를 충전시키고, 렌즈부(3)를 지지부(8)를 따라서 왕복이동시킴으로써 광학수지제(16)를 고르게 퍼지게 한다. 그리고, 광을 비추어 광학수지제(16)를 경화시킴으로써, 렌즈부(3)를 기판(2)에 실장한다.

상술한 분광모듈(1)의 작용효과에 대해서 설명한다.

이 분광모듈(1)에서는 기판(2)에 렌즈부(3)를 실장할 때, 지지부(8)에 의해서 기판(2)의 후면(2b)과 렌즈부(3)의 입사면(3a)과의 사이에 틈새(S)가 형성되기 때문에, 기판(2)의 후면(2b)과 렌즈부(3)의 입사면(3a)과의 접촉에 의한 흠집의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 지지부(8)에 의해서 기판(2)과 렌즈부(3)가 지지됨으로써, 기판(2)의 후면(2b)과 렌즈부(3)의 입사면(3a)이 기판(2)의 판두께방향에서 대략 균일한 틈새(S)를 형성하기 때문에, 렌즈부(3)를 정밀도 좋게 기판(2)에 실장할 수 있다. 따라서, 분광모듈의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

또, 분광모듈(1)에서는 기판(2)의 오목부(2c)가 광검출소자(5)에서의 채널의 연재방향(기판(2)의 길이방향과 대략 직교하는 방향)으로 연재하도록 형성되고, 또한, 렌즈부(3)의 오목부(3c)가 분광부(4)에서의 그레이팅홈(6a)의 연재방향으로 연재하도록 형성되어 있다. 그 때문에, 기판(2)의 오목부(2c) 및 렌즈부(3)의 오목부(3c)에 지지부(8)를 끼워맞추게 함으로써, 광검출소자(5)에서의 채널의 배열방향(즉 분광부(4)에서의 그레이팅홈(6a)의 병렬방향)에서는 렌즈부(3)를 기판(2)에 정밀도 좋게 위치결정하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 이 분광모듈(1)에 의하면, 분광부(4)에 의해서 분광된 광(L2)이 채널의 배열방향(채널의 폭방향)으로 어긋나지 않고 적절한 채널 내에 입사되기 때문에, 분광모듈의 신뢰성을 보다 한층 향상시키는 것이 가능하게 된다.

또, 분광모듈(1)에서는 기판(2)의 오목부(2c)가 기판(2)에 광검출소자(5)를 위치결정하기 위한 얼라이먼트 마크(12a, 12b, 12c, 12d)에 대해서 소정의 위치관계를 가지고 있고, 또한, 렌즈부(3)의 오목부(3c)가 분광부(4)에 대해서 소정의 위치관계를 가지고 있다. 그 때문에, 기판(2)의 오목부(2c) 및 렌즈부(3)의 오목부(3c)에 지지부(8)를 끼워맞춰지게 하는 것만으로, 기판(2)의 판두께방향 및 기판(2)의 길이방향에서 렌즈부(3)가 기판(2)에 대해서 위치결정되어 분광부(4)와 광검출소자(5)와의 얼라이먼트가 용이하게 된다. 따라서, 이 분광모듈(1)에 의하면, 분광모듈의 간편한 조립이 가능하게 된다.

또, 분광모듈(1)에서는 기판(2)의 오목부(2c) 및 렌즈부(3)의 오목부(3c)가 기판(2)의 길이방향과 대략 직교하는 방향에서 개구하고 있기 때문에, 기판(2)에 대해서 렌즈부(3)를 실장할 때, 지지부(8)를 따라서 렌즈부(3)를 왕복이동함으로써, 틈새(S)에 충전된 광학수지제(16)를 고르게 퍼지도록 할 수 있다. 따라서, 분광모듈(1)에서는 기판(2)에 대해서 렌즈부(3)를 실장할 때, 광학수지제(16)를 고르게 퍼지게 하여, 틈새(S)에서 광학수지제(16)의 편향이나 기포 발생을 억제할 수 있기 때문에, 기판(2)에 대해서 렌즈부(3)를 보다 확실히 고정하는 것이 가능하게 된다.

[제2 실시형태]

제2 실시형태에 관한 분광모듈(21)은 기판이 제1 실시형태에 관한 분광모듈(1)과 상이하다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 기판(22)의 후면(다른 쪽의 면)(22b)에는 렌즈부(3)의 오목부(3c)에 끼워맞춰지는 2열의 볼록부(지지부)(22c)가 형성되어 있다. 이들 볼록부(22c)는 기판(22)의 길이방향과 대략 직교하는 방향으로 연재하고, 또한, 얼라이먼트 마크(12a, 12b, 12c, 12d)에 대해서 소정의 위치관계를 가지도록 형성되어 있다.

렌즈부(3)는 오목부(3c)에 끼워맞춰진 볼록부(22c)에 의해서, 입사면(3a)이 기판(22)의 후면(22b)과 대면하도록 지지되고, 렌즈부(3)의 입사면(3a)과 기판(22)의 후면(22b)과의 사이에는 기판(22)의 판두께방향에서 대략 균일한 틈새(S)가 형성되어 있다.

이 분광모듈(21)에 의하면, 렌즈부(3)의 오목부(3c)가 분광부(4)에 대해서 소정의 위치관계를 가지고 있기 때문에, 렌즈부(3)의 오목부(3c)에 기판(22)의 볼록부(22c)를 끼워맞춰지게 하는 것만으로, 기판(22)의 판두께방향 및 기판(22)의 길이방향에서 렌즈부(3) 및 분광부(4)가 기판(22)에 대해서 위치결정된다. 이 때, 기판(22)의 볼록부(22c)가 광검출소자(5)를 위치결정하기 위한 얼라이먼트 마크(12a, 12b, 12c, 12d)에 대해서 소정의 위치관계를 가지고 있기 때문에, 기판(22)의 판두께방향 및 기판(22)의 길이방향에서 분광부(4)가 광검출소자(5)에 대해서 위치결정되어, 분광부(4)와 광검출소자(5)와의 얼라이먼트가 용이하게 된다. 따라서, 이 분광모듈(21)에 의하면, 분광모듈의 간편한 조립이 가능하게 된다.

또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 기판(32)의 볼록부(지지부)(32c)는 렌즈부(3)의 오목부(3c)에 끼워맞춰지는 선단부(33) 및 기판(32)의 길이방향에서 선단부(33)보다 폭이 큰 이부(耳部)(34)를 가지고 있어도 된다. 이 경우, 이부(34)에 의해서 렌즈부(3)의 입사면(3a)과 기판(32)의 후면(32b)과의 틈새(S)가 안정되어 형성되어, 기판(32)에 대해서 렌즈부(3)를 정밀도 좋게 실장할 수 있다.

[제3 실시형태]

제3 실시형태에 관한 분광모듈(41)은 렌즈부가 제1 실시형태에 관한 분광모듈(1)과 상이하다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 렌즈부(43)의 입사면(43a)에는 기판(2)의 오목부(2c)에 끼워맞춰지는 2열의 볼록부(지지부)(43c)가 렌즈부(43)의 측면(43b)과 대략 직교하는 방향으로 연재하도록 형성되어 있다. 이들 볼록부(43c)는 분광부(4)에 대해서 소정의 위치관계를 가지도록 몰드성형이나 절삭에 의해서 렌즈부(43)와 일체적으로 형성되어 있다.

렌즈부(43)는 기판(2)의 오목부(2c)에 끼워맞춰진 볼록부(43c)에 의해서, 입사면(43a)이 기판(2)의 후면(2b)에 대면하도록 지지되고, 렌즈부(43)의 입사면(43a)과 기판(2)의 후면(2b)과의 사이에는 기판(2)의 판두께방향에서 대략 균일한 틈새(S)가 형성되어 있다.

이 분광모듈(41)에 의하면, 렌즈부(43)의 볼록부(43c)가 분광부(4)에 대해서 소정의 위치관계를 가지고 있기 때문에, 기판(2)의 오목부(2c)에 렌즈부(43)의 볼록부(43c)를 끼워맞춰지게 하는 것만으로, 기판(2)의 판두께방향 및 기판(2)의 길이방향에서 분광부(4) 및 렌즈부(3)가 기판(2)에 대해서 위치결정된다. 이 때, 기판(2)의 오목부(2c)가 광검출소자(5)를 위치결정하기 위한 얼라이먼트 마크(12a, 12b, 12c, 12d)에 대해서 소정의 위치관계를 가지고 있기 때문에, 기판(2)의 판두께방향 및 기판(2)의 길이방향에서 분광부(4)가 광검출소자(5)에 대해서 위치결정되는 것에 의해서, 분광부(4)와 광검출소자(5)와의 얼라이먼트가 용이하게 된다. 따라서, 이 분광모듈(41)에 의하면, 분광모듈의 간편한 조립이 가능하게 된다.

[제4 실시형태]

제4 실시형태에 관한 분광모듈(51)은 기판의 오목부 및 렌즈부의 오목부가 제1 실시형태에 관한 분광모듈(1)과 주로 상이하다.

도 8, 9에 나타내는 바와 같이, 기판(52)의 후면(다른 쪽의 면)(52b)에는 레지스터 등의 수지나 메탈 마스크에 의해서 기판(52)의 판두께방향으로 돌출하는 2개의 볼록부(52c)가 형성되어 있다. 이들 볼록부(52c)는 기판(52)의 길이방향과 대략 직교하는 방향으로 연재하도록 형성되고, 볼록부(52c)의 선단면에는 막대 모양의 지지부(58)가 끼워맞춰지는 단면 직사각형 모양의 오목부(제2 오목부)(52d)가 형성되어 있다. 오목부(52d)는 기판(52)의 후면(52b)과 평행한 대략 장방형 모양의 바닥면 및 바닥면에 대략 수직하고 또한 바닥면을 둘러싸도록 형성된 측벽으로 이루어지며, 광검출소자(5)를 위치결정하기 위한 얼라이먼트 마크(12a, 12b, 12c, 12d)에 대해서 소정의 위치관계를 가지도록 형성되어 있다.

렌즈부(53)의 입사면(53a)에는 지지부(58)가 끼워맞춰지는 단면 직사각형 모양의 오목부(제1 오목부)(53c)가 2열 형성되어 있다. 이들 오목부(53c)는 렌즈부(53)의 입사면(53a)과 평행한 대략 장방형 모양의 상면 및 상면에 대략 수직하고 또한 상면을 둘러싸도록 형성된 측벽으로 이루어지며, 측면(53b)과 대략 직교하는 방향으로 연재하고, 또한, 분광부(4)에 대해서 소정의 위치관계를 가지도록 에칭가공이나 몰드성형 혹은 절삭 등에 의해서 형성되어 있다. 또한, 기판(52)의 볼록부(52c) 및 렌즈부(53)의 오목부(53c)는 광(L1, L2)의 진로를 방해하지 않는 위치에 형성되어 있다.

렌즈부(53)는 지지부(58)에 의해서 입사면(53a)이 기판(52)의 후면(52b)에 대면하도록 지지되고, 렌즈부(53)의 입사면(53a)과 기판(52)의 후면(52b)과의 사이에는 기판(52)의 판두께방향에서 대략 균일한 틈새(S)가 형성되어 있다.

이 분광모듈(51)에 의하면, 기판(52)의 오목부(52d)가 그 바닥면에 대략 수직하고 또한 바닥면을 둘러싸도록 형성된 측벽을 가지며, 또한, 렌즈부(53)의 오목부(53c)가 그 상면에 대략 수직하고 또한 상면을 둘러싸도록 형성된 측벽을 가지고 있기 때문에, 기판(52)의 오목부(52d) 및 렌즈부(53)의 오목부(53c)에 지지부(58)을 끼워맞춰지게 하는 것만으로, 기판(52)에 대해서 렌즈부(53)을 위치결정하는 것이 가능하게 된다. 그리고, 기판(52)의 오목부(52d)가 광검출소자(5)를 위치결정하기 위한 얼라이먼트 마크(12a, 12b, 12c, 12d)에 대해서 소정의 위치관계를 가지고, 또한, 렌즈부(53)의 오목부(53c)가 분광부(4)에 대해서 소정의 위치관계를 가지고 있기 때문에, 렌즈부(53)에 형성된 분광부(4)가 기판(52)에 실장된 광검출소자(5)에 대해서 위치결정되고, 결과적으로 분광부(4)와 광검출소자(5)와의 얼라이먼트가 실현된다. 이와 같이, 이 분광모듈(51)에 의하면, 이른바 패시브(passive) 얼라이먼트가 실현되기 때문에, 분광모듈의 간편한 조립이 가능하게 된다.

[제5 실시형태]

제5 실시형태에 관한 분광모듈(61)은 기판의 오목부와 렌즈부의 오목부와 지지부가 제1 실시형태에 관한 분광모듈(1)과 상이하다.

도 10, 11에 나타내는 바와 같이, 기판(62)의 후면(다른 쪽의 면)(62b)에는 사각뿔 모양으로 오목한 오목부(제2 오목부)(62c)가 직사각형의 각 정점을 형성하도록 4개 형성되어 있다. 이들 오목부(62c)는 광검출소자(5)를 위치결정하기 위한 얼라이먼트 마크(12a, 12b, 12c, 12d)에 대해서 소정의 위치관계를 가지도록 형성되어 있다. 오목부(62c)에는 구(球) 모양의 지지부(68)가 각각 끼워맞춰져 있고, 지지부(68)는 일부가 오목부(62c)에 끼워맞춰짐으로써, 기판(62)의 판두께방향으로 돌출하고 있다.

렌즈부(63)의 바닥면(63a)에는 지지부(68)가 서로 끼워지기 위한 사각뿔 모양으로 오목한 오목부(제1 오목부)(63c)가 직사각형의 각 정점을 형성하도록 4개 형성되어 있다. 이들 오목부(63c)는 분광부(4)에 대해서 소정의 위치관계를 가지도록 형성되어 있다. 또한, 기판(62)의 오목부(62c) 및 렌즈부(63)의 오목부(63c)는 광(L1, L2)의 진로를 방해하지 않는 위치에 형성되어 있다.

렌즈부(63)는 지지부(68)에 의해서 입사면(63a)이 기판(62)의 후면(62b)에 대면하도록 지지되고, 렌즈부(63)의 입사면(63a)과 기판(62)의 후면(62b)과의 사이에는 기판(62)의 판두께방향에서 대략 균일한 틈새(S)가 형성되어 있다.

이 분광모듈(61)에 의하면, 기판(62)의 오목부(62c)가 광검출소자(5)를 위치결정하기 위한 얼라이먼트 마크(12a, 12b, 12c, 12d)에 대해서 소정의 위치관계를 가지고 있기 때문에, 오목부(62c)에 대해서 지지부(68)를 끼워맞춰지게 하는 것만으로, 기판(62)에 대해서 지지부(68)가 위치결정된다. 그리고, 렌즈부(63)의 오목부(63c)가 분광부(4)에 대해서 소정의 위치관계를 가지고 있기 때문에, 오목부(63c)에 대해서 지지부(68)를 끼워맞춰지게 하는 것만으로, 렌즈부(63)에 대해서 지지부(68)가 위치결정된다. 따라서, 이 분광모듈(61)에 의하면, 기판(62)의 오목부(62d) 및 렌즈부(63)의 오목부(63c)에 지지부(68)를 끼워맞추게 함으로써, 결과적으로 분광부(4)와 광검출소자(5)와의 얼라이먼트가 실현된다. 이와 같이, 이 분광모듈(61)에 의하면, 패시브 얼라이먼트가 실현되기 때문에, 분광모듈의 간편한 조립이 가능하게 된다.

또한, 이 분광모듈(61)에 의하면, 기판(62)에 대해서 렌즈부(63)를 위치결정 한 후에, 기판(62)의 후면(62b)과 렌즈부(63)의 입사면(63a)과의 사이의 틈새(S)에 광학수지제를 공급하면, 모세관 현상에 의해서 광학수지제가 틈새(S)를 채우도록 유동하기 때문에, 수지제 중에 기포가 발생하는 것을 억제할 수 있어, 기판(62)에 대해서 렌즈부(63)를 보다 확실히 고정할 수 있다.

또한, 도 12에 나타내는 바와 같이, 기판(72)의 후면(다른 쪽의 면)(72b)에서 직사각형의 각 정점을 형성하도록 4개의 볼록부(72c)가 레지스터나 메탈 마스크에 의해서 형성되고, 이들 볼록부(72c)의 선단면에서 사각뿔 모양으로 오목한 오목부(제2 오목부)(72d)가 형성되어 있어도 된다.

본 발명은, 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 제1 ~ 4 실시형태에서는, 틈새(S)가 지지부 등에 의해서 렌즈부의 양단부와 중앙부로 나눠지기 때문에, 렌즈부의 양단부에서의 틈새 또는 렌즈부의 중앙부에서의 틈새에만 광학수지제를 충전하는 구성으로 해도 된다. 또, 틈새(S)를 나누기 위한 볼록부 등을 기판 및 렌즈부 중 적어도 한쪽에 형성하여, 선택적으로 광학수지제를 충전 가능한 영역을 형성해도 된다.

또, 제1 ~ 4 실시형태에서, 오목부는 단면 직사각형 모양에 한정되지 않고, 단면 'V'자 모양이나 단면 'U'자 모양이라도 되고, 제5 실시형태에서 오목부는 사각뿔 모양에 한정되지 않으며, 직방체(直方體) 모양이나 원기둥 모양으로 오목해 있어도 된다.

또, 제1 ~ 4 실시형태에서 지지부는 단면 반원 모양, 단면 삼각형 모양, 단면 직사각형 모양, 단면 다각형 모양 등이라도 되고, 제5 실시형태에서 지지부는 구 형상에 한정되지 않으며, 직방체 모양이나 다면체 모양이라도 된다.

또, 제1 ~ 4 실시형태에서 지지부의 수는 3열 이상이라도 되고, 제5 실시형태에서 지지부의 수는 3개라도 되며, 5개 이상이라도 된다.

또, 기준부는 얼라이먼트 마크(12a, 12b, 12c, 12d)에 한정되지 않고, 예를 들면 배선(11)을 기준부로서 이용하여, 오목부(20) 및 광검출소자(5)의 위치맞춤을 행해도 된다. 또, 예를 들면 기판(2)의 외형을 규정하는 측면을 기준부로서 이용해도 된다.

또, 상술한 각 실시형태에서의 기판, 렌즈부 및 지지체의 구성을 조합해도 된다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명에 의하면, 분광모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

1, 21, 31, 51, 61 … 분광모듈, 2, 22, 32, 52, 62, 72 … 기판, 2a, 22a, 32a, 52a, 62a, 72a … 전면(한쪽의 면), 2b, 22b, 32b, 52b, 62b, 72b … 후면(다른 쪽의 면), 3, 43, 53, 63 … 렌즈부, 4 … 분광부, 5 … 광검출소자, 6 … 회절층, 6a … 그레이팅홈, 7 … 반사층, 11 … 배선, 12a, 12b, 12c, 12d … 얼라이먼트 마크(기준부), 2c, 52d, 62c, 72d … 오목부(제2 오목부), 3c, 53c, 63c … 오목부(제1 오목부), 22c, 32c, 43c … 볼록부(지지부), S … 틈새.

Claims (4)

1. 한쪽의 면으로부터 입사한 광을 투과시키는 기판과,
   상기 기판의 다른 쪽의 면에 대면하는 입사면을 가지고, 상기 기판을 투과하여 상기 입사면으로부터 입사한 광을 투과시키는 렌즈부와,
   상기 렌즈부에 형성되어 상기 렌즈부에 입사한 광을 분광(分光)하고, 아울러, 반사하는 분광부와,
   상기 기판의 상기 한쪽의 면 측에 배치되어 상기 분광부에 의해서 반사된 광을 검출하는 광검출소자와,
   상기 다른 쪽의 면과 상기 입사면이 이간(離間)하도록 상기 기판에 대해서 상기 렌즈부를 지지하는 지지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 분광모듈.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 입사면에는 상기 분광부에 대해서 소정의 위치관계를 가지는 제1 오목부가 형성되어 있고,
   상기 지지부는 상기 기판에 상기 광검출소자를 위치결정하기 위한 기준부에 대해서 소정의 위치관계를 가지도록 상기 기판의 상기 다른 쪽의 면 측에 형성되며, 또한, 상기 제1 오목부에 끼워맞춰져 있는 것을 특징으로 하는 분광모듈.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 다른 쪽의 면에는 상기 기판에 상기 광검출소자를 위치결정하기 위한 기준부에 대해서 소정의 위치관계를 가지는 제2 오목부가 형성되어 있고,
   상기 지지부는 상기 분광부에 대해서 소정의 위치관계를 가지도록 상기 렌즈부의 상기 입사면 측에 형성되며, 또한, 상기 제2 오목부에 끼워맞춰져 있는 것을 특징으로 하는 분광모듈.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 지지부는 상기 분광부의 그레이팅(grating)홈의 연재(延在)방향과 대략 일치하는 방향으로 연재하고 있는 것을 특징으로 하는 분광모듈.

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