分光器、及分光器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的分光器(1A)具備：光檢測元件(20)，其具有由半導體材料構(gòu)成的基板(24)、設(shè)置于基板(24)的光通過部(21)、及嵌入至基板(24)的光檢測部(22)；支撐體(30)，其具有與光檢測元件(20)相對的底壁部(31)、及與底壁部(31)一體地形成且固定有光檢測元件(20)的側(cè)壁部(32、33)，且設(shè)置有電連接于光檢測部(22)的配線(13)；以及分光部(40)，其設(shè)置于底壁部(31)的空間(S)側(cè)的表面(31a)。配線(13)的端部(13a)連接于光檢測元件(20)的端子(25)。配線(13)的端部(13b)位于底壁部(31)的與空間(S)側(cè)為相反側(cè)的表面(31b)。
【專利說明】
分光器、及分光器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種將光進行分光并檢測的分光器、及分光器的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]例如，在專利文獻I中記載有一種分光器，其具備:光入射部;分光部，其將自光入射部入射的光進行分光并反射;光檢測元件，其對在分光部進行分光并反射的光進行檢測；以及箱狀的支撐體，其支撐光入射部、分光部及光檢測元件。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻I:日本特開2000-298066號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明所要解決的問題
[0007]對于如上所述的分光器，相應于用途的擴大，而要求進一步的小型化。但是，分光器越小型化，越會因各種原因而導致分光器的檢測精度容易降低。
[0008]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可抑制檢測精度的降低且可謀求小型化的分光器、及可容易地制造此種分光器的分光器的制造方法。
[0009]解決問題的技術(shù)手段
[0010]本發(fā)明的一個方面的分光器具備:光檢測元件，其具有由半導體材料構(gòu)成的基板、設(shè)置于基板的光通過部、及嵌入至基板的光檢測部;支撐體，其具有與光通過部及光檢測部之間經(jīng)由空間而與光檢測元件相對的底壁部、及與底壁部一體地形成且固定有光檢測元件的側(cè)壁部，且設(shè)置有電連接于光檢測部的配線；以及分光部，其設(shè)置于底壁部的空間側(cè)的第I表面，且在空間中，將通過光通過部的光相對于光檢測部進行分光并反射;且配線的光檢測部側(cè)的第I端部連接于設(shè)置在光檢測元件的端子，配線的與光檢測部側(cè)為相反側(cè)的第2端部位于底壁部的與空間側(cè)為相反側(cè)的第2表面。
[0011]在該分光器中，在由光檢測元件及支撐體所形成的空間內(nèi)，形成有自光通過部至光檢測部的光路。由此，可謀求分光器的小型化。進而，電連接于光檢測部的配線設(shè)置于支撐體，該配線的與光檢測部側(cè)為相反側(cè)的第2端部位于底壁部的與空間側(cè)為相反側(cè)的第2表面。由此，即便對該配線的第2端部作用少許外力，支撐體也不易變形，故而可抑制因分光部與光檢測部的位置關(guān)系產(chǎn)生偏移而引起的檢測精度的降低(在光檢測部所檢測出的光的峰值波長的偏移等)。另外，由于配線的第2端部形成于底壁部的第2表面，故而與如將電路基板直接連接于光檢測元件那樣的現(xiàn)有技術(shù)相比，可抑制于安裝時等外力作用于光檢測元件，而可減少對光檢測元件帶來的損壞。由此，根據(jù)該分光器，可抑制檢測精度的降低且可謀求小型化。
[0012]在本發(fā)明的一個方面的分光器中，也可為在底壁部形成有在空間側(cè)開口的凹部，分光部設(shè)置于凹部的內(nèi)面。根據(jù)該構(gòu)成，可獲得可靠性較高的分光部，另外，可實現(xiàn)分光器的小型化。進而，即便在光檢測部產(chǎn)生反射光，也可通過底壁部的第I表面中的凹部的周圍的區(qū)域，而抑制該反射光再次到達光檢測部。
[0013]在本發(fā)明的一個方面的分光器中，也可為配線的第2端部在自底壁部的厚度方向觀察的情況下，位于底壁部的第2表面中的凹部的周圍的區(qū)域。根據(jù)該構(gòu)成，可抑制因?qū)υ撆渚€的第2端部作用少許外力而引起分光部變形的情況。
[0014]本發(fā)明的一個方面的分光器也可更具備:第I反射部，其設(shè)置于支撐體，且在空間中將通過光通過部的光反射；以及第2反射部，其設(shè)置于光檢測元件，且在空間中將由第I反射部反射的光相對于分光部反射。根據(jù)該構(gòu)成，由于容易調(diào)整入射至分光部的光的入射方向、及該光的擴散至收斂狀態(tài)，故而即便使自分光部至光檢測部的光路長度變短，也可將由分光部進行分光的光精度良好地聚光于光檢測部的特定位置。
[0015]在本發(fā)明的一個方面的分光器中，也可為配線的第I端部在光檢測元件與支撐體的固定部連接于光檢測元件的端子。根據(jù)該構(gòu)成，可謀求光檢測部與配線的電連接的可靠化。
[0016]在本發(fā)明的一個方面的分光器中，支撐體的材料也可為陶瓷。根據(jù)該構(gòu)成，可抑制因使用分光器的環(huán)境的溫度變化等而引起的支撐體的膨脹及收縮。因此，可更確實地抑制因分光部與光檢測部的位置關(guān)系產(chǎn)生偏移而引起的檢測精度的降低(在光檢測部所檢測出的光的峰值波長的偏移等)。
[0017]在本發(fā)明的一個方面的分光器中，也可為空間由作為構(gòu)成結(jié)構(gòu)包含光檢測元件及支撐體的封裝體而氣密地密封。根據(jù)該構(gòu)成，可抑制因由濕氣所致的空間內(nèi)的構(gòu)件劣化及由外部氣溫降低所致的空間內(nèi)產(chǎn)生結(jié)露等而引起的檢測精度的降低。
[0018]在本發(fā)明的一個方面的分光器中，也可為空間由收容光檢測元件及支撐體的封裝體而氣密地密封。根據(jù)該構(gòu)成，可抑制因由濕氣所致的空間內(nèi)的構(gòu)件劣化及由外部氣溫降低所致的空間內(nèi)產(chǎn)生結(jié)露等而引起的檢測精度的降低。
[0019]本發(fā)明的一個方面的分光器的制造方法包含:第I步驟，準備設(shè)置有配線及分光部的支撐體;第2步驟，準備具有由半導體材料構(gòu)成的基板、設(shè)置于基板的光通過部、及嵌入至基板的光檢測部的光檢測元件；以及第3步驟，在第I步驟及第2步驟之后，以形成空間的方式將支撐體與光檢測元件固定，由此，在空間內(nèi)形成通過光通過部的光在分光部被分光并反射、且在分光部被分光并反射的光入射至光檢測部的光路，并且將配線電連接于光檢測部。
[0020]在該分光器的制造方法中，只要將設(shè)置有配線及分光部的支撐體與設(shè)置有光通過部及光檢測部的光檢測元件固定，便可于空間內(nèi)形成自光通過部至光檢測部的光路，并且使配線電連接于光檢測部。由此，根據(jù)該分光器的制造方法，可容易地制造可抑制檢測精度的降低且可謀求小型化的分光器。再者，第I步驟及第2步驟的實施順序為任意。
[0021]發(fā)明的效果
[0022]根據(jù)本發(fā)明，可提供一種可抑制檢測精度的降低且可謀求小型化的分光器、及可容易地制造此種分光器的分光器的制造方法。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的第I實施方式的分光器的剖視圖。
[0024]圖2為本發(fā)明的第I實施方式的分光器的俯視圖。
[0025]圖3為本發(fā)明的第I實施方式的分光器的變化例的剖視圖。
[0026]圖4為本發(fā)明的第I實施方式的分光器的變化例的剖視圖。
[0027]圖5為本發(fā)明的第2實施方式的分光器的剖視圖。
[0028]圖6為本發(fā)明的第2實施方式的分光器的俯視圖。
[0029]圖7為本發(fā)明的第3實施方式的分光器的剖視圖。
[0030]圖8為沿圖7的VII1-VIII線的剖視圖。
[0031 ]圖9為本發(fā)明的第4實施方式的分光器的剖視圖。
[0032]圖10為沿圖9的X-X線的剖視圖。
[0033]圖ll(a)_(c)為表示分光器的小型化與分光部的曲率半徑的關(guān)系的圖。
[0034]圖12為表示比較例的分光器的構(gòu)成的圖。
【具體實施方式】
[0035]以下，參照圖式對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行詳細說明。再者，在各圖中對相同或相當?shù)牟糠謽俗⑾嗤?，并省略重復的說明。
[0036][第I實施方式]
[0037]如圖1及圖2所示，分光器IA具備光檢測元件20、支撐體30、第I反射部11、第2反射部12、分光部40、及罩部50。在光檢測元件20，設(shè)置有光通過部21、光檢測部22及O次光捕捉部23。在支撐體30，設(shè)置有用以對光檢測部22輸入輸出電信號的配線13。支撐體30以與光通過部21、光檢測部22及O次光捕捉部23之間形成有空間S的方式固定于光檢測元件20。作為一例，分光器IA形成為其X軸方向、Y軸方向及Z軸方向的各個方向的長度為1mm以下的長方體狀。再者，配線13及支撐體30構(gòu)成為成形電路部件(MID:Molded Interconnect Device,模制互連器件)。
[0038]在自通過光通過部21的光LI的光軸方向(S卩Z軸方向)觀察的情況下，光通過部21、第I反射部11、第2反射部12、分光部40、光檢測部22及O次光捕捉部23沿著在X軸方向延伸的基線RL排列。在分光器IA中，通過光通過部21的光LI由第I反射部11及第2反射部12依序反射并入射至分光部40，且在分光部40被分光并反射。繼而，在分光部40被分光并反射的光中的除O次光LO以外的光L2入射至光檢測部22并由光檢測部22予以檢測。在分光部40被分光并反射的光中的O次光LO入射至O次光捕捉部23而由O次光捕捉部23捕捉。自光通過部21至分光部40的光LI的光路、自分光部40至光檢測部22的光L2的光路、及自分光部40至O次光捕捉部23的O次光LO的光路形成于空間S內(nèi)。
[0039]光檢測元件20具有基板24。基板24為例如由硅等半導體材料而形成為矩形板狀。光通過部21為形成于基板24上的狹縫，且在Y軸方向延伸。O次光捕捉部23為形成于基板24的狹縫，且在光通過部21與光檢測部22之間在Y軸方向延伸。再者，光通過部21中的光LI的入射側(cè)的端部在X軸方向及Y軸方向的各個方向，朝向光LI的入射側(cè)逐漸擴展。另外，O次光捕捉部23的與O次光LO的入射側(cè)為相反側(cè)的端部在X軸方向及Y軸方向的各個方向，朝與O次光LO的入射側(cè)為相反側(cè)的側(cè)逐漸擴展。通過以O(shè)次光LO傾斜地入射至O次光捕捉部23的方式構(gòu)成，可更確實地抑制入射至O次光捕捉部23的O次光LO返回至空間S。
[0040]光檢測部22設(shè)置于基板24的空間S側(cè)的表面24a。更具體而言，光檢測部22并非貼附于基板24，而是嵌入至由半導體材料構(gòu)成的基板24。即，光檢測部22由多個光電二極管構(gòu)成，該多個光電二極管由在由半導體材料構(gòu)成的基板24內(nèi)的第一導電型的區(qū)域、及設(shè)置于該區(qū)域內(nèi)的第二導電型的區(qū)域形成。光檢測部22例如構(gòu)成為光電二極管陣列、C-MOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)影像傳感器、CCD(Charge Coupled Device，電荷親合器件)影像傳感器等，且具有沿基線RL排列的多個光檢測通道。具有不同的波長的光L2入射至光檢測部22的各光檢測通道。在基板24的表面24a，設(shè)置有用以對光檢測部22輸入輸出電信號的多個端子25。再者，光檢測部22既可構(gòu)成為表面入射型的光電二極管，或也可構(gòu)成為背面入射型的光電二極管。例如，在光檢測部22構(gòu)成為表面入射型的光電二極管的情況下，光檢測部22位于與光通過部21的光出射口相同的高度(即，基板24的空間S側(cè)的表面24a)。另外，例如，在光檢測部22構(gòu)成為背面入射型的光電二極管的情況下，光檢測部22位于與光通過部21的光入射口相同的高度(S卩，基板24的與空間S側(cè)為相反側(cè)的表面24b)。
[0041 ] 支撐體30具有底壁部31、一對側(cè)壁部32、及一對側(cè)壁部33。底壁部31經(jīng)由空間S而在Z軸方向與光檢測元件20相對。在底壁部31，形成有在空間S側(cè)開口的凹部34、朝與空間S側(cè)為相反側(cè)的側(cè)突出的多個凸部35、及在空間S側(cè)及其相反側(cè)開口的多個貫通孔36。一對側(cè)壁部32經(jīng)由空間S而在X軸方向相互相對。一對側(cè)壁部33經(jīng)由空間S而在Y軸方向相互相對。底壁部31、一對側(cè)壁部32及一對側(cè)壁部33由A1N、A1203等陶瓷一體地形成。
[0042]第I反射部11設(shè)置于支撐體30。更具體而言，第I反射部11經(jīng)由成形層41而設(shè)置于底壁部31的空間S側(cè)的表面(第I表面)31a中的以特定角度傾斜的平坦的傾斜面37。第I反射部11例如為由Al、Au等的金屬蒸鍍膜構(gòu)成且具有鏡面的平面鏡，在空間S中將通過光通過部21的光LI相對于第2反射部12反射。再者，第I反射部11也可不經(jīng)由成形層41而直接形成于支撐體30的傾斜面37。
[0043]第2反射部12設(shè)置于光檢測元件20。更具體而言，第2反射部12設(shè)置于基板24的表面24a中的光通過部21與O次光捕捉部23之間的區(qū)域。第2反射部12例如為有Al、Au等的金屬蒸鍍膜構(gòu)成且具有鏡面的平面鏡，在空間S中，將由第I反射部11反射的光LI相對于分光部40反射。
[0044]分光部40設(shè)置于支撐體30。更具體而言，如下文所述。即，在底壁部31的表面31a，以覆蓋凹部34的方式配置成形層41。成形層41沿凹部34的內(nèi)面34a形成為膜狀。在與內(nèi)面34a中球面狀的區(qū)域?qū)某尚螌?1的特定區(qū)域，形成有例如與鋸齒狀剖面的閃耀式光柵、矩形狀剖面的二元光柵、正弦波狀剖面的全像光柵等對應的光柵圖案41a。在成形層41的表面，以覆蓋光柵圖案41a的方式形成有例如由Al、Au等的金屬蒸鍍膜構(gòu)成的反射膜42。反射膜42沿光柵圖案41a的形狀形成。沿光柵圖案41a的形狀形成的反射膜42的空間S側(cè)的表面成為作為反射型光柵的分光部40。再者，成形層41通過如下方式而形成，即:將成形模具按壓于成形材料(例如光硬化性的環(huán)氧樹脂、丙烯酸系樹脂、氟系樹脂、硅酮、有機.無機混成樹脂等復制用光學樹脂等)，在該狀態(tài)下，使成形材料硬化(例如利用UVUltrav1let，紫外線)光等的光硬化、熱硬化等)。
[0045]如上所述，分光部40設(shè)置于底壁部31的表面3 Ia中的凹部34的內(nèi)面34a。分光部40具有沿基線RL排列的多個光柵槽，且在空間S中將由第2反射部12反射的光LI相對于光檢測部22進行分光并反射。再者，分光部40并不限定于如上述般直接形成于支撐體30者。例如也可通過將具有分光部40及形成有分光部40的基板的分光組件貼附于支撐體30，而將分光部40設(shè)置于支撐體30。
[0046]各配線13具有光檢測部22側(cè)的端部(第I端部)13a、與光檢測部22側(cè)為相反側(cè)的端部(第2端部)13b、及連接部13c。各配線13的端部13a以與光檢測元件20的各端子25相對的方式，位于各側(cè)壁部32的端面32a。各配線13的端部13b位于底壁部31的與空間S側(cè)為相反側(cè)的表面(第2表面)31b中各凸部35的表面。各配線13的連接部13c在各側(cè)壁部32的空間S側(cè)的表面32b、底壁部31的表面31a、及各貫通孔36的內(nèi)面，自端部13a到達端部13b。如此，通過在支撐體30的空間S側(cè)的表面引繞配線13，可防止配線13的劣化。
[0047]相對的光檢測元件20的端子25與配線13的端部13a例如通過由Au、焊料等構(gòu)成的凸塊14而連接。在分光器IA中，通過多個凸塊14而將支撐體30固定于光檢測元件20，并且使多根配線13電連接于光檢測元件20的光檢測部22。如此，各配線13的端部13a在光檢測元件20與支撐體30的固定部連接于光檢測元件20的各端子25。
[0048]罩部50固定于光檢測元件20的基板24的與空間S側(cè)為相反側(cè)的表面24b。罩部50具有光透過構(gòu)件51、及遮光膜52。光透過構(gòu)件51例如由石英、硼硅酸鹽玻璃(BK7)、PYREX(注冊商標)玻璃、可伐玻璃等使光LI透過的材料而形成為矩形板狀。遮光膜52形成于光透過構(gòu)件51的空間S側(cè)的表面51a。在遮光膜52，以在Z軸方向與光檢測元件20的光通過部21相對的方式，形成有光通過開口 52a。光通過開口 52a為形成于遮光膜52的狹縫，且于Y軸方向延伸。在分光器IA中，通過遮光膜52的光通過開口 52a及光檢測元件20的光通過部21，而規(guī)定入射至空間S的光LI的入射NA。
[0049]再者，在檢測紅外線的情況下，作為光透過構(gòu)件51的材料，硅、鍺等也有效。另外，也可對光透過構(gòu)件51實施AR(Anti Reflect1n，防反射)涂層，或使其具有僅使特定波長的光透過的濾光功能。另外，作為遮光膜52的材料，例如可使用黑色光阻、Al等。然而，就抑制入射至O次光捕捉部23的O次光LO返回至空間S的觀點而言，作為遮光膜52的材料，黑色光阻較有效。
[0050]在基板24的表面24a與各側(cè)壁部32的端面32a及各側(cè)壁部33的端面33a之間，配置有例如包含樹脂等的密封構(gòu)件15。另外，在底壁部31的貫通孔36內(nèi)，配置有例如由玻璃珠等構(gòu)成的密封構(gòu)件16，并且填充有包含樹脂的密封構(gòu)件17。在分光器IA中，通過作為構(gòu)成結(jié)構(gòu)包含光檢測元件20、支撐體30、罩部50及密封構(gòu)件15、16、17的封裝體60A，而將空間S氣密地密封。在將分光器IA安裝于外部的電路基板時，各配線13的端部13b作為電極墊發(fā)揮功能。再者，也可通過代替于基板24的表面24b配置罩部50，而在基板24的光通過部21及O次光捕捉部23填充透光性的樹脂，而將基板24的光通過部21及O次光捕捉部23氣密地密封。另外，也可不在底壁部31的貫通孔36內(nèi)配置例如包含玻璃珠等的密封構(gòu)件16，而僅填充包含樹脂的密封構(gòu)件17。
[0051]如以上所說明般，在分光器IA中，在由光檢測元件20及支撐體30所形成的空間S內(nèi)，形成自光通過部21至光檢測部22的光路。由此，可謀求分光器IA的小型化。進而，電連接于光檢測部22的配線13設(shè)置于支撐體30，該配線13的與光檢測部22側(cè)為相反側(cè)的端部13b位于底壁部31的與空間S側(cè)為相反側(cè)的表面31b。由此，即便對配線13的端部13b作用少許外力，支撐體30也不易變形，故而可抑制因分光部40與光檢測部22的位置關(guān)系產(chǎn)生偏移而引起的檢測精度的降低(在光檢測部22所檢測出的光的峰值波長的偏移等)。另外，由于配線13的端部13b形成于底壁部31的表面31b，故而與如將電路基板直接連接于光檢測元件20那樣的現(xiàn)有技術(shù)相比，可抑制于安裝時等外力作用于光檢測元件20，而可減少對光檢測元件20帶來的損壞。由此，根據(jù)分光器1A，可抑制檢測精度的降低且可謀求小型化。
[0052]另外，在分光器IA中，在底壁部31形成有于空間S側(cè)開口的凹部34，分光部40設(shè)置于凹部34的內(nèi)面34a。由此，可獲得可靠性較高的分光部40，另外，可謀求分光器IA的小型化。另外，即便在光檢測部22產(chǎn)生反射光，也可通過底壁部31的表面31a中的凹部34的周圍的區(qū)域，而抑制該反射光再次到達光檢測部22。進而，即便對支撐體30作用外力，也可通過底壁部31的表面31a中的凹部34的周圍的區(qū)域，而抑制對分光部40直接賦予沖擊的情況。
[0053]另外，在分光器IA中，將通過光通過部21的光LI反射的第I反射部11設(shè)置于支撐體30，將由第I反射部11反射的光LI相對于分光部40反射的第2反射部12設(shè)置于光檢測元件20。由此，容易調(diào)整入射至分光部40的光LI的入射方向、及該光LI的擴散至收斂狀態(tài)，故而即便使自分光部40至光檢測部22的光路長度變短，也可使利用分光部40進行分光的光L2精度良好地聚光于光檢測部22的特定位置。
[0054]另外，在分光器IA中，配線13的端部13a在光檢測元件20與支撐體30的固定部連接于光檢測元件20的端子25。由此，可謀求光檢測部22與配線13的電連接的可靠化。
[0055]另外，在分光器IA中，支撐體30的材料成為陶瓷。由此，可抑制因使用分光器IA的環(huán)境的溫度變化、光檢測部22的發(fā)熱等所引起的支撐體30的膨脹及收縮。因此，可抑制因分光部40與光檢測部22的位置關(guān)系產(chǎn)生偏移而引起的檢測精度的降低(在光檢測部22所檢測出的光的峰值波長的偏移等)。就分光器IA而言，由于可謀求小型化，故而即便為略微的光路的變化，也有對光學系統(tǒng)造成較大的影響，而導致檢測精度降低的擔憂。因此，尤其是，在如上述那樣將分光部40直接形成于支撐體30的情況下，極其重要的是抑制支撐體30的膨脹及收縮。
[0056]另外，在分光器IA中，第I反射部11成為平面鏡。由此，使通過光通過部21的光LI的入射NA變小且設(shè)為「具有與通過光通過部21的光LI所具有的擴散角相同的擴散角的光LI的光路長度、即自光通過部21至分光部40的光路長度」>「自分光部40至光檢測部22的光路長度」(縮小光學系統(tǒng))，可提高利用分光部40進行分光的光L2的分辨率。具體而言，如下所述。SP，在第I反射部11為平面鏡的情況下，光LI一面擴散一面照射至分光部40。因此，就抑制分光部40的區(qū)域擴大的觀點及抑制分光部40使光L2聚光于光檢測部22的距離變長的觀點而言，必須使通過光通過部21的光LI的入射NA變小。因此，通過使該光LI的入射NA變小且設(shè)為縮小光學系統(tǒng)，可提高利用分光部40進行分光的光L2的分辨率。
[0057]另外，在分光器IA中，通過作為構(gòu)成結(jié)構(gòu)包含光檢測元件20及支撐體30的封裝體60A，而將空間S氣密地密封。由此，可抑制因由濕氣所致的空間S內(nèi)的構(gòu)件劣化及由外部氣溫降低所致的空間S內(nèi)產(chǎn)生結(jié)露等所引起的檢測精度的降低。
[0058]另外，在分光器IA中，將第2反射部12設(shè)置于光檢測元件20。由于在光檢測元件20中形成有第2反射部12的基板24的表面24a為平坦面，另外，在光檢測元件20的制造步驟中可形成第2反射部12，故而通過控制第2反射部12的形狀、面積等，可精度良好地形成相應于所需的NA的第2反射部12。
[0059]另外，在分光器IA中，在底壁部31的表面31a中的凹部34的周圍存在平坦的區(qū)域(可稍許傾斜)。由此，即便在光檢測部22產(chǎn)生反射光，也可抑制該反射光再次到達光檢測部22。另外，在將成形模具按壓于樹脂而在凹部34的內(nèi)面34a形成成形層41時、及在基板24的表面24a與各側(cè)壁部32的端面32a及各側(cè)壁部33的端面33a之間配置由樹脂構(gòu)成的密封構(gòu)件15時，該平坦的區(qū)域成為多余的樹脂的退避處。此時，只要使多余的樹脂流入至底壁部31的貫通孔36，則無需例如由玻璃珠等構(gòu)成的密封構(gòu)件16，該樹脂作為密封構(gòu)件17而發(fā)揮功能。
[0060]另外，在分光器IA的制造步驟中，如上所述，使用成形模具，在底壁部31的傾斜面37形成平滑的成形層41，在該成形層41形成有第I反射部11。通常，由于相較支撐體30的表面而成形層41的表面的凹凸更少且平滑，故而可更精度良好地形成具有鏡面的第I反射部U。然而，在不經(jīng)由成形層41而在底壁部31的傾斜面37直接形成第I反射部11的情況下，可減少用于成形層41的成形材料，另外，可簡化成形模具的形狀，故而可容易地形成成形層41ο
[0061]另外，在分光器IA中，光通過部21、第I反射部11、第2反射部12、分光部40及光檢測部22在自通過光通過部21的光LI的光軸方向觀察的情況下，沿基線RL排列。而且，分光部40具有沿基線RL排列的多個光柵槽，光檢測部22具有沿基線RL排列的多個光檢測通道。由此，可使利用分光部40進行分光的光L2更精度良好地聚光于光檢測部22的各光檢測通道。
[0062]再者，如圖3所示，罩部50也可進而具有例如由黑色光阻、Al等構(gòu)成的遮光膜53。遮光膜53形成于光透過構(gòu)件51的與空間S側(cè)為相反側(cè)的表面51b。在遮光膜53，以在Z軸方向與光檢測元件20的光通過部21相對的方式形成有光通過開口 53a。光通過開口 53a為形成于遮光膜53的狹縫，且在Y軸方向延伸。在此情況下，可使用遮光膜53的光通過開口 53a、遮光膜52的光通過開口 52a及光檢測元件20的光通過部21，更精度良好地規(guī)定入射至空間S的光LI的入射NA。
[0063]另外，也可如圖4所示，罩部50進而具有上述遮光膜53，且以在Z軸方向與光檢測元件20的O次光捕捉部23相對的方式，在遮光膜52形成有光通過開口 52b。在此情況下，可更確實地抑制入射至O次光捕捉部23的O次光LO返回至空間S。
[0064]另外，在制造分光器IA時，準備設(shè)置有配線13、第I反射部11及分光部40的支撐體30(第I步驟)，且準備設(shè)置有光通過部21、第2反射部12及光檢測部22的光檢測元件20(第2步驟)，在這些步驟之后，通過以形成空間S的方式將支撐體30與光檢測元件20固定，而在空間S內(nèi)形成自光通過部21至光檢測部22的光路，并且將配線13電連接于光檢測部22(第3步驟)。如此，只要將支撐體30與光檢測元件20固定，便可于空間S內(nèi)形成自光通過部21至光檢測部22的光路，并且可將配線13電連接于光檢測部22。由此，根據(jù)分光器IA的制造方法，可容易地制造可抑制檢測精度的降低且可謀求小型化的分光器1A。再者，準備支撐體30的步驟及準備光檢測元件20的步驟的實施順序為任意。
[0065]尤其是，在制造分光器IA時，只要將設(shè)置于支撐體30的配線13的端部13a連接于光檢測元件20的端子25，便不僅可實現(xiàn)配線13與光檢測部22的電連接，也可實現(xiàn)支撐體30與光檢測元件20的固定、及自光通過部21至光檢測部22的光路的形成。
[0066][第2實施方式]
[0067]如圖5及圖6所示，分光器IB與上述分光器IA主要在第I反射部11為凹面鏡的方面存在差異。在分光器IB中，第I反射部11經(jīng)由成形層41而設(shè)置于底壁部31的凹部34的內(nèi)面34a中球面狀的區(qū)域。第I反射部11例如為由Al、Au等的金屬蒸鍍膜構(gòu)成且具有鏡面的凹面鏡，且在空間S中，通過光通過部21的光LI相對于第2反射部12反射。再者，第I反射部11也可不經(jīng)由成形層41而直接形成于支撐體30的凹部34的內(nèi)面34a。另外，罩部50也可為具有圖3及圖4所示的構(gòu)成。
[0068]根據(jù)以如上方式構(gòu)成的分光器1B，依據(jù)與上述分光器IA相同的理由，可抑制檢測精度的降低且可謀求小型化。另外，在分光器IB中，第I反射部11成為凹面鏡。由此，可利用第I反射部11而抑制光LI的擴散角，故而可使通過光通過部21的光LI的入射NA變大且提高靈敏度，或使自分光部40至光檢測部22的光路長度更短而謀求分光器IB的更加小型化。具體而言，如下文所述。即，在第I反射部11為凹面鏡的情況下，光LI以如經(jīng)準直那樣的狀態(tài)照射至分光部40。因此，與光LI一面擴散一面照射至分光部40的情形相比，分光部40將光L2聚光于光檢測部22的距離可為較短。因此，可使該光LI的入射NA變大且提高靈敏度，或使自分光部40至光檢測部22的光路長度更短而謀求分光器IB的進一步的小型化。
[0069][第3實施方式]
[0070]如圖7及圖8所示，分光器IC與上述分光器IA主要于通過收容光檢測元件20及支撐體30的封裝體60B而將空間S氣密地密封的方面存在差異。封裝體60B具有底座61及蓋62。底座61例如由金屬而形成為圓板狀。蓋62例如由金屬而形成為圓筒狀。底座61與蓋62使設(shè)置于底座61的外緣的凸緣部61a與設(shè)置于蓋62的開口端的凸緣部62a以不接觸的狀態(tài)氣密地接合。作為一例，底座61與蓋62的氣密密封系于已進行露點管理(例如-55°C)的氮氣氣氛中、或被抽真空的氣氛中進行。
[0071]在蓋62中與底座61相對的壁部62b，以在Z軸方向與光檢測元件20的光通過部21相對的方式，設(shè)置有光入射部63。光入射部63通過以覆蓋形成于壁部62b的光通過孔62c的方式使窗構(gòu)件64氣密地接合于壁部62b的內(nèi)側(cè)表面而構(gòu)成。光通過孔62c在自Z軸方向觀察的情況下，具有包含光通過部21的形狀。窗構(gòu)件64例如由石英、硼硅酸鹽玻璃(BK7)、PYREX (注冊商標)玻璃、可伐玻璃等使光LI透過的材料形成為板狀。在分光器IC中，光LI自封裝體60B外經(jīng)由光入射部63而入射至光通過部21。再者，在檢測紅外線的情況下，作為窗構(gòu)件64的材料，硅、鍺等也有效。另外，也可對窗構(gòu)件64實施AR涂層，或使其具有僅使特定波長的光透過的濾光功能。另外，窗構(gòu)件64的至少一部分也可以以窗構(gòu)件64的外側(cè)表面與壁部6 2b的外側(cè)表面成為同一平面的方式，配置于光通過孔62c內(nèi)。
[0072]在底座61，形成有多個貫通孔61b。在各貫通孔61b，插通有引線接腳65。各引線接腳65例如經(jīng)由由具有電絕緣性及遮旋光性的低熔點玻璃等密封用玻璃構(gòu)成的氣密密封(hermetic seal)構(gòu)件，而氣密地固定于各貫通孔61b。各引線接腳65的封裝體60B內(nèi)的端部在底壁部31的表面31b，連接于設(shè)置在支撐體30的各配線13的端部13b。由此，可實現(xiàn)相互對應的引線接腳65與配線13的電連接、以及光檢測元件20及支撐體30相對于封裝體60B的定位。
[0073]再者，引線接腳65的封裝體60B內(nèi)的端部也可以配置于形成于底壁部31的貫通孔內(nèi)或形成于底壁部31的表面31b的凹部內(nèi)的狀態(tài)，連接于在該貫通孔內(nèi)或該凹部內(nèi)延伸的配線13的端部13b。另外，引線接腳65的封裝體60B內(nèi)的端部與配線13的端部13b也可經(jīng)由通過凸塊接合等而安裝有支撐體30的配線基板而電連接。在此情況下，引線接腳65的封裝體60B內(nèi)的端部也可以在自底座61的厚度方向(S卩Z軸方向)觀察的情況下包圍支撐體30的方式配置。另外，該配線基板既可以以與底座61接觸的狀態(tài)配置于底座61，或也可以以與底座61隔開的狀態(tài)由多個引線接腳65支撐。
[0074]再者，在分光器IC中，光檢測元件20的基板24及支撐體30的底壁部31例如形成為六邊形板狀。另外，由于將光檢測元件20及支撐體30收容于封裝體60B，故而在分光器IC中，無需如上述分光器IA那樣在各側(cè)壁部32的空間S側(cè)的表面32b、底壁部31的表面31a、及各貫通孔36的內(nèi)面，引繞各配線13的連接部13c。在分光器IC中，各配線13的連接部13c在各側(cè)壁部32的與空間S側(cè)為相反側(cè)的表面、及底壁部31的表面31b，自端部13a到達端部13b。如此，通過在支撐體30的與空間S側(cè)為相反側(cè)的表面引繞配線13，可防止因露出至空間S的配線13而引起的光的散射。進而，在分光器IC中，無需如上述分光器IA那樣配置密封構(gòu)件15、16、17或設(shè)置罩部50。
[0075]根據(jù)以如上方式構(gòu)成的分光器1C，依據(jù)與上述分光器IA相同的理由，可抑制檢測精度的降低且可謀求小型化。另外，在分光器IC中，通過收容光檢測元件20及支撐體30的封裝體60B而將空間S氣密地密封。由此，可抑制因由濕氣所致的空間S內(nèi)的構(gòu)件劣化及由外部氣溫降低所致的空間S內(nèi)產(chǎn)生結(jié)露等所引起的檢測精度的降低。
[0076]另外，在分光器IC中，在支撐體30的各側(cè)壁部32的端面32a及各側(cè)壁部33的端面33a與光檢測元件20的基板24的表面24a之間形成有間隙。由此，光檢測元件20的變形的影響不易波及支撐體30，另外，支撐體30的變形的影響不易波及光檢測元件20，故而可精度良好地維持自光通過部21至光檢測部22的光路。
[0077]另外，在分光器IC中，支撐體30以與底座61隔開的狀態(tài)由多個引線接腳65支撐。由此，底座61的變形的影響、來自封裝體60B外的外力的影響等不易波及支撐體30，故而可精度良好地維持自光通過部21至光檢測部22的光路。
[0078][第4實施方式]
[0079]如圖9及圖10所示，分光器ID與上述分光器IC主要于第I反射部11為凹面鏡的方面存在差異。在分光器ID中，第I反射部11為經(jīng)由成形層41而設(shè)置于底壁部31的凹部34的內(nèi)面34a中的球面狀的區(qū)域。第I反射部11例如為由Al、Au等的金屬蒸鍍膜構(gòu)成的凹面鏡，且在空間S中，將通過光通過部21的光LI相對于第2反射部12反射。
[0080]根據(jù)以如上方式構(gòu)成的分光器1D，依據(jù)與上述分光器IA相同的理由，可抑制檢測精度的降低且可謀求小型化。另外，在分光器ID中，第I反射部11成為凹面鏡。由此，可利用第I反射部11而抑制光LI的擴散角，故而可使通過光通過部21的光LI的入射NA變大并提高靈敏度，或可使自分光部40至光檢測部22的光路長度變得更短而謀求分光器IB的進一步的小型化。另外，在分光器ID中，通過收容光檢測元件20及支撐體30的封裝體60B而將空間S氣密地密封。由此，可抑制因由濕氣所致的空間S內(nèi)的構(gòu)件劣化及由外部氣溫降低所致的空間S內(nèi)產(chǎn)生結(jié)露等所引起的檢測精度的降低。
[0081][分光器的小型化與分光部的曲率半徑的關(guān)系]
[0082]如圖11所示，在(a)的分光器及(b)的分光器中，通過光通過部21的光LI直接入射至分光部40，由分光部40進行分光并反射的光L2直接入射至光檢測部22。在(c)的分光器中，通過光通過部21的光LI依序由第I反射部11及第2反射部12反射而入射至分光部40，由分光部40進行分光并反射的光L2直接入射至光檢測部22。再者，在(a)的分光器中，形成有分光部40的內(nèi)面34a的曲率半徑成為6mm。在(b)的分光器中，形成有分光部40的內(nèi)面34a的曲率半徑成為3mm。在(c)的分光器中，形成有第I反射部11及分光部40的內(nèi)面34a的曲率半徑成為4mm。
[0083]首先，若將(a)的分光器與(b)的分光器加以比較，則與(a)的分光器的高度(Z軸方向的高度)相比，(b)的分光器的高度變低。其原因在于:形成有分光部40的內(nèi)面34a的曲率半徑較小，相應地，分光部40使光L2聚光于光檢測部22的距離變短。
[0084]然而，越是使形成有分光部40的內(nèi)面34a的曲率半徑變小，越會如下述那樣出現(xiàn)各種問題。即，光L2的焦線(將具有不同的波長的光L2聚光的位置鏈接的線)容易變形。另外，由于各種像差的影響變大，故而難以利用光柵的設(shè)計進行修正。另外，尤其是由于朝長波長側(cè)的衍射角變小，故而必須使光柵間距變窄，但若光柵間距變窄，則難以形成光柵。進而，為了提高靈敏度，必須閃耀化，但若光柵間距變窄，則難以閃耀化。另外，尤其是由于朝長波長側(cè)的衍射角變小，故而就光L2的分辨率而言也變得不利。
[0085]出現(xiàn)上述各種問題的原因在于:在光檢測元件20的基板24設(shè)置作為狹縫的光通過部21的情況下，實際上以使光LI沿與基板24的表面24a、24b垂直的方向通過的方式構(gòu)成光通過部21。另外，原因在于:存在必須使O次光LO朝與光檢測部22側(cè)為相反側(cè)反射的制約。
[0086]與此相對，在(c)的分光器中，盡管形成有第I反射部11及分光部40的內(nèi)面34a的曲率半徑為4mm，但與(b)的分光器的高度相比，(c)的分光器的高度也變低。其原因在于:在(c)的分光器中，通過使用第I反射部11及第2反射部12，可調(diào)整入射至分光部40的光LI的入射方向、及該光LI的擴散至收斂狀態(tài)。
[0087]如上所述，在光檢測元件20的基板24設(shè)置作為狹縫的光通過部21的情況下，實際上以使光LI沿與基板24的表面24a及表面24b垂直的方向通過的方式構(gòu)成光通過部21。即便于此種情況下，只要使用第I反射部11及第2反射部12，便可實現(xiàn)分光器的小型化。在(c)的分光器中，就抑制分光器的檢測精度的降低且謀求分光器的小型化的方面而言，較大的特征在于可利用位于第2反射部12與光檢測部22之間的O次光捕捉部23捕捉O次光L0。
[0088][自分光部至光檢測部的光路的優(yōu)勢]
[0089]首先，如圖12所示那樣，對采用自光通過部21依序經(jīng)由第I反射部11、分光部40及第2反射部12而到達光檢測部22的光路的分光器進行研究。在圖12的分光器中，利用作為平面光柵的分光部40對光LI進行分光并反射。繼而，由分光部40進行分光并反射的光L2被作為凹面鏡的第2反射部12反射，而入射至光檢測部22。在此情況下，各光L2以各光L2的聚光位置相互接近的方式，入射至光檢測部22。
[0090]在圖12的分光器中，若欲擴大所檢測的光L2的波長范圍，則必須使形成有分光部40的內(nèi)面34a的曲率半徑、及第2反射部12與光檢測部22的距離變大。并且，由于各光L2以各光L2的聚光位置相互接近的方式入射至光檢測部22，故而必須使內(nèi)面34a的曲率半徑、及第2反射部12與光檢測部22的距離變得更大。若使光柵間距(光柵槽的間隔)變窄，且使各光L2的聚光位置的間隔過寬，則難以使光L2的焦線對準光檢測部22。如此，可以說自光通過部21依序經(jīng)由第I反射部11、分光部40及第2反射部12而到達光檢測部22的光路為不適合小型化的光路。
[0091]與此相對，如圖11的(c)所示那樣，在采用自光通過部21依序經(jīng)由第I反射部11、第2反射部12及分光部40而到達光檢測部22的光路的分光器(即相當于上述分光器IA?ID的分光器)中，各光L2以各光L2的聚光位置相互遠離的方式，入射至光檢測部22。因此，可以說自光通過部21依序經(jīng)由第I反射部11、第2反射部12及分光部40而到達光檢測部22的光路為適合小型化的光路。在圖12的分光器中，內(nèi)面34a的曲率半徑成為12mm，高度(Z軸方向的高度)成為7mm，與此相對，在圖11(c)的分光器中，內(nèi)面34a的曲率半徑成為4mm，高度成為2mm左右，據(jù)此，也可理解上文所述內(nèi)容。
[0092]以上，對本發(fā)明的第I?第4實施方式進行了說明，但本發(fā)明并不限定于上述各實施方式。例如，在上述第I及第2實施方式中，入射至空間S的光LI的入射NA根據(jù)光檢測元件20的光通過部21及遮光膜52的光通過開口 52a(視情況為遮光膜53的光通過開口 53a)的形狀而規(guī)定，但可通過調(diào)整第I反射部11、第2反射部12及分光部40的至少I個區(qū)域的形狀，而實質(zhì)性地規(guī)定入射至空間S的光LI的入射NA。入射至光檢測部22的光L2為衍射光，故而可通過調(diào)整于成形層41中形成有光柵圖案41a的特定區(qū)域的形狀，而實質(zhì)性地規(guī)定該入射NA。
[0093]另外，在上述各實施方式中，利用凸塊14將相對的光檢測元件20的端子25與配線13的端部13a連接，但也可通過焊接而將相對的光檢測元件20的端子25與配線13的端部13a連接。另外，不僅在支撐體30的各側(cè)壁部32的端面32a進行相對的光檢測元件20的端子25與配線13的端部13a的連接，也可在支撐體30的各側(cè)壁部33的端面33a或于支撐體30的各側(cè)壁部32的端面32a及各側(cè)壁部33的端面33a進行相對的光檢測元件20的端子25與配線13的端部13a的連接。另外，在分光器1A、IB中，配線13也可在支撐體30的與空間S側(cè)為相反側(cè)的表面被引繞。另外，在分光器1C、1D中，配線13也可在支撐體30的空間S側(cè)的表面被引繞。
[0094]另外，支撐體30的材料并不限定于陶瓷，也可為LCP、PPA、環(huán)氧樹脂等樹脂、成形用玻璃等其他成形材料。另外，封裝體60B的形狀也可為長方體箱型。另外，在通過收容光檢測元件20及支撐體30的封裝體60B而將空間S氣密地密封的情況下，支撐體30也可為代替包圍空間S的一對側(cè)壁部32及一對側(cè)壁部33而具有相互隔開的多個柱部或多個側(cè)壁部的部件。如此，分光器IA?ID的各構(gòu)成的材料及形狀并不限定于上述材料及形狀，可應用各種材料及形狀。
[0095]另外，在分光器1A、1B、1C、1D中，也可不使用第I反射部11及第2反射部12，而使通過光通過部21的光LI直接入射至分光部40，使由分光部40進行分光并反射的光L2直接入射至光檢測部22。在此情況下，也可抑制分光器的檢測精度的降低且可充分地謀求分光部的小型化。
[0096]另外，也可為在自底壁部31的厚度方向(S卩Z軸方向)觀察的情況下，配線13的端部13b位于底壁部31的表面31 a中的凹部34的周圍的區(qū)域。在此情況下，可抑制因?qū)ε渚€13的端部13b作用少許外力而引起分光部40變形的情況。
[0097]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0098]根據(jù)本發(fā)明，可提供一種可抑制檢測精度的降低且可謀求小型化的分光器、及可容易地制造此種分光器的分光器的制造方法。
[0099]符號說明
[0100]1A，1B，1C，ID…分光器、ll...第I反射部、12...第2反射部、13...配線、13a…端部(第I端部)、13b...端部(第2端部)、20...光檢測元件、21...光通過部、22...光檢測部、25...端子、30...支撐體、3l...底壁部、31a…表面(第I表面)、31b...表面(第2表面)、34…凹部、34a…內(nèi)面、40...分光部、60A、60B…封裝體、S…空間、RL...基準線。
【主權(quán)項】
1.一種分光器，其特征在于， 具備: 光檢測元件，其具有由半導體材料構(gòu)成的基板、設(shè)置于所述基板的光通過部、及嵌入至所述基板的光檢測部； 支撐體，其具有在與所述光通過部及所述光檢測部之間經(jīng)由空間而與所述光檢測元件相對的底壁部、及與所述底壁部一體地形成且固定有所述光檢測元件的側(cè)壁部，且設(shè)置有電連接于所述光檢測部的配線；以及 分光部，其設(shè)置于所述底壁部中的所述空間側(cè)的第I表面，且在所述空間中，將通過所述光通過部的光相對于所述光檢測部進行分光并反射， 所述配線中的所述光檢測部側(cè)的第I端部連接于設(shè)置在所述光檢測元件的端子， 所述配線中的與所述光檢測部側(cè)為相反側(cè)的第2端部位于所述底壁部的與所述空間側(cè)為相反側(cè)的第2表面。2.如權(quán)利要求1所述的分光器，其特征在于， 所述底壁部形成有在所述空間側(cè)開口的凹部， 所述分光部設(shè)置于所述凹部的內(nèi)面。3.如權(quán)利要求2所述的分光器，其特征在于， 所述配線的所述第2端部在自所述底壁部的厚度方向觀察的情況下，位于所述底壁部的所述第2表面中的所述凹部的周圍的區(qū)域。4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的分光器，其特征在于， 還具備: 第I反射部，其設(shè)置于所述支撐體，且在所述空間中，將通過所述光通過部的光反射；以及 第2反射部，其設(shè)置于所述光檢測元件，且在所述空間中，將由所述第I反射部反射的光相對于所述分光部反射。5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的分光器，其特征在于， 所述配線的所述第I端部，在所述光檢測元件與所述支撐體的固定部連接于所述光檢測元件的所述端子。6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的分光器，其特征在于， 所述支撐體的材料為陶瓷。7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的分光器，其特征在于， 所述空間由作為構(gòu)成結(jié)構(gòu)包含所述光檢測元件及所述支撐體的封裝體氣密地密封。8.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的分光器，其特征在于， 所述空間由收容所述光檢測元件及所述支撐體的封裝體氣密地密封。9.一種分光器的制造方法，其特征在于， 包括: 第I步驟，準備設(shè)置有配線及分光部的支撐體； 第2步驟，準備具有由半導體材料構(gòu)成的基板、設(shè)置于所述基板的光通過部、及嵌入至所述基板的光檢測部的光檢測元件；以及 第3步驟，在所述第I步驟及所述第2步驟之后，以形成空間的方式將所述支撐體與所述光檢測元件固定，由此，在所述空間內(nèi)形成通過所述光通過部的光在所述分光部被分光并反射、且在所述分光部被分光并反射的光入射至所述光檢測部的光路，并且將所述配線電連接于所述光檢測部。
【文檔編號】G01J3/02GK105960578SQ201580007233
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2015年2月3日
【發(fā)明人】能野隆文, 柴山勝己
【申請人】浜松光子學株式會社