专利名称：分光�？榈闹谱鞣椒�
技术领域：
本发明涉及对光进行分光并进行检测的分光�？�。
背景技术：
现有的分光�？椋缫阎凶ɡ南�1 3所记载的分光�？椤� 在专利文献1中记载了一种分光�？椋梅止饽？榫弑甘构馔腹� 支撑体、使光入射于支撑体的入射狭缝部、对入射于支撑体的光进行 分光并进行反射的凹面衍射光栅、以及检测被凹面衍射光栅分光并反 射的光的二极管。
专利文献1:日本特开平第4-294223号公报
专利文献2:日本特开第2004-354176号公报
专利文献3:日本特开第2003-243444号公报
发明内容
然而，在专利文件1所记载的分光�？橹校苯肷湎练觳考岸� 极管安装于支撑体时，入射狭缝部和二极管的相对的位置关系发生偏 移，分光�？榈目煽啃杂锌赡芟陆怠�
因此，本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种 可靠性高的分光�？�。
为了达到上述目的，本发明的分光�？榈奶卣髟谟冢弑副咎� 部，使光透过；分光部，对从本体部的规定的面入射于本体部的光进 行分光，并向规定的面侧反射；光检测元件，具有检测被分光部分光 并反射的光的光检测部，通过倒装接合而电连接于形成于规定的面侧 的配线；以及底填充材料，填充于光检测元件的本体部侧，并使光透 过，光检测元件具有使向分光部行进的光通过的光通过孔，在光检测 元件中的本体部侧的面，以包围光通过孔的光出射开口的方式形成有 积存部。
4该分光模块中，向分光部行进的光通过的光通过孔、以及检测被 分光部分光并反射的光的光检测部形成于光检测元件。因此，能够防 止光通过孔和光检测部的相对的位置关系发生偏移。而且，光检测元 件通过倒装接合而电连接于形成于本体部的规定的面侧的配线，使光 透过的底填充材料填充于光检测元件的本体部侧。因此，能够提高本 体部和光检测元件的机械强度，并且能够实现在本体部和光检测元件 之间行进的光的折射率匹配。在此，在填充于光检测元件和本体部之 间的底填充材料进入光检测元件的光通过孔内的情况下，入射于光通 过孔的光有时候因光通过孔内的底填充材料的光入射侧表面的形状而 发生折射或扩散。在本发明中，在光检测元件的本体部侧的面，以包 围光通过孔的光出射开口的方式形成有积存部。于是，底填充材料在 积存部积存，防止底填充材料进入光通过孔，因而能够使光入射至本 体部，不会因底填充材料而发生折射或扩散。所以，依照该分光�？椋� 能够提高可靠性。
在本发明的分光�？橹校叛∨湎咴诠娑ǖ拿娌嗑哂泄馕詹恪� 例如，即使在为了提高相对于本体部的配线的紧密结合性并防止配线 的断线等而在本体部的规定的面直接形成配线的情况下，也能够通过 光吸收层来防止起因于配线的杂散光的漫反射等。
在本发明的分光模块中，优选在规定的面形成有光吸收层，该光 吸收层具有使向分光部行进的光通过的第1光通过部、以及使向光检 测部行进的光通过的第2光通过部。这种情况下，通过光吸收层来抑 制杂散光的产生并吸收杂散光，因而能够抑制杂散光向光检测元件的 光检测部入射。
积存部可以为以包围光出射开口的方式形成的环状的沟，也可以 为以包含光出射开口的方式形成的凹部。在这些情况下，能够以简单 的构造形成积存部。
优选沟以从光通过孔的中心线方向看时，包围第1光通过部的方 式形成，并且，优选凹部以从光通过孔的中心线方向看时，包含第1
光通过部的方式形成。在这些情况下，底填充材料在沟或四部积存， 防止底填充材料进入光吸收层的第i光通过部，因而能够使光入射至 本体部，不会因底填充材料而发生折射或扩散。依照本发明，能够提高可靠性。
图1是本发明的第1实施方式的分光�？榈钠矫嫱�。
图2是沿着图1的分光�？榈腎I-II线的截面图。 图3是从本体部侧看图1的分光�？�1的光检测元件的立体图。 图4是图1的分光�？榈墓馔ü赘浇姆糯蠼孛嫱�。 图5是从本体部侧看第2实施方式的分光�？榈墓饧觳庠牧� 体图。
图6是第2实施方式的分光�？榈墓馔ü赘浇姆糯蠼孛嫱�。 符号说明
1:分光�？椋�2:本体部；2a:前面(规定的面)；3:分光部；4: 光检测元件；4a:后面(本体部侧的面)；6:光吸收层；6a:光通过 部(第l光通过部)；6b:光通过部(第2光通过部)；9:配线；9d: 光吸收层；12:底填充材料；16:光透过板；41:光检测部；42:光 通过孔；42b:光出射开口； 43:积存部；44:沟；45:凹部；CL:中 心线。
具体实施例方式
以下，参照附图，详细地说明本发明的优选实施方式。另外，在 各图中，对于同一或相当的部分赋予相同的符号，省略重复的说明。 (第1实施方式)
图1是本发明的第1实施方式的分光�？榈牡钠矫嫱迹�2是沿
着图i的分光�？榈膎-n线的截面图。如图i、 2所示，分光模块i具
备本体部2，使光透过；分光部3，对从本体部2的前面(规定的面)
2a入射于本体部2的光L1进行分光，并向前面2a侧反射；以及光检 测元件4，检测被分光部3分光并反射的光L2。分光�？�1通过在分 光部3将光Ll分光为多个光L2，并在光检测元件4检测光L2，从而 测量光Ll的波长分布和特定波长成分的强度等。
本体部2具有光透过部件2,，由BK7、派热克斯(注册商标)、石英等的光透过性玻璃或光透过性树脂等形成为长方形板状；光透过
部件22，设在光透过部件2,的后面的规定的位置。光透过部件22由与 光透过部件2,相同的材料、光透过性的无机'有机混合材料、或者复制 成型用的光透过性低熔点玻璃等形成为规定的形状(在此，为半球状 的透镜被与其平面部分大致正交且互相大致平行的两个平面裁切而形 成侧面的形状)，作为使被分光部3分光并反射的光L2成像于光检测 元件4的光检测部41的透镜而起作用。光透过部件22以其侧面与光透 过部件2,的长边方向大致平行的方式配置，在由与光透过部件2,相同 的材料形成的情况下，通过光学树脂和直接接合(directbonding)而贴 合于光透过部件2,。
分光部3是反射型光栅，具有形成于光透过部件22的外侧表面的 衍射层14、以及形成于衍射层14的外侧表面的反射层5。衍射层14 是锯齿状截面的闪耀光栅(blazed grating)、矩形状截面的二元光栅 (binary grating)、正弦波状截面的全息光栅(holographic grating)等， 例如通过向光透过部件22的外侧表面涂布感光性树脂，使用由石英等 形成的光透过性模具(光栅的铸模)并使感光性树脂发生UV硬化而 形成。衍射层14，如果在UV硬化后进行加热固化，则成为更稳定的 素桐。反射层5为膜状，例如，通过向衍射层14的外侧表面蒸镀Al 或Au等而形成。另夕卜，在反射层5上，可以形成Si02或MgF2等的保 护膜。另外，衍射层14的材料并不限于感光性树脂，也可以为感光性 玻璃、感光性的无机'有机混合材料，或者遇热变形的树脂、玻璃、或 无机'有机混合材料等。
光检测元件4具有光检测部41，由长条状的光电二极管沿着与 其长边方向大致正交的方向一维排列而成，检测被分光部3分光并反 射的光L2;以及光通过孔42，在光电二极管的一维排列方向上与光检 测部41并列设置，使向分光部3行进的光L1通过。光通过孔42是沿 着与光透过部件2,的长边方向大致正交的方向延伸的狭缝，在相对于 光检测部41高精度地定位的状态下，通过蚀刻或喷射、激光加工等而 形成。光检测元件4被配置为，光电二极管的一维排列方向与光透过 部件2,的长边方向大致一致，且光检测部41朝向本体部2的前面2a 侧。另外，光检测元件4不限于光电二极管阵列，也可以为C-MOS影
7像传感器或CCD影像传感器等。
在本体部2的前面2a (即，光透过部件2,的前面)，形成有由A1 或Au等的单层膜，或者Ti-Pt-Au、 Ti-Ni-Au、 Cr-Au等的层叠膜形成 的配线9。配线9具有配置于光透过部件2,的中央部的多个垫部9a、 配置于光透过部件2,的长边方向的端部的多个垫部9b、以及将对应的 垫部9a和垫部9b连接的多个连接部9c。另外，配线9在本体部2的 前面2a侧具有由CrO等的单层膜、或者Cr-CrO等的层叠膜形成的光 吸收层9d。
而且，在本体部2的前面2a，以露出配线9的垫部9a、 9b且覆盖 配线9的连接部9c的方式形成有光吸收层6。光吸收层6具有使向分 光部3行进的光Ll通过的光通过部(第1光通过部)6a、以及使向光 检测元件4的光检测部41行进的光L2通过的光通过部(第2光通过 部)6b。光通过部6a是沿着与光透过部件2,的长边方向大致正交的方 向延伸的狭缝。光吸收层6以规定的形状被图案化，由CrO、含CrO 的层叠膜、或者黑抗蚀剂等一体成形。
光检测元件4的外部端子，以光通过孔42与光吸收层6的光通过 部6a相对且光检测部41与光吸收层6的光通过部6b相对的方式，通 过经由凸块15的倒装接合(face down bonding)而电连接于从光吸收 层6露出的垫部9a。另外，用于将光检测元件4的输出信号取出至外 部的柔性印刷基板11通过引线接合(wire bonding)而电连接于从光吸 收层6露出的垫部9b。而且，在光检测元件4的本体部2侧(在此， 为光检测元件4和光透过部件2,或光吸收层6之间)，填充有至少使光 L2透过的底填充材料12。
图3是从本体部侧看图1的分光�？榈墓饧觳庠墓馔ü赘� 近的立体图，图4是图1的分光�？榈墓馔ü赘浇姆糯蠼孛嫱�。 如图3、 4所示，光通过孔42具有划定光Ll入射的光入射开口 42a的 光入射侧部42,、以及划定光Ll出射的光出射开口 42b的光出射侧部 422。光出射侧部422形成为沿着与光透过部件2,的长边方向大致正交 的方向延伸的长方体状，光入射侧部42,从光出射侧部422向其相反侧 形成为末端扩大的四角梯台状。即，光通过孔42，从其中心线CL方 向看时，以光入射开口 42a包含光出射开口 42b的方式形成。在光检测元件4的本体部2侧的后面4a，以包围光出射开口 42b 的方式形成有积存部43。积存部43由以包围光出射开口 42b的方式形 成的矩形环状的沟44构成。从光通过孔42的中心线CL方向看时，被 沟44包围的区域的面积大于光吸收层6的光通过部6a的面积。
在如卜.述般构成的分光�？�1中，光Ll经由光检测元件4的光通 过孔42及光吸收层6的光通过部6a，从本体部2的前面2a入射于本 体部2，在光透过部件2,、 22内行进，到达分光部3。到达分光部3的 光Ll被分光部3分光为多个光L2。分光后的光L2被分光部3向本体 部2的前面2a侧反射，在光透过部件22、 2,内行进，经由光吸收层6 的光通过部6b，到达光检测元件4的光检测部41。到达光检测部41 的光L2被光检测元件4检测。
如上所述，在分光�？閘中，使向分光部3行进的光L1通过的光 通过孔42、以及检测被分光部3分光并反射的光L2的光检测部41， 在互相高精度地定位的状态下，形成于光检测元件4。因此，不需要用 于形成光通过孔42的其他部件的设置、以及光通过孔42和光检测部 41之间的定位(即，只要相对于光检测元件4将分光器3定位即可)。 所以，能够谋求分光�？�1的小型化及低成本化。
另外，在分光�？閘中，光检测元件4通过倒装接合而电连接于 形成于本体部2的前面2a侧的配线9，使光Ll、 L2透过的底填充材 料12填充于光检测元件4的本体部2侦U。如此，通过使光检测元件4 成为经由形成于本体部2的配线9而与外部电连接的构成，从而在使 用分光�？�1时，像例如将柔性印刷基板11和光检测元件4直接(机 械性地)连接的情况那样施加于柔性印刷基板11的力，不会直接传达 至光检测元件4，因而能够防止在光检测元件4上产生应力等的负荷， 并且能够谋求光检测元件4的小型化。另外，通过将底填充材料12填 充于光检测元件4的本体部2侦ij，从而能够提高本体部2和光检测元 件4的机械强度，并且能够在行进于本体部2和光检测元件4之间的 光L1、 L2所传播的所有路径上实现折射率匹配。
另外，在分光�？閘中，在光检测元件4的面4a，以包围光通过 孔42的光出射开口42b的方式形成有沟44 (积存部43)。于是，底填 充材料12积存在沟44 (积存部43)且留下，防止底填充材料12进入光通过孔42，因而能够使光入射至本体部2，不会因底填充材料12而
发生折射或扩散。
另外，在分光�？閘中，配线9在本体部2的前面2a侧具有光吸 收层9d。于是，即使为了提高相对于本体部2的配线9的紧密结合性 并防止配线9的断线等而在本体部2的前面2a直接形成配线9，也能 够通过光吸收层9d来防止起因于配线9的杂散光的漫反射等。
另外，在分光�？閘中，在本体部2的前面2a形成有光吸收层6， 该光吸收层6具有使向分光部3行进的光Ll通过的光通过部6a、以及 使向光检测元件4的光检测部41行进的光L2通过的光通过部6b。由 于通过该光吸收层6来抑制杂散光的产生并吸收杂散光，因而能够抑 制杂散光向光检测部41入射。
另外，由于积存部43是以包围光出射开口42b的方式形成的沟44， 因而能够以简单的构造形成积存部43。
另外，在分光�？�1中，沟44以从光通过孔42的中心线CL方向 看时，包围光通过部6a的方式形成。于是，底填充材料12积存在沟 44且留下，防止底填充材料12进入光吸收层6的光通过部6a，因而 能够使光入射至本体部2，不会因底填充材料12而发生折射或扩散。 (第2实施方式)
关于第2实施方式的分光�？�1，主要是设在光检测元件4的面 4a侧的积存部43的构成与第1实施方式的分光�？�1不同。
图5是从本体部侧看第2实施方式的分光�？榈墓饧觳庠牧� 体图，图6是第2实施方式的分光�？榈墓馔ü赘浇姆糯蠼孛嫱�。 在第2实施方式的分光�？�1的光检测元件4中，如图5、 6所示，形 成于光检测元件4的面4a侧的积存部43，由矩形状的凹部45构成， 该凹部45以沿着与光透过部件2,的长边方向大致正交的方向延伸并包 含光出射开口 42b的方式形成。从光通过孔42的中心线CL方向看时， 被凹部45包围的面积大于光通过部6a的面积。
如上所述，在分光�？閘中，在光检测元件4的后面4a，以包含 光通过孔42的光出射开口 42b的方式形成有凹部45，以作为积存部 43。于是，能够以简单的构造形成积存部43。
另外，在分光�？�1中，凹部45以从光通过孔42的中心线CL方向看时，包含光通过部6a的方式形成。于是，底填充材料12积存在 凹部45且留下，防止底填充材料12进入光吸收层6的光通过部6a， 因而能够使光入射至本体部2，不会因底填充材料12而发生折射或扩散。
本发明并不限于上述的实施方式。
例如，可以在本体部2的前面2a形成光吸收层6，在光吸收层6 的前面形成配线9。这种情况下，即使不在配线9设置光吸收层9d， 也能够防止起因于配线9的杂散光的漫反射等。
另外，作为透镜而起作用的光透过部件22和衍射层14可以由复制 成型用的光透过性低熔点玻璃等一体地形成。这种情况下，能够简化 制造工序，并且能够防止光透过部件22和衍射层14的相对的位置关系 发生偏移。
产业上的可利用性 依照本发明，能够提高可靠性。
权利要求
1.一种分光�？椋涮卣髟谟冢弑副咎宀浚构馔腹环止獠浚源铀霰咎宀康墓娑ǖ拿嫒肷溆谒霰咎宀康墓饨蟹止猓⑾蛩龉娑ǖ拿娌喾瓷洌还饧觳庠哂屑觳獗凰龇止獠糠止獠⒎瓷涞墓獾墓饧觳獠浚ü棺敖雍隙缌佑谛纬捎谒龉娑ǖ拿娌嗟呐湎撸灰约暗滋畛洳牧希畛溆谒龉饧觳庠乃霰咎宀坎啵⑹构馔腹龉饧觳庠哂惺瓜蛩龇止獠啃薪墓馔ü墓馔ü祝谒龉饧觳庠械乃霰咎宀坎嗟拿妫园龉馔ü椎墓獬錾淇诘姆绞叫纬捎谢娌�。
2. 如权利要求1所述的分光�？椋涮卣髟谟冢� 所述配线在所述规定的面侧具有光吸收层。
3. 如权利要求1所述的分光�？椋涮卣髟谟冢� 在所述规定的面形成有光吸收层，该光吸收层具有使向所述分光部行进的光通过的第1光通过部、以及使向所述光检测部行进的光通 过的第2光通过部。
4. 如权利要求1所述的分光�？椋涮卣髟谟冢� 所述积存部是以包围所述光出射开口的方式形成的环状的沟。
5. 如权利要求4所述的分光�？椋涮卣髟谟冢龉担源铀龉馔ü椎闹行南叻较蚩词保龅�1光 通过部的方式形成。
6. 如权利要求l所述的分光�？椋涮卣髟谟冢� 所述积存部是以包含所述光出射开口的方式形成的凹部。
7.如权利要求6所述的分光�？椋涮卣髟谟冢霭疾浚源铀龉馔ü椎闹行南叻较蚩词保龅�1 光通过部的方式形成。
全文摘要
分光�？�(1)具有本体部(2)，使光(L1、L2)透过；分光部(3)，对从本体部(2)的前面(2a)入射于本体部(2)的光(L1)进行分光，并向前面(2a)侧反射；光检测元件(4)，具有检测被分光部(3)分光并反射的光(L2)的光检测部(41)，通过倒装接合而电连接于形成于本体部(2)的前面(2a)的配线(9)；以及底填充材料(12)，填充于光检测元件(4)的本体部(2)侧，并使光(L1、L2)透过。光检测元件(4)具有使向分光部(3)行进的光(L1)通过的光通过孔(42)，在光检测元件(4)中的本体部(2)侧的后面(4a)，以包围光通过孔(42)的光出射开口(42b)的方式形成有积存部(43)。
文档编号G01J3/02GK101542252SQ200880000510
公开日2009年9月23日 申请日期2008年6月5日 优先权日2007年6月8日
发明者D·希勒, H·泰希曼, U·施塔克, 伊藤将师, 柴山胜己, 能野隆文, 铃木智史 申请人:浜松光子学株式会社
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