专利名称：分光模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及对光进行分光并加以检测的分光模块。
技术背景
作为以往的分光模块，例如众所周知专利文献1 3中所记载的分光模块。在 专利文献1中记载了具备作为双凸透镜的块状的支撑体，在支撑体的一个凸面上设置有 衍射光栅等的分光部，在支撑体的另一个凸面侧设置有光电二极管等的光检测元件的分 光模块。
专利文献1 日本特开平4494223号公报
专利文献2 日本特开2000-65642号公报
专利文献3 日本特开2004-3M176号公报发明内容
发明所要解决的课题
然而，对于专利文献1所记载的分光模块来说，在对分光部和光检测元件进行 定位并将其安装于支撑体的时候，在光检测元件中接收被分光部分光的光，使分光部相 对于光检测元件移动，并根据光检测元件的受光状态，进行分光部和光检测元件的定 位，即所谓主动对准定位(active alignment)成为必要。然而，对于这样的主动对准定位 来说，会有所谓分光模块的组装作业的长时间化的问题。
因此，本发明是有鉴于这样的情况而悉心研究的成果，以提供一种能够维持可 靠性并能够简便地进行组装的分光模块为目的。
解决课题的技术手段
为了达到上述目的，本发明所涉及的分光模块的特征在于，具备使从一个面入 射的光透过的基板、被配置于基板的另一个面侧并使入射到基板的光透过的光透过部、 被形成于光透过部、对入射到光透过部的光进行分光并且反射的分光部、以及被配置于 基板的一个面侧并检测由分光部进行分光的光的光检测元件，在另一个面上，设置有相 对于用于将光检测元件定位于基板的基准部具有规定的位置关系，并通过光学树脂剂嵌 合光透过部的凹部，在凹部中设置有在分光部的光栅沟槽的延伸方向上与光透过部嵌合 的第1嵌合部以及在与光栅沟槽的延伸方向大致垂直的方向上与光透过部嵌合的第2嵌合 部，第2嵌合部与光透过部的间隙比第1嵌合部与光透过部的间隙小。
在该分光模块中，因为凹部相对于用于将光检测元件定位于基板的基准部具有 规定的位置关系，所以仅通过将形成有分光部的光透过部嵌合于凹部，从而分光部以及 光透过部被定位于基板上。此时，因为光检测元件通过基准部而被定位于基板，所以作 为结果，能够实现分光部与光检测元件的对准定位(alignment)。而且，在与分光部的光 栅沟槽的延伸方向大致垂直的方向上的嵌合部与光透过部的间隙比在分光部的光栅沟槽 的延伸方向上的嵌合部与光透过部的间隙小。由此，在与光栅沟槽的延伸方向大致垂直的方向上，因为高精度地进行光透过部与光检测元件的对准定位，所以能够使被分光部 分光的光准确地入射到光检测元件上。再有，在光栅沟槽的延伸方向上，因为更加大地 形成光透过部与嵌合部的间隙，所以在由光学树脂剂将光透过部粘结于基板的时候，能 够有效地放掉多余的树脂和空气。这样，根据该分光模块，因为能够实现所谓被动对准 定位(passive alignment)，所以能够维持可靠性并能够简便地进行组装。
在本发明所涉及的分光模块中，凹部的侧壁优选为包含第1嵌合部、第2嵌合部 以及从光透过部分离的分离部。根据这样的构造，在由光学树脂剂将光透过部粘结于基 板的时候，能够更加有效地从光透过部与分离部的间隙放掉多余的树脂和空气。因此， 能够抑制光透过部与基板之间的树脂剂的偏向一方和气泡的发生，并能够相对于基板更 加高精度地安装光透过部。
此时，分离部优选为以围绕光透过部的方式而设置有多个。根据该构成，在由 光学树脂剂将光透过部粘结于基板的时候，能够更加有效地从围绕光透过部的多个间隙 放掉多余的树脂和空气。
另外，本发明所涉及的分光模块的特征在于，具备使从一个面入射的光透过的 基板、被配置于基板的另一个面侧并使入射到基板的光透过的光透过部、被形成于光透 过部、对入射到光透过部的光进行分光并且反射的分光部、以及被配置于基板的一个面 侧并检测由分光部进行分光的光的光检测元件，在另一个面上，设置有相对于用于将光 检测元件定位于基板的基准部具有规定的位置关系的凹部，光透过部被嵌合于凹部。
在该分光模块中，因为凹部相对于用于将光检测元件定位于基板的基准部具有 规定的位置关系，所以仅通过将形成有分光部的光透过部嵌合于凹部，从而分光部以及 光透过部被定位于基板。此时，因为光检测元件由基准部而被定位于基板，所以作为结 果，能够实现分光部与光检测元件的对准定位。这样，根据该分光模块，能够实现所谓 被动对准定位，所以能够维持可靠性并能够简便地进行组装。
另外，本发明所涉及的分光模块的特征在于，具备使从一个面侧入射的光透过 的主体部、被形成于主体部、对入射到主体部的光进行分光并且反射的分光部、以及被 配置于主体部的一个面侧并检测由分光部进行分光的光的光检测元件，在一个面上，设 置有相对于用于将分光部定位于主体部的基准部具有规定的位置关系，并通过光学树脂 剂而嵌合有光检测元件的凹部，在凹部中设置有在分光部的光栅沟槽的延伸方向上与光 检测元件嵌合的第3嵌合部以及在与光栅沟槽的延伸方向大致垂直的方向上与光检测元 件嵌合的第4嵌合部，第4嵌合部与光检测元件的间隙比第3嵌合部与光检测元件的间隙 小。
在该分光模块中，因为凹部相对于用于将分光部定位于主体部的基准部具有规 定的位置关系，所以仅通过将光检测元件嵌合于凹部，从而光检测元件被定位于主体 部。此时，因为分光部由基准部而被定位于主体部，所以作为结果，能够实现分光部与 光检测元件的对准定位。而且，在与分光部的光栅沟槽的延伸方向大致垂直的方向上的 嵌合部与光检测元件的间隙比在分光部的光栅沟槽的延伸方向上的嵌合部与光检测元件 的间隙小。由此，在与光栅沟槽的延伸方向大致垂直的方向上，因为高精度地进行主 体部与光检测元件的对准定位，所以能够使被分光部分光的光准确地入射到光检测元件 上。再有，在光栅沟槽的延伸方向上，因为更加大地形成光检测元件与嵌合部的间隙，所以在由光学树脂剂将光检测元件粘结于基板的时候，能够有效地放掉多余的树脂和空 气。这样，根据该分光模块，因为能够实现所谓被动对准定位，所以能够维持可靠性并 能够简便地进行组装。
在本发明所涉及的分光模块中，光检测元件优选为以与光栅沟槽的延伸方向大 致垂直的方向上的长度比光栅沟槽的延伸方向上的长度长的方式被形成为长尺状。根据 该构成，光栅沟槽的延伸方向上的嵌合部与光检测元件的间隙比与光栅沟槽的延伸方向 大致垂直的方向上的嵌合部与光检测元件的间隙长，而且，到达间隙的距离变短，所以 能够有效地使多余的树脂和空气向间隙移动。
在本发明所涉及的分光模块中，光检测元件优选为在被嵌合于凹部的状态下， 从一个面突出。根据该构成，不仅能够使将光检测元件嵌合于设置于基板的一个面上的 凹部的作业容易化，而且能够可靠地将光检测元件压附于凹部的底面，从而可靠地放掉 多余的树脂和空气。
在本发明所涉及的分光模块中，优选，在光检测元件上设置有向分光部行进的 光所通过的光通过孔。根据该构成，能够实现相对于分光部以及光检测元件的光通过孔 的被动对准定位。
发明的效果
根据本发明，能够维持分光模块的可靠性并使分光模块的简便的组装成为可 能。


图1是本发明所涉及的分光模块的第1实施方式的平面图。
图2是沿着图1的II-II线的截面图。
图3是图1的分光模块的分解立体图。
图4是图1的分光模块的下面图。
图5是图1的分光模块的透镜部的立体图。
图6是本发明所涉及的分光模块的其它实施方式的下面图。
图7是本发明所涉及的分光模块的其它实施方式的下面图。
图8是本发明所涉及的分光模块的第2实施方式的平面图。
图9是沿着图8的IX-IX线的截面图。
图10是图8的分光模块的下面图。
图11是图9的分光模块的主要部分放大截面图。
图12是本发明所涉及的分光模块的其它实施方式的主要部分放大截面图。
图13是表示图8的分光模块中的光检测元件与凹部之间的关系的图。
图14是本发明所涉及的分光模块的其它实施方式的截面图。
图15是表示本发明所涉及的分光模块的其它实施方式中的光检测元件与凹部之 间的关系的图。
符号说明
1、10…分光模块、2…基板(主体部)、2a···前表面(一个面)、2b…后表面(另 一个面)、3…透镜部(光透过部、主体部)、4…分光部、5…光检测元件、虹…光栅沟槽、16…光学树脂剂、19…凹部、22…侧壁(第1嵌合部、第2嵌合部)、63…光学树脂 剂、64…凹部、6 …侧壁(第3嵌合部)、66b…侧壁(第4嵌合部)。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选的实施方式进行详细的说明。还有，在各个 附图中，将相同的符号标注于相同或者相当的部分，从而省略重复的说明。
[第1实施方式]
图1是本发明所涉及的分光模块的第1实施方式的平面图，图2是沿着图1的 II-II线的截面图。如图1、2所示，分光模块1具备使从前表面(一个面) 入射的光 Ll透过的基板2、使入射到基板2的光Ll透过的透镜部(光透过部)3、对入射到透镜部 3的光Ll进行分光并且反射的分光部4、以及检测由分光部4反射的光L2的光检测元件 5。分光模块1是一种由分光部4将光Ll分光成对应于多个波长的光L2，并通过由光检 测元件5检测该光L2，从而测定光Ll的波长分布和特定波长成分的强度等的微型分光模 块。
基板2由BK7、Pyrex (注册商标)、石英等的光透过性玻璃、塑料等而被形成为 长方形板状(例如全长为15 20mm、全宽为11 12mm、厚度为1 3mm)。在基板 2的前表面&上形成有由Al或Au等的单层膜、或者Cr-Pt-Au、Ti-Pt_Au、Ti_Ni_Au、 Cr-Au等的层叠膜构成的配线11。配线11具有被配置于基板2的中央部的多个垫片部 11a、被配置于基板2的长边方向上的一端部的多个垫片部lib以及连接对应的垫片部Ila 和垫片部lib的多个连接部11c。另外，配线11在基板2的前表面&侧，具有由CrO等 的单层膜、或者Cr-CrO等的层叠膜构成的光反射防止层lid。
再有，在基板2的前表面&上，由与配线11相同的结构而形成用于将光检测元 件5定位于基板2的十字状的对准定位标记(基准部)1&、12b、12c、12d。对准定位标 记12a、12b分别被形成于基板2的长边方向的两端部，并被配置于与基板2的长边方向 大致垂直的方向上的中央位置上。另外，对准定位标记12c、12d分别被形成于与基板2 的长边方向大致垂直的方向上的两端部，并被配置于基板2的长边方向的中央位置。
图3是图1的分光模块的分解立体图，图4是图1的分光模块的下面图。如图 3、4所示，在基板2的后表面(另一个面) 上设置有嵌合透镜部3的凹部19。凹部19 由与基板2的后表面2b大致平行的底面21、以及大致垂直于底面21的侧壁(第1嵌合 部(在后述的光栅沟槽虹的延伸方向上相对的侧壁)、以及第2嵌合部(在与后述的光 栅沟槽虹的延伸方向大致垂直方向上相对的侧壁))22所构成，并以相对于对准定位标记 12a、12b、12c、12d具有规定的位置关系的方式，由蚀刻形成。另外，凹部19以与大致 垂直于基板2的长边方向的方向上所形成的透镜部3和侧壁22的间隙相比，基板2的长边 方向上所形成的透镜部3和侧壁22的间隙更小的方式形成(例如大致垂直于基板2的长 边方向的方向上所形成的间隙为O 100 μ m，基板2的长边方向上所形成的间隙为0 30 μ m) ο
图5是图1的分光模块的透镜部的立体图。如图5所示，透镜部3由与基板2 相同的材料、光透过性树脂、光透过性的无机·有机混合材料、或者光透过性低熔点玻 璃、塑料等而被形成为由与其底面3a大致垂直并且彼此大致平行的2个平面切割半球状的透镜而形成侧面3b的形状(例如曲率半径为6 10mm，底面3a的全长为12 18mm， 底面3a的全宽(即侧面3b间距离)为6 10mm，高度为5 8mm)，并起到作为将由 分光部4进行分光的光L2成像于光检测元件5的光检测部5a的透镜的作用。还有，透 镜形状并不限于球面透镜，也可以是非球面透镜。
如图2、3所示，透镜部3通过光学树脂剂16而被嵌合于凹部19。即透镜部3 被配置于基板2的后表面2b侧。具体来说，透镜部3以在透镜部3与凹部19的侧壁22 之间形成间隙的方式被嵌合，在这些间隙以及透镜部3的底面3a与凹部19的底面21之 间介有光学树脂剂16。
如图2 4所示，分光部4是一种具有被形成于透镜部3的外侧表面的衍射层6 和被形成于衍射层6的外侧表面的反射层7的反射型光栅。衍射层6通过沿着基板2的长 边方向并列设置多个光栅沟槽虹而被形成，光栅沟槽虹的延伸方向与大致垂直于基板2 的长边方向的方向大致一致。衍射层6例如适用锯齿状截面的闪耀光栅(blazedgrating)、 矩形状截面的二元光栅CMnary grating)、正弦波状截面的全息光栅(holographic grating) 等，并通过使光固化性的环氧树脂、丙烯酸树脂或者有机无机混合树脂等的复写用光学 树脂光固化而被形成。反射层7为膜状，例如通过将Al或Au等蒸镀于衍射层6的外侧 表面而被形成。还有，通过调整形成反射层7的面积，从而能够调整分光模块1的光学 NA。另外，可以由上述的材料将透镜部3和构成分光部4的衍射层6形成为一体。
如图1、2所示，光检测元件5被形成为长方形板状(例如全长为5 10mm， 全宽为1.5 3mm，厚度为0.1 0.8mm)。光检测元件5的光检测部5a是CCD影像传 感器、PD阵列或者CMOS影像传感器等，多个通道(channel)通过在与分光部4的光栅 沟槽虹的延伸方向大致垂直的方向(即光栅沟槽虹的并列设置方向)上排列而成。
在光检测部5a是CCD影像传感器的情况下，通过对入射到二维配置的像素的 位置上的光的强度信息进行线合并(line binning)，从而作为一维的位置上的光的强度信 息，并时序性地读出该一维的位置上的光的强度信息。即被线合并的像素的线成为1个 通道。在光检测部5a是PD阵列或者CMOS影像传感器的情况下，因为时序性地读出入 射到一维配置的像素的位置上的光的强度信息，所以1个像素成为1个通道。
还有，在光检测部5a是PD阵列或者CMOS影像传感器，且像素二维排列的情 况下，在与分光部4的光栅沟槽虹的延伸方向平行的一维排列方向上排列的像素的线成 为1个通道。另外，在光检测部5a是CCD影像传感器的情况下，例如排列方向上的通 道彼此的间隔为12.5 μ m、通道全长(被线合并的一维像素列的长度)为Imm且被排列 的通道数为256个的构件被用于光检测元件5中。
另外，在光检测元件5中，形成有在通道的排列方向上与光检测部5a并列设 置，并通过向分光部4行进的光Ll的光通过孔恥。光通过孔恥是在与基板2的长边方 向大致垂直的方向上延伸的狭缝(例如长度为0.5 1mm，宽度为10 100 μ m)，并在 相对于光检测部5a被高精度地定位的状态下，通过蚀刻等被形成。
另外，在基板2的前表面&上以使配线11的垫片部11a、lib以及对准定位标记 12a、12b、12c、12d露出并且覆盖配线11的连接部lie的方式形成吸光层13。在吸光 层13上，以通过向分光部4行进的光Ll的方式，在与光检测元件5的光通过孔恥相对 的位置上形成狭缝13a，并且以通过向光检测元件5的光检测部5a行进的光L2的方式，在与光检测部5a相对的位置上形成开口部13b。吸光层13被图形化成规定的形状，并由 CrO,含有CrO的层叠膜、或者黑色抗蚀剂等一体成形。
光检测元件5的外部端子由通过凸块14的倒焊而与从吸光层13露出的垫片部 Ila电连接。另外，垫片部lib与外部的电气元件(图中没有表示)电连接。而且，在 光检测元件5的基板2侧(在此为光检测元件5与基板2或者吸光层13之间)至少填充 有使光L2透过的底部填充(underfill)材15，由此，能够保持机械强度。
对上述的分光模块1的制造方法进行说明。
首先，在基板2的前表面&上将配线11以及对准定位标记12a、12b、12c> 12d 图形化。之后，露出垫片部11a、lib以及对准定位标记12a、12b、12c、12d，并以形成 狭缝13a以及开口部13b的方式，将吸光层13图形化。该吸光层13由光刻法进行对准 定位而形成。另外，由使用双面对准定位曝光装置等的光刻法和蚀刻法，在基板2的后 表面2b上，以相对于被形成于前表面&的对准定位标记12a、12b、12c、12d具有规定 的位置关系的方式形成凹部19。
在吸光层13上由倒焊而安装有光检测元件5。此时，光检测元件5以光检测部 5a的通道的排列方向与基板2的长边方向大致一致并且光检测部5a朝向基板2的前表面 &侧的方式配置，并通过图像识别而被安装于将对准定位标记12a、12b、12c、12d作为 基准的规定的位置上。
另一方面，将分光部4形成于透镜部3。首先，使刻出了对应于衍射层6的光 栅的光透过性的母光栅(master grating,图中没有表示)与在透镜部3的顶点附近滴下的 复写用光学树脂接触。接着，在使母光栅接触于复写用光学树脂的状态下，通过接触光 而使其固化，从而形成具有在与基板2的长边方向大致垂直的方向上延伸的多个光栅虹 的衍射层6。还有，在固化之后，优选，通过进行加热固化而使其稳定化。复写用光学 树脂固化之后，使母光栅脱模，通过将铝或者金掩模蒸镀或者全面蒸镀于衍射层6的外 面，从而形成反射层7。
接着，将光固化性的光学树脂剂16涂布于基板2的凹部19。然后，将透镜部3 的底面3a侧嵌合于凹部19。此时，透镜部3以分光部4的光栅沟槽虹的延伸方向与大 致垂直于基板2的长边方向的方向大致一致的方式被嵌合，从透镜部3与凹部19的侧壁 22的间隙，放掉多余的树脂剂和空气。之后，通过接触光并使光学树脂剂16固化，从而 将透镜部3安装于基板2。
对上述的分光模块1的作用效果进行说明。
在该分光模块1中，因为凹部19相对于用于将光检测元件5定位于基板2的对准 定位标记12a、12b、12c、12d具有规定的位置关系，所以仅通过将形成有分光部4的透 镜部3嵌合于凹部19，从而分光部4以及透镜部3能够相对于基板2被定位。另外，在 该分光模块1中，因为由对准定位标记12a、12b、12c、12d而将光检测元件5定位于基板 2，所以通过相对于基板2来定位分光部4，从而作为结果，能够实现分光部4与光检测 元件5的对准定位。因此，根据该分光模块1，因为能够实现所谓被动对准定位(passive alignment)，所以分光模块的简便的组装成为可能。
另外，在该分光模块1中，凹部19以侧壁22与透镜部3的间隙为，与在光栅沟 槽虹的延伸方向(即与基板2的长边方向大致垂直的方向)上的间隙相比，在与大致垂直于光栅沟槽虹的延伸方向的方向(即基板2的长边方向)大致一致的方向上的间隙更 小的方式形成。因此，根据该分光模块1，在与光栅沟槽虹的延伸方向大致垂直的方向 上，因为可以高精度地进行透镜部3与光检测元件5的对准定位，所以能够将由分光部4 进行分光的光L2准确地入射到光检测元件5，从而可以提高分光模块的可靠性。而且， 在该分光模块1中，因为光检测元件5中的通道(像素的线)的排列方向与基板2的长边 方向大致一致，所以在通道的排列方向(即与光栅沟槽虹的延伸方向大致垂直的方向) 上，能够高精度地进行透镜部3与光检测元件5的对准定位。因此，根据该分光模块1， 因为由分光部4进行分光的L2在通道的排列方向(通道的宽度方向)上不会发生偏移并 被入射到恰当的通道内，所以能够有效地谋求分光模块的可靠性的提高。
另外，根据分光模块1，在光栅沟槽虹的延伸方向上，因为更大地形成了透镜 部3与侧壁22的间隙，所以在由光学树脂剂将透镜部3粘结于基板2的时候，能够有效地 从光栅沟槽虹的延伸方向上的间隙放掉多余的树脂和空气。因此，根据该分光模块1， 因为抑制了在透镜部3与基板2之间(即透镜部3与凹部19之间)的光学树脂剂16的偏 向一方和气泡的发生，所以可以相对于基板2高精度地安装透镜部3。
本发明并不限定于上述的第1实施方式。
例如，如图6所示，凹部33由与基板32的后表面3 大致平行的长方形的底面 34以及大致垂直于底面34的侧壁35所构成，侧壁35在基板32的长边方向以及与长边 方向大致垂直的方向上，也可以具有嵌合透镜部3的嵌合部35a和从透镜部3分离的分离 部35b。在此情况下，在将透镜部3安装于基板32的时候，因为能够从形成于透镜部3 与分离部3 之间的间隙M，放掉多余的树脂和空气，所以在透镜部3与基板32之间不 会发生树脂的偏向一方和气泡，在谋求透镜部3的可靠的固定的同时，使透镜部3与底面 34之间的树脂的厚度大致均勻，并可以相对于基板32以高水平精度安装透镜部3。
另外，如图7所示，凹部43由与基板42的后表面4 大致平行的大致长方形的 底面44以及大致垂直于底面44的侧壁45所构成，侧壁45也可以包含沿着基板42的长边 方向突出于凹部43内侧的2对凸部45a的一部分，并在基板42的长边方向以及与长边方 向大致垂直的方向上具有嵌合透镜部3的嵌合部45b和从透镜部3分离的分离部45c。在 此情况下，在将透镜部3安装于基板42的时候，因为嵌合部45b包含突出于凹部43内侧 的凸部45a的一部分，所以与第2实施方式相比较，更大地形成了透镜部3与分离部45c 的间隙N，并可以有效地放掉多余的树脂和空气。
另外，如图6、7所示，分离部也可以以围绕透镜部3的方式被设置有多个。根 据该构成，因为以围绕透镜部3的方式形成多个透镜部3与分离部的间隙，所以在由光学 树脂剂将透镜部3粘结于基板的时候，能够从围绕透镜部3的多个间隙，有效地放掉多余 的树脂和空气。
另外，图6、7所示的凹部也可以以与大致垂直于基板的长边方向的方向上的透 镜部3和凹部的侧面的间隙相比，与基板的长边方向大致一致的方向上的透镜部3和凹部 的侧面的间隙更小的方式形成。在此情况下，能够更加有效地放掉多余的树脂和空气。
另外，凹部并不是由基板的蚀刻，而是由抗蚀剂等的树脂或者金属掩模而被形 成于基板上。
另外，基准部并不限定于对准定位标记12a、12b、12c、12d，例如也可以将配线11作为基准部加以利用，并进行凹部19以及光检测元件5的定位。另外，例如也可 以将基板2的外形中的角部作为基准部加以利用。
[第2实施方式]
图8是本发明所涉及的分光模块的第2实施方式的平面图，图9是沿着图8的 IX-IX线的截面图。如图8、9所示，分光模块10具备使从前表面(一个面) 侧入射 的光Ll透过的基板(主体部)2、使入射到基板2的光Ll透过的透镜部(主体部)3、对 入射到透镜部3的光Ll进行分光并且反射的分光部4、以及检测由分光部4进行反射的 光L2的光检测元件5。
基板2被形成为长方形板状，在基板2的前表面&上，由树脂剂53而粘接有形 成有配置了光检测元件5的截面长方形的开口部51a的长方形板状的配线基板51。在配 线基板51上，设置有由金属材料构成的配线52。配线52具有被配置于开口部51a的周 围的多个垫片部52a、被配置于配线基板51的长边方向上的两端部的多个垫片部52b以及 连接对应的垫片部5 和垫片部52b的多个连接部52c。
图10是图8的分光模块的下面图。如图9、10所示，透镜部3将基板2的角部 或者边部等、基板2的外缘部作为基准部，并由使光Li、L2透过的光学树脂剂16而被 粘结于基板2的后表面(另一个面)2b。此时，分光部4因为相对于透镜部3被高精度地 定位，所以基板2的外缘部成为用于将分光部4定位于基板2的基准部。
分光部4是一种具有被形成于透镜部3的外侧表面的衍射层6、被形成于衍射层 6的外侧表面的反射层7以及覆盖衍射层6和反射层7的钝化层M的反射型光栅。衍射 层6通过沿着基板2的长边方向并列设置多个光栅沟槽虹而被形成，光栅沟槽虹的延伸 方向与大致垂直于基板2的长边方向的方向大致一致。
如图8、9所示，光检测元件5被形成为长方形板状，在光检测元件5的分光部 4侧的面上，形成有光检测部5a。光检测部5a是CCD影像传感器、PD阵列或者CMOS 影像传感器等，多个通道(channel)通过在与分光部4的光栅沟槽虹的延伸方向大致垂直 的方向(即光栅沟槽6a的并列设置方向)上排列而成。
另外，在光检测元件5中，形成有在通道的排列方向上与光检测部5a并列设 置，并通过向分光部4行进的光Ll的光通过孔恥。光通过孔恥是在与基板2的长边方 向大致垂直的方向上延伸的狭缝，并在相对于光检测部5a被高精度地定位的状态下，通 过蚀刻等方法而被形成。
图11是图9的分光模块的主要部分放大截面图。如图11所示，光检测元件5 具有由使光Li、L2透过的光学树脂剂55而被粘结于光检测元件5的分光部4侧的面的 光透过板56、以及在光检测元件5的与分光部4相反的一侧的面上被形成于与光检测部 5a相对的部分的遮光膜57。光透过板56覆盖光检测部5a以及光通过孔恥。遮光膜57 对不是通过光通过孔恥而要向分光部4行进的光Ll和要直接入射到光检测部5a的光Ll 进行遮光。还有，配线基板51也与遮光膜57相同，具有对不是通过光通过孔恥而要向 分光部4行进的光Ll进行遮光的功能。
在光检测元件5的分光部4侧的面上，形成有多个电极58，在光检测元件5的 与分光部4相反的一侧的面上，形成有多个由贯通电极59而与各个电极58连接的端子电 极61。各个端子电极61由电线62而与对应的配线基板51的垫片部5 连接。由此，光检测部5a中所产生的电信号通过电极58、贯通电极59、端子电极61、垫片部52a、连 接部52c以及垫片部52b而被取出至外部。
在光透过板56的光检测元件5侧的面上，形成有吸光层68。在吸光层68上， 以通过向分光部4行进的光Ll的方式，将光通过孔68a形成于与光检测元件5的光通过 孔恥相对的位置，并且以通过向光检测元件5的光检测部5a行进的光L2的方式，将光 通过孔68b形成于与光检测部5a相对的位置。吸光层68被图形化成规定的形状，并由 CrO、含有CrO的层叠膜、或者黑色抗蚀剂等而一体成形。还有，如图12所示，吸光层 68也可以被形成于光检测元件5的分光部4侧的面上。
如图11所示，在基板2的前表面&上设置有通过使光Li、L2透过的光学树脂 剂63而嵌合光检测元件5的截面长方形状的凹部64。凹部64由与基板2的前表面&大 致平行的底面65以及大致垂直于底面65的侧壁66所构成，并以相对于成为用于将分光 部4定位于基板2的基准部的基板2的外缘部而具有规定的位置关系的方式，通过蚀刻而 形成。还有，光检测元件5在被嵌合于凹部64的状态下，从基板2的前表面&突出。
图13是表示图8的分光模块中的光检测元件与凹部之间的关系的图。如图13 所示，在凹部64中设置有在分光部4的光栅沟槽虹的延伸方向上与光检测元件5嵌合的 侧壁(第3嵌合部)6虹、以及在与分光部4的光栅沟槽虹的延伸方向大致垂直的方向上 与光检测元件5嵌合的侧壁(第4嵌合部)6冊。侧壁6 与光检测元件5的间隙比侧壁 66a与光检测元件5的间隙小。
对上述的分光模块10的制造方法进行说明。
首先，将分光部4形成于透镜部3。具体来说，使刻出了对应于衍射层6的光栅 的光透过性的母光栅与在透镜部3的顶点附近滴下的复写用光学树脂接触。然后，在该 状态下，通过照射光而使复写用光学树脂固化，优选，为了稳定化，通过进行加热固化 而形成具有多个光栅沟槽虹的衍射层6。之后，使母光栅脱模，通过将Al或Au等蒸镀 于衍射层6的外侧表面，从而形成反射层7，进一步通过将MgF2等蒸镀于衍射层6以及 反射层7的外侧表面，从而形成钝化层M。
另一方面，准备基板2，由使用双面对准定位曝光装置等的光刻法和蚀刻法，将 基板2的角部或边部等、基板2的外缘部作为基准部，并以相对于该基准部具有规定的位 置关系的方式，将凹部64形成于基板2的前表面&。
接着，将基板2的角部或边部等、基板2的外缘部作为基准部，并由光学树脂剂 16将形成有分光部4的透镜部3粘结于基板2的后表面沈。之后，将光学树脂剂63涂 布于基板2的凹部64，并将附有光透过板56的光检测元件5嵌合于凹部64。然后，通 过照射光使光学树脂剂63固化，从而将光检测元件5安装于基板2。
接着，由树脂剂53将配线基板51粘结于基板2的前表面&。然后，由电线62 连接对应的光检测元件5的端子电极61和配线基板51的垫片部52a，从而获得分光模块 10。
如以上所说明的那样，在分光模块10中，因为凹部64相对于作为用于将分光部 4定位于基板2的基准部的基板2的外缘部而具有规定的位置关系，所以仅通过将光检测 元件5嵌合于凹部64，从而光检测元件5被定位于基板2。此时，形成有分光部4的透 镜部3因为由作为基准部的基板2的外缘部而被定位于基板2，所以作为结果，能够实现分光部4与光检测元件5的对准定位。而且，在与分光部4的光栅沟槽6a的延伸方向大 致垂直的方向上的凹部64的侧壁66和光检测元件5的间隙比在分光部4的光栅沟槽6a的 延伸方向上的凹部64的侧壁66和光检测元件5的间隙小。由此，在与光栅沟槽6a的延 伸方向大致垂直的方向上，因为能够高精度地进行透镜部3与光检测元件5的对准定位， 所以能够准确地将由分光部4进行分光的光L2入射到光检测元件5。再有，因为光检测 元件5为长方形板状，所以在光栅沟槽6a的延伸方向上，能够更长地形成光检测元件5与 凹部64的侧壁66的间隙，到达间隙的距离也变得更短，所以在由光学树脂剂63将光检 测元件5粘结于基板2的时候，能够有效地放掉多余的树脂和空气。这样，根据分光模 块10，因为能够实现所谓被动对准定位，所以能够维持可靠性并能够简便地进行组装。另外，在分光模块10中，光检测元件5在被嵌合于凹部64的状态下，从基板2 的前表面2a突出。由此，不仅能够使将光检测元件5嵌合于设置于基板2的前表面2a的 凹部64的作业容易化，而且能够可靠地将光检测元件5按压于凹部64的底面65，从而能 够可靠地放掉多余的树脂和空气。再有，在分光模块10中，将向分光部4行进的光Ll所通过的光通过孔5b设置 于光检测元件5。由此，能够实现相对于分光部4以及光检测元件5的光通过孔5b的被 动对准定位。 本发明并不限定于上述的第2实施方式。例如，如图14所示，也可以通过贴合多层的基板而构成基板2。作为一个例 子，在由光学树脂剂16贴合两层的基板2” 22而构成基板2的情况下，可以通过将截面 长方形的开口部设置于配置于与分光部4相反侧的基板从而形成基板2的凹部64。另外，在相邻的基板与基板22之间以及在基板22与透镜部3之间，也可以形 成具有向分光部4行进的光Ll所通过的光通过孔67a以及向光检测元件5的光检测部5a 行进的光L2所通过的光通过孔67b的吸光层67。根据该构成，能够以到达所希望的区域 的方式，限制一边扩展一边行进的光，并且能够有效地抑制杂散光入射到光检测元件5。还有，作为吸光层67的材料，可以列举黑色抗蚀剂、放入填料(碳和氧化物等) 的有色的树脂(硅酮树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、复合 树脂等)、Cr或Co等的金属或者氧化金属、或者其层叠膜、多孔状的陶瓷或金属或者氧 化金属。另外，在吸光层67上，通过使光通过孔67a、67b的尺寸不同，从而能够调整 光学NA。另外，如图14所示，作为光检测元件5，也可以适用所谓背面入射型的元件。 在此情况下，因为电极58与光检测部5a—起，位于外侧，所以可以将电极58作为端子 电极并用电线62与配线基板51的垫片部52a连接。另外，可以用模具一体成形基板2 和透镜部3，也可以由复写成型用的光透过性低熔点玻璃等将透镜部3和衍射层6形成为 一体。另外，作为主体部也可以不使用基板2，而将凹部64形成于透镜部3的前表面。另外，如图15所示，嵌合有光检测元件5的凹部64的侧壁66也可以具有从光 检测元件5分离的分离部66c。根据这样的构造，在由光学树脂剂63将光检测元件5粘 结于基板2的时候，能够更加有效地从光检测元件5和分离部66c的间隙，放掉多余的树 脂和空气。因此，可以抑制在光检测元件5与基板2之间的树脂剂的偏向一方和气泡的 发生。
再有，本发明并不限定于上述的第1以及第2实施方式，也可以将凹部19设置 于基板2的后表面2b，使光学树脂剂16介于其中从而将透镜部3嵌合于凹部19，并且将 凹部64设置于基板2的前表面2a，使光学树脂剂63介于其中从而将光检测元件5嵌合于 凹部64。在此情况下，作为一个例子，凹部64成为用于将光检测元件5定位于基板2的 基准部，凹部19成为用于将分光部4定位于基板2的基准部。另外，也可以不将向分光 部4行进的光Ll所通过的光通过孔5b形成于光检测元件5，而通过另外途径形成于配线 基板或者遮光膜中。产业上的利用可能性 根据本发明，能够维持分光模块的可靠性并使分光模块的简便的组装成为可 能。
权利要求
1.一种分光模块，其特征在于， 具备基板，使从一个面入射的光透过；光透过部，被配置于所述基板的另一个面侧，并使入射到所述基板的光透过； 分光部，被形成于所述光透过部，对入射到所述光透过部的光进行分光并且反射；以及光检测元件，被配置于所述基板的所述一个面侧，并检测由所述分光部进行分光的光，在所述另一个面上，设置有相对于用于将所述光检测元件定位于所述基板的基准部 具有规定的位置关系，并通过光学树脂剂而嵌合所述光透过部的凹部，在所述凹部中设置有在所述分光部的光栅沟槽的延伸方向上与所述光透过部嵌合的 第1嵌合部以及在与所述光栅沟槽的延伸方向大致垂直的方向上与所述光透过部嵌合的 第2嵌合部，所述第2嵌合部与所述光透过部的间隙比所述第1嵌合部与所述光透过部的间隙小。
2.如权利要求1所述的分光模块，其特征在于，所述凹部的侧壁包含所述第1嵌合部、所述第2嵌合部以及从所述光透过部分离的分罔部。
3.如权利要求2所述的分光模块，其特征在于，所述分离部以围绕所述光透过部的方式而被设置有多个。
4.一种分光模块，其特征在于， 具备基板，使从一个面入射的光透过；光透过部，被配置于所述基板的另一个面侧，并使入射到所述基板的光透过； 分光部，被形成于所述光透过部，对入射到所述光透过部的光进行分光并且反射；以及光检测元件，被配置于所述基板的所述一个面侧，并检测由所述分光部进行分光的光，在所述另一个面上，设置有相对于用于将所述光检测元件定位于所述基板的基准部 具有规定的位置关系的凹部，所述光透过部被嵌合于所述凹部。
5.—种分光模块，其特征在于， 具备主体部，使从一个面侧入射的光透过；分光部，被形成于所述主体部，对入射到所述主体部的光进行分光并且反射；以及 光检测元件，被配置于所述主体部的所述一个面侧，并检测由所述分光部进行分光 的光，在所述一个面上，设置有相对于用于将所述分光部定位于所述主体部的基准部具有 规定的位置关系，并通过光学树脂剂嵌合所述光检测元件的凹部，在所述凹部中设置有在所述分光部的光栅沟槽的延伸方向上与所述光检测元件嵌合的第3嵌合部以及在与所述光栅沟槽的延伸方向大致垂直的方向上与所述光检测元件嵌 合的第4嵌合部，所述第4嵌合部与所述光检测元件的间隙比所述第3嵌合部与所述光检测元件的间隙
6.如权利要求5所述的分光模块，其特征在于，所述光检测元件以与所述光栅沟槽的延伸方向大致垂直的方向上的长度比所述光栅 沟槽的延伸方向上的长度长的方式，被形成为长尺状。
7.如权利要求5所述的分光模块，其特征在于，所述光检测元件在被嵌合于所述凹部的状态下，从所述一个面突出。
8.如权利要求5所述的分光模块，其特征在于，在所述光检测元件中设置有向所述分光部行进的光所通过的光通过孔。
全文摘要
本发明所涉及的分光模块(1)具备使从前表面(2a)入射的光(L1)透过的基板(2)、使入射到基板(2)的光(L1)透过的透镜部(3)、对入射到透镜部(3)的光(L1)进行分光并且反射的分光部(4)、以及检测由分光部(4)进行反射的光(L2)的光检测元件(5)。在基板(2)上设置有相对于成为用于定位光检测元件(5)的基准部的对准定位标记(12a、12b)等而具有规定的位置关系的凹部(19)，透镜部(3)被嵌合于凹部(19)。根据分光模块(1)，仅通过将透镜部(3)嵌合于凹部(19)，从而能够实现分光部(4)与光检测元件(5)的被动对准定位。
文档编号G01J3/18GK102027343SQ20098011755
公开日2011年4月20日 申请日期2009年5月7日 优先权日2008年5月15日
发明者伊藤将师, 广瀬真树, 柴山胜己, 能野隆文 申请人:浜松光子学株式会社