專利名稱：分光器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在封裝件內收納分光模塊而構成的分光器。
背景技術：
分光器是利用棱鏡及衍射光柵等的分光部將作為測定對象的光分 解成各光譜成分的光學裝置(例如參照專利文獻1)。依據此種分光器， 利用光檢測元件檢測被分光部分光的光的光譜成分，從而可知光的波 長分布及特定波長成分的強度等。
專利文獻l:日本特開平8-145794號公報

發(fā)明內容
近年來， 一直在進行著適用于各式各樣的分光測定裝置及測定系
統(tǒng)的小型分光器的開發(fā)。在小型分光器中，有必要以高的位置精度配 置光入射部、光檢測元件、分光部等的各光學要素，并使封裝件緊密 化。此種小型分光器不管在何種使用場所，均可當場進行光分析，可 使用于環(huán)境測量、水果等的甜度確認、打印機等的色補正等。因此， 會因使用環(huán)境的不同，將振動及熱的負荷施加至分光器，而有可能對 各光學要素的位置精度造成影響。當位置精度不良時，分光器會使對 象光在不需要的部位發(fā)生透過或反射而變成雜散光，不能獲得正確的 分光特性。從而，特別是在小型分光器中，為應對各式各樣的使用環(huán) 境，要求高的可靠性。
在上述專利文獻1中，揭示了具備安裝有各種光學元件的光學臺、
及收納此光學臺的容器的分光器。在此分光器中，光學臺具有安裝光 學元件的元件安裝部、及固定于容器的容器固定部，元件安裝部是以
懸臂梁構造形成于容器固定部。
將此種上述專利文獻1所記載的分光器小型化的情形下，容器的 內壁面與所收納的各種光學元件的間隔會變得更窄。并且，由于元件安裝部是以懸臂梁構造形成于容器固定部，故振動及熱的負荷被施加 至分光器時，光學元件會與容器的內壁面接觸，有時有發(fā)生破損的憂 慮。另外，由于光學元件的位置精度變差而產生雜散光，故不能獲得 正確的分光特性。
因此，本發(fā)明是鑒于此種情況而完成的，其目的在于提供可維持 可靠性特別是可維持正確的分光特性的同時能實現小型化的分光器。
為達成上述目的，本發(fā)明的分光器的特征在于，具備封裝件， 其具有使光入射于內部的入射口，且由樹脂所形成；導線，其埋入于 封裝件中；分光模塊，其被收納于封裝件內。其中，分光模塊包含 使從入射口入射的光透過的本體部；將透過本體部的光分光而反射的 分光部；以及，光檢測元件，其電連接于導線，用于檢測被分光部分
光而反射的光。并且，在向特定方向的本體部的移動被封裝件的內壁 面限制的狀態(tài)下，分光模塊被封裝件所支撐。
在此分光器中，在向特定方向的本體部的移動被封裝件的內壁面 限制的狀態(tài)下，分光模塊被封裝件所直接支撐，故在謀求小型化的情 形下，也可確實地支撐分光模塊，并可充分確保封裝件的入射口、分 光模塊的分光部以及光檢測元件彼此的位置精度。另外，由于導線被 埋入于封裝件中，故例如以引線接合法等連接導線與光檢測元件時， 可使封裝件本身扮演基座的角色，故可防止分光模塊的破損及移位等。 由此，可維持可靠性，特別是維持正確的分光特性，并且可實現小型 化。
另外，在本發(fā)明的分光器中，優(yōu)選本體部包含具有規(guī)定的面的 基板、和設置于規(guī)定的面與分光部之間的透鏡部；在封裝件的內壁面， 以包圍規(guī)定的面的外緣的方式設有階差部；階差部限制向規(guī)定的面的 平行方向及垂直方向的基板的移動。此時，由設置于封裝件的內壁面 的階差部限制向規(guī)定的面的平行方向及垂直方向的基板的移動，故在 將分光模塊安裝于封裝件上時，可同時施行分光模塊的支撐與定位。 由此，可謀求組裝作業(yè)的效率化，并能夠更進一步提高零件彼此的位 置精度。另外，所謂"規(guī)定的面的平行方向"是指相對于規(guī)定的面大 致平行的至少一個方向，所謂"規(guī)定的面的垂直方向"是指相對于規(guī) 定的面大致垂直的至少一個方向。另外，在本發(fā)明的分光器中，優(yōu)選階差部在規(guī)定的—面的—平行方何 上具有與基板分離的部分。此時，可利用階差部分離的部分一面夾持 基板， 一面進行組裝作業(yè)，故可提高作業(yè)效率。
另外，在本發(fā)明的分光器中，優(yōu)選本體部包含具有規(guī)定的面的 基板、和設置于規(guī)定的面與分光部之間的透鏡部；在封裝件的內壁面， 以包圍規(guī)定的面的外緣的方式設有階差部；階差部限制向規(guī)定的面的 垂直方向的基板的移動，且限制向規(guī)定的面的平行方向的透鏡部的移 動。此時，由于利用設在封裝件的內壁面的階差部限制向規(guī)定的面的 平行方向的基板的移動，且限制向規(guī)定的面的垂直方向的透鏡部的移 動，故可通過將分光模塊安裝于封裝件上，同時施行分光模塊的支撐 與定位。由此，可謀求組裝作業(yè)的效率化，并能夠更進一步提高零件 彼此的位置精度。
另外，在本發(fā)明的分光器中，優(yōu)選封裝件由如具有遮光性或吸 光性的樹脂等一般的阻斷光的樹脂所形成。此時，不必以遮光膜或吸 光膜等覆蓋封裝件的表面即可確實防止雜散光侵入封裝件內。
依據本發(fā)明可維持可靠性，特別是維持正確的分光特性，并且能 夠實現小型化。


圖1是本發(fā)明的實施方式相關的分光器的立體圖。 圖2是沿著圖1所示的II-II線的剖面圖。
圖3是沿著圖i所示的nwii線的剖面圖。
圖4是圖1所示的分光器的分解立體圖。 圖5是圖2所示的分光模塊的放大剖面圖。
圖6是表示另一實施方式相關的分光器的剖面圖，且是對應于圖2 的剖面圖。
圖7是表示另一實施方式相關的分光器的剖面圖，且是對應于圖2 的剖面圖。
圖8是表示另一實施方式相關的分光器的剖面圖，且是對應于圖2 的剖面圖。
圖9是表示設于內壁面的溝的放大圖。

1:分光器；2:分光模塊；3:封裝件；4:本體部；4b:背面(規(guī) 定的面)；6:分光部；7:光檢測元件；8:基板；9:透鏡部；22a:入 射口； 23:導線；24:階差部；27、 28、 29:內壁面；28a:溝部(在規(guī) 定的面的平行方向上與基板分離的部分)。
具體實施例方式
以下，參照

有關本發(fā)明的合適的實施方式。另外，在各 圖中，在同一或相當部分標注同一符號，省略重復說明。另外，在本
說明書中，將入^f于分光器1內的光L1的行進方向定為"下方"，并 使用"上"、"下"、"水平"等表示方向的用語。
如圖1~4所示，分光器1是用于由收納于封裝件3內的分光模塊2 對于從外部入射于封裝件3內的光L1進行分光，檢測并輸出該被分光 的光L2的光譜的裝置。
分光模塊2具備使光Ll透過的本體部4、在本體部4的背面(規(guī) 定的面)4b側將透過本體部4的光L1分光而向前面4a側反射的分光部 6、及檢測被分光部6分光而反射的光L2的光檢測元件7。
如圖5所示，本體部4包含由BK7、派萊克斯玻璃(注冊商標)、 石英等光透過性玻璃或光透過性樹脂等形成為長方形板狀的基板8;及 設置于基板8的背面4b的透鏡部9。此透鏡部9由與基板8相同的材 料、光透過性的無機，有機混合材料、或復制品成型用的光透過性低熔 點玻璃等形成，作為使被分光部6分光而反射的光L2成像于光檢測元 件7的光檢測部7a的透鏡發(fā)揮其功能。透鏡部9被形成為如下形狀 半球狀的透鏡在與其平面部分大致正交且互相大致平行的2個平面被 切掉而形成側面9a、 9b。通過此種形狀，在制造時容易保持透鏡部9， 且可謀求分光模塊2的小型化。透鏡部9被配置成，其側面9a、 9b與 基板8的長度方向大致平行，在由與基板8相同的材料所形成的情形 下，利用光學樹脂及直接焊接法貼合于基板8。
分光部6是具有形成于透鏡部9的外側表面的衍射層11、及形成 于衍射層11的外側表面的反射層12的反射型光柵。衍射層11是通過沿著基板8的長邊方向(在圖5的紙面的左右方向)并列設置多個溝而形 成的，例如適用鋸齒狀剖面的閃耀光柵、矩形狀剖面的二元光柵、正 弦波狀剖面的全息光柵等。此衍射層11例如可通過使光固化性的環(huán)氧 樹脂、丙烯酸樹脂、或有機無機混合樹脂等復制品成型用光學樹脂光 固化而形成。另外，衍射層ll也可通過由熱烙印整形遇熱變形的光透 過性樹脂或玻璃而形成。反射層12呈膜狀，例如在衍射層11的外側 表面蒸鍍Al或Au等而形成。雖未圖示，但通過在反射層12上由蒸鍍 法等積層Si02及MgF2等構成的保護膜而能夠穩(wěn)定地保持反射層12。
光檢測元件7是將長條狀的光電二極管一維排列于與其長邊方向 大致正交的方向而構成，具有檢測被分光部6分光而反射的光L2的 光檢測部7a;及與光檢測部7a并列設置于光電二極管的一維排列方向 上，可供向分光部6行進的光Ll通過的光通過孔7b。光通過孔7b是 向與基板8的短邊方向延伸的狹縫，在對光檢測部7a高精度地被定位 的狀態(tài)下，由蝕刻等所形成。光檢測元件7配置成，光電二極管的一 維排列方向與基板8的長邊方向大致一致，且光檢測部7a朝向基板8 的前面4a—側。另外，光檢測元件7不限定于光電二極管陣列，也可 為C-MOS影像傳ii器或CCD影像傳感器等。
在基板8的前面4a形成有光吸收層13。在光吸收層13，以可供 向分光部6行進的光Ll通過的方式、在與光檢測元件7的光通過孔7b 對向的位置形成狹縫13a，并以可供向光檢測元件7的光檢測部7a行 進的光L2通過的方式、在與光檢測部7a對向的位置形成開口部13b。 光吸收層13被圖案化成特定形狀，并由CrO、含CrO的積層膜、或黑 光阻膜(black resist)等成型為一體。
在光吸收層13的表面，形成有用于傳輸光檢測元件7的輸出輸入 信號等的多個基板布線15。各基板布線15的一端連接于用于固定光檢 測元件7的Au等的凸塊14，另一端連接于形成在基板8的兩端部的 外部輸出入用的電極墊16。另外，雖未圖示，但在基板布線15與光吸 收層13之間最好形成絕緣層。另外，基板布線15也可位于光吸收層 13的下層。在此情況下，使電極墊16部分的光吸收層13開口。光檢 測元件7以使光檢測部7a與基板8的前面4a相對的方式被凸塊14面 朝下接合(face down bonding)而裝載于基板8。另外，將下填料材料17填充于因面朝下接合而產生于基板8與光檢測元件7之間的間隙中，
從而形成光學耦合。
回到圖1~4，如上述方式所構成的分光模塊2以光檢測元件7配置 于上側，且分光部6配置于下側的方式被收納于封裝件3中。此封裝 件3具有以限制本體部4向背面4b的平行方向(規(guī)定的面的平行方向) 及垂直方向(規(guī)定的面的垂直方向)移動的方式支撐著分光模塊2、并阻 斷來自外部的光的功能，其具備上面?zhèn)乳_口的直方體狀的箱體21、和 封閉箱體21的上面?zhèn)鹊拈_口部的蓋體22而構成。另外，在本實施方 式中，在垂直方向上，僅限制向下方的移動。此封裝件3由透光性的 樹脂所成型，通過在其內面涂裝黑樹脂等而形成為可阻斷來自外部的 光。另外，更優(yōu)選為以具有遮光性或吸光性的樹脂，例如液晶性全 芳香性聚酯樹脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或黑環(huán)氧等成型。在 此情況下，不必以遮光膜或吸光膜等覆蓋封裝件3的表面，即可確實 防止雜散光侵入封裝件3內。
蓋體22由樹脂接著材料或樹脂熔接或超音波熔接等而安裝于箱體 21的上端部，用于確保封裝件3內的氣密性。在此蓋體22，在其中央 位置，以可使光Ll通過分光模塊2的光檢測元件7的光通過孔7b的 方式形成有開口即入射口 22a，并以閉塞入射口 22a的方式利用樹脂粘 結等安裝有玻璃窗22b。另外，既可使光L1由入射口 22a直接入射， 或也可在入射口 22a外圍安裝纖維插A用連接器，從而使光L1經由光 纖而入射?；蛘撸部稍谌肷淇?22a安裝透鏡以取代玻璃窗22b。
箱體21通過如下方式而形成，g卩，在長方形板狀的底壁部21a的 長邊方向的兩端部立設側壁部21b、 21c，并在短邊方向的兩端部立設 側壁部21d、 21e，并以插入成型方式將多條導線23埋入側壁部21b、 21c中。在此側壁部21b、 21c、 21d、 21e的內壁面以全周包圍分光模 塊2的基板8的背面4b的外緣的方式設有階差部24。另外，在埋入有 導線23的側壁部21b、 21c的內壁面，在比階差部24位于上側的部位 設有導線導出部26。
階差部24支撐本體部4并限制其向背面4b的平行方向及垂直方 向的移動，其由如下內壁面構成側壁部21b、 21c、 21d、 21e的四個 內壁面27;具有大于內壁面27的內周并形成于該內壁面27的上側的四個內壁面28;以及，在內壁面27及內壁面'28-之間向水平方向形成 擴大的支撐面的內壁面29。上側的內壁面28通過與基板8的四個側面 面接觸而限制向水平方向的基板8的移動，其被形成為，通過支撐基 板8而定位封裝件3的入射口 22a和分光模塊2。內壁面29通過與基 板8的背面4b的四個外緣部面接觸而限制向垂直方向(在此僅指下方) 的基板8的移動，其配置高度滿足在支撐基板8時，分光部6離開 底壁部21a。另外，下側的內壁面27限制向平行方向的透鏡部9的移 動，其被形成為，通過支撐透鏡部9而定位封裝件3的入射口22a與 分光模塊2。具體而言，在基板8的長邊方向上相對的側壁部2Ib、 2c 的內壁面27分別抵接于透鏡部9的與基板8的接合部分的球面狀的緣 部9c、 9d(參照圖2)，在基板8的短邊方向上相對的側壁部21d、 21e 的內壁面27與透鏡部9的側面9a、 9b面接觸(參照圖3)。
導線導出部26是在埋入導線23的側壁部21b、 21c，由在階差部 24的上側進一步設置階差而形成的水平的內面壁而構成，用于導出及 支撐埋入的導線23的上端部23a。此導線導出部26形成于與分光模塊 2的基板8的前面4a相同的高度位置。
導線23在側壁部21b、 21c內部在上下方向上延伸，其下端部向 外側彎曲而被導出至封裝件3的外部，且上端部23a向內側彎曲而被 導出至封裝件3內的導線導出部26之上。另外，此導線23在基板8 的短邊方向上并列設置多條。導線23的上端部23a被導線導出部26 支撐，并且由引線接合法(wire bonding)而與形成于基板8的兩端部 的電極墊16相連接。
說明有關上述的分光器1的作用效果。
在此分光器1中，在向背面4b的平行方向及垂直方向的本體部4 的移動被封裝件3的內壁面27、 29、 28限制的狀態(tài)下，分光模塊2被 封裝件3直接支撐，故在謀求小型化的情形下，也可確實地支撐分光 模塊2，并能夠充分確保封裝件3的入射口22a、分光模塊2的分光部 6及光檢測元件7彼此的位置精度。另外，由于導線23被埋入于封裝 件3并被導線導出部26導出及支撐，故在由引線接合法(wire bonding) 電連接導線23與光檢測元件7時，可使封裝件3的導線導出部26本 身扮演基座的角色，故可防止分光模塊2的破損及移位等。由此，可維持可靠性，特別是維持正確的分光特性，并且還能實現小-型化。
另外，由于以由封裝件3的內壁面27、 28、 29所設置的階差部24 限制基板8的向平行方向及垂直方向的移動，故在將分光模塊2安裝 于封裝件3上時，可同時施行分光模塊2的支撐與定位。由此，可謀 求組裝作業(yè)的效率化，并能夠更進一步提高零件彼此的位置精度。
另外，由于以由封裝件3的內壁面27、 28、 29所設置的階差部24 限制向垂直方向的基板8的移動，并且限制向平行方向的透鏡部9的 移動，因此，在將分光模塊2安裝于封裝件3上時，可同時施行分光 模塊2的支撐與定位。由此，可謀求組裝作業(yè)的效率化，并能夠更進 一步提高零件彼此的位置精度。
本發(fā)明并不限定于上述實施方式。
例如，在本實施方式中，利用下端部與上端部彎曲的導線23而插 入成型的封裝件3，但也可取代此而使用如圖6所示的、利用僅彎曲上 端部并埋入該彎曲部分的導線53而插入成型的封裝件33。另外，如圖 7所示，也可使用從底壁部側將導線63壓入已成型的封裝件43的構造。
另外，在本實施方式中，使用底壁部21a及側壁部21b、 21c、 21d、 21e分離透鏡部9及分光部6的封裝件3，但也可取代此而使用如圖8 所示的、可利用樹脂覆蓋透鏡部9及分光部6全體的封裝件73。或也 可在透鏡部9及分光部6與箱體之間的空間中填充光吸收材料。
另外，在本實施方式中，階差部24的內壁面28面接觸于基板8 的側面的全周并實施支撐，但如圖9所示，也可通過設置溝部(在規(guī)定 的面的平行方向上與基板分離的部分)28a，使其一部分與基板8的側面 分離。由此，在將溝部28a形成于互相相對的位置的情形下，可一邊 在這些溝部28a的位置夾持基板8， 一邊進行組裝作業(yè)，故可提高作業(yè) 效率?；蛞部刹捎脙H利用互相相對的側壁部21b、 21c或側壁部21d、 21e中任一對來支撐基板8，使另一對側壁部的內壁面28分離于基板8 的構成。
另外，在本實施方式中，雖采用基板8及透鏡部9兩者被階差部 24在平行方向上支撐的構成，但也可取代此而采用如下構成，即，僅 基板8或透鏡部9的任一方被階差部24在平行方向上支撐，而另一方 在平行方向上分離于階差部24。另外，在本實施方式中，雖采用階差部24形成于基板8的全周的
構成，但也可取代此而采用如下構成，g卩，斷續(xù)地設置階差部，僅利
用基板8的一部分的區(qū)域施行垂直方向的支撐。
另外，在本實施方式中，雖使用設有光通過孔7b的光檢測元件7，但也可取代此而使用未設有光通過孔的光檢測元件，直接使光L1通過光吸收層13的狹縫13a。
產業(yè)上的可利用性
依據本發(fā)明可維持可靠性，特別是維持正確的分光特性，并且可實現小型化。
權利要求
1.一種分光器，其特征在于，具備封裝件，其具有使光入射于內部的入射口，且由樹脂所形成；導線，其埋入于所述封裝件中；分光模塊，其收納于所述封裝件內，所述分光模塊具有使從所述入射口入射的光透過的本體部；將透過所述本體部的光分光并反射的分光部；光檢測元件，其電連接于所述導線，檢測被所述分光部分光并反射的光，在所述本體部向規(guī)定的方向的移動被所述封裝件的內壁面限制的狀態(tài)下，所述分光模塊被所述封裝件所支撐。
2.如權利要求1所述的分光器，其特征在于，所述本體部包括具有規(guī)定的面的基板、和設于所述規(guī)定的面與所 述分光部之間的透鏡部；在所述封裝件的所述內壁面，以包圍所述規(guī)定的面的外緣的方式 設有階差部；所述階差部限制所述基板向所述規(guī)定的面的平行方向及垂直方向 的移動。
3.如權利要求2所述的分光器，其特征在于，所述階差部在所述規(guī)定的面的平行方向上具有與所述基板分離的 部分。
4.如權利要求1所述的分光器，其特征在于，所述本體部包括具有規(guī)定的面的基板、和設于所述規(guī)定的面與所 述分光部之間的透鏡部；在所述封裝件的所述內壁面，以包圍所述規(guī)定的面的外緣的方式 設有階差部；所述階差部限制所述基板向所述規(guī)定的面的垂直方向的移動，且限制所述透鏡部向所述規(guī)定的面的平行方向的移動,
5.如權利要求1所述的分光器，其特征在于， 所述封裝件由阻斷光的樹脂形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分光器，其在以封裝件(3)的內壁面(27、29、28)限制本體部(4)朝背面(4b)的平行方向及垂直方向移動的狀態(tài)下，以封裝件(3)直接支撐分光模塊，由此在謀求小型化的情形下，也可確實地支撐分光模塊(2)，并充分確保封裝件(3)的入射口(22a)、分光模塊(2)的分光部(6)以及光檢測元件(7)彼此的位置精度。另外，通過將導線(23)埋入封裝件(3)中并以導線導出部(26)予以導出及支撐，在以引線接合法電連接導線(23)與光檢測元件(7)時，可使封裝件(3)的導線導出部(26)本身扮演基座的角色，并防止分光模塊(2)的破損及移位等。
文檔編號G01J3/02GK101641580SQ20088000051
公開日2010年2月3日 申請日期2008年6月9日 優(yōu)先權日2008年3月4日
發(fā)明者柴山勝己 申請人:浜松光子學株式會社