CN101542249B - 分光模块 - Google Patents

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Abstract

分光模块(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)，光通过孔(42)的光入射开口(42a)的一部分被光透过板(16)覆盖。

Description

分光模块
技术领域
本发明涉及对光进行分光并进行检测的分光模块。
背景技术
现有的分光模块，例如已知有专利文献1、2所记载的分光模块。在专利文献1中记载了一种分光模块，该分光模块具备：使光透过的支撑体、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
发明内容
然而，在专利文件1所记载的分光模块中，当将入射狭缝部及二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，分光模块的可靠性有可能下降。
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模块。
为了达到上述目的，本发明的分光模块的特征在于，具备：本体部，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，光通过孔的光入射开口的一部分被光透过板覆盖。
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。并且，光通过孔的光入射开口的一部分被光透过板覆盖。于是，未被光透过板覆盖的部分成为排气部，底填充材料进入光通过孔内，底填充材料的光入射侧表面在光通过孔内成为大致平坦面。因此，能够适当地使光入射于本体部。所以，依照该分光模块，能够提高可靠性。
在本发明的分光模块中，优选光通过孔，以从其中心线方向看时，光入射开口包含光通过孔的光出射开口的方式形成，光透过板，以从中心线方向看时，包含有光出射开口的方式覆盖光入射开口的一部分。依照这种构成，从光通过孔的光出射开口出射的光，通过光透过板、以及因光透过板而成为大致平坦面的底填充材料的光入射侧表面，因而能够适当地使光入射于本体部。
在本发明的分光模块中，优选配线在规定的面侧具有光吸收层。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。
另外，本发明的分光模块的特征在于，具备：本体部，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。
依照本发明，能够提高可靠性。
附图说明
图1是本发明的分光模块的一个实施方式的平面图。
图2是沿着图1的分光模块的II-II线的截面图。
图3是图1的分光模块的光通过孔附近的放大平面图。
图4是图1的分光模块的光通过孔附近的放大截面图。
符号说明
1：分光模块；2：本体部；2a：前面(规定的面)；3：分光部；4：光检测元件；6：光吸收层；6a：光通过部(第1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；42a：光入射开口；42b：光出射开口；CL：中心线。
具体实施方式
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。
图1是本发明的分光模块的一个实施方式的平面图，图2是沿着图1的分光模块的II-II线的截面图。如图1、2所示，分光模块1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。分光模块1通过在分光部3将光L1分光为多个光L2，并在光检测元件4检测光L2，从而测量光L1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21，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21的后面的规定的位置。光透过部件22由与光透过部件21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21的长边方向大致平行的方式配置，在由与光透过部件21相同的材料形成的情况下，通过光学树脂和直接接合(direct bonding)而贴合于光透过部件21。
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，则成为更稳定的素材。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。另外，在反射层5上，可以形成SiO2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21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21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21的前面)，形成有由Al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21的中央部的多个垫部9a、配置于光透过部件21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L1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21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21或光吸收层6之间)，填充有使光L1、L2透过的底填充材料12。此外，光通过孔42的光入射开口的一部分，被固定于光检测元件4的前面的光透过板16覆盖。
图3是图1的分光模块的光通过孔附近的放大平面图，图4是图1的分光模块的光通过孔附近的放大截面图。如图3、4所示，光通过孔42具有划定光L1入射的光入射开口42a的光入射侧部421、以及划定光L1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21的长边方向大致正交的方向延伸的长方体状，光入射侧部421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，以从其中心线CL方向看时，光入射开口42a包含光出射开口42b的方式形成。
光透过板16由光透过性玻璃等形成为长方形薄板状，以从光通过孔42的中心线CL方向看时，包含光出射开口42b的方式，留下沿着光入射开口42a的长边方向的缘部，并覆盖光入射开口42a的一部分。于是，在填充底填充材料12时，未被光透过板16覆盖的光入射开口42a的缘部成为排气部，底填充材料12进入光通过孔42内，底填充材料12的光入射侧表面12a在光通过孔42内成为大致平坦面。另外，光透过板16也可以留下沿着与光入射开口42a的长边方向大致正交的方向的缘部，并覆盖光入射开口42a的一部分。
在如上述般构成的分光模块1中，光L1经由光透过板16、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21、22内行进，到达分光部3。到达分光部3的光L1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、21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，在分光模块1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，能够谋求分光模块1的小型化及低成本化。
另外，在分光模块1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L1、L2透过的底填充材料12填充于光检测元件4的本体部2侧。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，从而在使用分光模块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侧，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，在分光模块1中，以从中心线CL方向看时，光入射开口42a包含光出射开口42b的方式，形成有光通过孔42，光透过板16，以从中心线CL方向看时，包含光出射开口42b的方式，覆盖光入射开口42a的一部分。于是，未被光透过板16覆盖的部分成为排气部，底填充材料12进入光通过孔42内，底填充材料12的光入射侧表面12a在光通过孔42内成为大致平坦面。而且，从光出射开口42b出射的光L1通过光透过板16、以及因光透过板16而成为大致平坦面的底填充材料12的光入射侧表面12a。因此，能够适当地使光L1入射于本体部2。
另外，在分光模块1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，在分光模块1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L1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。
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。

Claims (4)

1.一种分光模块，其特征在于，
具备：
本体部，使光透过；
分光部，对从所述本体部的规定的面入射于所述本体部的光进行分光，并向所述规定的面侧反射；
光检测元件，具有检测被所述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所述规定的面侧的配线；以及
底填充材料，填充于所述光检测元件的所述本体部侧，并使光透过，
所述光检测元件具有使向所述分光部行进的光通过的光通过孔，
所述光通过孔的光入射开口的一部分被光透过板覆盖。
2.如权利要求1所述的分光模块，其特征在于，
所述光通过孔，以从其中心线方向看时，所述光入射开口包含所述光通过孔的光出射开口的方式形成；
所述光透过板，以从所述中心线方向看时，包含所述光通过孔的光出射开口的方式覆盖所述光通过孔的光入射开口的一部分。
3.如权利要求1所述的分光模块，其特征在于，
所述配线在所述规定的面侧具有光吸收层。
4.如权利要求1所述的分光模块，其特征在于，
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。
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