专利名称：分光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及在封装件内收纳分光模块而构成的分光器。
背景技术：
分光器是利用棱镜及衍射光栅等的分光部将作为测定对象的光分 解成各光谱成分的光学装置(例如参照专利文献1)。依据此种分光器， 利用光检测元件检测被分光部分光的光的光谱成分，从而可知光的波 长分布及特定波长成分的强度等。
专利文献l:日本特开平8-145794号公报
发明内容
近年来， 一直在进行着适用于各式各样的分光测定装置及测定系
统的小型分光器的开发。在小型分光器中，有必要以高的位置精度配 置光入射部、光检测元件、分光部等的各光学要素，并使封装件紧密 化。此种小型分光器不管在何种使用场所，均可当场进行光分析，可 使用于环境测量、水果等的甜度确认、打印机等的色补正等。因此， 会因使用环境的不同，将振动及热的负荷施加至分光器，而有可能对 各光学要素的位置精度造成影响。当位置精度不良时，分光器会使对 象光在不需要的部位发生透过或反射而变成杂散光，不能获得正确的 分光特性。从而，特别是在小型分光器中，为应对各式各样的使用环 境，要求高的可靠性。
在上述专利文献1中，揭示了具备安装有各种光学元件的光学台、
及收纳此光学台的容器的分光器。在此分光器中，光学台具有安装光 学元件的元件安装部、及固定于容器的容器固定部，元件安装部是以
悬臂梁构造形成于容器固定部。
将此种上述专利文献1所记载的分光器小型化的情形下，容器的 内壁面与所收纳的各种光学元件的间隔会变得更窄。并且，由于元件安装部是以悬臂梁构造形成于容器固定部，故振动及热的负荷被施加 至分光器时，光学元件会与容器的内壁面接触，有时有发生破损的忧 虑。另外，由于光学元件的位置精度变差而产生杂散光，故不能获得 正确的分光特性。
因此，本发明是鉴于此种情况而完成的，其目的在于提供可维持 可靠性特别是可维持正确的分光特性的同时能实现小型化的分光器。
为达成上述目的，本发明的分光器的特征在于，具备封装件， 其具有使光入射于内部的入射口，且由树脂所形成；导线，其埋入于 封装件中；分光模块，其被收纳于封装件内。其中，分光模块包含 使从入射口入射的光透过的本体部；将透过本体部的光分光而反射的 分光部；以及，光检测元件，其电连接于导线，用于检测被分光部分
光而反射的光。并且，在向特定方向的本体部的移动被封装件的内壁 面限制的状态下，分光模块被封装件所支撑。
在此分光器中，在向特定方向的本体部的移动被封装件的内壁面 限制的状态下，分光模块被封装件所直接支撑，故在谋求小型化的情 形下，也可确实地支撑分光模块，并可充分确保封装件的入射口、分 光模块的分光部以及光检测元件彼此的位置精度。另外，由于导线被 埋入于封装件中，故例如以引线接合法等连接导线与光检测元件时， 可使封装件本身扮演基座的角色，故可防止分光模块的破损及移位等。 由此，可维持可靠性，特别是维持正确的分光特性，并且可实现小型 化。
另外，在本发明的分光器中，优选本体部包含具有规定的面的 基板、和设置于规定的面与分光部之间的透镜部；在封装件的内壁面， 以包围规定的面的外缘的方式设有阶差部；阶差部限制向规定的面的 平行方向及垂直方向的基板的移动。此时，由设置于封装件的内壁面 的阶差部限制向规定的面的平行方向及垂直方向的基板的移动，故在 将分光模块安装于封装件上时，可同时施行分光模块的支撑与定位。 由此，可谋求组装作业的效率化，并能够更进一步提高零件彼此的位 置精度。另外，所谓"规定的面的平行方向"是指相对于规定的面大 致平行的至少一个方向，所谓"规定的面的垂直方向"是指相对于规 定的面大致垂直的至少一个方向。另外，在本发明的分光器中，优选阶差部在规定的—面的—平行方何 上具有与基板分离的部分。此时，可利用阶差部分离的部分一面夹持 基板， 一面进行组装作业，故可提高作业效率。
另外，在本发明的分光器中，优选本体部包含具有规定的面的 基板、和设置于规定的面与分光部之间的透镜部；在封装件的内壁面， 以包围规定的面的外缘的方式设有阶差部；阶差部限制向规定的面的 垂直方向的基板的移动，且限制向规定的面的平行方向的透镜部的移 动。此时，由于利用设在封装件的内壁面的阶差部限制向规定的面的 平行方向的基板的移动，且限制向规定的面的垂直方向的透镜部的移 动，故可通过将分光模块安装于封装件上，同时施行分光模块的支撑 与定位。由此，可谋求组装作业的效率化，并能够更进一步提高零件 彼此的位置精度。
另外，在本发明的分光器中，优选封装件由如具有遮光性或吸 光性的树脂等一般的阻断光的树脂所形成。此时，不必以遮光膜或吸 光膜等覆盖封装件的表面即可确实防止杂散光侵入封装件内。
依据本发明可维持可靠性，特别是维持正确的分光特性，并且能 够实现小型化。
图1是本发明的实施方式相关的分光器的立体图。 图2是沿着图1所示的II-II线的剖面图。
图3是沿着图i所示的nwii线的剖面图。
图4是图1所示的分光器的分解立体图。 图5是图2所示的分光模块的放大剖面图。
图6是表示另一实施方式相关的分光器的剖面图，且是对应于图2 的剖面图。
图7是表示另一实施方式相关的分光器的剖面图，且是对应于图2 的剖面图。
图8是表示另一实施方式相关的分光器的剖面图，且是对应于图2 的剖面图。
图9是表示设于内壁面的沟的放大图。
1:分光器；2:分光模块；3:封装件；4:本体部；4b:背面(规 定的面)；6:分光部；7:光检测元件；8:基板；9:透镜部；22a:入 射口； 23:导线；24:阶差部；27、 28、 29:内壁面；28a:沟部(在规 定的面的平行方向上与基板分离的部分)。
具体实施例方式
以下，参照
有关本发明的合适的实施方式。另外，在各 图中，在同一或相当部分标注同一符号，省略重复说明。另外，在本
说明书中，将入^f于分光器1内的光L1的行进方向定为"下方"，并 使用"上"、"下"、"水平"等表示方向的用语。
如图1~4所示，分光器1是用于由收纳于封装件3内的分光模块2 对于从外部入射于封装件3内的光L1进行分光，检测并输出该被分光 的光L2的光谱的装置。
分光模块2具备使光Ll透过的本体部4、在本体部4的背面(规 定的面)4b侧将透过本体部4的光L1分光而向前面4a侧反射的分光部 6、及检测被分光部6分光而反射的光L2的光检测元件7。
如图5所示，本体部4包含由BK7、派莱克斯玻璃(注册商标)、 石英等光透过性玻璃或光透过性树脂等形成为长方形板状的基板8;及 设置于基板8的背面4b的透镜部9。此透镜部9由与基板8相同的材 料、光透过性的无机，有机混合材料、或复制品成型用的光透过性低熔 点玻璃等形成，作为使被分光部6分光而反射的光L2成像于光检测元 件7的光检测部7a的透镜发挥其功能。透镜部9被形成为如下形状 半球状的透镜在与其平面部分大致正交且互相大致平行的2个平面被 切掉而形成侧面9a、 9b。通过此种形状，在制造时容易保持透镜部9， 且可谋求分光模块2的小型化。透镜部9被配置成，其侧面9a、 9b与 基板8的长度方向大致平行，在由与基板8相同的材料所形成的情形 下，利用光学树脂及直接焊接法贴合于基板8。
分光部6是具有形成于透镜部9的外侧表面的衍射层11、及形成 于衍射层11的外侧表面的反射层12的反射型光栅。衍射层11是通过沿着基板8的长边方向(在图5的纸面的左右方向)并列设置多个沟而形 成的，例如适用锯齿状剖面的闪耀光栅、矩形状剖面的二元光栅、正 弦波状剖面的全息光栅等。此衍射层11例如可通过使光固化性的环氧 树脂、丙烯酸树脂、或有机无机混合树脂等复制品成型用光学树脂光 固化而形成。另外，衍射层ll也可通过由热烙印整形遇热变形的光透 过性树脂或玻璃而形成。反射层12呈膜状，例如在衍射层11的外侧 表面蒸镀Al或Au等而形成。虽未图示，但通过在反射层12上由蒸镀 法等积层Si02及MgF2等构成的保护膜而能够稳定地保持反射层12。
光检测元件7是将长条状的光电二极管一维排列于与其长边方向 大致正交的方向而构成，具有检测被分光部6分光而反射的光L2的 光检测部7a;及与光检测部7a并列设置于光电二极管的一维排列方向 上，可供向分光部6行进的光Ll通过的光通过孔7b。光通过孔7b是 向与基板8的短边方向延伸的狭缝，在对光检测部7a高精度地被定位 的状态下，由蚀刻等所形成。光检测元件7配置成，光电二极管的一 维排列方向与基板8的长边方向大致一致，且光检测部7a朝向基板8 的前面4a—侧。另外，光检测元件7不限定于光电二极管阵列，也可 为C-MOS影像传ii器或CCD影像传感器等。
在基板8的前面4a形成有光吸收层13。在光吸收层13，以可供 向分光部6行进的光Ll通过的方式、在与光检测元件7的光通过孔7b 对向的位置形成狭缝13a，并以可供向光检测元件7的光检测部7a行 进的光L2通过的方式、在与光检测部7a对向的位置形成开口部13b。 光吸收层13被图案化成特定形状，并由CrO、含CrO的积层膜、或黑 光阻膜(black resist)等成型为一体。
在光吸收层13的表面，形成有用于传输光检测元件7的输出输入 信号等的多个基板布线15。各基板布线15的一端连接于用于固定光检 测元件7的Au等的凸块14，另一端连接于形成在基板8的两端部的 外部输出入用的电极垫16。另外，虽未图示，但在基板布线15与光吸 收层13之间最好形成绝缘层。另外，基板布线15也可位于光吸收层 13的下层。在此情况下，使电极垫16部分的光吸收层13开口。光检 测元件7以使光检测部7a与基板8的前面4a相对的方式被凸块14面 朝下接合(face down bonding)而装载于基板8。另外，将下填料材料17填充于因面朝下接合而产生于基板8与光检测元件7之间的间隙中，
从而形成光学耦合。
回到图1~4，如上述方式所构成的分光模块2以光检测元件7配置 于上侧，且分光部6配置于下侧的方式被收纳于封装件3中。此封装 件3具有以限制本体部4向背面4b的平行方向(规定的面的平行方向) 及垂直方向(规定的面的垂直方向)移动的方式支撑着分光模块2、并阻 断来自外部的光的功能，其具备上面侧开口的直方体状的箱体21、和 封闭箱体21的上面侧的开口部的盖体22而构成。另外，在本实施方 式中，在垂直方向上，仅限制向下方的移动。此封装件3由透光性的 树脂所成型，通过在其内面涂装黑树脂等而形成为可阻断来自外部的 光。另外，更优选为以具有遮光性或吸光性的树脂，例如液晶性全 芳香性聚酯树脂、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或黑环氧等成型。在 此情况下，不必以遮光膜或吸光膜等覆盖封装件3的表面，即可确实 防止杂散光侵入封装件3内。
盖体22由树脂接着材料或树脂熔接或超音波熔接等而安装于箱体 21的上端部，用于确保封装件3内的气密性。在此盖体22，在其中央 位置，以可使光Ll通过分光模块2的光检测元件7的光通过孔7b的 方式形成有开口即入射口 22a，并以闭塞入射口 22a的方式利用树脂粘 结等安装有玻璃窗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外围安装纤维插A用连接器，从而使光L1经由光 纤而入射。或者，也可在入射口 22a安装透镜以取代玻璃窗22b。
箱体21通过如下方式而形成，g卩，在长方形板状的底壁部21a的 长边方向的两端部立设侧壁部21b、 21c，并在短边方向的两端部立设 侧壁部21d、 21e，并以插入成型方式将多条导线23埋入侧壁部21b、 21c中。在此侧壁部21b、 21c、 21d、 21e的内壁面以全周包围分光模 块2的基板8的背面4b的外缘的方式设有阶差部24。另外，在埋入有 导线23的侧壁部21b、 21c的内壁面，在比阶差部24位于上侧的部位 设有导线导出部26。
阶差部24支撑本体部4并限制其向背面4b的平行方向及垂直方 向的移动，其由如下内壁面构成侧壁部21b、 21c、 21d、 21e的四个 内壁面27;具有大于内壁面27的内周并形成于该内壁面27的上侧的四个内壁面28;以及，在内壁面27及内壁面'28-之间向水平方向形成 扩大的支撑面的内壁面29。上侧的内壁面28通过与基板8的四个侧面 面接触而限制向水平方向的基板8的移动，其被形成为，通过支撑基 板8而定位封装件3的入射口 22a和分光模块2。内壁面29通过与基 板8的背面4b的四个外缘部面接触而限制向垂直方向(在此仅指下方) 的基板8的移动，其配置高度满足在支撑基板8时，分光部6离开 底壁部21a。另外，下侧的内壁面27限制向平行方向的透镜部9的移 动，其被形成为，通过支撑透镜部9而定位封装件3的入射口22a与 分光模块2。具体而言，在基板8的长边方向上相对的侧壁部2Ib、 2c 的内壁面27分别抵接于透镜部9的与基板8的接合部分的球面状的缘 部9c、 9d(参照图2)，在基板8的短边方向上相对的侧壁部21d、 21e 的内壁面27与透镜部9的侧面9a、 9b面接触(参照图3)。
导线导出部26是在埋入导线23的侧壁部21b、 21c，由在阶差部 24的上侧进一步设置阶差而形成的水平的内面壁而构成，用于导出及 支撑埋入的导线23的上端部23a。此导线导出部26形成于与分光模块 2的基板8的前面4a相同的高度位置。
导线23在侧壁部21b、 21c内部在上下方向上延伸，其下端部向 外侧弯曲而被导出至封装件3的外部，且上端部23a向内侧弯曲而被 导出至封装件3内的导线导出部26之上。另外，此导线23在基板8 的短边方向上并列设置多条。导线23的上端部23a被导线导出部26 支撑，并且由引线接合法(wire bonding)而与形成于基板8的两端部 的电极垫16相连接。
说明有关上述的分光器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体部4 的移动被封装件3的内壁面27、 29、 28限制的状态下，分光模块2被 封装件3直接支撑，故在谋求小型化的情形下，也可确实地支撑分光 模块2，并能够充分确保封装件3的入射口22a、分光模块2的分光部 6及光检测元件7彼此的位置精度。另外，由于导线23被埋入于封装 件3并被导线导出部26导出及支撑，故在由引线接合法(wire bonding) 电连接导线23与光检测元件7时，可使封装件3的导线导出部26本 身扮演基座的角色，故可防止分光模块2的破损及移位等。由此，可维持可靠性，特别是维持正确的分光特性，并且还能实现小-型化。
另外，由于以由封装件3的内壁面27、 28、 29所设置的阶差部24 限制基板8的向平行方向及垂直方向的移动，故在将分光模块2安装 于封装件3上时，可同时施行分光模块2的支撑与定位。由此，可谋 求组装作业的效率化，并能够更进一步提高零件彼此的位置精度。
另外，由于以由封装件3的内壁面27、 28、 29所设置的阶差部24 限制向垂直方向的基板8的移动，并且限制向平行方向的透镜部9的 移动，因此，在将分光模块2安装于封装件3上时，可同时施行分光 模块2的支撑与定位。由此，可谋求组装作业的效率化，并能够更进 一步提高零件彼此的位置精度。
本发明并不限定于上述实施方式。
例如，在本实施方式中，利用下端部与上端部弯曲的导线23而插 入成型的封装件3，但也可取代此而使用如图6所示的、利用仅弯曲上 端部并埋入该弯曲部分的导线53而插入成型的封装件33。另外，如图 7所示，也可使用从底壁部侧将导线63压入已成型的封装件43的构造。
另外，在本实施方式中，使用底壁部21a及侧壁部21b、 21c、 21d、 21e分离透镜部9及分光部6的封装件3，但也可取代此而使用如图8 所示的、可利用树脂覆盖透镜部9及分光部6全体的封装件73。或也 可在透镜部9及分光部6与箱体之间的空间中填充光吸收材料。
另外，在本实施方式中，阶差部24的内壁面28面接触于基板8 的侧面的全周并实施支撑，但如图9所示，也可通过设置沟部(在规定 的面的平行方向上与基板分离的部分)28a，使其一部分与基板8的侧面 分离。由此，在将沟部28a形成于互相相对的位置的情形下，可一边 在这些沟部28a的位置夹持基板8， 一边进行组装作业，故可提高作业 效率。或也可采用仅利用互相相对的侧壁部21b、 21c或侧壁部21d、 21e中任一对来支撑基板8，使另一对侧壁部的内壁面28分离于基板8 的构成。
另外，在本实施方式中，虽采用基板8及透镜部9两者被阶差部 24在平行方向上支撑的构成，但也可取代此而采用如下构成，即，仅 基板8或透镜部9的任一方被阶差部24在平行方向上支撑，而另一方 在平行方向上分离于阶差部24。另外，在本实施方式中，虽采用阶差部24形成于基板8的全周的
构成，但也可取代此而采用如下构成，g卩，断续地设置阶差部，仅利
用基板8的一部分的区域施行垂直方向的支撑。
另外，在本实施方式中，虽使用设有光通过孔7b的光检测元件7，但也可取代此而使用未设有光通过孔的光检测元件，直接使光L1通过光吸收层13的狭缝13a。
产业上的可利用性
依据本发明可维持可靠性，特别是维持正确的分光特性，并且可实现小型化。
权利要求
1.一种分光器，其特征在于，具备封装件，其具有使光入射于内部的入射口，且由树脂所形成；导线，其埋入于所述封装件中；分光模块，其收纳于所述封装件内，所述分光模块具有使从所述入射口入射的光透过的本体部；将透过所述本体部的光分光并反射的分光部；光检测元件，其电连接于所述导线，检测被所述分光部分光并反射的光，在所述本体部向规定的方向的移动被所述封装件的内壁面限制的状态下，所述分光模块被所述封装件所支撑。
2.如权利要求1所述的分光器，其特征在于，所述本体部包括具有规定的面的基板、和设于所述规定的面与所 述分光部之间的透镜部；在所述封装件的所述内壁面，以包围所述规定的面的外缘的方式 设有阶差部；所述阶差部限制所述基板向所述规定的面的平行方向及垂直方向 的移动。
3.如权利要求2所述的分光器，其特征在于，所述阶差部在所述规定的面的平行方向上具有与所述基板分离的 部分。
4.如权利要求1所述的分光器，其特征在于，所述本体部包括具有规定的面的基板、和设于所述规定的面与所 述分光部之间的透镜部；在所述封装件的所述内壁面，以包围所述规定的面的外缘的方式 设有阶差部；所述阶差部限制所述基板向所述规定的面的垂直方向的移动，且限制所述透镜部向所述规定的面的平行方向的移动,
5.如权利要求1所述的分光器，其特征在于， 所述封装件由阻断光的树脂形成。
全文摘要
本发明涉及一种分光器，其在以封装件(3)的内壁面(27、29、28)限制本体部(4)朝背面(4b)的平行方向及垂直方向移动的状态下，以封装件(3)直接支撑分光模块，由此在谋求小型化的情形下，也可确实地支撑分光模块(2)，并充分确保封装件(3)的入射口(22a)、分光模块(2)的分光部(6)以及光检测元件(7)彼此的位置精度。另外，通过将导线(23)埋入封装件(3)中并以导线导出部(26)予以导出及支撑，在以引线接合法电连接导线(23)与光检测元件(7)时，可使封装件(3)的导线导出部(26)本身扮演基座的角色，并防止分光模块(2)的破损及移位等。
文档编号G01J3/02GK101641580SQ20088000051
公开日2010年2月3日 申请日期2008年6月9日 优先权日2008年3月4日
发明者柴山胜己 申请人:浜松光子学株式会社