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�？槎钩傻姆止馄�。
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�？榘� 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�？楸环庾凹苯又С牛试谀鼻笮⌒突那� 形下，也可确实地支撑分光�？椋⒖沙浞秩繁７庾凹娜肷淇�、分 光�？榈姆止獠恳约肮饧觳庠舜说奈恢镁�。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�？榈钠扑鸺耙莆坏�。 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�？榘沧坝诜庾凹鲜保赏笔┬蟹止饽？榈闹С庞攵ㄎ�。 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�？榈姆糯笃拭嫱�。
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�？椋�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�？�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�？�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�？�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�？�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�？�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�？�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�？�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�？�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�？� 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�？�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 �？�2，并能够充分确保封装件3的入射口22a、分光�？�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�？�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�？�2安装 于封装件3上时，可同时施行分光�？�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�？�2安装于封装件3上时，可同时施行分光 �？�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�？椋涫漳捎谒龇庾凹冢龇止饽？榫哂惺勾铀鋈肷淇谌肷涞墓馔腹谋咎宀浚唤腹霰咎宀康墓夥止獠⒎瓷涞姆止獠浚还饧觳庠涞缌佑谒龅枷撸觳獗凰龇止獠糠止獠⒎瓷涞墓猓谒霰咎宀肯蚬娑ǖ姆较虻囊贫凰龇庾凹哪诒诿嫦拗频淖刺拢龇止饽？楸凰龇庾凹С�。
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�？椋纱嗽谀鼻笮⌒突那樾蜗拢部扇肥档刂С欧止饽？�(2)，并充分确保封装件(3)的入射口(22a)、分光�？�(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�？�(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
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
