[go: up one dir, main page]

CN112534222A - 光谱仪装置以及用于制造光谱仪装置的方法 - Google Patents

光谱仪装置以及用于制造光谱仪装置的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112534222A
CN112534222A CN201980050931.3A CN201980050931A CN112534222A CN 112534222 A CN112534222 A CN 112534222A CN 201980050931 A CN201980050931 A CN 201980050931A CN 112534222 A CN112534222 A CN 112534222A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
arrangement
fabry
interferometer unit
perot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980050931.3A
Other languages
English (en)
Inventor
M·胡斯尼克
C·胡贝尔
R·罗德尔
B·斯坦
C·谢林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of CN112534222A publication Critical patent/CN112534222A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0208Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using focussing or collimating elements, e.g. lenses or mirrors; performing aberration correction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0205Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/021Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using plane or convex mirrors, parallel phase plates, or particular reflectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0256Compact construction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0256Compact construction
    • G01J3/0259Monolithic
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02Details
    • G01J3/0286Constructional arrangements for compensating for fluctuations caused by temperature, humidity or pressure, or using cooling or temperature stabilization of parts of the device; Controlling the atmosphere inside a spectrometer, e.g. vacuum
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/26Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/2803Investigating the spectrum using photoelectric array detector
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/45Interferometric spectrometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J2003/2866Markers; Calibrating of scan
    • G01J2003/2869Background correcting

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

本发明涉及一种光谱仪装置(10),该光谱仪装置包括:法布里珀罗‑干涉仪单元(FP),该法布里珀罗‑干涉仪单元包括第一载体基底(TS1),其中所述第一载体基底(TS1)布置在法布里珀罗‑干涉仪单元(FP)的下侧(U)上并且具有光学孔径(NA);第一基底(K)和/或第二基底(S),该第一基底布置在法布里珀罗‑干涉仪单元(FP)的背离下侧(U)的上侧(O)上,其中所述第一载体基底(TS1)以下侧(U)布置在第二基底(S)上;布置在第二基底(S)上或中和/或布置在第一基底(K)上或中的光电探测器装置(PD),其中,光电探测器装置(PD)的第一电联接区域(A1)和法布里珀罗‑干涉仪单元(FP)的第二电联接区域(A2)可以从同一方向进行电接触。

Description

光谱仪装置以及用于制造光谱仪装置的方法
技术领域
本发明涉及一种光谱仪装置以及一种用于制造光谱仪装置的方法。
背景技术
为了制造尽可能成本有利的和小型的但是高性能的光谱仪大多存在如下要求,即,尽可能少的部件和尽可能最少数量的可简单且成本有利地实施的制造步骤就够用并且实现尽可能小的结构尺寸。然而,通常为了制造光谱仪装置需要许多方法步骤或部件,其也能够引起大的结构体积并且能够提高用于部件和制造的所产生的成本。
在US 7286244 中给出一种具有法布里珀罗-干涉仪单元的探测器结构作为小型化光谱仪的一部分。光谱仪的此类实施方案也从文献US 2016/245696 和US 2016/245697得知。
发明内容
本发明提供一种根据权利要求1所述的光谱仪装置和一种根据权利要求15所述的用于制造光谱仪装置的方法。
优选的改进方案是从属权利要求的主题。
本发明所基于的思想在于,给出一种光谱仪装置,其特征在于小的结构尺寸并且具有法布里珀罗-干涉仪的组件(封装件)和/或探测器系统的成本有利的制造方式。在此,有利地提供具有尽可能小的结构尺寸的尽可能成本有利的但是仍高性能的光谱仪装置,其中所使用的结构部件的数量有利地保持尽可能小并且在制造时可以有利地仅仅应用尽可能最小数量的有待有利地简单且成本有利地实施的制造步骤。
根据本发明,该光谱仪装置包括:包括第一载体基底的法布里珀罗-干涉仪单元,其中该第一载体基底位于该法布里珀罗-干涉仪单元的下侧上并具有光学孔径;第一基底和/或第二基底,所述第一基底布置在所述法布里珀罗-干涉仪单元的、背离所述下侧的上侧上,其中所述第一载体基底以所述下侧布置在所述第二基底上;光电探测器装置,其布置在第二基底上或中和/或布置在第一基底上或中,其中,光电探测器装置的第一电联接区域和法布里珀罗-干涉仪单元的第二电联接区域可以从同一个方向进行电接触。
根据光谱仪装置的一种优选的实施方式,第一基底包括盖基底(Kappensubstrat),利用该盖基底可以遮盖法布里珀罗-干涉仪单元,并且第二基底包括基座基底(Sockelsubstrat),在该基座基底上可以安置有法布里珀罗-干涉仪单元。
根据光谱仪装置的一种优选的实施方式,光学孔径由第一载体基底中的开口或第一载体基底上的不透明涂层形成。
不透明涂层也可以在孔径的区域中布置在第一和/或第二基底上。
根据光谱仪装置的一种优选的实施方式,光谱仪装置包括反射器装置,其沿着光入射方向布置在光电探测器装置之后,从而光电探测器装置布置在反射器装置和法布里珀罗-干涉仪单元之间。
光电探测器装置可以有利地包括一个或多个用于探测光的探测器,所述探测器可以布置在光谱仪装置中的一个位置上或者在空间上分开地布置在多个位置上。
盖基底可以有利地借助于接合连接布置在法布里珀罗-干涉仪单元上,其中例如可以使用如下接合框架,该接合框架可以布置或成型在法布里珀罗-干涉仪单元上,并且可以将盖基底套装到该接合框架上。以类似的方式,法布里珀罗-干涉仪单元可以通过另一个接合框架布置在基座基底上。
基座基底和/或盖基底可以有利地在光电探测器装置能够布置在其上的一侧上包括电印制导线和联接区域、像比如接合焊盘(Bondpads)(引线接头区域)。基座基底和盖基底在光电探测器装置的区域之外的待分析的波长范围中对于入射的和待探测的光是透射的。基座基底和/或盖基底例如可以有利地由硅、玻璃或蓝宝石构成。
光电探测器装置可以有利地借助于接合连接(例如直接接合连接)和/或粘合连接与法布里珀罗-干涉仪单元连接或布置在其上。
接合连接可以有利地对于光而言透射地成型。在这种意义上可以有利地取消在基座基底与法布里珀罗-干涉仪单元之间和/或在盖基底与法布里珀罗-干涉仪单元之间的粘合连接,并且可以有利地避免到在内部安装在光谱仪装置中的光电探测器装置上的光减弱。
光谱仪装置有利地是一种测量结构。在该光谱仪装置中,法布里珀罗-干涉仪单元和光电探测器装置有利地如此相互连接或布置或成型在光谱仪装置中,使得第一联接区域和第二联接区域有利地指向同一方向,例如与光入射方向相反或相同,换言之面向或背离光入射方向。通过两个联接区域的相同的定向,法布里珀罗-干涉仪单元和光电探测器装置可以有利地在同一个电接触步骤中电联接,例如分别用一个引线接合接头(Drahtbondanschluss)进行引线接合。由此有利地减少电联接时方法步骤的数目,而在已知的器件及其制造方法中,首先进行探测器的引线接合,然后安装法布里珀罗-干涉仪单元,并且然后进行法布里珀罗-干涉仪单元的引线接合,并且为此大多还需要附加的部件,诸如间隔件(间隔保持件)。相反,利用根据本发明的结构可以有利地实现成本降低和工作步骤的减少。通过光谱仪装置的有利地小的结构尺寸,可以有利地使引线接头、特别是联接引线的长度特别短。
此外,光谱仪装置可以包括多个法布里珀罗-干涉仪单元。
根据本发明的光谱仪装置有利地通过少量的部件来实现。此外,在其制造时可以使成本耗费的制造步骤的数量最小化,例如可以有利地省去法布里珀罗-干涉仪单元相对于安装在电路板(印刷电路板)上的探测器的必要的定向。
根据光谱仪装置的一种优选的实施方式,法布里珀罗-干涉仪单元封装并成型为MEMS构件。
所述法布里珀罗-干涉仪单元有利地至少从一侧予以封装,其中该封装可以有利地通过将法布里珀罗-干涉仪单元夹在基座基底和/或盖基底之间来实现。在此,法布里珀罗-干涉仪单元有利地通过基座基底和盖基底与环境屏蔽。MEMS构件有利地是指微机械器件。
根据光谱仪装置的一种优选的实施方式,第一电联接区域和第二电联接区域面向或背离光入射方向。
根据光谱仪装置的一种优选的实施方式,该光谱仪装置包括温度传感器装置,其集成在第二基底和/或第一基底和/或法布里珀罗-干涉仪单元中,并布置在光学孔径外。
温度传感器装置可以有利地包括任何类型的可集成在基底或晶片中的或可安装在基底或晶片上的温度感测元件,例如pn二极管或热敏电阻。优选地,温度传感器装置可以与光电探测器装置的第一传感器组合地实施,所述第一传感器集成到盖基底中。在此,温度传感器装置布置在光学孔径之外的区域中,在该区域中也可以在盖基底或基座基底中或上布置有金属遮盖部,所述金属遮盖部有利地减少或甚至避免在温度传感器装置的区域中、例如在盖基底中或直接在温度传感器装置上对于光的光学吸收,并且因此减少或甚至避免通过入射到光谱仪装置中的光对温度测量的测量修改。金属遮盖部有利地从温度传感器装置起逆着光入射方向布置在盖基底中或上。
根据光谱仪装置的一种优选的实施方式,光电探测器装置包括第一传感器,该第一传感器集成到第一基底中。
光电探测器装置也可以有利地包括分立地(diskret)成型的光探测器或传感器,它们作为独立的器件成型并且可以布置在盖基底上或在基座基底上、光学孔径内部或外部。在此,分立的传感器可以被接合在基座基底或盖基底上,由此可以有利地取消吸收光或遮盖光的粘合连接。由此,可以有利地增大待分析或待探测的并且入射到传感器上的光的产率,因为粘合剂、例如有机粘合剂可以拥有自身的吸收带并且可以影响入射的待分析光谱。在光学孔径的区域中可以布置有第一传感器,并且也可以布置光电探测器装置的另一个分立的探测器,也就是例如两个都布置在法布里珀罗-干涉仪单元的光轴上,或者在第一载体基底中的孔径的俯视图中,布置在该孔径内部。然而,也可以将至少第一传感器或分立的探测器布置在光学孔径的外部。第一传感器也可以有利地在俯视图中观察延伸超过孔径。第一传感器可以在盖基底或基座基底的边缘区域中具有第一电联接区域,该第一传感器例如可以有线地联接在所述第一电联接区域上。
根据光谱仪装置的一种优选的实施方式,光电探测器装置包括第二传感器,该第二传感器在光学孔径的外部布置在第一基底和/或第二基底上或中,其中第一基底和/或第二基底在第二传感器的区域中包括金属遮盖部,该金属遮盖部与光入射方向相反地遮盖第二传感器。
第二传感器有利地布置在盖基底和/或基座基底上或集成到其中。在此,金属遮盖部和有利地包括光感测元件、诸如二极管的第二传感器有利地是用于暗电流测量的基准探测器。换言之,由此可以有利地测定和考虑在光谱仪装置的、在测量时间点不存在入射光的位置上的暗电流。优选地,第二传感器可以与光电探测器装置的第一传感器组合地实施,该第一传感器可以集成到盖基底或基座基底中。第二传感器可以作为分立的、单独的传感器器件布置在盖基底或基座基底处或上或者集成到其中。
根据光谱仪装置的一种优选的实施方式,反射器装置包括具有第一焦点的抛物面形状,并且光电探测器装置至少位于第一焦点上,其中第一焦点位于法布里珀罗-干涉仪单元的光轴上。
反射器装置可以有利地包括一个或多个反射镜元件或透镜。法布里珀罗-干涉仪单元的光轴有利地垂直于第一载体基底的平面的伸展方向并平行于或逆着光入射方向延伸穿过第一载体基底中的孔径。反射器装置有利地覆盖法布里珀罗-干涉仪单元上的半空间,该半空间沿着光入射方向跟随法布里珀罗-干涉仪单元,并且将入射的光,在该入射的光通过法布里珀罗-干涉仪单元和盖基底以及基座基底(也可以是其他顺序)之后,有利地被至少部分地反射回到最后被光通过的基底(盖基底或基座基底),尤其是被至少部分地反射回到布置在其上或其中的光电探测器装置上,并且有利地将光在第一焦点上聚焦。由此,有利地增加待探测的光的信号强度,因为在第一次通过位于光学孔径中的光轴上的光电探测器装置时没有被完全吸收的光或有利地借助于反射器装置(其可以被成型为反射的光学元件)而经过的光可以被有利地抛射回到光电探测器装置上。
为了基准化对于光的测量,光电探测器装置可以有利地包括附加的部件、例如光探测器,其有利地布置在光学孔径外部并且因此有利地布置在第一焦点之外并且可以通过金属遮盖部相对于入射的光被遮盖。金属遮盖部例如可以包括基底上或基底中的任何类型的基本上平面的金属化部或包括金属层。
入射的光通过凹面镜、有利地在其焦点上的成像有利地确保根据探测器面积和反射镜的焦距(焦距)来限制法布里珀罗-干涉仪单元的接受角。通过将光聚焦到焦点中,可以有利地使用光电探测器装置的小的光探测器,这有利地节省另外的成本。
根据光谱仪装置的一种优选的实施方式,该反射器装置包括具有第一焦点和第二焦点的至少部分椭圆形的形状,并且该光电探测器装置布置在该第二焦点,其中该第二焦点位于该法布里珀罗-干涉仪单元的光轴之外。
光电探测器装置可以有利地包括在第一焦点中的光学孔径内的一个传感器区域和在第二焦点中的光学孔径外的另一传感器区域。这些传感器区域可以包括光探测器,它们分别布置在基底(基座基底和/或盖基底)上或中。反射器装置有利地具有包括两个焦点的椭圆形的形状,其中光可以被聚集到第一焦点中并且可以被集中地聚焦到第二焦点上。第二焦点中的光电探测器装置可以有利地被粘合在基座基底或盖基底上,因为光在第二焦点位置处有利地通过反射镜从与光入射方向相反的方向偏转到光电探测器装置上并且不必透射基底和必要时透射粘合剂。
根据光谱仪装置的一种优选的实施方式,该光谱仪装置包括第二载体基底,第二基底布置在该第二载体基底上并且至少部分地借助于粘合连接予以固定。
第二载体基底例如可以包括电路板。
第二载体基底有利地包括电子载体基底、例如电路板,有利地小型化的光谱仪装置可以布置和固定在其上。
根据光谱仪装置的一种优选的实施方式,第二基底在下侧上包括第一区域并且在该第一区域上可以利用粘合连接安装在第二载体基底上。
根据光谱仪装置的一种优选的实施方式,第二基底在下侧上包括第二区域并且可以以该第二区域通过安装止挡安装在第二载体基底上。
粘合连接有利地限制到第一区域上,从而安装止挡可以没有粘合连接。安装止挡可以包括基座,例如作为用于第二载体基底上的基座基底的间隔保持件和/或支座点。在第二区域中也可以有利地布置有光阑,该光阑对于入射的光有利地是不可穿透的。光阑可以在基座基底的整个或仅部分地在面向第二载体基底的下侧上延伸,有利地布置或施加在该下侧上,并且包括用于透光的开口,该开口在横向伸展范围可以相应于第一载体基底中的光学孔径。第一区域也可以包括光阑,该光阑在那里可以利用粘合连接与第二载体基底连接。第一区域有利地位于基座基底的这样的区域中,在该区域处可以设置法布里珀罗-干涉仪单元的第二电联接区域、例如其引线接合焊盘,由此可以实现引线接合接触的改进的质量。
根据光谱仪装置的一种优选的实施方式,反射器装置包括凹面镜。
通过使用反射镜,可以有利地相对于具有透镜的实施方案减小光谱仪装置的结构尺寸。
根据光谱仪装置的一种优选的实施方式,光电探测器装置利用接合连接布置在第二基底上或者布置在第一基底上。
替代于此,也可行的是,光电探测器装置利用粘合连接布置在基座基底上或者盖基底上。
根据本发明,在用于制造光谱仪装置的方法中,提供第一基底和/或第二基底和具有第一载体基底的法布里珀罗-干涉仪单元,其中该第一载体基底布置在法布里珀罗-干涉仪单元的下侧上并且具有光学孔径;将具有第一载体基底的法布里珀罗-干涉仪单元布置在第二基底上,其中第一载体基底以下侧放置在第二基底上,和/或将第一基底布置在法布里珀罗-干涉仪单元上,其中第一基底布置在法布里珀罗-干涉仪单元的、背离下侧的上侧上,并且其中在第二基底上或其中和/或在第一基底上或其中布置光电探测器装置或者集成到其中;和使得光电探测器装置的第一电联接区域和法布里珀罗-干涉仪单元的第二电联接区域与引线接头电接触,其中该接触从相同的一侧进行。
根据本方法的一种优选的实施方案,在方法步骤S3之后,在方法步骤S4中,第二基底布置在第二载体基底上,并且至少部分地粘合基座基底和第二载体基底。
在另一方法步骤S5中,将反射器装置布置在第二基底上方或者布置在第一基底上方,使得反射器装置沿着光入射方向布置在光电探测器装置之后,从而将光电探测器装置布置在反射器装置和法布里珀罗-干涉仪单元之间。
该方法的特征有利地还在于结合光谱仪装置描述的特征和其优点,并且反之亦然。
本发明的实施方式的其他特征和优点从以下参照附图的描述中得出。
附图说明
下面借助于在附图的示意图中说明的实施例进一步阐述本发明。其中示出:
图1示出通过根据本发明的一个实施例的光谱仪装置的示意性横截面;
图2示出图1中的光谱仪装置的示意性俯视图;
图3示出根据本发明的另一个实施例的光谱仪装置的示意性横截面;
图4示出根据本发明的另一个实施例的光谱仪装置的示意性横截面;并且
图5示出根据本发明的一个实施例的方法的步骤的示意性顺序。
具体实施方式
在附图中相同的附图标记表示相同的或功能相同的元件。
图1示出根据本发明的一个实施例的光谱仪装置的示意性横截面。
光谱仪装置10包括第一基底K、有利地为盖基底K和/或第二基底S、有利地为基座基底S;法布里珀罗-干涉仪单元FP,它包括第一载体基底TS1,其中第一载体基底TS1具有下侧U并且有利地具有带有光学孔径NA的开口,并且其中第一载体基底TS1能够以下侧U布置在基座基底S上,其中盖基底K可以布置在法布里珀罗-干涉仪单元FP的上侧O上。此外,光谱仪装置10包括光电探测器装置PD,该光电探测器装置可以布置在基座基底S上或中和/或布置在盖基底K上或中,并且可以包括多个部件作为光探测器,其中光电探测器装置PD的第一电联接区域A1和法布里珀罗-干涉仪单元FP的第二电联接区域A2可以从同一个方向进行电接触。此外,光谱仪装置10有利地包括反射器装置HS,该反射器装置沿着光入射方向L布置在光电探测器装置PD之后,从而光电探测器装置PD布置在反射器装置HS和法布里珀罗-干涉仪单元FP之间。有利地,通过盖基底K和基座基底S可调整在两个基底之间的空腔内的限定的压力。
光电探测器装置PD可以包括第一传感器S1,该第一传感器可以有利地在盖基底K的背离光入射方向L的一侧上集成到该盖基底中。此外,光电探测器装置PD可以包括第二传感器S2,该第二传感器可以布置在开口NA内部和/或外部并且可以通过金属遮盖部(未示出)逆着光入射方向L屏蔽以用于对入射的光进行暗电流测量。但是,第二传感器对此也可以替代地布置在金属遮盖部之外并且测量直接的光入射或其在反射器装置上的反射。第一传感器S1也可以有利地被成型为分立的光探测器并且位于穿过具有光学孔径的开口NA的光轴A上。传感器S1可以选择性地(作为对图示的替代方案)也倒置地(倒装地、flipchip)与施加在盖基底上的金属化部连接,该金属化部经由印制导线通向第一联接区域A1。作为集成到盖基底K中的传感器,第一传感器S1也可以位于光轴A上或位于该光轴A周围。盖基底K有利地经由可以包括接合框架的接合连接BV在法布里珀罗-干涉仪单元FP上布置在其上侧O上。法布里珀罗-干涉仪单元FP的反射镜元件可以朝第一载体基底TS1在一个区域B3内具有一个底蚀刻(Unterätzung),该底蚀刻可以横向地延伸超过开口NA,由此可以实现法布里珀罗-干涉仪单元FP的反射镜元件的内部区域在开口NA和第一载体基底TS1上的夹紧的机械脱耦,由此可以有利地实现反射镜元件在内部区域内的改善的平面平行性。法布里珀罗-干涉仪单元FP还可以通过另一个接合连接、有利地为另一个接合框架,以其下侧U布置在基座基底S上,其中基座基底在其背离法布里珀罗-干涉仪单元FP的下侧US上可以包括光阑B。光阑B可以包括如下开口,该开口可以对应于第一载体基底TS1中的开口NA并且除了光学孔径NA之外,可以针对入射的光来遮盖法布里珀罗-干涉仪单元FP。在基座基底S的下侧US上的第一区域B1中,其可以与在该区域中的光阑B相一致,可以有利地与第二载体基底TS2建立粘合连接KV,并且将基座基底S固定在第二载体基底TS2上。第二载体基底TS2可以有利地包括电路板并且有利地具有开口,所述开口适合于使得入射的光通入到开口NA中,例如可以横向大于开口NA地成型。在基座基底S的下侧US上的第二区域B2中,基座基底S可以经由安装止挡M布置或安装在第二载体基底TS2上。
在将光电探测器装置PD布置在盖基底K上或中时,可以有利地取消粘合,由此有利地在通向光谱仪装置10中的光电探测器装置PD的路径上不产生入射的光的减弱或修改。例如,光电探测器装置PD可以直接接合在盖基底K上。
光电探测器装置PD的第一电联接区域A1有利地存在于光电探测器装置PD的每个元件上,例如在第一传感器S1和第二传感器S2上以及也在可能的其他探测器上。从这些联接区域A1可以将引线连接DB引导到法布里珀罗-干涉仪单元FP的其他的第一联接区域A1或第二联接区域A2或在第二载体基底TS2上的接触点K1。有利地,所有接触点K1以及第一联接区域A1和第二联接区域A2关于光入射方向L沿同一个方向定向,例如也布置在盖基底K的和/或基座基底S的和/或法布里珀罗-干涉仪单元FP的相同的横向的一侧上,并且可以在相同的方法步骤中并且从相同的一侧出发有利地利用引线接合方法来电接触,这可以节省连接、连接机构和方法步骤方面的成本。
反射器装置HS有利地包括一个或多个抛物面的凹面镜,其中也可以考虑其他反射元件,所述反射元件可以将在第一次通过时没有被光电探测器装置PD完全吸收的光重新抛射回到所述光电探测器装置上。反射器装置HS有利地覆盖盖基底K上的半空间并且能够位于光轴上,其中反射器装置HS的焦点能够位于光轴A上。
反射器装置HS也能够包括优化的自由形状。
光谱仪装置10的特征有利地在于尽可能少的部件数量并且可以以尽可能少的成本密集的方法步骤来制造并且有利地使用在微型光谱仪中。
图2示出图1中的光谱仪装置的示意性俯视图。
在第二载体基底TS2上可以有利地设置由基座基底、法布里珀罗-干涉仪单元和盖基底组成的系统,其中第二载体基底TS可以在所有方向上横向延伸超过盖基底和基座基底和法布里珀罗-干涉仪单元。具有光学孔径NA的开口有利地圆形地成型在第一载体基底TS1中,其中在反射镜面元件和法布里珀罗-干涉仪单元的第一载体基底TS1之间的底蚀刻的区域B3可以圆形地横向延伸超过开口NA。接触点K1可以在第二载体基底TS2上成型多个。法布里珀罗-干涉仪单元FP可以在第一区域B1上横向地延伸超过盖基底K,使得第二电联接区域A2的接触部位在俯视图中露出。在开口NA以外的区域内,有利地在盖基底K或法布里珀罗-干涉仪单元内布置温度传感器装置TempS,其本身可以包括用于接触、如利用引线接合来接触的第三联接区域A3。具有安装止挡M的第二区域B2可以有利地成型在基座基底的、除了第一区域B1之外的所有边缘区域上,该第一区域可以在基座基底的整个侧面上延伸。第二传感器S2可以利用金属遮盖部MA (B)在盖基底的或基座基底的边缘区域中(例如也在装配止挡上)成型。第一联接区域A1、第二联接区域A2和第三联接区域A3的接触部位可以有利地朝光谱仪装置的相同的横向边缘成型,优选针对朝第二载体基底TS2上的接触点K1的尽可能短的引线接合连接予以成型。
图3示出根据本发明的另一个实施例的光谱仪装置的示意性横截面。
图3的光谱仪装置的实施方案基本上对应于图1的光谱仪装置的实施方案,区别在于反射器装置HS包括具有第一焦点Fok1和第二焦点Fok2的椭圆形的凹面镜并且光电探测器装置PD可以至少布置在第二焦点Fok2中,其中第一焦点Fok1有利地位于光轴A上并且第二焦点Fok2有利地位于光轴A之外。在这种情况下,因为入射的光聚集在第一焦点中并且然后从凹面镜抛射回到第二焦点Fok2中的光电探测器装置上,所以光电探测器装置PD在第二焦点Fok2的区域中可以利用粘合连接布置在盖基底K上。光电探测器装置PD在此可以在第二焦点中包括分立的探测器,例如也包括第二传感器S2,该第二传感器可以被成型为用于测量入射的光的简单的探测器。
光电探测器装置PD在第二焦点Fok2中可以被至少部分地布置在第一区域B1之上和/或第二区域B2之上。
替代地,凹面镜HS也可以如此倾斜,使得其第二焦点Fok2与光电探测器装置PD的、位于光轴A之外的位置重合。凹面镜也可包括优化的自由形状。
图4示出根据本发明的另一个实施例的光谱仪装置的示意性横截面。
图4中的光谱仪装置的实施方案基本上对应于图1中的光谱仪装置的实施方案,区别在于,光入射方向L现在有利地如此延伸,使得入射的光首先通过盖基底K进入到光谱仪装置10中,并且反射器装置HS有利地以该顺序布置在基座基底S和第二载体基底TS2之后。在此,第一联接区域A1、第二联接区域A2和第二载体基底TS2上的接触部位K1有利地面向光入射方向L,其中所述接触部位在图1的实施例中能够背离光入射方向。光电探测器装置PD与至少一个器件、例如可以作为分立的构件成型的第一传感器S1一起布置在基座基底S上或集成到其中,有利地布置在光轴上。为此,基座基底可以包括位于面向法布里珀罗-干涉仪单元FP的表面上的印制导线以用于与光电探测器装置PD的第一联接区域A1进行引线接触。光电探测器装置PD可以在基座基底S上成型、接合或粘合,例如也可以通过倒装方法成型、接合或粘合在基座基底S的印制导线上。通过该电印制导线LB,第一联接区域A1能够在基座基底S的边缘上错位。
在所有实施例中,代替开口也可以仅存在一个光学孔径。
图5示出根据本发明的一个实施例的方法的步骤的示意性顺序。
在用于制造光谱仪装置的方法中,提供S1第一基底和/或第二基底和具有第一载体基底的法布里珀罗-干涉仪单元,其中第一载体基底布置在法布里珀罗-干涉仪单元的下侧上并且具有光学孔径;将具有第一载体基底的法布里珀罗-干涉仪单元布置S2在第二基底上,其中第一载体基底以下侧布置在第二基底上,和/或将第一基底布置在法布里珀罗-干涉仪单元上,其中第一基底布置在法布里珀罗-干涉仪单元的、背离下侧的上侧上,并且其中光电探测器装置布置在第二基底上或其中和/或在第一基底上或中或者集成到其中;以及光电探测器装置的第一电联接区域和法布里珀罗-干涉仪单元的第二电联接区域与引线接头电接触S3,其中该接触从相同的一侧进行。
在方法步骤S3之后,在另一方法步骤S4中可以进行基座基质或者法布里珀罗-干涉仪单元在第二载体基底上的布置,和基座基底或法布里珀罗-干涉仪单元与第二载体基底的至少部分的粘合。在另一个有利地在后面的方法步骤S5中,将反射器装置如此布置在基座基底上方或盖基底上方,使得反射器装置沿着光入射方向布置在光电探测器装置之后,从而光电探测器装置布置在反射器装置和法布里珀罗-干涉仪单元之间。
虽然本发明借助优选的实施例在前面完全地被描述,但是本发明不局限于此,而是可以以多种方式和方法被修改。

Claims (18)

1.一种光谱仪装置(10),包括
- 法布里珀罗-干涉仪单元(FP),其包括第一载体基底(TS1),其中该第一载体基底(TS1)布置在法布里珀罗-干涉仪单元(FP)的下侧(U)上并具有光学孔径(NA);
- 第一基底(K),其布置在所述法布里珀罗-干涉仪单元(FP)的上侧(O)上,该上侧背离所述下侧(U);和/或第二基底(S),其中所述第一载体基底(TS1)以所述下侧(U)布置在所述第二基底(S)上;
- 光电探测器装置(PD),其布置在所述第二基底(S)上或中和/或布置在所述第一基底(K)上或中,其中,所述光电探测器装置(PD)的第一电联接区域(A1)和所述法布里珀罗-干涉仪单元(FP)的第二电联接区域(A2)能够从同一个方向进行电接触。
2.根据权利要求1所述的光谱仪装置(10),其特征在于,所述第一基底(K)包括盖基底,所述法布里珀罗-干涉仪单元(FP)能够用该盖基底来遮盖,并且所述第二基底(S)包括基座基底,所述法布里珀罗-干涉仪单元(FP)能够安置在该基座基底上。
3.根据权利要求1或2所述的光谱仪装置(10),其中,所述光学孔径由所述第一载体基底(TS1)中的开口或者在所述第一载体基底(TS1)上的不透明涂层形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光谱仪装置(10),其中反射器装置(HS)在光入射方向(L)上布置在光电探测器装置(PD)之后,从而光电探测器装置(PD)布置在反射器装置(HS)和法布里珀罗-干涉仪单元(FP)之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光谱仪装置(10),其中,所述第一电联接区域(A1)和所述第二电联接区域(A2)面向或背离所述光入射方向(L)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光谱仪装置(10),其包括温度传感器装置(TempS),所述温度传感器装置集成在第二基底(S)中和/或第一基底(K)中和/或法布里珀罗-干涉仪单元中,并且优选布置在光学孔径(NA)外。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光谱仪装置(10),其中,所述光电探测器装置(PD)包括集成到所述第一基底(K)中的第一传感器(S1)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的光谱仪装置(10),其中,所述光电探测器装置(PD)包括第二传感器(S2),所述第二传感器在所述光学孔径(NA)之外布置在所述第一基底(K)上或中和/或布置在第二基底(S)上,其中,所述第一基底(K)和/或所述第二基底(S)在所述第二传感器(S2)的区域中包括金属遮盖部(B),所述金属遮盖部逆着所述光入射方向(L)遮盖所述第二传感器(S2)。
9.根据回引权利要求4的权利要求4至8中任一项所述的光谱仪装置(10),其中所述反射器装置(HS)包括具有第一焦点(Fok1)的抛物面形状并且所述光电探测器装置(PD)至少布置在所述第一焦点(Fok1)中,其中所述第一焦点(Fok1)位于所述法布里珀罗-干涉仪单元(FP)的光轴(A)上。
10.根据回引权利要求4的权利要求4至8中任一项所述的光谱仪装置(10),其中所述反射器装置(HS)包括具有第一焦点(Fok1)和第二焦点(Fok2)的至少部分椭圆形的形状,并且所述光电探测器装置(PD)布置在所述第二焦点(Fok2)中,其中所述第二焦点(Fok2)位于所述法布里珀罗-干涉仪单元(FP)的光轴(A)之外。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的光谱仪装置(10),其包括第二载体基底(TS2),在所述第二载体基底上布置第二基底(S)并且所述第二基底至少部分地借助于粘合连接来固定。
12.根据权利要求11所述的光谱仪装置(10),其中,所述第二基底(S)在下侧(US)上包括第一区域(B1)并且在所述第一区域上能够利用粘合连接(KV)安装在所述第二载体基底(TS2)上。
13.根据权利要求11或12所述的光谱仪装置(10),其中,所述第二基底(S)在下侧(US)上包括第二区域(B2)并且能够以该第二区域通过安装止挡(M)安装在所述第二载体基底(TS2)上。
14.根据回引权利要求4的权利要求4至13中任一项所述的光谱仪装置(10),其中所述反射器装置(HS)包括凹面镜。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的光谱仪装置(10),其中所述光电探测器装置(PD)利用接合连接(BV)布置在所述第二基底(S)上或所述第一基底(K)上。
16.一种用于制造光谱仪装置(10)的方法,包括以下步骤:
S1)提供第一基底(K)和/或第二基底(S)和具有第一载体基底(TS1)的法布里珀罗-干涉仪单元(FP),其中第一载体基底(TS1)布置在法布里珀罗-干涉仪单元(FP)的下侧(U)上并具有光学孔径(NA);
S2)将带有第一载体基底(TS1)的法布里珀罗-干涉仪单元(FP)布置在第二基底(S)上,其中第一载体基底(TS1)以下侧(U)布置在第二基底(S)上和/或将第一基底(K)布置在法布里珀罗-干涉仪单元(FP)上,其中第一基底(K)布置在法布里珀罗-干涉仪单元(FP)的、背离下侧(U)的上侧(O)上,并且其中在第二基底(S)上或中和/或在第一基底(K)上或中布置有一个光电探测器装置(PD)或者集成到其中;和
S3)将光电探测器装置(PD)的第一电联接区域(A1)和法布里珀罗-干涉仪单元(FP)的第二电联接区域(A2)与引线接头(DB)电接触,其中这种接触从相同的一侧进行。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,在方法步骤S3之后在方法步骤S4中进行第二基底(S)在第二载体基底(TS2)上的布置和第二基底(S)与第二载体基底(TS2)的至少部分的粘合。
18.根据权利要求16或17所述的方法,其中,在方法步骤S3之后在方法步骤S5中将反射器装置(HS)如此布置在第二基底(S)上方或者第一基底(K)上方,使得所述反射器装置(HS)在光入射方向(L)上布置在光电探测器装置(PD)之后,从而所述光电探测器装置(PD)布置在反射器装置(HS)和法布里珀罗-干涉仪单元(FP)之间。
CN201980050931.3A 2018-07-31 2019-07-09 光谱仪装置以及用于制造光谱仪装置的方法 Pending CN112534222A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018212755.7 2018-07-31
DE102018212755.7A DE102018212755A1 (de) 2018-07-31 2018-07-31 Spektrometereinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Spektrometereinrichtung
PCT/EP2019/068347 WO2020025263A1 (de) 2018-07-31 2019-07-09 Spektrometereinrichtung und verfahren zum herstellen einer spektrometereinrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112534222A true CN112534222A (zh) 2021-03-19

Family

ID=67314734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980050931.3A Pending CN112534222A (zh) 2018-07-31 2019-07-09 光谱仪装置以及用于制造光谱仪装置的方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11604093B2 (zh)
EP (1) EP3830534B1 (zh)
KR (1) KR20210035193A (zh)
CN (1) CN112534222A (zh)
DE (1) DE102018212755A1 (zh)
WO (1) WO2020025263A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018221522A1 (de) 2018-12-12 2020-06-18 Robert Bosch Gmbh Spektrometervorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Spektrometervorrichtung
GB2596537A (en) * 2020-06-29 2022-01-05 Ams Sensors Singapore Pte Ltd Integrated detector on Fabry-Perot interfer-ometer system
GB2596538A (en) * 2020-06-29 2022-01-05 Ams Senors Singapore Pte Ltd Multi-channel interferometer-based optical sensor
US11841268B2 (en) * 2021-02-02 2023-12-12 Si-Ware Systems Compact material analyzer

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040217264A1 (en) * 2002-03-18 2004-11-04 Wood Roland A. Tunable sensor
CN1603882A (zh) * 2003-10-01 2005-04-06 精工爱普生株式会社 分析器
CN105683725A (zh) * 2013-10-31 2016-06-15 浜松光子学株式会社 光检测装置
CN106920807A (zh) * 2015-12-28 2017-07-04 台湾积体电路制造股份有限公司 具有反射器的前照式(fsi)图像传感器
WO2018024543A1 (de) * 2016-08-05 2018-02-08 Robert Bosch Gmbh Interferometer und verfahren zum betreiben desselben

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6437925B1 (en) * 1998-06-30 2002-08-20 Olympus Optical Co., Ltd. Optical apparatus
US7015457B2 (en) 2002-03-18 2006-03-21 Honeywell International Inc. Spectrally tunable detector
AU2002950739A0 (en) * 2002-08-13 2002-09-12 The University Of Western Australia A resonant cavity enhanced device and a method for fabricating same
DE102016212088A1 (de) 2016-07-04 2018-01-04 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Begrenzen eines Einfallswinkels für ein Spektrometer und Verfahren zum Betreiben einer solchen Vorrichtung
EP3640690B1 (en) * 2018-09-27 2023-06-21 Seiko Epson Corporation Optical device and electronic apparatus
JP7351610B2 (ja) * 2018-10-30 2023-09-27 浜松ホトニクス株式会社 光検出装置
JP7388815B2 (ja) * 2018-10-31 2023-11-29 浜松ホトニクス株式会社 分光ユニット及び分光モジュール

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040217264A1 (en) * 2002-03-18 2004-11-04 Wood Roland A. Tunable sensor
CN1603882A (zh) * 2003-10-01 2005-04-06 精工爱普生株式会社 分析器
CN105683725A (zh) * 2013-10-31 2016-06-15 浜松光子学株式会社 光检测装置
CN106920807A (zh) * 2015-12-28 2017-07-04 台湾积体电路制造股份有限公司 具有反射器的前照式(fsi)图像传感器
WO2018024543A1 (de) * 2016-08-05 2018-02-08 Robert Bosch Gmbh Interferometer und verfahren zum betreiben desselben

Also Published As

Publication number Publication date
US11604093B2 (en) 2023-03-14
WO2020025263A1 (de) 2020-02-06
EP3830534A1 (de) 2021-06-09
DE102018212755A1 (de) 2020-02-06
KR20210035193A (ko) 2021-03-31
EP3830534B1 (de) 2023-12-06
US20210164836A1 (en) 2021-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5946520B2 (ja) オプトエレクトロニクス装置及びオプトエレクトロニクス装置の製造方法
JP6347051B2 (ja) デバイス
CN112534222A (zh) 光谱仪装置以及用于制造光谱仪装置的方法
CN101542251B (zh) 分光器
KR100575094B1 (ko) 광학장치용 모듈 및 그 제조방법
CN109341854B (zh) 分光器及分光器的制造方法
US9976900B2 (en) Spectrometer, and spectrometer production method
US8194162B2 (en) Imaging device
JP4335851B2 (ja) ガス濃度を分光学的に測定するためのガスセンサモジュール
CN109845143B (zh) 波分复用光接收模块
TWI652455B (zh) 分光器、及分光器之製造方法
JP2003249713A (ja) レーザ装置
US20050179102A1 (en) Chip assembly in a premold housing
JP3109885B2 (ja) 光半導体装置
JP2014142237A (ja) 赤外線受光ユニット及びそれを備えた赤外線応用装置
US7157707B2 (en) Radiation detector, sensor module having a radiation detector, and method for manufacturing a radiation detector
JP2004297683A (ja) 固体撮像装置
CN112384771B (zh) 分光模块和分光模块的制造方法
JP6759409B2 (ja) 分光器
JP2006267154A (ja) 光デバイス及び光監視用デバイス
CN120036059A (zh) 光检测器
JP2004228098A (ja) 半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination