(57)【要約】【課題】積層工程の簡素化をはかることのできるレンズアレイを提供する。【解決手段】基板と、該基板に配列された複数の貫通孔のそれぞれを埋めるように設けられた複数のレンズと、を備えるレンズアレイであって、前記基板は、その表面において複数の前記レンズのそれぞれの周囲に突設された複数の脚部を有するレンズアレイ。【選択図】図３
2010204642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板に配列された複数の貫通孔のそれぞれを埋めて設けられた複数のレンズと、を備えるレンズアレイであって、
前記基板は、その表面において複数の前記レンズのそれぞれの周囲に突設された複数の脚部を有するレンズアレイ。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズアレイであって、
前記脚部は、該脚部が設けられた前記基板の表面側に露呈する前記レンズの表面よりも高く該基板の表面から突出しているレンズアレイ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のレンズアレイであって、
前記脚部は、該脚部が設けられた前記基板の表面側に露呈する前記レンズの表面を包囲するレンズアレイ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のレンズアレイであって、
前記脚部は、可視光に対して不透明であるレンズアレイ。
【請求項５】
請求項４に記載のレンズアレイであって、
前記基板は、シリコンで形成されているレンズアレイ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のレンズアレイを複数備え、これらのレンズアレイが順次積層されたレンズアレイ積層体であって、
前記レンズアレイのそれぞれは、それに含む複数の前記脚部においてその下側の層に接合されているレンズアレイ積層体。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のレンズアレイを少なくとも一つと、ウエハ上に複数の固体撮像素子が配列されたセンサアレイと、を備え、前記レンズアレイが前記センサアレイ上に順次積層された素子アレイ積層体であって、
前記レンズアレイのそれぞれは、それに含む複数の前記脚部においてその下側の層に接合されている素子アレイ積層体。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のレンズアレイを、一つの前記レンズ及び一つの前記脚部を個々に含むように分割するレンズモジュールの製造方法。
【請求項９】
請求項６に記載のレンズアレイ積層体を、積層方向に並ぶ複数の前記レンズ、及び積層方向に並ぶ複数の前記脚部を個々に含むように分割するレンズモジュール積層体の製造方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の素子アレイ積層体を、積層方向に並ぶ前記固体撮像素子及び少なくとも一つの前記レンズ、並びに積層方向に並ぶ少なくとも一つの前記脚部を個々に含むように分割する撮像ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの電子機器の携帯端末には、小型で薄型な撮像ユニットが搭載されている。このような撮像ユニットは、一般に、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどの固体撮像素子と、固体撮像素子上に被写体像を結像するレンズと、を備えている。
【０００３】
携帯端末の小型化・薄型化、そして携帯端末の普及により、それに搭載される撮像ユニットにも更なる小型化・薄型化が要請され、そして生産性が要請される。かかる要請に対して、複数の固体撮像素子が配列されたセンサアレイに、複数のレンズが配列された一以上のレンズアレイを順次積層し、得られた積層体を、それぞれに固体撮像素子及びレンズを含むように切断して撮像ユニットを量産する方法が知られている。そして、上記用途に用いられるレンズアレイとして、例えば特許文献１〜３に記載されたものが知られている。
【０００４】
特許文献１、２に記載されたレンズアレイは、ガラス等の光透過性材料で形成された平行平板の基板の表面に硬化性樹脂材料を滴下し、この樹脂材料を金型にて所定の形状に整形した状態で硬化させ、複数のレンズを一括して形成している。また、特許文献３に記載されたレンズアレイは、シリコン基板に複数の貫通孔を形成し、別途形成した球体状のレンズ素材を貫通孔にそれぞれ配置し、これらのレンズ素材を基板に半田で接合した後に研磨して、複数のレンズを一括して形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９２６３８０号公報
【特許文献２】国際公開第０８／１０２６４８号
【特許文献３】米国特許第６４２６８２９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レンズアレイを積層する際には、そのレンズアレイに含むレンズの形状に応じて、層間に所定の距離を置く必要がある。特許文献１〜３に記載されたレンズアレイは、基板が平板状であるため、層間に所定の距離を置くためのスペーサが別途必要となる。それに伴い、レンズアレイとスペーサとの位置決めが必要となり、積層工程が煩雑となって生産性の低下を招く虞があった。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、積層工程の簡素化をはかることのできるレンズアレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
基板と、該基板に配列された複数の貫通孔のそれぞれを埋めて設けられた複数のレンズと、を備えるレンズアレイであって、前記基板は、その表面において複数の前記レンズのそれぞれの周囲に突設された複数の脚部を有するレンズアレイ。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基板の表面に脚部を突設しているので、センサアレイや他のレンズアレイへの積層の際には別途スペーサを要せず、よって、積層工程を簡素化でき、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態を説明するための、撮像ユニットの一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態を説明するための、レンズアレイの一例を示す図である。
【図３】図２のレンズアレイをＩＩＩ−ＩＩＩ線断面で示す図である。
【図４】図４Ａ〜図４Ｇは、図２のレンズアレイの変形例を示す図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｄは、図２のレンズアレイに含む基板の製造方法の一例を示す図である。
【図６】図２のレンズアレイのレンズを形成する成形型の一例を示す図である。
【図７】図７Ａ〜図７Ｃは、図２のレンズアレイの製造方法の一例を示す図である。
【図８】図７Ａ〜図７Ｃに示すレンズアレイの製造方法の変形例を示す図である。
【図９】図９Ａ及び図９Ｂは、図１の撮像ユニットの製造方法の一例を示す図である。
【図１０】図１０Ａ〜図１０Ｃは、図９Ａ及び図９Ｂに示す撮像ユニットの製造方法の変形例を示す図である。
【図１１】図１１Ａ及び図１１Ｂは、図１の撮像ユニットの製造方法の他の例を示す図である。
【図１２】図１２Ａ〜図１２Ｃは、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す撮像ユニットの製造方法の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、撮像ユニットの一例を示す。
【００１２】
図１に示すように、撮像ユニット１は、固体撮像素子２２を含むセンサモジュール２と、固体撮像素子２２の受光領域に被写体像を結像させるレンズ３２を含むレンズモジュール３と、を備えている。
【００１３】
センサモジュール２は、ウエハ片２１を有している。ウエハ片２１は、例えばシリコンなどの半導体材料で形成されており、平面視略矩形状に形成されている。ウエハ片２１の略中央部には固体撮像素子２２が設けられている。固体撮像素子２２は、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどであり、ウエハ片２１に対して周知の成膜工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程、不純物添加工程、等を繰り返し、ウエハ片２１上に受光領域、電極、絶縁膜、配線、等を形成して構成されている。
【００１４】
レンズモジュール３は、基板片３１と、レンズ３２とを有している。基板片３１は、センサモジュール２のウエハ片２１と略同一の平面視略矩形状に形成されている。基板片３１の中央部には、基板片３１を厚み方向に貫通する平面視略円形状の貫通孔３４が形成されている。レンズ３２は、貫通孔３４を埋めて設けられ、基板片３１に支持されている。レンズ３２の光軸方向の両端にそれぞれ形成されるレンズ面３３は、図示の例ではいずれも凸形状の球面であるが、用途に応じて、凸形状の球面、凹形状の球面、非球面、又は平面の種々の組み合わせを採り得る。
【００１５】
基板片３１の一方の表面（図中、下側の表面）には、基板片３１に一体的に形成された脚部３５が突設されている。脚部３５は、脚部３５が設けられている基板片３１の表面側に露呈したレンズ３２の表面よりも高く基板片３１の表面から突出している。レンズモジュール３は、基板片３１の脚部３５をセンサモジュール２のウエハ片２１に接合されて、センサモジュール２に積層されている。脚部３５が設けられている基板片３１の表面からの脚部３５の高さＨは、レンズ３２がセンサモジュール２に接触しないように設定されている。即ち、基板片３１の表面からのレンズ３２の高さｈに対し、基板片３１の表面からの脚部３５の高さＨは、Ｈ＞ｈとなっている。
【００１６】
センサモジュール２上でレンズモジュール３が安定する限り、脚部３５の形状は特に限定されないが、好ましくは、レンズ３２を包囲する枠状に形成される。脚部３５を枠状とすれば、センサモジュール２のウエハ片２１とレンズモジュール３の基板片３１との間の空間を外より隔絶することができる。それにより、ウエハ片２１と基板片３１との間に塵などの異物が進入して、その異物が固体撮像素子２２やレンズ３２に付着することを防止することができる。さらに、この場合に、例えば脚部３５を可視光に対して不透明とすれば、ウエハ片２１と基板片３１との間から固体撮像素子２２に入射する不要な光を脚部３５によって遮ることができる。
【００１７】
以上のように構成された撮像ユニット１は、典型的には携帯端末の回路基板にリフロー実装される。即ち、回路基板には、撮像ユニット１が実装される位置に予めペースト状の半田が適宜印刷されており、そこに撮像ユニット１が載せられ、この撮像ユニット１を含む回路基板に赤外線の照射や熱風の吹付けといった加熱処理が施され、それにより半田を溶かして撮像ユニット１は回路基板に実装される。
【００１８】
なお、上述の撮像ユニット１は、センサモジュール２に積層されるレンズモジュール３が一つであるが、センサモジュール２に複数のレンズモジュール３が積層される場合もある。その場合に、レンズモジュール３の上に積層される上層のレンズモジュール３は、その脚部３５を下層のレンズモジュール３の基板片３１に接合されて積層され、上層のレンズモジュール３の脚部３５の高さＨは、そのレンズ３２が下層のレンズモジュール３に接触しないように設定される。
【００１９】
図２及び図３は、レンズアレイの一例を示す。
【００２０】
図２及び図３に示すレンズアレイ５は、基板３０と、複数のレンズ３２と、を備えている。上述のレンズモジュール３は、基板３０を切断し、個々にレンズ３２を含むようにレンズアレイ５を分割して得られる。換言すれば、レンズアレイ５は、上述のレンズモジュール３の集合体である。
【００２１】
基板３０は、ウエハ状（円形状）をなし、その厚み方向に貫通して複数の貫通孔３４が形成されている。貫通孔３４は、図示の例では行列状に配列されている。典型的には、基板３０の直径は６インチ、８インチ、又は１２インチとされ、そこに数千個の貫通孔３４が配列される。なお、基板３０は、ウエハ状のものに限られず、例えば矩形状のものであってもよい。また、貫通孔３４の配列は、行列状に限られず、例えば放射状、同心の円環状、その他の２次元の配列であってもよく、また、１次元の配列であってもよい。
【００２２】
レンズ３２は、貫通孔３４を埋めて設けられている。貫通孔３４を埋めて設けられるレンズ３２は、その全体を均質な材料で形成することができ、光学性能に優れる。即ち、レンズ３２の光軸上に、屈折率等の光学特性が互いに異なる材料同士の境界は形成されず、境界における反射、それによるフレアやゴーストの発生といった光学性能上の不都合が回避される。
【００２３】
レンズ３２において、貫通孔３４内に収容されている部分の外周面は、貫通孔３４の内周面に密着している。それにより、レンズ３２と基板３０との接合強度が得られる。レンズ３２と基板３０との接合が確立されるので、例えば半田付けなどによりレンズ３２を基板３０に個々に接合する必要がなく、生産性に優れる。
【００２４】
レンズ３２の光軸方向の両端部はいずれも貫通孔３４より突出しており、これらの端部には、基板３０の表面における貫通孔３４の周辺部分に重なる延在部３６がそれぞれ設けられている。一対の延在部３６によって基板３０を挟むことにより、レンズ３２と基板３０とのさらなる接合強度が得られる。なお、レンズ３２の光軸方向の両端部の一方の端部にのみ延在部３６を設けた場合にも、延在部３６と基板３０の表面とに密着によって、レンズ３２と基板３０との接合強度が得られる。
【００２５】
延在部３６は、図示の例では、貫通孔３４より突出したレンズ３２の端部から全周に亘って広がって平面視略円形状に形成されているが、これに限られるものではない。延在部３６は、貫通孔３４の周辺部分の少なくとも一部に重なり合うものであればよく、例えば、レンズ３２の端部からそれぞれ放射状に延びる１又は複数の小片であってもよい。いずれの場合にも、レンズ３２の光軸から延在部３６の縁までの距離の最大値をｄとし、貫通孔３４の開口半径をｒとしたときに、ｄ＞ｒを満たすことにより、延在部３６は、基板３０の表面における貫通孔３４の周辺部分に重なる。
【００２６】
基板３０の一方の表面（図中、下側の表面）には、複数の脚部３５が突設されている。脚部３５は、貫通孔３４と同じ並びで行列状に配列されている。脚部３５は、枠状に形成され、貫通孔３４を埋めているレンズ３２を包囲している。
【００２７】
脚部３５は、上述の撮像ユニット１で説明した通り、脚部３５が設けられている基板３０の表面側に露呈するレンズ３２の表面よりも高く基板３０の表面から突出している。即ち、基板３０の表面からのレンズ３２の高さｈに対し、基板３０の表面からの脚部３５の高さＨは、Ｈ＞ｈとなっている。
【００２８】
図４Ａ〜図４Ｇは、それぞれ図２のレンズアレイの変形例を示す。
【００２９】
図４Ａに示す変形例のレンズアレイ５において、レンズ３２の両端部はいずれも貫通孔３４より突出し、両端部のそれぞれに延在部３６が形成されている。そして、レンズ３２の一方のレンズ面３３は凹形状の球面であり、他方のレンズ面３３は凸形状の球面となっている。
【００３０】
図４Ｂに示す変形例のレンズアレイ５において、レンズ３２の両端部はいずれも貫通孔３４より突出し、両端部のそれぞれに延在部３６が形成されている。そして、レンズ３２の両レンズ面３３は、いずれも凹形状の球面となっている。
【００３１】
図４Ｃに示す変形例のレンズアレイ５において、レンズ３２の両端部はいずれも貫通孔３４より突出し、両端部のそれぞれに延在部３６が形成されている。そして、レンズ３２の一方のレンズ面３３は非球面であり、他方のレンズ面３３は凸形状の球面となっている。
【００３２】
図４Ｄに示す変形例のレンズアレイ５において、レンズ３２の両端部はいずれも貫通孔３４より突出し、両端部のそれぞれに延在部３６が形成されている。そして、レンズ３２の両レンズ面３３は、いずれも非球面となっている。
【００３３】
図４Ｅに示す変形例のレンズアレイ５において、レンズ３２の両端部はいずれも貫通孔３４より突出し、両端部のそれぞれに延在部３６が形成されている。そして、レンズ３２の一方のレンズ面３３は非球面であり、その中央部は貫通孔３４内に進入している。また、レンズ３２の他方のレンズ面３３は凸形状の球面となっている。
【００３４】
図４Ｆに示す変形例のレンズアレイ５において、レンズ３２の一方の端部は貫通孔３４内に収容され、他方の端部のみが貫通孔３４より突出しており、貫通孔３４より突出している端部にのみ延在部３６が形成されている。そして、レンズ３２の一方のレンズ面３３は凹形状の球面であり、他方のレンズ面３３は凸形状の球面となっている。
【００３５】
図４Ｇに示す変形例のレンズアレイ５において、レンズ３２の一方の端部は貫通孔３４内に収容され、他方の端部のみが貫通孔３４より突出しており、貫通孔３４より突出している端部にのみ延在部３６が形成されている。そして、レンズ３２の一方のレンズ面３３は凹形状の球面であり、他方のレンズ面３３は非球面となっている。
【００３６】
基板３０に貫通孔３４を形成し、貫通孔３４を埋めてレンズ３２を設けることにより、図４Ｅに示すように、レンズ３２の一方のレンズ面３３の一部が貫通孔３４内に進入するようなレンズ形状や、図４Ｆや図４Ｇに示すように、レンズ３２の一方のレンズ面３３、及びこのレンズ面が形成される端部が貫通孔３４内に収容されるようなレンズ形状を採ることも可能となり、レンズの設計自由度が高まる。即ち、レンズ設計によっては、レンズ面３３が基板に接触し得る非球面形状となる場合がある。ここで、基板３０に貫通孔３４がないものにあって、そのような非球面形状を設計通りに保とうとすると、基板３０に接触し得るレンズ面３３の部分の周囲を厚くして基板３０とレンズ面３３との接触を避けることが考えられるが、そうするとレンズ全体の厚みが増してしまい、レンズ３２が大型化してしまう。他方、レンズ３２の大型化を回避しようとすると、そのような非球面形状を採ることができず、レンズ設計の自由度が制限される。これに対し、上述のとおり、基板３０に貫通孔３４があれば貫通孔３４内にレンズ面３３が潜り込むことが可能となり、レンズ面３３が基板３０に接触しないような設計にとらわれずにレンズ設計の自由度が高まり、また、レンズ３２を無駄に厚くする必要がなく、レンズ３２の小型化（低背化）を達成することができる。
【００３７】
以下、図２のレンズアレイの製造方法の一例を説明する。
【００３８】
図５Ａ〜図５Ｄは、図２のレンズアレイに含む基板の製造方法の一例を示す。
【００３９】
図５Ａ〜図５Ｄに示す例は、基板素材４０にエッチングを施し、複数の貫通孔３４、及び複数の脚部３５を形成して、基板３０を得るものである。すなわち、基板素材４０と同材質で基板３０と脚部３５とが形成される。基板素材４０は、基板３０と同じ外形で、且つ同じ厚みに形成されている。基板素材４０を形成する材料としては、例えばシリコン、ガラス、樹脂、等を例示することができる。
【００４０】
図５Ａに示すように、フォトリソグラフィにより、脚部３５を形成する箇所を覆うエッチング用マスク４１を基板素材４０の一方の表面に形成する。
【００４１】
図５Ｂに示すように、マスク４１が形成されている基板素材４０の表面側から深さＨ（脚部３５の高さに相当）までエッチングを進め、マスク４１で覆われていない基板素材４０の領域を除去する。それにより、脚部３５が形成される。
【００４２】
図５Ｃに示すように、フォトリソフラフィにより、貫通孔３４を形成する箇所を露呈させるエッチング用マスク４２を基板素材４０の他方の表面に形成する。
【００４３】
図５Ｄに示すように、マスク４２が形成されている基板素材４０の表面側からエッチングを進め、マスク４２で覆われていない基板素材４０の領域を除去する。それにより、貫通孔３４が形成される。
【００４４】
エッチングによって貫通孔３４及び脚部３５を形成する場合に、基板素材４０を形成する材料、つまりは基板３０を形成する材料としては、シリコンが好ましい。それによれば、例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、ヒドラジン、等のアルカリ系水溶液をエッチング液に用いて異方性エッチングを行うことができる。異方性エッチングでは、特定の結晶方位に対してはエッチングが進まず、例えば水酸化カリウム水溶液は、結晶方位が（１１１）の面にはエッチングが殆ど進まない。そこで、結晶方位が（１１０）の面を表面とする基板素材４０であれば、基板素材４０の表面に対して略垂直な側面を持つ貫通孔３４及び脚部３５を形成することができる。また、シリコンは可視光に対して不透明であるので、基板３０に一体に形成される脚部３５もまた可視光に対して不透明となり、上述の撮像ユニット１で説明した通り、ウエハ片２１と基板片３１との間から固体撮像素子２２に入射する不要な光を脚部３５によって遮ることができる。
【００４５】
なお、基板３０を形成する材料としてシリコンを用いる場合に、シリコンは赤外線透過率が比較的高いので、基板３０の表面に赤外線遮蔽層を設けることが好ましい。それによれば、上述の撮像ユニット１のリフロー実装を赤外線照射により行う場合に、センサモジュール２の固体撮像素子２２に照射される赤外線を低減し、過熱による固体撮像素子２２の劣化を防止することができる。赤外線遮蔽層としては、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、等のシリコン化合物被膜を例示することができる。
【００４６】
図５Ａ〜図５Ｄに示す例は、基板素材４０にエッチング用マスクを設け、そこにエッチングを施して貫通孔３４や脚部３５を形成するものであるが、同様にブラスト用マスクを設け、ブラスト加工を施して貫通孔３４や脚部３５を形成することもできる。
【００４７】
図６は、図２のレンズアレイ５のレンズ３２を形成する成形型の一例を示す。
【００４８】
図６に示す成形型５０は、成形材料を圧縮してレンズ３２に成形するものであり、上型５１と、下型５２とを備えている。
【００４９】
下型５２に対向する上型５１の対向面には、レンズ３２の一方のレンズ面３３を反転した形状のレンズ成形面５３が、レンズアレイ５におけるレンズ３２の並びと同じ並びで配列されている。
【００５０】
上型５１に対向する下型５２の対向面には、レンズ３２の他方のレンズ面３３を反転した形状のレンズ成形面５４が、レンズアレイ５におけるレンズ３２の並びと同じ並びで配列されている。また、下型５２の対向面には、基板３０の脚部３５をそれぞれ収容する収容部５５が形成されている。
【００５１】
上型５１及び下型５２は、それらの間に基板３０を挟み込む。対となる上型５１のレンズ成形面５３、及び下型５２のレンズ成形面５４、並びに、それらのレンズ成形面５３、５４の間に位置する基板３０の貫通孔３４の内周面とで、レンズ３２を成形するためのキャビティＣが形成される。
【００５２】
また、上型５１には、この上型５１と接する基板３０の表面における貫通孔３４の周辺部の上に位置する環状の凹部５６が形成されている。また、下型５２には、この下型５２と接する基板３０の表面における貫通孔３４の周辺部の下に延在した環状の凹部５７が形成されている。凹部５６、５７は、いずれもキャビティＣに連通している。
【００５３】
レンズ３２を形成する材料としては、例えばエネルギー硬化性の樹脂組成物を好適に用いることができる。エネルギー硬化性の樹脂組成物は、熱により硬化する樹脂組成物、あるいは活性エネルギー線の照射（例えば紫外線、電子線照射）により硬化する樹脂組成物のいずれであってもよい。
【００５４】
レンズ３２を形成する樹脂組成物は、モールド形状の転写適性等、成形性の観点から硬化前には適度な流動性を有していることが好ましい。具体的には常温で液体であり、粘度が１０００〜５００００ｍＰａ・ｓ程度のものが好ましい。
【００５５】
また、レンズ３２を形成する樹脂組成物は、硬化後にはリフロー工程を通しても熱変形しない程度の耐熱性を有していることが好ましい。該観点から、硬化物のガラス転移温度は２００℃以上であることが好ましく、２５０℃以上であることがより好ましく、３００℃以上であることが特に好ましい。樹脂組成物にこのような高い耐熱性を付与するためには、分子レベルで運動性を束縛することが必要であり、有効な手段としては、（１）単位体積あたりの架橋密度を上げる手段、（２）剛直な環構造を有する樹脂を利用する手段（例えばシクロヘキサン、ノルボルナン、テトラシクロドデカン等の脂環構造、ベンゼン、ナフタレン等の芳香環構造、９，９’-ビフェニルフルオレン等のカルド構造、スピロビインダン等のスピロ構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平９−１３７０４３号公報、同１０−６７９７０号公報、特開２００３−５５３１６号公報、同２００７−３３４０１８号公報、同２００７−２３８８８３号公報等に記載の樹脂）、（３）無機微粒子など高Ｔｇの物質を均一に分散させる手段（例えば特開平５−２０９０２７号公報、同１０−２９８２６５号公報等に記載）等が挙げられる。これらの手段は複数併用してもよく、流動性、収縮率、屈折率特性など他の特性を損なわない範囲で調整することが好ましい。
【００５６】
また、レンズ３２を形成する樹脂組成物は、形状転写精度の観点からは硬化反応による体積収縮率が小さい樹脂組成物が好ましい。樹脂組成物の硬化収縮率としては１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、３％以下であることが特に好ましい。硬化収縮率の低い樹脂組成物としては、例えば（１）高分子量の硬化剤（プレポリマ−など）を含む樹脂組成物（例えば特開２００１−１９７４０号公報、同２００４−３０２２９３号公報、同２００７−２１１２４７号公報等に記載、高分子量硬化剤の数平均分子量は２００〜１００，０００の範囲であることが好ましく、より好ましくは５００〜５０，０００の範囲であり、特に好ましくは１，０００〜２０，０００の場合である。また該硬化剤の数平均分子量／硬化反応性基の数で計算される値が、５０〜１０，０００の範囲にあることが好ましく、１００〜５，０００の範囲にあることがより好ましく、２００〜３，０００の範囲にあることが特に好ましい。）、（２）非反応性物質（有機/無機微粒子，非反応性樹脂等）を含む樹脂組成物（例えば特開平６−２９８８８３号公報、同２００１−２４７７９３号公報、同２００６−２２５４３４号公報等に記載）、（３）低収縮架橋反応性基を含む樹脂組成物（例えば、開環重合性基（例えばエポキシ基（例えば、特開２００４−２１０９３２号公報等に記載）、オキセタニル基（例えば、特開平８−１３４４０５号公報等に記載）、エピスルフィド基（例えば、特開２００２−１０５１１０号公報等に記載）、環状カーボネート基（例えば、特開平７−６２０６５号公報等に記載）等）、エン／チオール硬化基（例えば、特開２００３−２０３３４号公報等に記載）、ヒドロシリル化硬化基（例えば、特開２００５−１５６６６号公報等に記載）等）、（４）剛直骨格樹脂（フルオレン、アダマンタン、イソホロン等）を含む樹脂組成物（例えば、特開平９−１３７０４３号公報等に記載）、（５）重合性基の異なる２種類のモノマーを含み相互貫入網目構造（いわゆるＩＰＮ構造）が形成される樹脂組成物（例えば、特開２００６−１３１８６８号公報等に記載）、（６）膨張性物質を含む樹脂組成物（例えば、特開２００４−２７１９号公報、特開２００８−２３８４１７号公報等に記載）等を挙げることができ、本発明において好適に利用することができる。また上記した複数の硬化収縮低減手段を併用すること（例えば、開環重合性基を含有するプレポリマーと微粒子を含む樹脂組成物など）が物性最適化の観点からは好ましい。
【００５７】
また、レンズ３２を形成する樹脂組成物は、高−低２種類以上のアッベ数の異なる樹脂の混合物が望まれる。高アッベ数側の樹脂は、アッベ数（νｄ）が５０以上であることが好ましく、より好ましくは５５以上であり特に好ましくは６０以上である。屈折率（ｎｄ）は１．５２以上であることが好ましく、より好ましくは１．５５以上であり、特に好ましくは１．５７以上である。このような樹脂としては、脂肪族の樹脂が好ましく、特に脂環構造を有する樹脂（例えば、シクロヘキサン、ノルボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等の環構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平１０−１５２５５１号公報、特開２００２−２１２５００号公報、同２００３−２０３３４号公報、同２００４−２１０９３２号公報、同２００６−１９９７９０号公報、同２００７−２１４４号公報、同２００７−２８４６５０号公報、同２００８−１０５９９９号公報等に記載の樹脂）が好ましい。低アッベ数側の樹脂は、アッベ数（νｄ）が３０以下であることが好ましく、より好ましくは２５以下であり特に好ましくは２０以下である。屈折率（ｎｄ）は１．６０以上であることが好ましく、より好ましくは１．６３以上であり、特に好ましくは１．６５以上である。このような樹脂としては芳香族構造を有する樹脂が好ましく、例えば９,９’‐ジアリールフルオレン、ナフタレン、ベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール等の構造を含む樹脂（具体的には例えば、特開昭６０−３８４１１号公報、特開平１０−６７９７７号公報、特開２００２−４７３３５号公報、同２００３−２３８８８４号公報、同２００４−８３８５５号公報、同２００５−３２５３３１号公報、同２００７−２３８８８３号公報、国際公開２００６／０９５６１０号公報、特許第２５３７５４０号公報等に記載の樹脂等）が好ましい。
【００５８】
また、レンズ３２を形成する樹脂組成物には、屈折率を高めたり、アッベ数を調整したりするために、無機微粒子をマトリックス中に分散させることが好ましい。無機微粒子としては、例えば、酸化物微粒子、硫化物微粒子、セレン化物微粒子、テルル化物微粒子が挙げられる。より具体的には、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、硫化亜鉛等の微粒子を挙げることができる。特に上記高アッベ数の樹脂に対しては、酸化ランタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましく、低アッベ数の樹脂に対しては、酸化チタン、酸化スズ、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましい。無機微粒子は、単独で用いても２種以上を併用してもよい。また、複数の成分による複合物であってもよい。また、無機微粒子には光触媒活性低減、吸水率低減などの種々の目的から、異種金属をドープしたり、表面層をシリカ、アルミナ等異種金属酸化物で被覆したり、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、有機酸（カルボン酸類、スルホン酸類、リン酸類、ホスホン酸類等）又は有機酸基を持つ分散剤などで表面修飾してもよい。無機微粒子の数平均粒子サイズは通常１ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とすればよいが、小さすぎると物質の特性が変化する場合があり、大きすぎるとレイリー散乱の影響が顕著となるため、１ｎｍ〜１５ｎｍが好ましく、２ｎｍ〜１０ｎｍが更に好ましく、３ｎｍ〜７ｎｍが特に好ましい。また、無機微粒子の粒子サイズ分布は狭いほど望ましい。このような単分散粒子の定義の仕方はさまざまであるが、例えば、特開２００６−１６０９９２号に記載されるような数値規定範囲が好ましい粒径分布範囲に当てはまる。ここで上述の数平均１次粒子サイズとは、例えばＸ線回折（ＸＲＤ）装置あるいは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などで測定することができる。無機微粒子の屈折率としては、２２℃、５８９ｎｍの波長において、１．９０〜３．００であることが好ましく、１．９０〜２．７０であることが更に好ましく、２．００〜２．７０であることが特に好ましい。無機微粒子の樹脂に対する含有量は、透明性と高屈折率化の観点から、５質量％以上であることが好ましく、１０〜７０質量％が更に好ましく、３０〜６０質量％が特に好ましい。
【００５９】
樹脂組成物に微粒子を均一に分散させるためには、例えばマトリックスを形成する樹脂モノマーとの反応性を有する官能基を含む分散剤（例えば特開２００７−２３８８８４号公報実施例等に記載）、疎水性セグメント及び親水性セグメントで構成されるブロック共重合体（例えば特開２００７−２１１１６４号公報に記載）、あるいは高分子末端又は側鎖に無機微粒子と任意の化学結合を形成しうる官能基を有する樹脂（例えば特開２００７−２３８９２９号公報、特開２００７−２３８９３０号公報等に記載）等を適宜用いて微粒子を分散させることが望ましい。
【００６０】
また、レンズ３２を形成する樹脂組成物には、シリコーン系、フッ素系、長鎖アルキル基含有化合物等の公知の離型剤やヒンダードフェノール等の酸化防止剤等の添加剤が適宜配合されていてもよい。
【００６１】
また、レンズ３２を形成する樹脂組成物には、必要に応じて硬化触媒又は開始剤を配合することができる。具体的には、例えば特開２００５−９２０９９号公報（段落番号〔００６３〕〜〔００７０〕）等に記載の熱又は活性エネルギー線の作用により硬化反応（ラジカル重合あるいはイオン重合）を促進する化合物を挙げることができる。これらの硬化反応促進剤の添加量は、触媒や開始剤の種類、あるいは硬化反応性部位の違いなどによって異なり一概に規定することはできないが、一般的には硬化反応性樹脂組成物の全固形分に対して０．１〜１５質量％程度が好ましく、０．５〜５質量％程度がより好ましい。
【００６２】
レンズ３２を形成する樹脂組成物は、上記成分を適宜配合して製造することができる。この際、液状の低分子モノマー（反応性希釈剤）等に他の成分を溶解することができる場合には別途溶剤を添加する必要はないが、このケースに当てはまらない場合には溶剤を用いて各構成成分を溶解することにより硬化性樹脂組成物を製造することができる。該硬化性樹脂組成物に使用できる溶剤としては、組成物が沈殿することなく、均一に溶解又は分散されるものであれば特に制限はなく適宜選択することができ、具体的には、例えば、ケトン類（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等）、エステル類（例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル等）、エーテル類（例えば、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン等）アルコール類（例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール等）、芳香族炭化水素類（例えば、トルエン、キシレン等）、水等を挙げることができる。硬化性組成物が溶剤を含む場合には溶剤を乾燥させた後にモールド形状転写操作を行うことが好ましい。
【００６３】
レンズ３２を形成する成形材料として上記のエネルギー硬化性の樹脂組成物を用いる場合に、上型５１、及び下型５２の材料は、樹脂組成物に応じて適宜選択される。即ち、樹脂組成物として熱硬化のものを用いた場合には、型の材料は、例えばニッケル等の熱伝導率に優れる金属材料や、ガラス等の赤外線を透過する材料が用いられる。また、樹脂材料として紫外線硬化のものを用いた場合には、型の材料は、例えばガラス等の紫外線を透過する材料が用いられ、また、樹脂材料として電子線硬化のものを用いた場合には、型の材料は、その電子線を透過する材料が用いられる。
【００６４】
図７Ａ〜図７Ｃは、図２のレンズアレイの製造方法の一例を示す。
【００６５】
図７Ａに示すように、下型５２に基板３０をセットする。基板３０の脚部３５は、下型５２の収容部５５に収容され、基板３０の貫通孔３４は、下型５２のレンズ成形面５４の上に配置される。そして、基板３０の貫通孔３４の内周面、及び下型５２のレンズ成形面５４で形成される凹部に、レンズ３２を形成する成形材料Ｍを供給する。
【００６６】
図７Ｂに示すように、上型５１を降下させる。上型５１の降下に伴い、成形材料Ｍは、上型５１のレンズ成形面５３と下型５２のレンズ成形面５４との間で加圧され、レンズ成形面５３、５４に倣って変形される。
【００６７】
図７Ｃに示すように、上型５１が降下しきって成形型５０が閉じられた状態で、キャビティＣは、成形材料Ｍによって充填されている。また、下型５２に設けられ、キャビティＣに連通している凹部５７も、成形材料Ｍで充填されている。そして、上型５１に設けられ、キャビティＣに連通している凹部５６には、余剰な成形材料Ｍが進入している。成形材料Ｍの供給量には多少のバラツキが生じるが、このバラツキは上型５１の凹部５６で吸収される。
【００６８】
この状態で、硬化のためのエネルギーを適宜加えて成形材料Ｍを硬化させ、レンズ３２を形成する。凹部５６、５７に入り込んだ成形材料Ｍが硬化してレンズ３２の延在部３６が形成される。
【００６９】
このように、基板３０の貫通孔３４に成形材料Ｍを配置し、この成形材料Ｍを貫通孔３４内でレンズ３２に圧縮成形することにより、貫通孔３４を埋め、且つ貫通孔３４の内周面に密着した状態にレンズ３２を形成することができる。
【００７０】
図８は、図７Ａ〜図７Ｃに示すレンズアレイの製造方法の変形例を示す。
【００７１】
図８に示すように、成形材料Ｍが硬化の際に収縮する場合に、下型５２との間に所定の隙間ｇを残す位置まで上型５１を降下させる。このとき、上型５１のレンズ成形面５３、及び下型５２のレンズ成形面５４の全体に成形材料Ｍが接触している。その状態で成形材料Ｍの硬化を開始する。成形材料Ｍは、硬化の進行に伴って収縮するが、上型５１と下型５２との間に隙間ｇが残されていることにより、成形材料Ｍの硬化収縮に追従して上型５１を降下させることができる。よって、成形材料Ｍと、上型５１のレンズ成形面５３との密着を維持して、成形材料Ｍに圧力を加え続けることができる。それにより、上型５１のレンズ成形面５３、及び下型５２のレンズ成形面５４の形状が正確に転写されたレンズ３２を得ることができる。成形材料Ｍの硬化収縮に追従しての上型５１の降下は、例えば上型５１の自重により行うことができる。
【００７２】
以上のようにして製造されたレンズアレイ５は、その基板３０をカッターなどで切断され、それぞれにレンズ３２を含んだ複数のレンズモジュール３に分離される。分離されたレンズモジュール３は、上述のとおり、センサモジュール２との組み合わせにおいて撮像ユニット１を構成する。
【００７３】
図９Ａ及び図９Ｂは、図１の撮像ユニットの製造方法の一例を示す。
【００７４】
図９Ａ及び図９Ｂに示す例は、レンズアレイ５をレンズモジュール３に分離し、このレンズモジュール３をセンサモジュール２に積層して撮像ユニット１を製造するものである。図９Ａに示すように、レンズ３２及び脚部３５を個々に含むように各切断ラインＬに沿ってレンズアレイ５の基板３０を切断し、レンズモジュール３に分離する。そして、図９Ｂに示すように、個々のレンズモジュール３を、それに含む脚部３５を介してセンサモジュール２に積層し、撮像ユニット１を得る。
【００７５】
このように、個々のレンズモジュール３において、その基板片３１には脚部３５が一体に形成されているので、別途スペーサを必要とせず、よって、センサモジュール２へのレンズモジュール３の積層工程が簡素化される。それにより、撮像ユニット１の生産性を向上させることができる。
【００７６】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、図９Ａ及び図９Ｂに示す撮像ユニットの製造方法の変形例を示す。
【００７７】
図１０Ａ〜図１０Ｃに示す例は、２つのレンズモジュール３をセンサモジュール２に積層するようにしたものである。図１０Ａに示すように、一つのレンズアレイ５を、それに含む複数の脚部３５を介してもう一つのレンズアレイ５に積層し、レンズアレイ積層体６を構成する。そして、図１０Ｂに示すように、積層方向に並ぶ複数のレンズ３２の群、及び積層方向に並ぶ複数の脚部３５の群を個々に含むように、各切断ラインＬに沿って積層体６に含む二つのレンズアレイ５の基板３０を一括して切断し、２つのレンズモジュール３が積層されたレンズモジュール積層体７に分離する。そして、図１０Ｃに示すように、個々のレンズモジュール積層体７を、最下層のレンズモジュール３の脚部３５を介してセンサモジュール２に積層し、撮像ユニット１を得る。
【００７８】
このように、複数のレンズモジュール３を予め積層体したレンズモジュール積層体７をセンサモジュール２に積層するようにすれば、それらのレンズモジュール３をセンサモジュール２に順次積層する場合に比べて、撮像ユニット１の生産性を向上させることができる。
【００７９】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、図１の撮像ユニットの製造方法の他の例を示す。
【００８０】
図１１Ａ及び図１１Ｂに示す例は、レンズアレイ５をセンサアレイ４に積層して複数の撮像ユニット１を一括して構成し、そして個々の撮像ユニット１に分離するようにしたものである。
【００８１】
まず、センサアレイ４について説明すると、センサアレイ４は、シリコンなどの半導体材料で形成されたウエハ２０を有しており、ウエハ２０には、レンズアレイ５におけるレンズ３２の並びと同じ並びで、複数の固体撮像素子２２が配列されている。典型的には、ウエハ２０の直径は、６インチ、８インチ、又は１２インチとされ、そこに数千個の固体撮像素子２２が配列される。
【００８２】
図１１Ａに示すように、レンズアレイ５を、それに含む複数の脚部３５を介してセンサアレイ４に積層し、素子アレイ積層体８を構成する。そして、図１１Ｂに示すように、積層方向に並ぶ固体撮像素子２２及びレンズ３２、並びに脚部３５を個々に含むように、各切断ラインＬに沿って素子アレイ積層体８に含むセンサアレイ４のウエハ２０及びレンズアレイ５の基板３０を一括して切断し、撮像ユニット１に分離する。
【００８３】
図１２Ａ〜図１２Ｃは、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す撮像ユニットの製造方法の変形例を示す。
【００８４】
図１２Ａ〜図１２Ｃに示す例は、二つのレンズアレイ５をセンサアレイ４に積層するようにしたものである。図１２Ａに示すように、一つのレンズアレイ５を、それに含む複数の脚部３５を介してもう一つのレンズアレイ５に積層し、レンズアレイ積層体６を構成する。そして、図１２Ｂに示すように、レンズアレイ積層体６を、最下層のレンズアレイ５に含む複数の脚部３５を介してセンサアレイ４に積層し、素子アレイ積層体８を構成する。そして、図１２Ｃに示すように、積層方向に並ぶ固体撮像素子２２及び複数のレンズ３２の群、並びに積層方向に並ぶ複数の脚部３５の群を個々に含むように、各切断ラインＬに沿って素子アレイ積層体８に含むセンサアレイ４のウエハ２０及び二つのレンズアレイ５の基板３０を一括して切断し、撮像ユニット１に分離する。
【００８５】
このように、一つ以上のレンズアレイ５をセンサアレイ４に積層し、その後に、センサアレイ４のウエハ２０、及びレンズアレイ５の基板３０をまとめて切断して複数の撮像ユニット１に分離するようにすれば、レンズモジュール３又はそれらの積層体７をセンサモジュール２に組み付ける場合に比べて、撮像ユニット１の生産性を一層向上させることができる。
【００８６】
以上、説明したように、本明細書に開示されたレンズアレイは、基板と、該基板に配列された複数の貫通孔のそれぞれを埋めて設けられた複数のレンズと、を備えるレンズアレイであって、前記基板は、その表面において複数の前記レンズのそれぞれの周囲に突設された複数の脚部を有する。
【００８７】
また、本明細書に開示されたレンズアレイは、前記脚部は、該脚部が設けられた前記基板の表面側に露呈する前記レンズの表面よりも高く該基板の表面から突出している。
【００８８】
また、本明細書に開示されたレンズアレイは、前記脚部は、該脚部が設けられた前記基板の表面側に露呈する前記レンズの表面を包囲する。
【００８９】
また、本明細書に開示されたレンズアレイは、前記脚部は、可視光に対して不透明である。
【００９０】
また、本明細書に開示されたレンズアレイは、前記基板は、シリコンで形成されている。
【００９１】
また、本明細書に開示されたレンズアレイ積層体は、上記いずれかのレンズアレイを複数備え、これらのレンズアレイが順次積層されたレンズアレイ積層体であって、前記レンズアレイのそれぞれは、それに含む複数の前記脚部においてその下側の層に接合されている。
【００９２】
また、本明細書に開示された素子アレイ積層体は、上記いずれかのレンズアレイを少なくとも一つと、ウエハ上に複数の固体撮像素子が配列されたセンサアレイと、を備え、前記レンズアレイが前記センサアレイ上に順次積層された素子アレイ積層体であって、前記レンズアレイのそれぞれは、それに含む複数の前記脚部においてその下側の層に接合されている。
【００９３】
また、本明細書に開示されたレンズモジュールの製造方法は、上記いずれかのレンズアレイを、一つの前記レンズ及び一つの前記脚部を個々に含むように分割する。
【００９４】
また、本明細書に開示されたレンズモジュール積層体の製造方法は、上記のレンズアレイ積層体を、積層方向に並ぶ複数の前記レンズ、及び積層方向に並ぶ複数の前記脚部を個々に含むように分割する。
【００９５】
また、本明細書に開示された撮像ユニットの製造方法は、上記の素子アレイ積層体を、積層方向に並ぶ前記固体撮像素子及び少なくとも一つの前記レンズ、並びに積層方向に並ぶ少なくとも一つの前記脚部を個々に含むように分割する。
【符号の説明】
【００９６】
１  撮像ユニット
２  センサモジュール
３  レンズモジュール
４  センサアレイ
５  レンズアレイ
６  レンズアレイ積層体
７  レンズモジュール積層体
８  素子アレイ積層体
２０  ウエハ
２１  ウエハ片
２２  固体撮像素子
３０  基板
３１  基板片
３２  レンズ
３３  レンズ面
３４  貫通孔
３５  脚部
３６  延在部
４０  基板素材
４１  マスク
４２  マスク
５０  成形型
５１  上型
５２  下型
５３  レンズ成形面
５４  レンズ成形面
５５  収容部
５６  凹部
５７  凹部
Ｃ  キャビティ
Ｍ  成形材料
【図１】
2010204642.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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