(57)【要約】【課題】１次元又は２次元に配列される複数のレンズ部と、これらのレンズ部を相互に連結する基板部と、が樹脂材料により一体に形成されるウェハレベルレンズアレイにおいて、基板部の反りを防止する。【解決手段】ウェハレベルレンズアレイ１００は、２次元に配列される複数のレンズ部１０１と、該レンズ部１０１を相互に連結する基板部１０２と、該基板部１０２に設けられ該基板部１０２の表面に沿って延びるリブ１０４と、を備え、該レンズ部１０１及び該基板部１０２並びに該リブ１０４が樹脂材料で一体に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次元又は２次元に配列される複数のレンズ部と、該レンズ部を相互に連結する基板部と、該基板部に設けられ該基板部の表面に沿って延びるリブと、を備え、該レンズ部及び該基板部並びに該リブが樹脂材料で一体に形成されたウェハレベルレンズアレイ。
【請求項２】
請求項１に記載のウェハレベルレンズアレイであって、
前記リブが複数設けられ、これらのリブは、互いに平行に直線状に延びる第１の群と、互いに平行に直線状に延びる第２の群とを構成し、
前記第１の群に属す複数のリブと前記第２の群に属す複数のリブとが互いに交差しているウェハレベルレンズアレイ。
【請求項３】
請求項１に記載のウェハレベルレンズアレイであって、
前記リブが複数設けられ、これらのリブは前記基板部の中央部から放射状に延びているウェハレベルレンズアレイ。
【請求項４】
請求項１に記載のウェハレベルレンズアレイであって、
前記リブが円環状であるウェハレベルレンズアレイ。
【請求項５】
請求項４に記載のウェハレベルレンズアレイであって、
前記リブが複数設けられ、これらのリブが同心に配置されているウェハレベルレンズアレイ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のウェハレベルレンズアレイであって、
前記リブの側面と前記基板部の表面とのなす角度が直角以上であるウェハレベルレンズアレイ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のウェハレベルレンズアレイであって、
前記レンズ部の少なくとも一方のレンズ面が凸曲面であり、
前記リブは、凸曲面である前記レンズ面が配置される側の前記基板部の表面に設けられ、該基板部の表面からの高さが該レンズ面よりも低いウェハレベルレンズアレイ。
【請求項８】
１次元又は２次元に配列される複数のレンズ部と、該レンズ部を相互に連結する基板部と、該基板部に設けられ該基板部の表面に沿って延びるリブと、を備え、該レンズ部及び該基板部並びに該リブが樹脂材料で一体に形成されるウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記ウェハレベルレンズアレイと同一の形状を有するマスタを形成し、
前記マスタの一方の表面に整合する転写面を有する第１の型、及び該マスタの反対側の表面に整合する転写面を有する第２の型を形成し、
前記第１の型の転写面と前記第２の型の転写面との間で軟化した前記樹脂材料を硬化させるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記ウェハレベルレンズアレイの前記リブを除いた形状と同一の形状を有するマスタ素材を形成し、
前記リブに相当するリブ相当部材を前記マスタ素材に接合して前記マスタを形成するウェハレベルレンズアレイの製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、
前記リブ相当部材を前記マスタ素材に接離可能に接合するウェハレベルレンズアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１次元又は２次元に配列された樹脂材料からなる複数のレンズ部を有するウェハレベルレンズアレイ及びその製造方法に関する。
【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、そして生産性が要求される。かかる要求に対して、１次元又は２次元に配列された複数の固体撮像素子とこれらの固体撮像素子を保持する基板部とを有するセンサアレイに、同じく１次元又は２次元に配列された複数のレンズ部とこれらのレンズ部を保持する基板部とを有するレンズアレイを１又は複数重ね、それらを一体に組み合わせた後に、それぞれにレンズ部及び固体撮像素子を含むようにレンズアレイの基板部及びセンサアレイの基板部を切断して撮像ユニットを量産する方法が知られている。以下、基板部に保持される各レンズ部をウェハレベルレンズと呼び、これらのレンズ部の群をウェハレベルレンズアレイと呼ぶ。
【０００４】
従来のウェハレベルレンズ又はウェハレベルレンズアレイとしては、ガラスからなる基板部上に樹脂材料からなるレンズ部を接合したものが知られている（例えば特許文献１、２参照）。また、複数のレンズ部と、これらのレンズ部を相互に連結する基板部と、を樹脂材料により一体に形成したものも知られている（例えば、特許文献３参照）。基板部がガラスからなるものに対して、基板部が樹脂からなるものは比較的反りが生じやすい。ウェハレベルレンズアレイの基板部に反りが生じると、例えばセンサアレイや他のウェハレベルレンズアレイとの重ね合わせにおける偏心や倒れといった不都合を生じる可能性がある。
【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号パンフレット
【特許文献３】国際公開第０８／０９３５１６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、１次元又は２次元に配列される複数のレンズ部と、これらのレンズ部を相互に連結する基板部と、が樹脂材料により一体に形成されるウェハレベルレンズアレイにおいて、基板部の反りを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）１次元又は２次元に配列される複数のレンズ部と、該レンズ部を相互に連結する基板部と、該基板部に設けられ該基板部の表面に沿って延びるリブと、を備え、該レンズ部及び該基板部並びに該リブが樹脂材料で一体に形成されたウェハレベルレンズアレイ。
（２）１次元又は２次元に配列される複数のレンズ部と、該レンズ部を相互に連結する基板部と、該基板部に設けられ該基板部の表面に沿って延びるリブと、を備え、該レンズ部及び該基板部並びに該リブが樹脂材料で一体に形成されるウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、前記ウェハレベルレンズアレイと同一の形状を有するマスタを形成し、前記マスタの一方の表面に整合する転写面を有する第１の型、及び該マスタの反対側の表面に整合する転写面を有する第２の型を形成し、前記第１の型の転写面と前記第２の型の転写面との間で軟化した前記樹脂材料を硬化させるウェハレベルレンズアレイの製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、リブによって、このリブに交差する軸まわりの基板部の断面二次モーメントを大きくすることができ、この軸まわりの基板部の反りを防止することができる。
【０００９】
また、本発明によれば、ウェハレベルレンズアレイは、同一の表面形状を有するマスタから型を形成し、この型で樹脂材料を成形して製造される。このマスタにおけるリブの配置や形状を種々に変更することで、ウェハレベルレンズアレイにおけるリブの配置や形状を種々に変更することができ、基板部の反りを防止するのに適したリブを有するウェハレベルレンズアレイを製造することができる。
【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、ウェハレベルレンズアレイの一例を示す図であり、（Ａ）はウェハレベルレンズアレイの平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】図１のウェハレベルレンズアレイの変形例の断面図である。
【図３】図１のウェハレベルレンズアレイの変形例の平面図である。
【図４】図１のウェハレベルレンズアレイの変形例の平面図である。
【図５】図１のウェハレベルレンズアレイの変形例の平面図である。
【図６】図１のウェハレベルレンズアレイの変形例の平面図である。
【図７】図１のウェハレベルレンズアレイの変形例の平面図である。
【図８】図１のウェハレベルレンズアレイの変形例の平面図である。
【図９】図１のウェハレベルレンズアレイの変形例の平面図である。
【図１０】図１のウェハレベルレンズアレイの製造装置の概略構成を示す正面図である。
【図１１】図１０の製造装置を用いたウェハレベルレンズアレイの製造工程を示す断面図である。
【図１２】時間Ｔと樹脂材料の粘度（硬さ）μとの一般的な関係を示すグラフである。
【図１３】図１のウェハレベルレンズアレイのマスタの断面図である。
【図１４】図１３のマスタを用いた型の製作方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示すウェハレベルレンズアレイ１００は、所定のピッチで２次元に配列された複数のレンズ部１０１と、これらのレンズ部１０１を相互に連結する略円形状の基板部１０２と、基板部１０２に設けられ基板部１０２の表面に沿って延びるリブ１０４とを有している。
【００１２】
レンズ部１０１及び基板部１０２並びにリブ１０４は光透過性の樹脂材料で一体に形成されている。レンズ部１０１及び基板部１０２並びにリブ１０４を形成する樹脂材料としては、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂、光硬化性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂、等が用いられる。
【００１３】
また、上記の樹脂に無機微粒子を分散させた有機無機複合材料を用いることもできる。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、等が挙げられる。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、硫化亜鉛等の微粒子を挙げることができる。
【００１４】
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、表面層をシリカやアルミナなどの異種金属酸化物で被覆したり、シランカップリング剤、チナ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）または有機酸基を持つ分散剤などで表面修飾してもよい。
【００１５】
無機微粒子の数平均粒子サイズは、小さすぎると物質の特性が変化する場合がある。また樹脂マトリックスと無機微粒子の屈折率差が大きい場合には、無機微粒子の数平均粒子サイズが大きすぎるとレイリー散乱の影響が顕著となる。このため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。
【００１６】
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。また、無機微粒子の樹脂マトリックスに対する含有量は、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。
【００１７】
レンズ部１０１は、その表裏に所定のレンズ面１０３ａ、１０３ｂが形成されており、図示の例では、いずれも凸の球面とされている。なお、レンズ面１０３ａ、１０３ｂは、凸の球面に限られず、凹の球面や非球面であってもよく、凸若しくは凹の球面、又は非球面を種々に組み合わせることができる。図２に、レンズ部１０１の他の例を示す。
【００１８】
図２（Ａ）に示す変形例のレンズ部１０１は、一方のレンズ面１０３ａが凹面となっており、反対側のレンズ面１０３ｂが凸面となっている。図２（Ｂ）に示す変形例のレンズ部１０１は、レンズ面１０３ａ、１０３ｂがいずれも凹面となっている。
【００１９】
また、図２（Ｃ）に示す変形例のレンズ部１０１は、一方のレンズ面１０３ａが凸部及び凹部を有する面となっており、反対側のレンズ面１０３ｂが凸面となっている。図２（Ｄ）に示す変形例のレンズ１０１は、レンズ面１０３ａ、１０３ｂがいずれも凸部及び凹部を有する面となっている。
【００２０】
また、図２（Ｅ）に示す変形例のレンズ部１０１は、一方のレンズ面１０３ａが凸部及び凹部を有する面となっており、その凹部の底が基板部１０２の厚みの内に位置している。反対側のレンズ面１０３ｂは凸面となっている。
【００２１】
また、図２（Ｆ）に示す変形例のレンズ部１０１は、一方のレンズ面１０３ａが凹面となっており、その全体が基板部１０２の厚みの内に位置している。反対側のレンズ面１０３ｂは凸面となっている。
【００２２】
レンズ部１０１と基板部１０２とが樹脂材料で一体に形成されることにより、図２（Ｅ）に示すように、レンズ部１０１の一方のレンズ面１０３ａの一部が基板部１０２の厚みの内に潜り込むようなレンズ形状や、図２（Ｆ）に示すように、レンズ部１０１の一方のレンズ面１０３ａの全体が基板部１０２の厚みの内に潜り込むようなレンズ形状を採ることも可能となり、レンズ部１０１の設計自由度が高まる。
【００２３】
再び図１を参照して、リブ１０４は、図示の例では、基板部１０２の一方の表面に、直線状に延びて基板部１０２を横断するように設けられている。リブ１０４があることによって、リブ１０４と交差する軸まわりの基板部１０２の断面二次モーメントが大きくなり、この軸まわりの基板部１０２の反りが防止される。特に、リブ１０４と直交する軸Ａまわりの基板部１０２の反り、即ちリブ１０４に沿った弧を描くような基板部１０２の反りが防止される。リブ１０４は、例えば、試作の基板部１０２の反りを検証し、発生しやすい反りの弧に沿って配置される。
【００２４】
リブ１０４の側面と基板部１０２の表面とのなす角度θは直角又は鈍角（９０°≦θ＜１８０°）である。これは、後述するウェハレベルレンズアレイ１００の製造工程において、樹脂材料を成形する型に対するリブ１０４の離型性を高めるものである。直角又は鈍角のθを与えるリブ１０４の断面形状は、特に限定されないが、例えば、正方形状、長方形状、台形状、三角形状、円弧状、等の適宜な形状とすることができる。
【００２５】
また、リブ１０４の基板部１０２の表面からの高さｈは、レンズ部１０１のレンズ面１０３ａの頂部の高さＨよりも低くなっている。上述のとおり、撮像ユニットの製造にあたり、ウェハレベルレンズアレイ１００は、センサアレイや他のウェハレベルレンズアレイと重ね合わされるが、リブ１０４の高さｈがレンズ部１０３の高さＨよりも低ければ、レンズ部１０３のレンズ面１０３ａと他のウェハレベルレンズアレイやセンサアレイとの間隔に制約を生じない。
【００２６】
リブ１０４の数、平面形状、配置は、上述のものに限られない。以下に、リブ１０４の数、形状、配置を種々に変えたウェハレベルレンズアレイ１００の変形例を示す。
【００２７】
図３に示す変形例のウェハレベルレンズアレイ１００は、基板部１０２の一方の表面に、互いに平行に直線状に伸びる複数のリブ１０４が設けられている。これによれば、これらのリブ１０４に交差する軸まわりの基板部１０２の断面二次モーメントを一層大きくすることができ、基板部１０２の反りをより確実に防止することができる。
【００２８】
図４に示す変形例のウェハレベルレンズアレイ１００は、基板部１０２の一方の表面に、所定の方向（以下、便宜的にＸ軸方向と呼ぶ）に直線状に延びる１つのリブ１０４ｘと、これに直交する方向（以下、便宜的にＹ軸方向と呼ぶ）に直線状に延びる１つのリブ１０４ｙとが設けられている。これによれば、Ｘ軸まわりの基板部１０２の反りに対してはＹ軸方向に延びるリブ１０４ｙによりその反りが防止され、またＹ軸まわりの基板部１０２の反りに対してはＸ軸方向に延びるリブ１０４ｘによりその反りが防止される。このように、リブ１０４ｘ、１０４ｙの相互補完により基板部１０２の多様な反りを防止することができる。
【００２９】
図５に示す変形例のウェハレベルレンズアレイ１００は、基板部１０２の一方の表面に、互いに平行にＸ軸方向に直線状に延びる複数のリブ１０４ｘと、Ｙ軸方向に直線状に延びる１つのリブ１０４ｙとが設けられている。これによれば、Ｘ軸まわりの基板部１０２の断面二次モーメントに比べて、Ｙ軸まわりの基板部１０２の断面二次モーメントが大きくなり、例えば基板部１０２にＹ軸まわりの反りがより生じやすい場合などに好適である。
【００３０】
図６に示す変形例のウェハレベルレンズアレイ１００は、基板部１０２の一方の表面に、互いに平行にＸ軸方向に直線状に延びる第１の群の複数のリブ１０４ｘと、互いに平行にＹ軸方向に直線状に延びる第２の群の複数のリブ１０４ｙとが設けられている。第１の群の複数のリブ１０４ｘと第２の群の複数のリブ１０４ｙとは互いに直交しており、格子状に配置されている。これによれば、Ｘ軸まわりの基板部１０２の反りに対してはＹ軸方向に延びる第２の群の複数のリブ１０４ｙによりその反りが防止され、またＹ軸まわりの基板部１０２の反りに対してはＸ軸方向に延びる第１の群の複数のリブ１０４ｘによりその反りが防止される。このように、複数のリブ１０４ｘと複数のリブ１０４ｙとの相互補完により基板部１０２の多様な反りを防止することができる。
【００３１】
図７に示す変形例のウェハレベルレンズアレイ１００は、基板部１０２の一方の表面に、基板部１０２の中心から放射状に延びる複数のリブ１０４が設けられている。これによれば、ある軸に関して、一部のリブ１０４がこの軸に平行となるも、他のリブ１０４がこの軸に交差することで、この軸まわりの基板部１０２の断面二次モーメントが大きくなり、この軸まわりの基板部１０２の反りが防止される。即ち、複数のリブ１０４の相互補完により、基板部１０２の多様な反りを防止することができる。
【００３２】
図８に示す変形例のウェハレベルレンズアレイ１００は、基板部１０２の一方の表面に、円環状のリブ１０４が設けられている。これによれば、円環状のリブ１０４の中心を通るいずれの軸に対してもリブ１０４は直交する部位を有し、それらの軸まわりの基板部１０２の断面二次モーメントを一様に大きくすることができる。即ち、１つのリブ１０４で基板部１０２の多様な反りを防止することができる。そして、図９に示すように、互いに径の異なる複数の円環状のリブ１０４を同心に配置するようにすれば、基板部１０２の断面二次モーメントを一層大きくすることができ、基板部１０２の反りをより確実に防止することができる。また、直線状のリブと円環状のリブとを組み合わせて配置することもできる。
【００３３】
尚、上述したウェハレベルレンズアレイ１００は、いずれも基板部１０２の一方の表面にリブ１０４が設けられているものとして説明したが、基板部１０２の両側の表面にリブ１０４を設けてもよい。
【００３４】
図１０は、ウェハレベルレンズアレイ１００を製造する製造装置の一例を示す。尚、レンズ部１０１及び基板部１０２並びにリブ１０４を形成する樹脂材料として熱硬化性樹脂が用いられるものとして説明する。図１０に示す製造装置１１０は、上型１１１及び下型１１３と、機構部１１５と、樹脂供給部１１６と、加熱部１１７と、制御部１１８と、を備えている。
【００３５】
上型１１１は、ウェハレベルレンズアレイ１００の上側の表面に整合する転写面１１２を有している。図１に示すウェハレベルレンズアレイ１００のレンズ部１０１は所定のピッチで２次元に配列されており、ウェハレベルレンズアレイ１００の上側の表面にはレンズ部１０１のレンズ面１０３ａが含まれ、レンズ面１０３ａは凸の球面である。よって、転写面１１２には、レンズ面１０３ａとは反対形状の凹の球面１１２ａが、レンズ部１０１と同一のピッチで２次元に配列されている。さらにウェハレベルレンズアレイ１００の上側の表面には基板部１０２の表面に沿って直線状に延びるリブ１０４が含まれ、リブ１０４の断面形状は台形状であることから、転写面１１２には、リブ１０４とは反対形状の断面台形の直線状に延びる凹溝１１２ｃが設けられている。下型１１３にも、ウェハレベルレンズアレイ１００の下側の表面に整合する転写面１１４が設けられている。
【００３６】
上型１１１には、樹脂材料との接触によって転写面に作用する圧力を検出する圧力センサ１１９が設けられている。図示の例で、圧力センサ１１９は、転写面１１２においてウェハレベルレンズアレイ１００の基板部１０２の表面を成形する部位、即ち、２次元に配列された凹の球面１１２ａを除く平坦面１１２ｂに設けられている。尚、硬化前の流動性ある樹脂材料との接触によって転写面１１２に作用する圧力は均一とみなせるので圧力センサ１１９は１つでも足りるが、転写面１１２に分散して複数設けられることが好ましい。また、図示の例では圧力センサ１１９は上型１１１に設けられているが、下型１１３に設けてもよく、また、上型１１１及び下型１１３の双方に設けてもよい。
【００３７】
上型１１１及び下型１１３は、それぞれの転写面１１２、１１４が対向するように配置され、下型１１４は基台１２０に取り付けられて位置を固定されており、上型１１１は機構部１１５に支持されている。機構部１１５は、上型１１１の転写面１１２と下型１１３の転写面１１４との間隔を狭め又は広げるように上型１１１を昇降させる。上型１１１を昇降させる手段としては、例えばボールネジ、シリンダ・ピストン、等の適宜な手段を用いることができる。
【００３８】
樹脂供給部１１６は、下型１１３の転写面１１４上に樹脂材料を供給する。尚、樹脂材料の硬化に伴う収縮を考慮して、供給される樹脂材料の量は、ウェハレベルレンズアレイ１００の体積よりも若干多めに設定される。
【００３９】
加熱部１１７は、上型１１１及び下型１１３をそれぞれ加熱して、上型１１１の転写面１１２及び下型１１３の転写面１１４に接触する樹脂材料に硬化に必要な熱を供給する。よって、上型１１１及び下型１１３は、熱伝導率に優れる例えばニッケルなどの金属材料で形成されている。
【００４０】
制御部１１８は、圧力センサ１１９で検出される圧力に応じて機構部１１５を駆動して上型１１１を昇降させ、上型１１１の転写面１１２と下型１１３の転写面１１４との間隔を調整する。また、樹脂供給部１１６及び加熱部１１７の動作を制御して、樹脂材料の供給量や、上型１１１及び下型１１３の温度なども調節する。
【００４１】
以上の構成を備える製造装置１１０を用いたウェハレベルレンズアレイ１００の製造工程を以下に説明する。
【００４２】
図１１（Ａ）に示すように、まず、樹脂供給部１１６から下型１１３の転写面１１４上に樹脂材料Ｍが供給され、樹脂材料Ｍが下型１１３の転写面１１４上に行き渡る。樹脂材料Ｍの流動性が比較的低い場合には、例えば、樹脂供給部１１６において樹脂材料Ｍを予熱し、流動性を高めた状態で樹脂材料Ｍを下型１１３の転写面１１４上に供給する。また、加熱部１１７によって下型１１３を加熱して下型１１３の転写面１１４上で樹脂材料Ｍを予熱し、下型１１３の転写面１１４上で樹脂材料Ｍの流動性を高めるようにしてもよい。
【００４３】
図１１（Ｂ）に示すように、樹脂材料Ｍが下型１１３の転写面１１４上に行き渡った後、樹脂供給部１１６が下型１１３上から退避され、そして、上型１１１が降下されて、上型１１１の転写面１１２と下型１１３の転写面１１４との間で樹脂材料Ｍが挟まれる。樹脂材料Ｍは上型１１１の転写面１１２及び下型１１３の転写面１１４に密着し、両転写面１１２、１１４の形状が樹脂材料Ｍに転写される。
【００４４】
次いで、加熱部１１７により上型１１１及び下型１１３がそれぞれ加熱され、上型１１１の転写面１１２及び下型１１３の転写面１１４に接触した樹脂材料Ｍに熱が供給される。それにより、両転写面１１２、１１４の形状が転写された状態で樹脂材料Ｍが硬化される。両転写面１１２、１１４の凹の球面１１２ａ、１１４ａの間に挟まれた樹脂材料Ｍは、表裏に凸の球面のレンズ面１０３ａ、１０３ｂを有するレンズ部１０１を形成し、また、両転写面１１２、１１４の凹の球面を除く平坦面１１２ｂ、１１４ｂの間に挟まれた樹脂材料Ｍは、レンズ部１０１を相互に連結する基板部１０２を形成し、また、凹溝１１２ｃに入り込んだ樹脂材料Ｍはリブ１０４を形成する。
【００４５】
ここで、図１１（Ｃ）に示すように、樹脂材料Ｍが硬化する過程で樹脂材料Ｍには収縮が生じ、樹脂材料Ｍの収縮力は上型１１１の転写面１１２及び下型１１３の転写面１１４と樹脂材料Ｍとが離れようとする方向に作用する（図１１（Ｃ）では、樹脂材料Ｍの収縮力の作用方向を説明するために、便宜的に両転写面１１２、１１４と樹脂材料Ｍとが離間した状態を示したが、離間せず両転写面１１２、１１４と樹脂材料Ｍとの密着が維持されることが望ましい）。それにより、樹脂材料Ｍとの接触により上型１１１の転写面１１２及び下型１１３の転写面１１４に作用する圧力が低下する。この変動する圧力は、上型１１１の転写面１１２に設けられた圧力センサ１１９により検出され、検出された圧力に応じた信号が圧力センサ１１９から制御部１１８に送られる。
【００４６】
制御部１１８は、樹脂材料Ｍの硬化過程で上型１１１の転写面１１２に作用する圧力について、予め設定された設定圧力を記憶している。制御部１１８は、圧力センサ１１９から送られる信号に基づいて、記憶している設定圧力が圧力センサ１１９にて検出されるよう、機構部１１５を駆動して上型１１１を降下させる。それに伴い、図１１（Ｄ）に示すように、上型１１１の転写面１１２と下型１１３の転写面１１４との間隔が狭められ、両転写面１１２、１１４に倣って樹脂材料Ｍを変形させながら両転写面１１２、１１４と樹脂材料Ｍとの密着が維持されるように作用する。このように樹脂材料Ｍの硬化に伴う収縮によっても、両転写面１１２、１１４と樹脂材料Ｍとの密着が維持され、両転写面１１２、１１４の形状が正確に転写される。それにより、樹脂材料Ｍからなるレンズ部１０１が精度よく形成される。
【００４７】
制御部１１８に記憶される設定圧力は、例えば樹脂材料Ｍの硬化過程で一定の圧力としてもよい。この場合の圧力は、機構部１１５を駆動して発生させてもよいし、上型１１１の自重により圧力を発生させることもできる。好ましくは、制御部１１８に記憶される設定圧力は、図１２に示すように、樹脂材料Ｍが硬くなる程に高くする。図１２は、時間Ｔと樹脂材料の粘度（硬さ）μとの一般的な関係を示す。尚、時間Ｔは、樹脂材料が受ける積算のエネルギー量（熱量）に対応する。併せて、図１２には、設定圧力Ｐの推移、つまりは樹脂材料に加えられる圧力の推移を示す。
【００４８】
図１２に示すように、樹脂材料Ｍは、予熱により一旦粘度が低下し、その後に、硬化反応が進むに従って次第に粘度が高くなる。設定圧力Ｐは、予熱後の樹脂材料の粘度の上昇に合わせて次第に高くなっている。このように、樹脂材料Ｍが硬くなる程に設定圧力Ｐを高くするようにすれば、次第に硬化する樹脂材料Ｍに対して、上型１１１の転写面１１２及び下型１１３の転写面１１４の形状をより正確に転写することができる。尚、図示の例では、予熱により低下した粘度が常温における粘度μ０に戻るまでは、樹脂材料Ｍの粘度の上昇によらず設定圧力を一定としている。これは、粘度が極端に低い樹脂材料Ｍに比較的高い圧力を加えることにより上型１１１と下型１１３との隙間から樹脂材料Ｍが漏出することを防止するためである。
【００４９】
上述した例では、ウェハレベルレンズアレイ１００のレンズ部１０１及び基板部１０２並びにリブ１０４を形成する樹脂材料Ｍが熱硬化性樹脂であるものとして説明したが、光硬化性樹脂とすることもできる。その場合に、製造装置１１０には、樹脂材料の硬化反応を進めるための光を樹脂材料に照射する光源が設けられ、また、上型１１１及び下型１１３の少なくとも一方は、光源より射出される光を透過するガラス等の材料で形成される。
【００５０】
製造装置１１０に用いる上型１１１及び下型１１３は、ウェハレベルレンズアレイ１００と同一の表面形状を有するマスタを用いてそれぞれ形成される。以下に、上型１１１用のマスタ及びこのマスタを用いて形成される上型１１１について説明する。
【００５１】
図１３には、図１に示すウェハレベルレンズアレイ１００のマスタを示す。図１３に示すマスタ２００は、マスタ素材３００にリブ相当部材３０４を接合して形成されている。
【００５２】
マスタ素材３００は、略円形状の基板部３０２と、基板部３０２の表面に所定のピッチで２次元に配列された複数の曲面部３０１と、を有している。曲面部３０１の表面にあたる曲面３０３を含んだマスタ素材３００の表面の形状は、図１のウェハレベルレンズアレイ１００のリブ１０４を除いた上側の表面形状と同一とされる。よって、マスタ素材３００の曲面部３０１の曲面３０３は、ウェハレベルレンズアレイ１００のレンズ部１０１のレンズ面１０３と同一の凸の球面である。マスタ素材３００の曲面部３０１の曲面３０３は、ウェハレベルレンズアレイ１００のレンズ部１０１のレンズ面１０３ａに相当するものであるので、以後、マスタ素材３００の曲面部３０１及びその曲面３０３を、それぞれレンズ部及びそのレンズ面と称する。
【００５３】
基板部３０２はアルミナなどのセラミックスや、ガラスなどで形成される。また、レンズ部３０３は樹脂材料で形成され、基板部３０２の表面に接合されている。レンズ部３０３を形成する樹脂材料としては、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂、又は光硬化性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂などが用いられる。尚、マスタ素材３００のレンズ部３０１及び基板部３０２は光学要素として機能するものではないので、マスタ３００のレンズ部３０１や基板部３０２を形成する樹脂材料は光透過性のものでなくてもよい。
【００５４】
レンズ部３０１は、例えば、そのレンズ面３０３に整合する転写面を有する型を用い、基板部３０２の表面上で軟化した樹脂材料を成形して個々に形成され、樹脂材料の硬化とともに基板部３０２の表面に接合される。この場合に、図１１に示すウェハレベルレンズレンズアレイ１００の製造工程と同様に、樹脂材料の収縮に合わせて型と基板部３０２との間の間隔を狭め、型の転写面と樹脂材料との密着を維持するのが好ましい。また、予め形成されたレンズ部３０１を、例えば接着剤を用いて基板部３０２の表面に接合してもよい。
【００５５】
リブ相当部材３０４の形状は、ウェハレベルレンズアレイ１００のリブ１０４の形状と同一とされ、マスタ素材３００とは別に形成されている。リブ相当部材３０４の材料としては、例えば、アルミナなどのセラミックスや、ガラスなどで形成される。このリブ相当部材３０４は、マスタ素材３００の基板部３０２の表面の所定の部位、即ち、ウェハレベルレンズアレイ１００の基板部１０２の表面においてリブ１０４を形成する部位に対応する部位に、例えば接着力が比較的弱い接着剤を用いて接離可能に接合される。
【００５６】
マスタ素材３００にリブ相当部材３０４が接合されて形成されるマスタ２００は、リブ１０４を含むウェハレベルレンズアレイ１００の上側の表面形状と同一の表面形状を有する。上型１１１は、マスタ２００を用いて、例えば電鋳法により形成される。具体的には、図１４に示すように、マスタ２００の表面に導電膜を形成し、これをニッケルメッキ液に漬け、その中でマスタ２００の表面の導電膜を陰極とする電界を生じさせる。それにより、マスタ２００の表面にニッケルを析出・堆積させ、マスタ２００の表面形状を転写した上型１１１を形成する。電鋳法によれば、マスタ２００の表面形状を上型１１１に精密に転写することができる。上型１１１の転写面１１２には、マスタ２００のレンズ面３０３の形状が転写されて凹の球面１１２ａが形成され、またマスタ２００のリブ相当部材３０４の形状が転写されて凹溝１１２ｃが形成される。
【００５７】
ここで、上型１１１の転写面１１２に凹溝１１２ｃを形成するリブ相当部材３０４は、マスタ素材３００の基板部３０２に接離可能に接合されている。よって、１つのマスタ素材３００を流用し、リブ相当部材３０４の配置を種々に変えることで、凹溝１１２ｃの配置を種々に変えた複数の上型１１１を形成することができる。それにより、リブ１０４の配置を種々に変えたウェハレベルレンズアレイ１００を試作し、それらの試作の基板部１０２の反りを検証することで、基板部１０２の反りの傾向に応じた適切な位置にリブ１０４を配置することができる。
【００５８】
以上説明したように、本明細書に開示されたウェハレベルレンズアレイは、１次元又は２次元に配列される複数のレンズ部と、該レンズ部を相互に連結する基板部と、該基板部に設けられ該基板部の表面に沿って延びるリブと、を備え、該レンズ部及び該基板部並びに該リブが樹脂材料で一体に形成されている。
【００５９】
上記のウェハレベルレンズアレイによれば、リブによって、このリブに交差する軸まわりの基板部の断面二次モーメントを大きくすることができ、この軸まわりの基板部の反りを防止することができる。
【００６０】
また、本明細書に開示されたウェハレベルレンズアレイは、前記リブが複数設けられ、これらのリブは、互いに平行に直線状に延びる第１の群と、互いに平行に直線状に延びる第２の群とを構成し、前記第１の群に属す複数のリブと前記第２の群に属す複数のリブとが互いに交差している。このウェハレベルレンズアレイによれば、第１の群に属す複数のリブと第２の群に属す複数のリブとの相互補完により基板部の多様な反りを防止することができる。
【００６１】
また、本明細書に開示されたウェハレベルレンズアレイは、前記リブが複数設けられ、これらのリブは前記基板部の中央部から放射状に延びている。このウェハレベルレンズアレイによれば、ある軸に関して、一部のリブがこの軸に平行となるも、他のリブがこの軸に交差することで、この軸まわりの基板部の断面二次モーメントが大きくなり、この軸まわりの基板部の反りが防止される。即ち、複数のリブの相互補完により、基板部の多様な反りを防止することができる。
【００６２】
また、本明細書に開示されたウェハレベルレンズアレイは、前記リブが円環状である。このウェハレベルレンズアレイによれば、これによれば、円環状のリブの中心を通るいずれの軸に対してもこのリブは直交する部位を有し、それらの軸まわりの基板部の断面二次モーメントを一様に大きくすることができる。即ち、１つのリブで基板部の多様な反りを防止することができる。
【００６３】
また、本明細書に開示されたウェハレベルレンズアレイは、前記リブが複数設けられ、これらのリブが同心に配置されている。このウェハレベルレンズアレイによれば、基板部の断面二次モーメントを一層大きくすることができ、基板部の反りをより確実に防止することができる。
【００６４】
また、本明細書に開示されたウェハレベルレンズアレイは、前記リブの側面と前記基板部の表面とのなす角度が鈍角である。このウェハレベルレンズアレイによれば、樹脂材料を成形する型に対するリブの離型性を高めることができる。
【００６５】
また、本明細書に開示されたウェハレベルレンズアレイは、前記レンズ部の少なくとも一方のレンズ面が凸曲面であり、前記リブは、凸曲面である前記レンズ面が配置される側の前記基板部の表面に設けられ、該基板部の表面からの高さが該レンズ面よりも低い。このウェハレベルレンズアレイによれば、撮像ユニットの製造にあたりセンサアレイや他のウェハレベルレンズアレイと重ね合わさる際に、レンズ部のレンズ面と他のウェハレベルレンズアレイやセンサアレイとの間隔に制約を生じない。
【００６６】
また、本明細書に開示されたウェハレベルレンズアレイの製造方法は、１次元又は２次元に配列される複数のレンズ部と、該レンズ部を相互に連結する基板部と、該基板部に設けられ該基板部の表面に沿って延びるリブと、を備え、該レンズ部及び該基板部並びに該リブが樹脂材料で一体に形成されるウェハレベルレンズアレイの製造方法であって、前記ウェハレベルレンズアレイと同一の形状を有するマスタを形成し、前記マスタの一方の表面に整合する転写面を有する第１の型、及び該マスタの反対側の表面に整合する転写面を有する第２の型を形成し、前記第１の型の転写面と前記第２の型の転写面との間で軟化した前記樹脂材料を硬化させる。
【００６７】
上記のウェハレベルレンズアレイの製造方法によれば、ウェハレベルレンズアレイは、同一の表面形状を有するマスタから型を形成し、この型で樹脂材料を成形して製造される。このマスタにおけるリブの配置や形状を種々に変更することで、ウェハレベルレンズアレイにおけるリブの配置や形状を種々に変更することができ、基板部の反りを防止するのに適したリブを有するウェハレベルレンズアレイを製造することができる。
【００６８】
また、本明細書に開示されたウェハレベルレンズアレイの製造方法は、前記ウェハレベルレンズアレイの前記リブを除いた形状と同一の形状を有するマスタ素材を形成し、前記リブに相当するリブ相当部材を前記マスタ素材に接合して前記マスタを形成する。このウェハレベルレンズアレイの製造方法によれば、リブ相当部材の配置やリブ相当部材の形状を種々に変更することで、１種のマスタ素材から、リブの配置や形状を種々に変えたマスタを容易に形成できる。
【００６９】
また、本明細書に開示されたウェハレベルレンズアレイの製造方法は、前記リブ相当部材を前記マスタ素材に接離可能に接合する。このウェハレベルレンズアレイの製造方法によれば、１つのマスタ素材を流用して、リブの配置や形状を種々に変えたマスタを容易に形成できる。
【符号の説明】
【００７０】
１００  ウェハレベルレンズアレイ
１０１  レンズ部
１０２  基板部
１０３ａ  レンズ面
１０３ｂ  レンズ面
１０４  リブ
１１０  製造装置
１１１  上型（第１の型）
１１２  上型の転写面
１１３  下型（第２の型）
１１４  下型の転写面
２００  マスタ
３００  マスタ素材
３０１  レンズ部
３０２  基板部
３０３  レンズ面
３０４  リブ相当部材
Ｍ  樹脂材料
【図１】
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【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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【図１３】
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【図１４】
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