(57)【要約】【課題】高い再現性で所定の形状のレンズアレイを成形することができるレンズアレイの製造方法を提供する。【解決手段】複数のレンズ部と、複数のレンズ部と一体に形成される基板部とを有するレンズアレイの製造方法であって、レンズ部の形状を反転させた形状のレンズ転写部を含む転写面を有し、該転写面にレンズアレイの外周形状に合わせた形状で設けられ堤状の突起部が形成された型を一対で備える成形型を用い、一対の型のそれぞれの転写面における、レンズアレイの外周形状に合わせた形状で設けられ堤状の突起部で仕切られた領域に、レンズアレイの材料である樹脂を供給し、樹脂を前記一対の型で挟み込み、一対の型の前記転写面それぞれの突起部同士の隙間から、樹脂を流出させつつ、樹脂を前記転写面の形状に倣って変形させ、一対の型で挟み込まれた樹脂を硬化させ、突起部同士の間に存在する樹脂を薄肉部とし、樹脂の硬化後に、硬化された樹脂からなる前記レンズアレイを、薄肉部を起点として一対の型から離型させる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部と一体に形成される基板部とを有するレンズアレイの製造方法であって、
前記レンズ部の形状を反転させた形状のレンズ転写部を含む転写面を有し、該転写面に前記レンズアレイの外周形状に合わせた形状で設けられ堤状の突起部が形成された型を一対で備える成形型を用い、
前記一対の型のそれぞれの前記転写面における、前記レンズアレイの外周形状に合わせた形状で設けられ堤状の突起部で仕切られた領域に、前記レンズアレイの材料である樹脂を供給し、
前記樹脂を前記一対の型で挟み込み、
前記一対の型の前記転写面それぞれの前記突起部同士の隙間から、前記樹脂を流出させつつ、前記樹脂を前記転写面の形状に倣って変形させ、
前記一対の型で挟み込まれた前記樹脂を硬化させ、前記突起部同士の間に存在する前記樹脂を薄肉部とし、
前記樹脂の硬化後に、硬化された樹脂からなる前記レンズアレイを、前記薄肉部を起点として前記一対の型から離型させるレンズアレイの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記レンズアレイの外周形状が正円形であるレンズアレイの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記レンズアレイの外周形状が、オリエンテーションフラットを含み、略円形状であるレンズアレイの製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記レンズアレイの外周形状が、離型後のアライメントのために前記レンズアレイを保持するホルダに合わせた形状であるレンズアレイの製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズアレイの製造方法によって製造された前記レンズアレイの前記基板部を切断し、個々にレンズ部に分断してなるレンズモジュール。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズアレイの製造方法によって製造された前記レンズアレイを、複数重ね、重ね合う前記レンズアレイ同士を接着してなるレンズアレイ積層体。
【請求項７】
請求項６に記載のレンズアレイ積層体を、前記基板部で切断し、複数の前記レンズ部を光軸が一致するように重ねてなるレンズモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズアレイの製造方法、レンズアレイ、及びレンズモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯端末には、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形成するためのレンズと、を備えている。
【０００３】
撮像ユニットのコストの低下を図るため、撮像ユニットに実装されるレンズを大量に且つ安価に製造できるように、レンズの製造方法を効率化することが望まれている。このようなレンズは、基板部に複数のレンズ部を一体に形成した構成であるレンズアレイを製造し、該基板部を切断して複数のレンズ部をそれぞれ分離させることで、得られ、撮像ユニットに実装される。
【０００４】
基板部と複数のレンズ部とが一体に形成されたレンズアレイとしては、特許文献１に示すものがある。
【０００５】
このようなレンズアレイを製造する工程としては、成形型の転写面の中央に樹脂材料を供給し、樹脂材料を一対の上型及び下型で挟み込み、樹脂材料を型の中央から周縁に向かって拡げる。こうして、樹脂材料を略円盤形状に変形させた後、硬化させる。そして、樹脂材料が硬化した後で、成形されたレンズアレイを上型及び下型から離型する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２６６６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のように樹脂材料を一対の上型及び下型による成形において、成形によって得られるレンズアレイの外周の形状が安定しないため、所定の形状のレンズアレイを成形する際の再現性が低かった。
【０００８】
本発明は、高い再現性で所定の形状のレンズアレイを成形することができるレンズアレイの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部と一体に形成される基板部とを有するレンズアレイの製造方法であって、
前記レンズ部の形状を反転させた形状のレンズ転写部を含む転写面を有し、該転写面に前記レンズアレイの外周形状に合わせた形状で設けられ堤状の突起部が形成された型を一対で備える成形型を用い、
前記一対の型のそれぞれの前記転写面における、前記レンズアレイの外周形状に合わせた形状で設けられ堤状の突起部で仕切られた領域に、前記レンズアレイの材料である樹脂を供給し、
前記樹脂を前記一対の型で挟み込み、
前記一対の型の前記転写面それぞれの前記突起部同士の隙間から、前記樹脂を流出させつつ、前記樹脂を前記転写面の形状に倣って変形させ、
前記一対の型で挟み込まれた前記樹脂を硬化させ、前記突起部同士の間に存在する前記樹脂を薄肉部とし、
前記樹脂の硬化後に、硬化された樹脂からなる前記レンズアレイを、前記薄肉部を起点として前記一対の型から離型させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高い再現性で所定の形状のレンズアレイを成形することができるレンズアレイの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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断面図である。
【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のレンズアレイのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】型の転写面を平面視した図である。
【図５】成形型と、成形型を用いた成形工程を示す模式的な断面図である。
【図６】図５の成形型を用いた成形工程を示す模式的な断面図である。
【図７】図５の成形型から成形体を離型する工程を示す模式的な断面図である。
【図８】型の構成の変形例を示す平面図である。
【図９】型の構成の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に示す撮像ユニット１は、センサモジュール２と、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、固体撮像素子４と、センサ基板部５とを備えている。センサ基板部５は、例えばシリコンなどの半導体材料で形成されている。固体撮像素子４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、センサ基板部５に対して周知の成膜工程、フォトリソグラフィー工程、エッチング工程、不純物添加工程、等を繰り返し、センサ基板部５上に受光領域、絶縁膜、電極、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、レンズ部６と、フランジ部７とを備えている。レンズ部６は、その表裏に所定のレンズ面６ａ、６ｂを有している。両レンズ面６ａ、６ｂは、図示の例ではいずれも凸形状の球面とされているが、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。フランジ部７は、レンズ部６の外周から鍔状に張り出して、レンズ部６の外周を取り囲んでいる。レンズ部６、及びフランジ部７は、透光性の材料で一体に形成されている。
【００１５】
レンズモジュール３は、そのフランジ部７とセンサ基板部５との間にスペーサ９を介してセンサモジュール２に積層され、センサモジュール２に組み付けられている。スペーサ９は、レンズモジュール３のレンズ部６がセンサモジュール２の固体撮像素子４の受光面に結像するように、センサモジュール２のセンサ基板部５とレンズモジュール３のフランジ部７との間に所定の距離を置く厚みとなっている。スペーサ９と両モジュール２、３とは、例えば接着剤などを用いて接合される。
【００１６】
スペーサ９は、センサモジュール２のセンサ基板部５とレンズモジュール３のフランジ部７との間に所定の距離を置くことができる限り、その形状は特に限定されないが、固体撮像素子４の周囲を取り囲んで両モジュール２、３の間を外より隔絶する枠状の部材であることが好ましい。これによれば、両モジュール２、３の間から塵等の異物が入り、それが固体撮像素子４の受光面に付着することを防止することができる。さらに、スペーサ９を遮光性の材料で形成すれば、両モジュール２、３の間から固体撮像素子４に入射する不要な光を遮ることができる。
【００１７】
なお、図示の例では、センサモジュール２に組み付けられるレンズモジュール３が１つとなっているが、複数のレンズモジュール３が組み付けられる場合もある。その場合に、複数のレンズモジュール３は、スペーサ９と同等のスペーサを介して順次積層され、センサモジュール２に組み付けられる。また、それらのレンズ部６のレンズ面６ａ、６ｂは、レンズモジュール３毎に異なっていてもよい。
【００１８】
以上のように構成された撮像ユニット１は、例えば携帯端末等の回路基板にリフロー実装される。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印刷されており、そこに撮像ユニット１が載置される。そして、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る。それにより半田が溶け、撮像ユニット１は回路基板に実装される。
【００１９】
上述のレンズモジュール３は、複数のレンズ部６が１次元又は２次元に配列されたレンズアレイを、個々にレンズ部６を含むように分断して得られる。また、上述のセンサモジュール２も同様に、複数の固体撮像素子が１次元又は２次元に配列されたセンサアレイを、個々に固体撮像素子を含むように分断して得られる。以下に、レンズモジュール３を得るレンズアレイについて説明する。
【００２０】
図２は、レンズアレイを示す平面図である。図３は、図２のレンズアレイのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
図２及び図３に示すレンズアレイ１０は、複数のレンズ部６と、これらのレンズ部６を一体に繋ぐ基板部１１とを備えている。このレンズアレイ１０は、全体として所定のサイズのウエハ状をなし、そこに複数のレンズ部６が配列された、ウエハレベルレンズアレイとも称され、図示の例では、複数のレンズ部６は２次元に配列されている。これらのレンズ部６、及び基板部１１は、透光性の材料で一体に形成されている。
【００２１】
上述のレンズモジュール３（図１参照）は、レンズアレイ１０において、隣り合うレンズ部６の間で基板部１１を切断して得られる。切断されて個々のレンズ部６に付属する基板部１１が、レンズモジュール３のフランジ部７となる。なお、図３のレンズアレイを複数重ね、重ね合うレンズアレイ同士を接着してなるレンズアレイ積層体を得ることができる。このとき、レンズアレイの各レンズ部は、重ねられたレンズアレイの各レンズ部と光軸が一致するように位置合わせされて重ね合わされている。そして、このように得られたレンズアレイ積層体を、基板部で切断し、複数のレンズ部を光軸が一致するように重ねてなるレンズモジュールを得ることができる。
【００２２】
次に、レンズアレイ１０の製造方法について説明する。
【００２３】
先ず、図４及び図５に基づいて、成形工程に用いる成形型の構成を説明する。
【００２４】
成形型は、上下一対の型２０，３０を備える。型２０は、転写面２１がレンズアレイ１０の一方の面の形状を成形するものであり、型３０は、レンズアレイ１０の他方の面の形状を成形するものである。なお、図４では、型２０の構成を示しているが、型３０の構成についても同じであるため、図示せずに省略する。
【００２５】
型２０は、転写面２１を含む。型３０は、転写面３１を含む。転写面２１は、レンズアレイ１０の一方の面を反転させた形状であり、転写面３１は、レンズアレイ１０の他方の面を反転させた形状である。
【００２６】
型２０の転写面２１には、レンズアレイ１０のレンズ部６の配列に対応してレンズ成形面２２が２次元に配列されている。レンズ成形面２２は、凸形状の球面であるレンズ面６ａに対応して凹形状の球面に成形されている。
【００２７】
また、転写面２１には、レンズアレイ１０の外周形状（ここでは正円形状）に合わせた形状で設けられ堤状の突起部２３が形成されている。突起部２３は、転写面２１において、全てのレンズ転写部２２を含む円形の領域を仕切る。
【００２８】
なお、突起部２３は連続で一定の高さで堤状に形成されることが好ましいが、完全に連続で一定の高さである必要は無く、部分的に低かったり、部分的に突起が無い形状でも構わない。
【００２９】
型３０の転写面３１には、レンズアレイ１０のレンズ部６の配列に対応してレンズ成形面３２が２次元に配列されている。レンズ成形面３２は、凸形状の球面であるレンズ面６ａに対応して凹形状の球面に成形されている。
【００３０】
また、転写面３１には、レンズアレイ１０の外周形状に合わせた形状で設けられた堤状の突起部３３が形成されている。突起部３３は、転写面３１において、全てのレンズ転写部３２を含む円形の領域を仕切る。
【００３１】
突起部２３，３３は、その寸法及び形状が等しい。また、突起部２３，３３は、転写面２１，３１からの高さがそれぞれ、数１０μｍ〜数１００μｍである。
【００３２】
次に、上述の成形型を用いた製造方法の手順を説明する。
【００３３】
最初に、図５に示すように、型３０の転写面３１上にレンズアレイの材料である樹脂Ｍを供給する。このとき、樹脂Ｍは、レンズアレイを成形するために必要となる量以上の量となるように供給される。樹脂Ｍは、図示しないディスペンサなどの供給装置を用いて制御可能に供給される。また、樹脂Ｍは、転写面３１の略中央部に供給される。
【００３４】
樹脂Ｍの材料は、エネルギー硬化性の樹脂組成物が用いられる。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。
【００３５】
図６に示すように型２０，３０で樹脂Ｍを挟み込む。このとき、型２０，３０の転写面２１，３１同士のギャップが最小となるとき、転写面２１，３１それぞれの突起部２３，３３の間に隙間が生じる。そして、挟み込まれた樹脂Ｍが、突起部２３，３３同士の隙間から突起部２３，３３で囲われた領域の外に流出する。また、突起部２３，３３で囲われた領域の樹脂Ｍが、転写面２１，３１の形状に倣って変形される。
【００３６】
その後、型２０，３０で挟み込まれた樹脂Ｍを硬化させる。そして、突起部２３，３３同士の間に存在する樹脂Ｍによって薄肉部が形成される。
【００３７】
樹脂の硬化後に、図７に示すように、硬化された樹脂Ｍからなるレンズアレイ１０を、型２０，３０から離型する。このとき、レンズアレイ１０を、薄肉部を起点として離型させる。具体的には、樹脂は硬化の際に収縮するため、収縮による応力が突起部２３，３３の隙間付近の樹脂Ｍに集中する。すると、樹脂Ｍの薄肉部が破断し、突起部２３，３３で囲われた領域の硬化した樹脂Ｍと外周側の樹脂Ｍとが分離する。こうして、突起部２３，３３で囲われた領域の硬化した樹脂Ｍによってレンズアレイ１０が成形される。よって、離型されたレンズアレイ１０の外周形状は、転写面２１，３１上の突起部２３，３３に規定される形状となる。
【００３８】
上述の製造方法によれば、高い再現性で所定の形状のレンズアレイを成形することができる。レンズアレイ１０を型２０，３０から離型させるときに別の部材や処理方法を用いて離型させる工程を行う必要がない点でも有利である。
【００３９】
次に、上述した実施形態の変形例を説明する。
【００４０】
成形するレンズアレイの形状は、正円形状のものに限定されない。例えば、一部にオリエンテーションフラット（所謂、オリフラ）を設けた形状や、後の工程でレンズアレイのアライメントを行うとき該レンズアレイを保持するためのホルダの形状に合わせた形状など、所定の形状を採用することができる。本発明は、突起部を有する型によって成形することでこれらのような形状のレンズアレイを高い再現性で得ることができる。従来のように、一対の型で樹脂を挟み込むことで成形する方法では、これらのような形状のレンズアレイを高い再現性で成形することは不可能であった。
【００４１】
図８は、型の構成の変形例を示す平面図である。この型２０は、その転写面２１の突起部２３が、オリフラを設けたレンズアレイの外周形状に合わせた形状で設けられる。突起部２３は、レンズアレイ１０のオリフラに対応する部位に平坦部２３ｆが形成されている。また、図示しないが、対となる型３０も同じ構成とする。また、型２０，３０を用いてレンズアレイ１０を成形する方法については、上述と同じ手順とすることができる。
【００４２】
図９は、型の構成の変形例を示す平面図である。この型２０は、その転写面２１の突起部２３が、レンズアレイを保持するためのホルダの形状に合わせた形状で設けられる。突起部２３は、ホルダの位置合わせ面に対応する部位に平坦部２３ｆが形成されている。図９に示す例では、突起部２３は、互い平行な平面を有する一対の平坦部２３ｆを２つ有している。また、図示しないが、対となる型３０も同じ構成とする。また、型２０，３０を用いてレンズアレイ１０を成形する方法については、上述と同じ手順とすることができる。
【００４３】
本明細書は以下の内容を開示する。
（１）複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部と一体に形成される基板部とを有するレンズアレイの製造方法であって、
前記レンズ部の形状を反転させた形状のレンズ転写部を含む転写面を有し、該転写面に前記レンズアレイの外周形状に合わせた形状で設けられ堤状の突起部が形成された型を一対で備える成形型を用い、
前記一対の型のそれぞれの前記転写面における、前記レンズアレイの外周形状に合わせた形状で設けられ堤状の突起部で仕切られた領域に、前記レンズアレイの材料である樹脂を供給し、
前記樹脂を前記一対の型で挟み込み、
前記一対の型の前記転写面それぞれの前記突起部同士の隙間から、前記樹脂を流出させつつ、前記樹脂を前記転写面の形状に倣って変形させ、
前記一対の型で挟み込まれた前記樹脂を硬化させ、前記突起部同士の間に存在する前記樹脂を薄肉部とし、
前記樹脂の硬化後に、硬化された樹脂からなる前記レンズアレイを、前記薄肉部を起点として前記一対の型から離型させるレンズアレイの製造方法。
（２）（１）に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記レンズアレイの外周形状が正円形であるレンズアレイの製造方法。
（３）（１）に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記レンズアレイの外周形状が、オリエンテーションフラットを含み、略円形状であるレンズアレイの製造方法。
（４）（１）に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記レンズアレイの外周形状が、離型後のアライメントのために前記レンズアレイを保持するホルダに合わせた形状であるレンズアレイの製造方法。
（５）（１）から（４）のいずれか１つに記載のレンズアレイの製造方法によって製造された前記レンズアレイの前記基板部を切断し、個々にレンズ部に分断してなるレンズモジュール。
（６）（１）から（４）のいずれか１つに記載のレンズアレイの製造方法によって製造された前記レンズアレイを、複数重ね、重ね合う前記レンズアレイ同士を接着してなるレンズアレイ積層体。
（７）（６）に記載のレンズアレイ積層体を、前記基板部で切断し、複数の前記レンズ部を光軸が一致するように重ねてなるレンズモジュール。
【符号の説明】
【００４４】
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
６    レンズ部
１０  レンズアレイ
１１    基板部
２０，３０    成形型
２１    転写面
２２    レンズ転写部
２３，３３    突起部
【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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