JP2011186306A - ウェハレンズユニットおよびウェハレンズユニットの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一次元または二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を有するウェハレンズアレイ1を複数枚重ね合わせたウェハレンズユニットであって、前記ウェハレンズアレイ1の隣接する2枚同士が、球状粒子であるスペーサー3を含有した接着層2を介して、基板部表面同士のみで接合している。
【選択図】図1
Description
従来、ウェハレンズに関する文献としては、例えば、特許文献1〜4が知られている。特許文献1には、複数のレンズが成形された基板を重ね合わせた多層のウェハレンズの構成が記載されている。特許文献2には、基板上に成形材料を供給し、型によって該基板上にレンズを成形する方法が記載されている。また、複数のレンズを有するものとして、上述のウェハレンズとは別に、基板と一体でない構成を有するマイクロレンズアレイが知られている。例えば特許文献3には、基板の片面に形成された樹脂層を、孔付き基板に圧着硬化させることで、型を不要としている。また特許文献4においては、2層構造のマイクロレンズアレイを製造するにあたり、層の光軸を合わせる技術が掲載されている。
ここで、特許文献1では、接着層と接着層の間にスペーサーを形成してギャップを調整している。しかしながら、この方法では、作業工程が多くなってしまう。
また、ウェハレンズアレイの全面に接着剤を適用した方が、レンズ同士が安定し、ギャップの調整がしやすいが、レンズ部分に接着層が存在するとレンズ性能に問題が生じる可能性がある。
すなわち、ウェハ状態のレンズを貼り合わせる際には、基板部のみに接着層を設け、かつ、所望のギャップを高精度に調整した状態で貼れることが求められる。本願発明はかかる要求に答えるものであって、複数枚のウェハレンズアレイを適切なギャップで貼り合わせる方法およびかかる方法により得られるウェハレンズユニットを提供することを目的とする。
(2)前記スペーサーが、球状粒子である、(1)に記載のウェハレンズユニット。
(3)接着層が、紫外光、可視光および赤外光の少なくともいずれかの光を遮光する層であることを特徴とする、(1)または(2)に記載のウェハレンズユニット。
(4)接着層が、パターニングにより形成されていることを特徴とする、(1)〜(3)のいずれか1項に記載のウェハレンズユニット。
(5)接着層が、インクジェットまたはスクリーン印刷により形成されていることを特徴とする、(4)に記載のウェハレンズユニット。
(6)接着層が、基板部のみに対応するように成形された接着シートである、(1)〜(3)のいずれか1項に記載のウェハレンズユニット。
(7)前記ウェハレンズアレイの材料と接着層を構成する材料の70重量%が共通することを特徴とする、(1)〜(6)のいずれか1項に記載のウェハレンズユニット。
(8)(1)〜(7)のいずれか1項に記載のウェハレンズユニットをダイジングしてレンズ部毎に分断してなるレンズモジュール。
(9)(8)に記載のレンズモジュールを備えた撮像ユニットであって、撮像素子と、前記撮像素子が設けられた半導体基板とを備え、前記基板部と前記半導体基板とが、スペーサを介して一体に接合している撮像ユニット。
(10)一次元または二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を有するウェハレンズアレイ同士を、スペーサーを含有した接着層を介して、基板部表面同士のみで接合させることを含む、ウェハレンズユニットの製造方法。
(11)前記スペーサーとして、球状粒子を用いることを特徴とする、(10)に記載のウェハレンズユニットの製造方法。
(12)ウェハレンズアレイ同士を真空下で接合させることを特徴とする、(10)または(11)に記載のウェハレンズユニットの製造方法。
本願発明では、一次元または二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を有するウェハレンズアレイを用いる。ウェハレンズアレイ上のレンズ部と基板部とは実質的に同等の光学特性を有する硬化型樹脂から構成され、該基板部とレンズ部は一体に成形されたものである。レンズ部の形状は特に限定されず、用途などによって適宜変形される。実質的に同等の光学特性を有する硬化型樹脂とは、基板部とレンズ部のそれぞれの樹脂が硬化したときに、光学特性が実質的に同じになる樹脂の意味である。ここで実質的に同等の光学特性とは、屈折率の差が0.01以下であって、かつ、アッベ数の差が5以下である範囲のものをいう。屈折率の差は0.005以下がより好ましく、0.003以下がさらに好ましい。アッベ数の差は、2以下がより好ましく、1以下がよりに好ましく、0がさらに好ましい。
また、レンズ形状はこれらの光学特性に応じて適宜設定される。レンズ部は、ウェハレンズアレイの裏表に所定のレンズ面が形成されている。レンズ裏表の形状は同一であっても異なっていてもよい。また、レンズ形状は凸の球面に限らず、凹の球面や非球面であってもよく、凸または凹の球面、または非球面を種々に組み合わせることができる。
本願発明では、接着層を介して、ウェハレンズアレイ同士が接合している。
ここで、接着層の材料については、本願発明の趣旨を逸脱しない限り、特に定めるものではなく、液状であってもシート状であってもよい。接着層の材料はウェハレンズアレイ材料との密着性が良いことが好ましく、ウェハレンズアレイを構成する材料の主成分と接着層を構成する成分の主要成分が同一であることが好ましく、ウェハレンズアレイを構成する材料の主成分と接着層を構成する成分の70重量%以上が共通することがより好ましく、90重量%以上が共通することがさらに好ましい。ウェハレンズアレイを構成する材料の主成分と接着層を構成する成分の70重量%以上が共通することにより、基板部の密着性が良好になり、さらに形成したレンズユニットを高温下で保存しても接着層の剥離および歪みが発生することがない。
接着層として、液状の材料を用いる場合、接着層を基板部に適用した後硬化させるが、この場合の硬化方法としては、紫外線硬化、熱硬化、常温硬化、圧着等の公知の方法を採用できる。
スペーサーの材料としては特に定めるものではないが、例えば、シリカが例示される。
また、球状粒子は、紫外光、可視光および赤外光の少なくともいずれかの光を遮光できることが好ましい。球状粒子自体が、紫外光、可視光および赤外光の少なくともいずれかの光を遮光できる材料から構成されていてもよいし、表面に遮光材料が適用された球状粒子であってもよい。
本願発明で用いるスペーサーは、吸水率が1%以下であることが好ましく、0.5%以下であることがより好ましい。また、球状粒子としては、粒径または組成の異なる複数の粒子を使用していてもよい。粒径の異なる複数の粒子を用いる場合、一方を透明なギャップ調整用の粒子、他方をそれに比して粒径の小さい遮光機能を有した粒子を選択することで遮光性とギャップ調整能を両立することができる。さらにギャップより小さい粒子を併用することで接着層への粒子含有量えが上がり、熱膨張を抑制することができる。
本願発明では、接着層中にスペーサーが1〜10重量%の範囲で分散していることが好ましい。
接着層を基板部に形成する手法としては、レンズ部への接着層のはみ出しがない手法であれば適宜選択できる。具体的には、パターニングにより形成する方法や接着シートを用いて形成する方法が挙げられる。
パターニングにより、形成する方法としては、インクジェットまたはスクリーン印刷が挙げられる。パターニングの場合、通常、液状の接着剤が用いられる。液状の接着剤を採用する場合、接着剤の収縮を考慮して接着剤を含む層を形成することが好ましい。具体的には、最終的に形成したいギャップの厚さより10〜30%程度分厚い接着剤を含む層を設けて、乾燥・硬化させることが好ましい。例えば、40μmのギャップを形成したい場合は、硬化前で50μm程度の膜厚で形成することができる。このような手段を採用することにより、気泡を除去でき密着性の良い接着層を形成できる。
接着シートを用いて形成する場合、通常、接着シートは、基板部のみに対応するように成形されたものを用いる。
また、気泡混入を回避するために、ウェハレンズアレイの接合面の両方に接着剤が事前に適用されていることが好ましい。また、同様の目的から、真空下にて複数枚のウェハレンズアレイを貼り合せることが好ましい。さらに、貼り合せる際にはウェハレンズアレイ上に形成したアライメントマークにて位置合わせを行った後に、熱または紫外光にて硬化反応を開始することが好ましい。
本願発明で用いるウェハレンズアレイは、好ましくは、硬化型樹脂組成物を硬化させてなるものである。該樹脂組成物としては、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。型形状の転写適性等、成形性の観点から硬化前に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程度であるものが好ましい。一方、硬化後にはリフロー工程を通しても熱変形及び着色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、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)無機微粒子など高いガラス転移温度(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なくてもよく、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。形状転写精度の観点から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。本願発明に用いられる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。
ここでのスペーサーには、上記ウェハレンズアレイで述べた技術を流用することも可能である。
2 接着層
3 スペーサー
Claims (12)
- 一次元または二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を有するウェハレンズアレイを複数枚重ね合わせたウェハレンズユニットであって、前記ウェハレンズアレイの隣接する2枚同士が、スペーサーを含有した接着層を介して、基板部表面同士のみで接合していることを特徴とするウェハレンズユニット。
- 前記スペーサーが、球状粒子である、請求項1に記載のウェハレンズユニット。
- 接着層が、紫外光、可視光および赤外光の少なくともいずれかの光を遮光する層であることを特徴とする、請求項1または2に記載のウェハレンズユニット。
- 接着層が、パターニングにより形成されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のウェハレンズユニット。
- 接着層が、インクジェットまたはスクリーン印刷により形成されていることを特徴とする、請求項4に記載のウェハレンズユニット。
- 接着層が、基板部のみに対応するように成形された接着シートである、請求項1〜3のいずれか1項に記載のウェハレンズユニット。
- 前記ウェハレンズアレイの材料と接着層を構成する材料の70重量%が共通することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のウェハレンズユニット。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のウェハレンズユニットをダイジングしてレンズ部毎に分断してなるレンズモジュール。
- 請求項8に記載のレンズモジュールを備えた撮像ユニットであって、撮像素子と、前記撮像素子が設けられた半導体基板とを備え、前記基板部と前記半導体基板とが、スペーサを介して一体に接合している撮像ユニット。
- 一次元または二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を有するウェハレンズアレイ同士を、スペーサーを含有した接着層を介して、基板部表面同士のみで接合させることを含む、ウェハレンズユニットの製造方法。
- 前記スペーサーとして、球状粒子を用いることを特徴とする、請求項10に記載のウェハレンズユニットの製造方法。
- ウェハレンズアレイ同士を真空下で接合させることを特徴とする、請求項10または11に記載のウェハレンズユニットの製造方法。
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