JP2011197480A - レンズアレイ及びレンズアレイの製造方法、並びに、レンズ及びレンズの製造方法 - Google Patents

レンズアレイ及びレンズアレイの製造方法、並びに、レンズ及びレンズの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】リフロー工程の高い温度によって絞り部材の変形や剥離が生じることを抑え、光学性能が低下することを抑えられるレンズアレイ及びレンズアレイの製造方法、並びに、レンズ及びレンズの製造方法を提供する。
【解決手段】レンズアレイは、複数のレンズ部１０を含む基板１と、基板表面に、耐熱性の接着層１８を挟んで接着され、前記レンズ部を除く領域又は前記レンズ部の一部に重なる領域に形成された絞り部材２０とを有し、絞り部材が、耐熱性の樹脂である。
【選択図】図２

Description

本発明は、レンズアレイ及びレンズアレイの製造方法、並びに、レンズ及びレンズの製造方法に関する。
従来、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの電子機器には、撮像ユニットが搭載されている。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。このようなレンズを製造する手順としては、基板に複数のレンズ部を配列したレンズアレイを成形樹脂で一体成形し、レンズアレイを個別のレンズ部に分断することで、レンズを得る方法がある。
また、撮像ユニットの製造コストの低減や組立工程の簡略化を図る目的で、レンズアレイを製造する際に、レンズ部の絞りとなる遮光部材を予めレンズアレイの表面に形成する方法が提案されている。
下記特許文献１には、シルク印刷又はシール状のものを貼り付けてなる絞りを備えた対物レンズの構成が記載されている。
実開昭６２−１６４６１７号公報
ところで、電子機器に撮像ユニットを実装する際には、半田などのリフロー工程が行われる。このため、撮像ユニットのレンズとして用いられるレンズアレイや、このレンズアレイに予め形成される遮光部材は、リフロー炉の熱（２４０℃）に耐えうる材料を選択する必要がある。そこで、レンズアレイを成形する成形材料としては、リフロー工程の高い温度に耐えうる熱又は光硬化性樹脂が用いられ、また、レンズアレイに形成される遮光部材の材料としては、耐熱性が高い金属が用いられていた。しかし、金属からなる遮光部材と、レンズアレイを構成する樹脂とでは、一般に、線膨張係数が大きくことなる。よって、リフロー処理等の温度変化に伴い、両者の熱膨張量に差が生じ、それに起因して歪みが生じる。それにより遮光部材の変形や剥離が生じ、光学性能が低下することが懸念されている。また、遮光部材を形成する金属蒸着膜の成膜はコストがかかる。
特許文献１には、リフロー炉での高い温度に起因して遮光部材の変形や剥離が生じる問題を解決することを目的とするものではないうえ、また、絞りをどのような材料で構成するかについては記載がない。
本発明は、リフロー工程の高い温度によって、絞り部材の変形や剥離が生じ、光学性能が低下することを抑えることができるレンズアレイ及びレンズアレイの製造方法、並びに、レンズ及びレンズの製造方法を提供することにある。
複数のレンズ部を含む基板と、
前記基板表面に、耐熱性の接着層を挟んで接着され、前記レンズ部を除く領域又は前記レンズ部の一部に重なる領域に形成された絞り部材とを有し、
前記絞り部材が、耐熱性の樹脂であるレンズアレイ。
一つのレンズ部を含む基板片を備えたレンズであって、
前記基板片表面に、耐熱性の接着層を挟んで接着され、前記レンズ部を除く領域又は前記レンズ部の一部に重なる領域に形成された絞り部材が形成され、
前記絞り部材が、耐熱性の樹脂であるレンズ。
複数のレンズ部を含む基板を備えたレンズアレイを成形する工程と、
前記レンズ部に応じた開口が前記複数のレンズ部の配列に合わせて形成された絞り部材を、耐熱性の樹脂で形成する工程と、
成形された前記レンズアレイにおける前記基板表面の前記レンズ部を除く領域又は前記レンズ部の一部に重なる領域に、耐熱性の接着層を挟んで前記絞り部材を貼り合せる工程と、を含むレンズアレイの製造方法。
複数のレンズ部を含む基板を備えたレンズアレイを成形する工程と、
前記レンズ部に応じた開口が前記複数のレンズ部の配列に合わせて形成された絞り部材を、耐熱性の樹脂で形成する工程と、
成形された前記レンズアレイにおける前記基板表面の前記レンズ部を除く領域又は前記レンズ部の一部に重なる領域に、耐熱性の接着層を挟んで前記絞り部材を貼り合せる工程と、
前記基板を個別の前記レンズ部を含むように分断することで、分断された基板片に１つの前記レンズ部を有するレンズを形成する工程と、を含むレンズの製造方法。
本発明によれば、絞り部材が耐熱性の樹脂で形成されているため、レンズアレイやレンズの成形材料として用いられる樹脂との線膨張係数の差を小さくすることができる。よって、製造されたレンズアレイやレンズを撮像ユニットとしてリフロー工程により電子機器に実装する際に、リフロー炉の高温によって、絞り部材の変形や剥離が生じることを抑え、光学性能が低下することを抑えられる。
レンズアレイの分解斜視図である。 レンズアレイの断面図である。 レンズの断面図である。 撮像ユニットの断面図である。 レンズアレイを構成する樹脂成形体を成形する手順を示す図である。 絞り部材を加工する手順を示す図である。 樹脂成形体と絞り部材とを貼り合わせる状態を示す図である。 製造されたレンズアレイを示す図である。 レンズアレイをダイシングした状態を示す図である。 レンズアレイとウエハとを貼り合わせた状態を示す図である。 図１０に示すレンズアレイをダイシングした状態を示す図である。
図１は、レンズアレイの分解斜視図である。
レンズアレイは、複数のレンズ部１０を含む基板１を備えている。複数のレンズ部１０は、基板１の表面に配列されている。また、レンズアレイは、基板１表面のレンズ部１０が形成されていない部分に、図示しない接着層を挟んで接着された絞り部材２０を備えている。
レンズアレイは、成形型を用いて成形材料を成形し、硬化させることで得られる。つまり、レンズ部１０は、基板１と同じ材料から構成され、基板１に一体成形されたものである。
絞り部材２０は、レンズ部１０の径とほぼ等しい大きさの開口２１が、基板１における複数のレンズ部１０の配列に合わせて複数形成されたものである。
絞り部材２０は、レンズ部１０のレンズ面に重ならないように開口２１が形成された構成であれば、迷光を遮光するための遮光絞りとして機能する。
又は、絞り部材２０の一部が、レンズ部１０のレンズ面の一部に重なっていてもよい。このとき、絞り部材２０の開口２１の径が、レンズ部１０の有効径に相当する。つまり、絞り部材２０は、レンズ部１０を通過する光線束の量を規制する開口絞りとして機能する。
絞り部材２０は、耐熱性の樹脂で構成されている。絞り部材２０の具体的な材料及び製造方法については後述する。
図２は、レンズアレイの一部を示す断面図である。レンズ部１０は、基板１の両面で一対となるレンズ面からなり、レンズ面が基板１の平面部分から突出する凸面を有する凸レンズ形状を有する。レンズ部１０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。
レンズアレイは、基板１表面のレンズ部１０が形成されていない部分に、耐熱性の接着層１８を挟んで接着された絞り部材２０を有している。つまり、レンズアレイは、レンズ部１０以外の部分が、基板１と、接着層１８と、絞り部材２０とからなる３層構成である。
図３は、レンズの断面図である。
レンズは、一つのレンズ部１０を含む基板片１ａを備えている。ここで、基板片１ａは、上述したレンズアレイの基板１を個別のレンズ部１０を含むように分断したものであり、基板１と同じ部材からなる。このため、以下の説明では、レンズの構成においては基板片１ａとして説明する。
レンズは、基板片１ａ表面のレンズ部１０が形成されていない部分に、接着層１８を挟んで接着された絞り部材２０を有している。つまり、レンズは、レンズ部１０以外の部分が、基板片１ａと、接着層１８と、絞り部材２０とからなる３層構成である。
図４は、撮像ユニットの断面図である。
撮像ユニットは、レンズモジュールと、センサモジュールとを備える。
レンズモジュールは、図３に示すレンズと、レンズとセンサモジュールとの間の間隔を保持するため、レンズの基板片１ａに接合されたスペーサ１２とからなる。
センサモジュールは、ウエハＷと、ウエハＷに設けられた撮像素子Ｄを含んでいる。ウエハＷは、例えばシリコンなどの半導体材料で形成されたものを平面視略矩形状に切り出して成形されている。撮像素子Ｄは、ウエハＷの略中央部に設けられている。撮像素子Ｄは、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサである。センサモジュールは、チップ化された撮像素子Ｄを配線等が形成されたウエハ上にボンディングした構成とすることができる。又は、撮像素子Ｄは、ウエハＷ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Wに電極、絶縁膜、配線等を形成して構成されてもよい。
撮像ユニットのレンズ部１０は、センサモジュール側に設けられた撮像素子Ｄに被写体像を結像させる。
レンズの基板片１ａとセンサモジュールのウエハＷとが、平面視において略同一の矩形状である。
撮像ユニットは、レンズの基板片１ａがスペーサ１２を挟んでセンサモジュールのウエハＷの上に重ね合わされている。スペーサ１２とウエハＷとは、例えば接着剤などを用いて接合される。
スペーサ１２は、レンズ部１０がセンサモジュールの撮像素子Ｄ上で被写体像を結像させるように設計され、レンズ部１０がセンサモジュールに接触しないように、レンズ部１０と撮像素子Ｄとの間に所定の距離を隔てる厚みで形成されている。
スペーサ１２は、基板片１ａとウエハＷとを所定の距離を隔てた位置関係を保持することができる範囲で、その形状は特に限定されず適宜変形できる。例えば、スペーサ１２は、基板片１ａの平面視において格子状の部材であってもよく、レンズ部１０の周囲に複数設けられた柱状の部材であってもよい。また、スペーサ１２は、撮像素子Ｄの周囲を取り囲むような枠状の部材であってもよい。撮像素子Ｄを枠状のスペーサ１２によって取り囲むことで外部から隔絶すれば、撮像素子Ｄにレンズを透過する光以外の光が入射しないように遮光することができる。また、撮像素子Ｄをレンズ及びスペーサ１２で密封する構成とすれば、撮像素子Ｄに塵埃が付着することを防止できる。
なお、スペーサ１２は、基板片１ａに一体に成形されたものであってもよい。
撮像ユニットは、携帯端末等に内蔵される図示しない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が載せられ、この撮像ユニット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、撮像ユニットが回路基板に溶着される。
レンズの構成の変形例としては、レンズ部１０が形成された基板片１ａを複数重ね合わせた構成としてもよい。このとき、互いに重ね合わされる基板片同士がスペーサを介して組み付けられる。
撮像ユニットの変形例としては、レンズ部１０が形成された基板片１ａを複数備えたレンズ積層体の最下位置の基板片１ａにスペーサ１２を介してセンサモジュールを接合した構成してもよい。
次に、レンズアレイを成形するのに用いる成形材料について説明する。
成形材料としては、成形時には流動性を有し、成形後、加熱や光照射によって硬化する樹脂を用いる。このような樹脂としては、熱硬化性樹脂、又は、活性エネルギー線（例えば紫外線）の照射により硬化する樹脂のいずれであってもよい。
成形材料の樹脂は、成形時の型形状の転写適性等、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。
成形材料の樹脂は、一方、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。この観点から、硬化物のガラス転移温度は２５０℃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。
成形材料の樹脂の組成物は、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ものが好ましい。樹脂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の組成物としては、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、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）、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）、（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。
レンズアレイには、高−低２種類以上のアッベ数の異なる樹脂が望まれる。
高アッべ数側の樹脂は、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。
低アッべ数側の樹脂は、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。
成形材料の樹脂は、屈折率を高める目的やアッベ数を調整する目的のために、無機微粒子をマトリックス中に分散させたものであることが好ましい。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。
特に上記高アッべ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。
成形材料の樹脂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。
また、成形材料の樹脂には、シリコン系、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。
成形材料の樹脂には、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。
成形材料の樹脂に上記成分を適宜配合して製造する際に、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。しかし、それ以外の場合には、樹脂は、別途溶剤を用いることで各構成成分を溶解させ、製造される。溶剤としては、樹脂の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。樹脂が溶剤を含む場合には、樹脂を基板及び／又は型部材の上にキャストし溶剤を乾燥させた後に型形状を転写する操作を行うことが好ましい。
成形材料に好ましい樹脂は、紫外線硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂（線膨張係数：４．０×１０−５／℃〜８．０×１０−５／℃）、アクリル樹脂（線膨張係数２．０×１０−５／℃〜６．０×１０−５／℃）、等を例示することができる。
熱硬化性樹脂としては、シリコーン樹脂（線膨張係数：３〜１６（１０−５／℃））、エポキシ樹脂（線膨張係数：４〜８（１０−５／℃））、フェノール樹脂（線膨張係数：３〜７（１０−５／℃））、等を例示できる。このような樹脂としては、具体に、富士高分子工業株式会社製ＳＭＸ−７８５２、株式会社東芝製ＩＶＳＭ−４５００、東レ・ダウコーニング社製ＳＲ−７０１０、等を例示することができる。
次に、絞り部材を構成する樹脂について説明する。
絞り部材を構成する樹脂としては、耐熱性を有する樹脂である。ここで、耐熱性を有する樹脂は、リフロー炉の熱に耐える材料が選択される。
耐熱性を有する樹脂としては、エンジニアリング樹脂やスーパーエンジニアリング樹脂が一般的である。
エンジニアリング樹脂としては、例えば、ポリアミド(ＰＡ)、ポリアセタール(ＰＯＭ)、ポリカーボネート(ＰＣ)、変性ポリフェニレンエーテル(ｍ−ＰＰＥ)、ポリブチレンテレフタレート(ＰＢＴ)、ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート(ＧＦ−ＰＥＴ)、超高分子量ポリエチレン(ＵＨＰＥ)が挙げられる。
スーパーエンジニアリング樹脂としては、例えば、ポリフェニレンスルフィド(ＰＰＳ)、ポリイミド(ＰＩ)、ポリエーテルイミド(ＰＥＩ)、ポリアリレート(ＰＡＲ)、ポリスルホン(ＰＳＦ)、ポリエーテルスルホン(ＰＥＳ)、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、液晶ポリマー(ＬＣＰ)、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)が挙げられる。
耐熱性を有する樹脂は、ガラス転移温度が２５０℃以上であるものである。
また、耐熱性を有する樹脂は、レンズの成形材料である樹脂とその線膨張係数が等しい又は近いことが好ましい。
レンズの成形材料である樹脂と絞り部材を構成する樹脂は、その線膨張係数の差が、１×１０−５／℃以下であるものを用いることが好ましい。
このような耐熱性を有する樹脂としては、例えば、日本ポリペンコ株式会社製のポリアミドイミド（製品名「ＴＯＲＬＯＮ（登録商標）」）、ポリエーテルエーテルケトン（製品名「ポリペンコＰＥＥＫ（登録商標）」）、強化ポリアミドイミド（製品名「セミトロン（登録商標）」）が好適である。
レンズアレイの成形樹脂と、絞り部材の樹脂との線膨張係数の差が１×１０−５／℃以下であることが好ましい。こうすれば、レンズアレイを撮像ユニットのレンズとして用いた場合に、リフロー炉の高温に曝されても絞り部材の変形や剥離が生じることをより確実に抑えることができる。
耐熱性の接着層は、耐熱性の接着剤を材料として用いることができる。例えば２液混合型のエポキシ系の接着剤で、ガラス転移温度が２５０℃以上の耐熱性を有するものが使用される。
次に、レンズアレイ及びレンズを製造する手順を説明する。
図５Ａから図５Ｃは、レンズアレイを成形する手順を示す図である。
図５Ａに示すように、型部材１０２の型面に成形材料である樹脂１０Ｒを供給する。型部材１０２の型面には、レンズ部１０の反転形状を有するレンズ転写面１０２ａが形成されている。
樹脂１０Ｒは、型部材１０２の型面に、ディスペンサ１２０によって所定量だけ供給される。樹脂１０Ｒが供給される位置は、レンズ転写面１０２ａの位置ごとに供給される。
樹脂１０Ｒが供給された後、図５Ｂに示すように、型部材１０２に供給された樹脂１０Ｒを型部材１０４によって挟み込む。型部材１０２，１０４は、下型と上型との一対で構成される。樹脂１０Ｒは、一対の型部材１０２，１０４によって挟み込まれることで、各型部材１０２，１０４の型面のレンズ転写面１０４ａの形状が転写される。
次に、樹脂１０Ｒを一対の型部材１０２，１０４によって挟み込んだ状態で、樹脂１０Ｒを硬化させる。
樹脂１０Ｒが紫外線硬化性樹脂の場合には、一対の型部材１０２，１０４の位置を保持した状態で、樹脂１０Ｒに紫外線を照射することで樹脂１０Ｒを硬化させる。このとき、一対の型部材１０２，１０４のうち紫外線を照射する側の型部材を、紫外線が透過可能な透明な材料で構成する。
樹脂１０Ｒが熱硬化性樹脂の場合には、一対の型部材１０２，１０４の位置を保持した状態で、ヒータ等の加熱手段によって樹脂１０Ｒを加熱し、硬化させる。
樹脂１０Ｒを硬化させた後、図５Ｃに示すように、樹脂成形体を一対の型部材１０２，１０４のそれぞれから離型する。こうすることで、基板１に複数のレンズ部１０が配列された樹脂成形体を得ることができる。
図６Ａ及び６Ｂは、絞り部材を加工する手順を示す図である。
図６Ａに示すように、絞り部材を構成する樹脂部材を用意する。樹脂部材は、薄厚の層状の部材である。樹脂部材上の、レンズアレイに配列されるレンズ部１０の位置に対応する領域Ｈを、パンチ等の機械加工によって打ち抜く。こうすることで、図６Ｂのように、レンズ部１０に応じた開口２１が、レンズ部の配列に合わせて複数形成された絞り部材２０を得る。
図７は、樹脂成形体と絞り部材とを貼り合わせる前の状態を示す図である。図８は、樹脂成形体と絞り部材とを貼り合わせた状態を示す図である。
絞り部材２０の貼り合わせ面に接着層１８を形成する。そして、樹脂成形体の基板１表面に、接着層１８を挟んで絞り部材２０を貼り合わせる。絞り部材２０は、基板１表面のレンズ部１０を除く領域又はレンズ部１０の一部に重なる領域に貼り合わされる。このとき、絞り部材２０の開口２１の中心とレンズ部１０の中心とを一致させる。
なお、樹脂成形体の基板１表面に接着層１８を形成してから絞り部材２０を貼り合わせてもよい。
図９は、レンズアレイをダイシングした状態を示す図である。
図９に示すように、レンズは、レンズアレイを上述した手順で製造した後、更に、基板１を個別のレンズ部１０を含むように分断することで得られる。
次に、撮像ユニットを製造する手順を説明する。
図１０は、レンズアレイをウエハに接合した状態を示す図である。
レンズアレイは上述した手順によって予め形成される。基板１に接着層１８を挟んで絞り部材２０が形成された後で、レンズアレイがスペーサ１２を挟んでウエハWに接合される。
図１１は、図１０に示すレンズアレイ及びウエハをダイシングした状態を示す図である。レンズアレイとウエハは、互いに接合された状態でともにダイシングされる。このとき、基板１が個別のレンズ部１０を含むように、複数の基板片１ａに分離される。スペーサ１２は、レンズアレイの基板１上のダイシングされる領域に応じた形成され、ダイシングによって分離され、各撮像ユニットに付属する。こうすることで、撮像素子Ｄと、レンズと、レンズの基板片１ａ表面に接着層１８で貼り合わされた絞り部材２０を備えた撮像ユニットを得ることができる。
本明細書は、次の内容を開示するものである。
（１）複数のレンズ部を含む基板と、
前記基板表面に、耐熱性の接着層を挟んで接着され、前記レンズ部を除く領域又は前記レンズ部の一部に重なる領域に形成された絞り部材とを有し、
前記絞り部材が、耐熱性の樹脂であるレンズアレイ。
（２）（１）に記載のレンズアレイであって、
前記樹脂及び前記接着のガラス転移温度が２５０℃以上であるレンズアレイ。
（３）（１）又は（２）に記載のレンズアレイであって、
前記レンズ部及び基板が成形樹脂で一体に成形され、
前記成形樹脂と、前記絞り部材の前記樹脂との線膨張係数の差が１×１０−５／℃以下であるレンズアレイ。
（４）一つのレンズ部を含む基板片を備えたレンズであって、
前記基板片表面に、耐熱性の接着層を挟んで接着され、前記レンズ部を除く領域又は前記レンズ部の一部に重なる領域に形成された絞り部材が形成され、
前記絞り部材が、耐熱性の樹脂であるレンズ。
（５）複数のレンズ部を含む基板を備えたレンズアレイを成形する工程と、
前記レンズ部に応じた開口が前記複数のレンズ部の配列に合わせて形成された絞り部材を、耐熱性の樹脂で形成する工程と、
成形された前記レンズアレイにおける前記基板表面の前記レンズ部を除く領域又は前記レンズ部の一部に重なる領域に、耐熱性の接着層を挟んで前記絞り部材を貼り合せる工程と、を含むレンズアレイの製造方法。
（６）複数のレンズ部を含む基板を備えたレンズアレイを成形する工程と、
前記レンズ部に応じた開口が前記複数のレンズ部の配列に合わせて形成された絞り部材を、耐熱性の樹脂で形成する工程と、
成形された前記レンズアレイにおける前記基板表面の前記レンズ部を除く領域又は前記レンズ部の一部に重なる領域に、耐熱性の接着層を挟んで前記絞り部材を貼り合せる工程と、
前記基板を個別の前記レンズ部を含むように分断することで、分断された基板片に１つの前記レンズ部を有するレンズを形成する工程と、を含むレンズの製造方法。
１ 基板
１ａ 基板片
１０ レンズ部
１２ スペーサ
１８ 接着層
２０ 絞り部材

Claims (6)

  1. 複数のレンズ部を含む基板と、
    前記基板表面に、耐熱性の接着層を挟んで接着され、前記レンズ部を除く領域又は前記レンズ部の一部に重なる領域に形成された絞り部材とを有し、
    前記絞り部材が、耐熱性の樹脂であるレンズアレイ。
  2. 請求項１に記載のレンズアレイであって、
    前記樹脂及び前記接着層のガラス転移温度が２５０℃以上であるレンズアレイ。
  3. 請求項１又は２に記載のレンズアレイであって、
    前記レンズ部及び基板が成形樹脂で一体に成形され、
    前記成形樹脂と、前記絞り部材の前記樹脂との線膨張係数の差が１×１０−５／℃以下であるレンズアレイ。
  4. 一つのレンズ部を含む基板片を備えたレンズであって、
    前記基板片表面に、耐熱性の接着層を挟んで接着され、前記レンズ部を除く領域又は前記レンズ部の一部に重なる領域に形成された絞り部材が形成され、
    前記絞り部材が、耐熱性の樹脂であるレンズ。
  5. 複数のレンズ部を含む基板を備えたレンズアレイを成形する工程と、
    前記レンズ部に応じた開口が前記複数のレンズ部の配列に合わせて形成された絞り部材を、耐熱性の樹脂で形成する工程と、
    成形された前記レンズアレイにおける前記基板表面の前記レンズ部を除く領域又は前記レンズ部の一部に重なる領域に、耐熱性の接着層を挟んで前記絞り部材を貼り合せる工程と、を含むレンズアレイの製造方法。
  6. 複数のレンズ部を含む基板を備えたレンズアレイを成形する工程と、
    前記レンズ部に応じた開口が前記複数のレンズ部の配列に合わせて形成された絞り部材を、耐熱性の樹脂で形成する工程と、
    成形された前記レンズアレイにおける前記基板表面の前記レンズ部を除く領域又は前記レンズ部の一部に重なる領域に、耐熱性の接着層を挟んで前記絞り部材を貼り合せる工程と、
    前記基板を個別の前記レンズ部を含むように分断することで、分断された基板片に１つの前記レンズ部を有するレンズを形成する工程と、を含むレンズの製造方法。
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