专利名称：晶片透镜及其制造方法
技术领域：
本发明涉及晶片透镜及其制造方法。
背景技术：
所谓照相模块的摄像装置搭载在手机、PDA (Personal Digital Assistant)等小型薄型电子器械便携终端中，这样不仅能向远隔地传送声音信息而且还可以传送图像信息。作为上述摄像装置中使用的摄像元件，使用CCD型影像传感和CMOS型影像传感等固体摄像元件，近年来摄像元件的高像素化不断进展，要求高图像分辨率和高性能化。作为用来在上述摄像元件上形成被摄物体像的摄像用透镜，为了降低成本，采用能够廉价大量生产的用树脂材料形成的透镜，这样加工性良好，能够形成非球面形状以适应高性能化的要求。对于这种内藏于便携终端的摄像装置中使用的摄像用透镜，更要求超小型化和便携终端量产性的两立，而只用树脂材料构成的摄像用透镜难以适应这一要求。为了克服这一问题，最近有一种手法被提案，即用复型法对数英寸的晶片状玻璃基板形成多个固化性树脂透镜部(在玻璃基板上成形多个透镜形状)，然后切开各个透镜部，以此希望大量生产摄像用透镜。用这种制法制成的透镜即所谓的晶片透镜，有关这种摄像用透镜的技术，在专利文献1 3中有所公开。先行技术文献专利文献专利文献1 特开2006-323365号公报专利文献2 专利第3拟9479号公报专利文献3 国际公开W02008/10277
发明内容
发明欲解决的课题但是，因为晶片透镜是在玻璃基板上成形树脂并给予光、热等能量使树脂固化，所以固化时，树脂收缩，玻璃基板受树脂侧作用，玻璃基板向正反两面中的一面翘曲，存在问题。本发明的主要目的在于提供一种能够抑制玻璃基板翘曲的晶片透镜及其制造方法。用来解决课题的手段本发明的一形态是提供一种晶片透镜，其特征在于，备有玻璃基板；形成在所述玻璃基板一面的固化性树脂制的第1树脂部；形成在所述玻璃基板另一面的固化性树脂制的第2树脂部；
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所述第1树脂部和所述第2树脂部的至少任何一方形成了单一或多个透镜部，所述第1树脂部和所述第2树脂部的各树脂的体积相等。本发明的另一形态是提供一种晶片透镜的制造方法，其特征在于，备有第1工序，在玻璃基板一面形成固化性树脂制的第1树脂部；第2工序，在所述玻璃基板另一面形成固化性树脂制的第2树脂部；在所述第1、第2工序中，对所述第1树脂部和所述第2树脂部的至少任何一方形成多个透镜部或形成单一透镜部，在所述第2工序中，使所述第2树脂部的树脂的体积，与所述第1树脂部的树脂的体积相等。发明的效果根据本发明，因为在玻璃基板的一面和另一面使用同体积的固化性树脂构成第1、 第2树脂部，所以，能够用一面树脂部固化收缩所伴随的玻璃基板变形，抵消另一面树脂部固化收缩所伴随的玻璃基板变形，结果能够抑制玻璃基板的翘曲。
图1 (a)是本发明优选实施方式中的晶片透镜叠层体概略结构立体示意图，(b) 是沿(a)中X线的截面图。图2 (a)是本发明优选实施方式中的晶片透镜叠层体概略结构立体示意图，(b) 是沿(a)中Y线的截面图。图3(a) (b)图1晶片透镜叠层体制造方法的概略说明图，详细是图2晶片透镜制造方法的概略说明图。图4(a) (c)图1晶片透镜叠层体制造方法的概略说明图，详细是晶片透镜与晶片透镜叠层时的工序概略说明图。图5(a) (c)图2晶片透镜树脂部的变形例截面示意图。图6(a) (b)图2晶片透镜树脂部的变形例截面示意图。图7(a) (b)图2晶片透镜树脂部的变形例截面示意图。图8 模拟模型的说明概略图。图9 式(1)及(3)的模拟结果概略示意图。图10 式O)的模拟结果概略示意图。
具体实施例方式接下去参照附图，对本发明优选实施方式作说明。如图1所示，本发明优选实施方式的晶片透镜叠层体1具有2个晶片透镜10、30 和2个隔件20、40，它们具有相互叠层的结构。晶片透镜10、30之间配置着隔件20，晶片透镜30的下面配置着隔件40。晶片透镜10、30是相同的部件，隔件20、40也是相同的部件。如图2所示，晶片透镜10具有呈圆板状的玻璃基板12。玻璃基板12上部形成了树脂部14，玻璃基板12下部形成了树脂部16。树脂部14、16由光固化性树脂(丙烯类或环氧类UV固化性树脂等)或热固化性树脂构成。构成树脂部14、16的各树脂种类可以相同也可以不同。
树脂部14上形成了多个透镜部14a。透镜部Ha突出，成略半球形状，构成凸状光学面。树脂部16上形成了多个透镜部16a。透镜部16a凹下，成略半球形状，构成凹状光学面。透镜部Ha和透镜部16a被形成在互相对着的位置上，透镜部14a、透镜部16a的光学面的光轴一致。树脂部14、16中，如图2(b)所示，在光学有效面范围内的区域A上形成了透镜部 14a、16a。与区域A相邻的区域是光学有效面范围外的区域B，区域B上形成了非透镜部 14b、16b。非透镜部14b呈平面状，非透镜部16b呈凹凸形状。树脂部14和树脂部16中，构成它们的各树脂的体积相等。“各树脂的体积相等” 是优选满足式(3)的条件，较优选满足式(3a) (3c)的条件。0. 6 彡 Vwa/Vwb 彡 2. 1... (3)0. 6 彡 Vwa/Vwb 彡 1. 9... (3a)0. 75 ( Vwa/Vwb ( 1. 4... (3b)0. 75 彡 Vwa/Vwb 彡 1· 3... (3c)式(3) (3c)中，“Vwa”表示物体侧树脂的体积，“V wb”表示像侧树脂的体积。树脂体积用下述方法测定。(A)测定面形状，还测定基点树脂的厚度，作为树脂体积进行换算。(B)作为测定方法，采用例如八”二、”制造的形状测定器UA3P。测定器并不局限于此，有触针式及非接触式。触针式一般是采用高低差仪，例如，用悬臂先端上的先端尖的金刚石片描绘测定试料表面，测定玻璃基板与树脂表面的高低差。非接触式可以用显微镜从玻璃基板表面和树脂表面的聚焦位置的偏离进行测定，还可以用显微镜观察透镜截面进行测定。本实施方式中，优选树脂部14和树脂部16的各树脂厚度满足式(1)条件，较优选树脂部14和树脂部16的各树脂厚度满足式(Ia) (Ic)条件。0. 6 彡 Twa/Twb 彡 2. 1 …(1)0. 6 彡 Twa/Twb 彡 1. 9…(Ia)0. 75 ( Twa/Twb ( 1. 4... (lb)0. 75 彡 Twa/Twb 彡 1· 3... (Ic)式(1) (Ic)中，“Twa”表示物体侧(树脂部14)树脂的厚度平均，“Twb”表示像侧(树脂部16)树脂的厚度平均。树脂厚度的测定方法有触针式及非接触式。触针式一般是采用高低差仪，例如，用悬臂先端上的先端尖的金刚石片描绘被测试料表面，测定玻璃基板与树脂表面的高低差。 非接触式可以用显微镜从玻璃基板表面和树脂表面的聚焦位置的偏离进行测定，还可以用显微镜观察透镜截面进行测定。也可以代替式(1) (Ic)条件、或除此之外树脂部14和树脂部16各树脂的体积固化收缩率再满足式( 条件，优选树脂部14和树脂部16各树脂的体积固化收缩率满足式Qa) Qc)条件。0. 6 彡 kwa/kwb ^ 3. 0— (2)0. 6 ^ kwa/kwb ( 1.9... (2a)0. 75 彡 kwa/kwb 彡 2· 0... (2b)
0. 75 ( kwa/kwb ( 1. 3... (2c)式⑵ Qc)中，“kwa”表示物体侧树脂的体积固化收缩率，“kwb”表示像侧树脂的体积固化收缩率。如上所述，构成树脂部14、16的各树脂，种类可以相同也可以不同，各树脂种类不同时，尤其优选满足式( Oc)条件。式⑴ (Ic)、O) Qc)条件依据于后述实施例的模拟结果。另外，树脂部14和树脂部16中，也可以是树脂部14、16各树脂的厚度和体积固化收缩率不满足式(1) (Ic)、(2) Qc)而是树脂部14和树脂部16各树脂的涂布面积相等。这里所谓的“涂布面积”是将晶片透镜10视为平面时树脂部14、16的面积，不考虑树脂部14、16的凹凸起伏(三维形状)。隔件20用光透过性材料(耐热性玻璃等)构成。如图1 (b)所示，隔件20上，在与透镜部16a、透镜部3 相应的位置上形成了圆形透过孔22，透过晶片透镜10的光不受隔件20遮挡，能够入射到晶片透镜30上。接下去参照图3、图4，对晶片透镜叠层体1的制造方法(包括晶片透镜10、30的制造方法)作说明。如图3(a)所示，在玻璃基板12表面上载置(滴下、涂布等)单体(固化前)树脂 14A，从上方按压成型模具50使树脂14A充入腔52中。然后，树脂14A是光固化性树脂时， 在使树脂14A充在腔52中的状态下从上方照射光。此时，采用具有光透过性的模具作为成型模具50。这样，照射的光透过成型模具50入射到树脂14A，树脂14A固化在玻璃基板12上形成树脂部14(多个透镜部14a)。树脂14A是热固化性树脂时，可以在使树脂14A充在腔 52中的状态下加热成型模具50。然后，连同玻璃基板12 —起使树脂部14从成型模具50脱模，面反过来，在玻璃基板12反面形成树脂部16。此时，只要代替图3(a)的成型模具50使用图3(b)的成型模具 60即可，在树脂16A充在成型模具60腔62中的状态下照射光或加热，使树脂16A固化形成树脂部16 (多个透镜部16a)。形成树脂部16时，使树脂16A的体积与树脂14A的使用量(体积)相等。优选使树脂部14和树脂部16满足式(1) (Ic)、(2) (2c)地调整树脂14AU6A的厚度和体积固化收缩率。也可以使树脂部14和树脂部16的涂布面积相等地调整树脂14A、16A的涂布面积。然后连同玻璃基板12 —起使树脂部16从成型模具60脱模，由此便能制造晶片透镜10。制造晶片透镜30时与制造晶片透镜10的情况相同。然后如图4(a)所示，在晶片透镜30树脂部36的上面或隔件40的下面涂布粘结剂70，对晶片透镜30载置隔件40。粘结剂70由光固化性树脂构成，受光照固化(后述粘结剂72、74也相同)。然后从隔件40上方照射光使粘结剂70固化，在晶片透镜30上固定隔件40。然后如图4(b)所示，与固定隔件40相同，对晶片透镜30树脂部34固定隔件20。然后如图4(c)所示，在晶片透镜10树脂部16的下面或隔件20的上面涂布粘结剂74，对隔件20载置晶片透镜10。然后从晶片透镜10上方照射光使粘结剂74固化，在隔件20上固定晶片透镜10。通过上述处理，能够制造晶片透镜叠层体1。晶片透镜叠层体1适合用作采用CCD(Charge Coupled Device)型影像传感、 CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型影像传感等固体摄像元件的摄像装置的摄像用透镜。此时如图1(b)所示，晶片透镜叠层体1被按各14a、16a、34a、36a切开， 切片80作为晶片透镜叠层体装入摄像装置用作摄像用透镜。与此相同，就晶片透镜10也可以用作摄像用透镜，此时如图2(b)所示，晶片透镜 10被按各14a、16a切开，切片90作为晶片透镜叠层体装入摄像装置用作摄像用透镜。根据上述实施方式，制造晶片透镜10时，在玻璃基板12正反面使用同体积的树脂 14A、16A形成树脂部14a、16a，所以，能够用使树脂16A固化时树脂16A收缩所伴随的玻璃基板12变形，抵消例如使树脂14A固化时产生的树脂14A收缩所伴随的玻璃基板12变形， 抑制玻璃基板12向正反两面任何一方翘曲。另外，因为使树脂14A、16A的使用量(体积) 为同量，所以能够容易地管理树脂14A、16A的使用量。晶片透镜10的树脂部14和树脂部16中，也可以使厚度平均小的一侧的树脂的体积固化收缩率，大于厚度大的一侧的树脂的体积固化收缩率。树脂部14和树脂部16的树脂厚度平均不同时，固化收缩时因为玻璃基板12被拉，向树脂部14、16的厚度平均大的树脂侧翘曲，所以，通过使树脂部14、16厚度平均大的一方为体积固化收缩率小的树脂，能够用起因于他方树脂部14、16体积固化收缩率的固化收缩所伴随的玻璃基板12变形，抵消起因于一方树脂部14、16厚度的固化收缩所伴随的玻璃基板12变形，于是能够抑制玻璃基板12的翘曲。本实施方式晶片透镜叠层体1中出示了 2层叠层晶片透镜10、30的例子，但也可以与经由隔件20对晶片透镜30叠层晶片透镜10相同，经由隔件对晶片透镜10进一步叠层晶片透镜，作为整体，3层以上叠层晶片透镜。本实施方式晶片透镜叠层体1中出示了具有多个各透镜部14a、16a、34a、36a的例子，但晶片透镜叠层体1也可以是具有各一个透镜部14a、16a、34a、36a的形态(参照图 1(b)中符号80)。同样，晶片透镜10也可以是具有各一个透镜14a、16a的形态(参照图2(b)中符号 90)。此时，树脂部14、16(树脂部34、36)的树脂也具有相等的体积，厚度和体积固化收缩率也满足式(1) (Ic)、(2) Qc)的关系，涂布面积相等。制造该晶片透镜叠层体、晶片透镜时，只要在图3的工序中使用具有1个腔52、62 的模具50、60，且在图4的工序中使用具有透过孔22、42的隔件20、40即可，其他工序可以与图3、图4的工序同样进行。但是，制造这种晶片透镜叠层体、晶片透镜时，如上所述，在玻璃基板12、32上形成多个透镜部14a、16a、34a、36a，然后切开各个透镜部14a、16a、34a、 36a，这样适合大量生产。[变形例1]图1、图2的晶片透镜10是用树脂部14和树脂部16形成凹凸形状透镜部14a、16a 的所谓凹凸透镜，但也可以取代图1、图2的形状，使透镜部14a、16a呈图5 (a) 图5(c)所示的形状(晶片透镜30也同样)。
也就是说，可以如图5(a)所示非透镜部16b单呈平面状，也可以如图5(b)所示非透镜部14b呈凹凸形状，也可以如图5 (c)所示非透镜14b、16b双方呈凹凸形状。图5 (a) 图5(c)的形状都能够不降低光学性能地抑制玻璃基板12的翘曲。与图5(a)的非透镜部16b相比，图2 (b)的非透镜部16b在透镜部16a的周缘部呈大的凸状，在凸状相邻的部位呈凹状。因此，图2(b)的非透镜部16b上能够确保图5 (a) 的非透镜部16b中用虚线围着的区域C部分的隔件20配置位置(高度位置)，从制造晶片透镜叠层体1的观点来说图2(b)的形状优选。[变形例2]也可以不构成像图1、图2中晶片透镜10那样的凹凸透镜，而是如图6(a)、(b)所示，在玻璃基板12正反两面的任何一面上形成不持光学功能的树脂部18 (晶片透镜30也同样)。树脂部18可以是对玻璃基板12涂布树脂的平面形状。此时，与不成形树脂部18 的情况相比，形成不持光学功能的树脂部18有抑制玻璃基板12翘曲的效果。从透镜设计面来说，因为树脂部18不持光学功能，所以作为晶片透镜10的构成要素可以容易编入。[变形例3]也可以不构成像图1、图2中晶片透镜10那样的凹凸透镜，而是如图7(a)、(b)所示，在玻璃基板12的正反两面形成树脂部14或树脂部16 (晶片透镜30也同样)。如此对玻璃基板12的正反两面形成凸状或凹状的场合，也能够使玻璃基板12正反的心厚、光学面形状、树脂14A或树脂16A的固化收缩率不同等引起的不均一状态，通过改变光学面以外的形状(非透镜部14b、16b)，均一从两面拉玻璃基板12的力，构成更不易翘曲的玻璃基板 12。实施例本实施例中，采用构造解析模拟，确认了玻璃基板的翘曲量。首先，制作如图8所示的模型，编号各素材的参数，以玻璃基板的中心位置(基准) 到端点的变化量为玻璃基板的翘曲量(mm)。该模型中，作为玻璃基板，设想Φ200πιπι的晶片状玻璃，作为半径r给出100mm。第1树脂部是作为杨氏模量1使用3，OOOMpa，作为泊松比1使用0. 33，作为固化
收缩率1、厚度ι使用表1、表2中记载的数值。玻璃基板是作为杨氏模量2使用63，OOOMpa,作为泊松比2使用0. 20，作为固化收缩率2使用0. 00，作为厚度2使用1. 00mm。第3树脂部是作为杨氏模量3使用3，OOOMpa，作为泊松比3使用0. 33，作为固化收缩率3、厚度3使用表1、表2中记载的数值。在表1、表2及图9、图10中出示结果。[表1]
权利要求
1.一种晶片透镜，其特征在于，备有玻璃基板；形成在所述玻璃基板一面的固化性树脂制的第1树脂部；形成在所述玻璃基板另一面的固化性树脂制的第2树脂部；所述第1树脂部和所述第2树脂部的至少任何一方形成有在光学有效面范围内形成的单一透镜部和在光学有效面范围外形成的非透镜部，所述单一透镜部是由所述第1树脂部和所述第2树脂部的至少任何一方上形成有多个透镜部的所述玻璃基板，所述第1树脂部和所述第2树脂部按照各透镜部切开后形成的， 所述第1树脂部和所述第2树脂部的各树脂切开后的体积满足式(3)的条件 0. 6 彡 Vwa/Vwb 彡 2. 1... (3)式(3)中，“Vwa”表示物体侧树脂的体积，“Vwb”表示像侧树脂的体积。
2.如权利要求1中记载的晶片透镜，其特征在于，所述第1树脂部和所述第2树脂部的各树脂切开后的体积满足式(3a)的条件 0. 6 ^ Vwa/Vwb ^ 1. 9... (3a)，式(3a)中，“Vwa”表示物体侧树脂的体积，“Vwb”表示像侧树脂的体积。
3.如权利要求1或2中记载的晶片透镜，其特征在于，所述第1树脂部和所述第2树脂部的各树脂切开后的体积满足式(3b)的条件 0. 75 ( Vwa/Vwb ( 1. 4... (3b)，式(3b)中，“Vwa”表示物体侧树脂的体积，“Vwb”表示像侧树脂的体积。
4.如权利要求1至3的任何一项中记载的晶片透镜，其特征在于，所述第1树脂部和所述第2树脂部的各树脂切开后的体积满足式(3c)的条件 0. 75 彡 Vwa/Vwb 彡 1. 3... (3c)，式(3c)中，“Vwa”表示物体侧树脂的体积，“Vwb”表示像侧树脂的体积。
5.如权利要求1至4任何一项中记载的晶片透镜，其特征在于， 所述单一透镜部在所述第1树脂部和所述第2树脂部这双方形成， 所述第1树脂部的透镜部和所述第2树脂部的透镜部的形状彼此不同。
6.如权利要求1至5的任何一项中记载的晶片透镜，其特征在于， 所述非透镜部在所述第1树脂部和所述第2树脂部这双方形成，所述第1树脂部的非透镜部和所述第2树脂部的非透镜部的形状彼此不同。
7.如权利要求1至6的任何一项中记载的晶片透镜，其特征在于，所述第1树脂部和所述第2树脂部的各树脂切开后的厚度满足式(1)的条件 0. 6 彡 Twa/Twb 彡 2. 1... (1)，式(1)中，“Twa”表示物体侧树脂的厚度平均，“Twb”表示像侧树脂的厚度平均。
8.如权利要求1至7的任何一项中记载的晶片透镜，其特征在于，所述第1树脂部和所述第2树脂部的各树脂切开后的体积固化收缩率满足式( 的条件0. 6 ^ kwa/kwb ^ 3. 0... (2)，式⑵中，“kwa”表示物体侧树脂的体积固化收缩率，“k wb”表示像侧树脂的体积固化收缩率。
9.如权利要求1至8的任何一项中记载的晶片透镜，其特征在于，所述第1、第2树脂部中，厚度平均小的一侧的树脂切开后的体积固化收缩率，大于厚度平均大的一侧的树脂切开后的体积固化收缩率。
10.如权利要求1至6的任何一项中记载的晶片透镜，其特征在于， 所述第1树脂部和所述第2树脂部的各树脂切开后的涂布面积相等。
11.如权利要求1至10的任何一项中记载的晶片透镜，其特征在于， 所述单一透镜部在所述第1树脂部和所述第2树脂部这双方形成，所述第1树脂部的透镜部和所述第2树脂部的透镜部中，一方透镜部呈凸状，另一方透镜部呈凹状。
12.如权利要求1至10的任何一项中记载的晶片透镜，其特征在于， 所述非透镜部在所述第1树脂部和所述第2树脂部这双方形成，所述第1树脂部的非透镜部和所述第2树脂部的非透镜部中，至少一方非透镜部呈凸状或凹状。
13.如权利要求1至10的任何一项中记载的晶片透镜，其特征在于， 所述单一透镜部在所述第1树脂部和所述第2树脂部这双方形成，所述第1树脂部的透镜部和所述第2树脂部的透镜部中，一方透镜部呈凸状或凹状，另一方透镜部呈平面状。
14.一种晶片透镜的制造方法，其特征在于， 备有第1工序，在玻璃基板的一面形成固化性树脂制的第1树脂部； 第2工序，在所述玻璃基板的另一面形成固化性树脂制的第2树脂部； 第3工序，把所述第1树脂部和所述第2树脂部的至少任何一方上形成有多个透镜部的所述玻璃基板，所述第1树脂部和所述第2树脂部按照透镜部进行切割，在所述第1树脂部和所述第2树脂部的至少任何一方形成有在光学有效面范围内形成的单一透镜部和在光学有效面范围外形成的非透镜部；在所述第3工序中，使所述第1树脂部的树脂切开后的体积和所述第2树脂部的树脂切开后的体积满足式(3)的条件 0. 6 彡 Vwa/Vwb 彡 2. 1... (3)，式(3)中，“Vwa”表示物体侧树脂的体积，“Vwb”表示像侧树脂的体积。
15.如权利要求14中记载的晶片透镜的制造方法，其特征在于，在所述第3工序中，使所述第1树脂部的树脂切开后的体积和所述第2树脂部的树脂切开后的体积满足式(3a)的条件 0. 6 ^ Vwa/Vwb ^ 1. 9... (3a)，式(3a)中，“Vwa”表示物体侧树脂的体积，“Vwb”表示像侧树脂的体积。
16.如权利要求14或15中记载的晶片透镜的制造方法，其特征在于，在所述第3工序中，使所述第1树脂部的树脂切开后的体积和所述第2树脂部的树脂切开后的体积满足式(3b)的条件 0. 75 ( Vwa/Vwb ( 1. 4... (3b)，式(3b)中，“Vwa”表示物体侧树脂的体积，“Vwb”表示像侧树脂的体积。
17.如权利要求14至16的任何一项中记载的晶片透镜的制造方法，其特征在于，在所述第3工序中，使所述第1树脂部的树脂切开后的体积和所述第2树脂部的树脂切开后的体积满足式(3c)的条件 0. 75 彡 Vwa/Vwb ( 1. 3... (3c)，式(3c)中，“Vwa表示物体侧树脂的体积，“Vwb”表示像侧树脂的体积。
全文摘要
本发明提供一种抑制玻璃基板翘曲的晶片透镜及其制造方法。该晶片透镜(10)备有玻璃基板(12)、固化性树脂制的第1树脂部(14)、固化性树脂制的第2树脂部(16)。第1树脂部(14)和第2树脂部(16)上分别形成了多个透镜部(14a)、(16a)，第1树脂部(14)和第2树脂部(16)各树脂的体积相等。
文档编号B29C39/02GK102401911SQ20111036290
公开日2012年4月4日 申请日期2009年9月9日 优先权日2008年10月31日
发明者福田泰成 申请人:柯尼卡美能达精密光学株式会社