CN100454070C - 微型镜头及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是在提供一种微型镜头及其制造方法，该制造方法包含：一、准备一具有多数影像感测元件的影像基板，及一具有多数第一投射部的第一镜片基板，二、将一光阻涂布于该第一镜片基板上，三、软烤该第一镜片基板，四、将该第一镜片基板曝光，五、将该第一镜片基板显影，使该光阻形成一具有多数第一穿孔的第一接合层，六、将该第一镜片基板与该影像基板对正，七、堆叠该第一镜片基板与该影像基板，八、硬烤该第一镜片基板与该影像基板，并对该第一镜片基板与该影像基板加压，使该第一接合层粘固于该第一镜片基板与该影像基板之间，九、同时切割该第一镜片基板、该第一接合层与该影像基板。

Description

微型镜头及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种微型镜头，特别是涉及一种对正精度佳且可同步间隔与固接相邻元件的微型镜头及其制造方法。

背景技术

如图1所示，以往在组装镜头时，一般是先将所需的光学镜片901与间隔环902分别制备完成，然后，再以人工或自动化系统将所述光学镜片901与所述间隔环902一片一片地依序置入一镜筒9中，然而，随着镜头日趋小型化，特别是配置于照相手机中的微型镜头，其微型光学镜片与微型镜筒的组立精度要求也需不断提升，相对地其组立困难度也是愈来愈高。

如图2、3所示，为现有一种镜头及其制造方法(PCT专利WO 2004/027880A2号)，其制造方法是借由将不同的镜头元件分别制备于不同的基板、晶圆上，然后再将这些基板、晶圆堆叠、对正并以胶剂粘固成一体，最后再将这些堆叠在一起的镜头元件从这些基板、晶圆上切割下来。因此，由图2、3中可知，其制造方法的一种实施态样即是先准备一具有多数影像感测元件101的影像基板1、一具有多数穿孔201的第一间隔晶圆2、一具有多数第一封盖板301的第一封盖晶圆3、一具有多数第一镜片401的第一镜片基板4、一具有多数穿孔501的第二间隔晶圆5、一具有多数第二镜片601的第二镜片基板6、一第三间隔晶圆(图未示)，及一第二封盖晶圆7(图3中未示出)，然后，将这些基板、晶圆堆叠并沿等第一、二镜片401、601的光轴对正，并以数接合胶层8将相邻的基板、晶圆粘固在一起，此后，再将堆叠成一体的基板、晶圆进行切割，即可得到多数分别包括一片影像感测元件101、一片具有该穿孔201的第一间隔板202、一片第一封盖板301、一片第一镜片401、一片具有该穿孔501的第二间隔板502、一片第二镜片601及五层接合胶层8的镜头。

虽然，上述的制造方法一次可制造出多数个组成元件已粘固成一体的镜头，而改善现有微型镜头不易组装的问题，但是，在实际使用时，此种制造方法却具有以下的缺失：

一、所述基板与晶板上均没有形成任何可供对正的标记，因此，在对正时只能沿等第一、二镜片401、601的光轴进行对正，然而，此种对正方式不但麻烦且对正精度不易控制。此外，由于没有可供对正的标记，因此，当在切割所述基板与晶板时，往往也无法进行精确地切割，而难以控制所述影像感测元件101、所述第一、二间隔板202、502、所述第一封盖板301与所述第一、二镜片401、601切割后的外型尺寸精度。

二、利用上述制造方法制造出来的镜头虽可利用该第一间隔板202维持该影像感测元件101与该第一镜片401之间的主要间隔距离，及利用该第二间隔板502维持该第一、二镜片401、601之间的主要间距距离，然而，由于该镜头的相邻元件之间更需另外利用一层接合胶层8粘合才能固接成一体，因此，此种镜头除了整体高度会因所述接合胶层8的设置而增加外，也需进一步分别控制所述接合胶层8的厚度才能使相邻元件间隔出预定的总间隔距离。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种可同步间隔与固接相邻元件的微型镜头。

本发明的另一目的，即在提供一种对正精度佳且可同步间隔与固接相邻元件的微型镜头的制造方法。

本发明的微型镜头，包含一影像感测单元、一第一镜片单元，及一第一接合层。该影像感测单元具有一影像感测元件。该第一镜片单元具有一可沿一光轴将光线投射至该影像感测元件上的第一投射部。该第一接合层是环绕该光轴而粘固于该影像感测单元与该第一镜片单元之间，该第一接合层的材质是为光阻，并具有一间隔厚度。

本发明的微型镜头的制造方法，包含：(A)准备一影像基板，及一第一镜片基板，该影像基板具有多数个沿至少二个切割方向设置而呈数组式排列的影像感测元件，及至少二个沿其中一切割方向设置的对正标记，该第一镜片基板具有多数个对应于所述影像感测元件的第一投射部，及至少二个对应于所述对正标记的第一对正标记。(B)将一光阻涂布于该第一镜片基板上。(C)软烤该第一镜片基板。(D)利用一具有多数个对应于所述第一投射部的穿孔及至少二个对应于所述第一对正标记的对正孔的光罩，将该第一镜片基板曝光。(E)将该第一镜片基板显影，使该光阻在该第一镜片基板上形成一具有多数个对应于所述第一投射部的第一穿孔及至少二个对应于所述第一对正标记的第一对正孔的第一接合层。(F)将该第一镜片基板的第一对正标记与该影像基板的对正标记对正，使所述第一投射部与所述影像感测元件互相对正。(G)堆叠该第一镜片基板与该影像基板，使该第一接合层介于该第一镜片基板与该影像基板之间。(H)硬烤该第一镜片基板与该影像基板，并对该第一镜片基板与该影像基板加压，使该第一接合层粘固于该第一镜片基板与该影像基板之间。(I)沿所述切割方向同时切割该第一镜片基板、该第一接合层与该影像基板，使每一组互相对应的第一投射部与影像感测元件脱离该第一镜片基板与该影像基板。

借此，本发明不但可利用接合层同步间隔与固接微型镜头的相邻元件，且在基板堆叠与切割前均可进行精准的对正。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

图1是现有一种镜头的组合剖视示意图；

图2是现有一种镜头的制造方法所堆叠的基板与晶圆的分解示意图；

图3是该制造方法所制造出的镜头的组合剖视示意图；

图4是本发明微型镜头的一较佳实施例螺固于一电路基板上的组合剖视图；

图5是本发明微型镜头的制造方法的一较佳实施例所采用的一影像基板的俯视示意图；

图6是该较佳实施例所采用的一第一镜片基板的俯视示意图；

图7是一流程示意图，说明该第一镜片基板经曝光、显影后形成一第一接合层；

图8是一流程示意图，说明该第一镜片基板与该影像基板对正并堆叠成一体；

图9是一剖视示意图，说明本发明利用一上模具单元与一下模单元成形出一第二镜片基板；

图10是一类似图7的示意图，说明该第二镜片基板经曝光、显影后形成一第二接合层；

图11是一类似图8的示意图，说明该第二镜片基板与第一镜片基板、该影像基板对正并堆叠成一体；

图12是一剖视示意图，说明堆叠成一体的第二镜片基板、第一镜片基板与影像基板被切割成多数的镜头组；

图13是一剖视示意图，说明将一遮光单元涂布于该镜头组上。

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的明白。

参阅图4，为本发明微型镜头的一较佳实施例，该微型镜头包含：一影像感测单元13、一第一镜片单元23、一第一接合层50、一第二镜片单元63、一第二接合层70、一遮光单元90，及一外筒150。

该影像感测单元13具有一影像感测元件11。

该第一镜片单元23具有一可沿一光轴将光线投射至该影像感测元件11上的第一投射部21。

该第一接合层50是呈连续环状，并环绕该光轴而粘固于该影像感测单元13与该第一镜片单元23之间。在本实施例中，该第一接合层50是一种光阻，并具有一间隔厚度。

该第二镜片单元63具有一可沿该光轴将光线投射至该第一投射部21上的第二投射部61。

该第二接合层70是呈连续环状，并环绕该光轴而粘固于该第一、二镜片单元23、63之间。在本实施例中，该第二接合层70是一种光阻，并具有一间隔厚度。

该遮光单元90是可绕该光轴而环绕该第一镜片单元23、该第一接合层50、该第二镜片单元63与该第二接合层70，该遮光单元90具有一在该第二投射部61的有效径之外而可供光线投射至该第一、二投射部21、61上的开口91。

该外筒150具有一可供光线投射至该第一、二投射部21、61上的开口151，且该影像感测单元13、该第一镜片单元23、该第一接合层50、该第二镜片单元63、该第二接合层70与该遮光单元90是装设于该外筒150内。

该微型镜头的制造方法的一较佳实施例是包含以下步骤：

步骤(一)：如图5、6、7所示，准备一影像基板10，及一第一镜片基板20，该影像基板10具有多数沿二切割方向X、Y设置而呈阵列式排列的影像感测元件11，及二沿其中一切割方向X设置的对正标记12，该第一镜片基板20具有多数对应于所述影像感测元件11的第一投射部21，及四个两两成一组并对应于所述对正标记12的第一对正标记22。在本实施例中，所述影像感测元件11可为为电荷耦合感光元件(CCD，Charge Coupled Device)或互补性氧化金属半导体元件(CMOS，ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor)，而该第一镜片基板20是为一种红外线滤光片(IR Filter)。

步骤(二)：如图7所示，将一光阻30涂布于该第一镜片基板20上，在本实施例中，该光阻30是一种正光阻，例如AZ Electronic Materials公司所生产的AZ4210、AZ1500系列光阻。当然，该光阻30也可采用负光阻，例如MicroChem公司所生产的SU-8系列光阻，或Dow Chemical公司所生产的感光性BCB光阻。

步骤(三)：如图7所示，以摄氏60度至90度的加热温度软烤该第一镜片基板20，去除该光阻30内的溶剂，使该光阻30略为凝固。

步骤(四)：如图7所示，利用一光罩40将该第一镜片基板20曝光，该光罩40具有多数对应于所述第一投射部21的穿孔41，及二对应于所述第一对正标记22的对正孔42。当然，若在步骤(二)中，该光阻30是采用负光阻，则在步骤(四)中所使用的光罩的曝光图案将恰相反于该光罩40的曝光图案。

步骤(五)：如图7所示，利用显影剂将该第一镜片基板20显影。在本实施例中，由于该光阻30是一种正光阻，因此，该光阻30被光线照射的部分会解离成溶于显影剂的结构，如此，当该第一镜片基板20显影后，该光阻30即会在该第一镜片基板20上形成一层第一接合层50，该第一接合层50具有多数对应于所述第一投射部21的第一穿孔51，及二对应于所述第一对正标记22的第一对正孔52。当然，若在步骤(二)中，该光阻30是采用负光阻，则在此步骤中，该光阻30被光线照射的部分将会相反地产生链接而不溶于显影剂，然而，由于在步骤(四)中配合使用的光罩的曝光图案也将是相反于该光罩40的曝光图案，因此，不论该光阻30是采用正光阻或负光阻，最终均会形成具有所述第一穿孔51与所述第一对正孔52的第一接合层50。

步骤(六)：如图8所示，将该第一镜片基板20的第一对正标记22与该影像基板10的对正标记12对正，使所述第一投射部21与所述影像感测元件11互相对正。

步骤(七)：如图8所示，堆叠该第一镜片基板20与该影像基板10，使该第一接合层50介于该第一镜片基板20与该影像基板10之间。

步骤(八)：如图8所示，在一真空环境下，以摄氏90度至300度的加热温度硬烤该第一镜片基板20与该影像基板10，并对该第一镜片基板20与该影像基板10加压，如此，当该第一接合层50完全固化后，该第一接合层50即会粘固于该第一镜片基板20与该影像基板10之间，并具有一间隔厚度，同时，该第一镜片基板20与该影像基板10之间的间隙也会呈真空密封的气密状态。

步骤(九)：如图9所示，准备一第二镜片基板60，该第二镜片基板60具有多数对应于所述影像感测元件11(见图5)的第二投射部61，及四个两两成一组并对应于所述对正标记12(见图5)的第二对正标记62。在本实施例中，是利用一上模具单元100与一下模具单元200而将一玻璃硝材(图未示)成形为该第二镜片基板60，该上模具单元100包括一上模板110、多数沿所述切割方向X、Y设置于该上模板110上而呈数阵列式排列的上模仁120、二沿其中一切割方向X设置于上模板110上的上对正模仁130，及一上固定板140，该下模具单元200包括一下模板210、多数对应于所述上模仁120的下模仁220、二对应于所述上对正模仁130的下对正模仁230，及一下固定板240。

步骤(十)至(十三)：如图10所示，其过程是相似于图6所示的步骤(二)至(五)，因此，该光阻30也可在该第二镜片基板60上形成一层第二接合层70，而该第二接合层70也具有多数对应于所述第二投射部61的第二穿孔71，及二对应于所述第二对正标记62的第二对正孔72。

步骤(十四)：如图11所示，其过程是相似于步骤(六)，将该第二镜片基板60与该第一镜片基板20、该影像基板10对正，使所述第二投射部61与所述第一投射部21、所述影像感测元件11互相对正。

步骤(十五)：如图11所示，其过程是相似于步骤(七)，堆叠该第二镜片基板60与该第一镜片基板20、该影像基板10，使该第二接合层70介于该第二镜片基板60与该第一镜片基板20之间。

步骤(十六)：如图11所示，其过程是相似于步骤(八)，硬烤该第二镜片基板60与该第一镜片基板20、该影像基板10，并对该第二镜片基板60与该第一镜片基板20、该影像基板10加压，如此，该第二接合层70也会粘固于该第二镜片基板60与该第一镜片基板20之间，并具有一间隔厚度，同时，该第一、二镜片基板20、60之间的间隙也会呈真空密封的气密状态。

步骤(十七)：如图12所示，利用一UV胶带300将互相堆叠成一体的第二镜片基板60、第二接合层70、第一镜片基板20、第一接合层50与影像基板10粘固定位于一切割机(图未示)的一计算机控制工作台400上，此时，可借由调整该工作台400来使所述第二对正标记62与一参考对正记号(图未示)对正，而使该第二镜片基板60、该第二接合层70、该第一镜片基板20、该第一接合层50与该影像基板10精准地完成切割前的对正动作，此后，即可利用计算机运算控制一切割刀具500，并使该切割刀具500沿所述切割方向X、Y同时切割该第二镜片基板60、该第二接合层70、该第一镜片基板20、该第一接合层50与该影像基板10，如此，即可使每一组互相对应的第二投射部61、第一投射部21与影像感测元件11分别脱离该第二镜片基板60、该第一镜片基板20与该影像基板10，而形成多数个镜头组80，每一个镜头组80均包括一片具有该影像感测元件11的影像感测单元13、一片具有该第一穿孔51的第一接合层50、一片具有该第一投射部21的第一镜片单元23、一片具有该第二穿孔71的第二接合层70与一片具有该第二投射部61的第二镜片单元63，最后，再利用UV光照射切割后的所述镜头组80，即可使切割后的UV胶带300硬化，如此，所述镜头组80即可被取下。

步骤(十八)：如图13所示，使一遮光单元90沿该光轴围绕该镜头组80的第一投射部21、粘接于该第一投射部21与该影像感测元件11之间的第一接合层50、该第二投射部61与粘接于该第一、二投射部21、61之间的第二接合层70。在本实施例中，该遮光单元90是由一层涂布于该镜头组80上的油墨所构成而可防止光线反射。

步骤(十九)：如图4所示，将该镜头组80与涂布于该镜头组80上的遮光单元90装入该外筒150内。如此，即可得到一包括该镜头组80、该遮光单元90与该外筒150的微型镜头，而，借由该外筒150与一电路基板600的一基座体610螺接，即可使该微型镜头固定于该电路基板600。

值得一提的是，虽然在本实施例中是以在该第一镜片基板20上间隔堆叠一片第二镜片基板60作说明，而使该镜头组80只具有一片间隔堆叠于该第一镜片单元23上的第二镜片单元63，然而，本实施例视实际光学成像效果的需求，当然也可在该第一镜片基板20上间隔堆叠多片的第二镜片基板60，而使该镜头组80具有多片间隔堆叠于该第一镜片单元23上的第二镜片单元63。

经由以上的说明，可再将本发明的优点归纳如下：

一、本发明的制造方法可一次制造出多数个组成元件均已粘固成一体的镜头组80，因此，该镜头组80在后续的步骤中即可容易地与该外筒150进行组立，如此，本发明不但可改善现有微型镜头不易组装的问题，更可利于微型镜头的大量生产，而可大幅提高生产效能并降低制造成本。

二、本发明的制造方法所采用的影像基板10、第一镜片基板20与第二镜片基板60均形成有可供对正的对正标记，因此，本发明在对正该影像基板10、该第一镜片基板20与该第二镜片基板60时，均可利用所述对正标记进行精准地对正，是以，此种对正方式不但简便且对正精度佳，此外，由于该影像基板10、该第一镜片基板20与该第二镜片基板60均形成有可供对正的对正标记，因此，本发明在切割前更可利用这些对正标记精准地完成切割前的对正动作，而用以进行精确地切割，进而可有效控制每一个镜头组80的影像感测元件11、第一接合层50、第一镜片单元23、第二接合层70与第二镜片单元63切割后的外型尺寸精度。

三、本发明的第一、二接合层50、70除了可将该影像感测元件11、该第一镜片单元23与该第二镜片单元63粘固成一体外，同时更可精准地维持该影像感测元件11、该第一镜片单元23与该第二镜片单元63之间的间隔距离，而同时兼具粘接元件与间隔元件两种功能，因此，相较于现有技术必须同时利用间隔板与接合胶层才能固接相邻元件与维持相邻元件间的间隔距离，本发明不但可简化微型镜头的整体组成层数而降低生产成本，也可使微型镜头的整体高度进一步缩减，此外，本发明更是只需控制相邻元件间的接合层厚度即可有效控制相邻元件间的总间隔距离，而非如现有技术必须同时控制间隔板厚度与接合胶层厚度等两个变量。

归纳上述，本发明的微型镜头及其制造方法，不但可利用接合层同步间隔与固接微型镜头的相邻元件，且在基板堆叠与切割前均可利用对正记号进行精准的对正，所以确实能达到发明的目的。

Claims (14)

1.一种微型镜头，其特征在于：

该微型镜头包含：

一影像感测单元，具有一影像感测元件；

一第一镜片单元，具有一可沿一光轴将光线投射至该影像感测元件上的第一投射部；及

一第一接合层，是环绕该光轴而粘固于该影像感测单元与该第一镜片单元之间，该第一接合层的材质是为光阻，并具有一间隔厚度。

2.如权利要求1所述的微型镜头，其特征在于：

该第一接合层是呈连续环状。

3.如权利要求1所述的微型镜头，其特征在于：

该微型镜头还包含一第二镜片单元，及一呈连续环状的第二接合层，该第二镜片单元具有一可沿该光轴将光线投射至该第一投射部上的第二投射部，该第二接合层是环绕该光轴而粘固于该第一、二镜片单元之间，该第二接合层的材质是为光阻，并具有一间隔厚度。

4.如权利要求1所述的微型镜头，其特征在于：

该微型镜头还包含一遮光单元，该遮光单元是可绕该光轴而环绕该第一镜片单元与该第一接合层，该遮光单元具有一可供光线投射至该第一投射部上的开口。

5.如权利要求4所述的微型镜头，其特征在于：

该微型镜头还包含一外筒，该影像感测单元、该第一镜片单元、该第一接合层与该遮光单元是装设于该外筒内，该外筒具有一可供光线投射至该第一投射部上的开口。

6.如权利要求1所述的微型镜头，其特征在于：

该影像感测元件是为电荷耦合感光元件。

7.如权利要求1所述的微型镜头，其特征在于：

该影像感测元件是为互补性氧化金属半导体元件。

8.一种微型镜头的制造方法，其特征在于：

该微型镜头的制造方法包含：

(A)准备一影像基板，及一第一镜片基板，该影像基板具有多数个沿至少二个切割方向设置而呈数组式排列的影像感测元件，及至少二个沿其中一切割方向设置的对正标记，该第一镜片基板具有多数个对应于所述影像感测元件的第一投射部，及至少二个对应于所述对正标记的第一对正标记；

(B)将一光阻涂布于该第一镜片基板上；

(C)软烤该第一镜片基板；

(D)利用一具有多数个对应于所述第一投射部的穿孔及至少二个对应于所述第一对正标记的对正孔的光罩，将该第一镜片基板曝光；

(E)将该第一镜片基板显影，使该光阻在该第一镜片基板上形成一具有多数个对应于所述第一投射部的第一穿孔及至少二个对应于所述第一对正标记的第一对正孔的第一接合层；

(F)将该第一镜片基板的第一对正标记与该影像基板的对正标记对正，使所述第一投射部与所述影像感测元件互相对正；

(G)堆叠该第一镜片基板与该影像基板，使该第一接合层介于该第一镜片基板与该影像基板之间；

(H)硬烤该第一镜片基板与该影像基板，并对该第一镜片基板与该影像基板加压，使该第一接合层粘固于该第一镜片基板与该影像基板之间；及

(I)沿所述切割方向同时切割该第一镜片基板、该第一接合层与该影像基板，使每一组互相对应的第一投射部与影像感测元件脱离该第一镜片基板与该影像基板。

9.如权利要求8所述的微型镜头的制造方法，其特征在于：

在步骤(C)中，软烤的加热温度是介于摄氏60度至90度。

10.如权利要求8所述的微型镜头的制造方法，其特征在于：

在步骤(H)中，硬烤的加热温度是介于摄氏90度至300度。

11.如权利要求8所述的微型镜头的制造方法，其特征在于：

该制造方法还包含在步骤(H)之后的步骤(H1)～(H8)，在步骤(H1)中，准备一第二镜片基板，该第二镜片基板具有多数个对应于所述影像感测元件的第二投射部，及至少二个对应于所述对正标记的第二对正标记，在步骤(H2)中，将该光阻涂布于该第二镜片基板上，在步骤(H3)中，软烤该第二镜片基板，在步骤(H4)中，利用一具有多数个对应于所述第二投射部的穿孔及至少二个对应于所述第二对正标记的对正孔的光罩，将该第二镜片基板曝光，在步骤(H5)中，将该第二镜片基板显影，使该光阻在该第二镜片基板上形成一具有多数个对应于所述第二投射部的第二穿孔及至少二个对应于所述第二对正标记的第二对正孔的第二接合层，在步骤(H6)中，将该第二镜片基板的第二对正标记与该第一镜片基板的第一对正标记、该影像基板的对正标记对正，使所述第二投射部与所述第一投射部、所述影像感测元件互相对正，在步骤(H7)中，堆叠该第二镜片基板与该第一镜片基板、该影像基板，使该第二接合层介于该第二镜片基板与该第一镜片基板之间，在步骤(H8)中，硬烤该第二镜片基板与该第一镜片基板、该影像基板，并对该第二镜片基板与该第一镜片基板、该影像基板加压，使该第二接合层粘固于该第二镜片基板与该第一镜片基板之间。

12.如权利要求11所述的微型镜头的制造方法，其特征在于：

在步骤(I)中，同时切割该第二镜片基板、该第二接合层、该第一镜片基板、该第一接合层与该影像基板，使每一组互相对应的第二投射部、第一投射部与影像感测元件脱离该第二镜片基板、该第一镜片基板与该影像基板。

13.如权利要求12所述的微型镜头的制造方法，其特征在于：

该制造方法还包含一在步骤(I)之后的步骤(J)，在步骤(J)中，使一遮光单元围绕该第一投射部、粘接于该第一投射部与该影像感测元件之间的第一接合层、该第二投射部与粘接于该第一、二投射部之间的第二接合层，该遮光单元具有一可供光线投射至该第一投射部上的开口。

14.如权利要求13所述的微型镜头的制造方法，其特征在于：

该制造方法还包含一在步骤(J)之后的步骤(K)，在步骤(K)中，将该第一投射部、粘接于该第一投射部与该影像感测元件之间的第一接合层、该第二投射部、粘接于该第一、二投射部之间的第二接合层与该遮光单元装入一外筒内，该外筒具有一可供光线投射至该第二投射部上的开口。

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