CN102621598B - 透镜组及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透镜组及其形成方法，该方法包括：提供一模具基板，其中至少一凹陷形成自该模具基板的一表面；提供一透明基板；于该模具基板的该表面上或该透明基板的一第一表面上设置一透镜前驱物材料；将该模具基板设置于该透明基板之上，使得至少一部分的该透镜前驱物材料填充至该凹陷之中；于该透明基板的一第二表面上设置一掩模以部分覆盖该透明基板；在设置该掩模之后，对该透明基板的该第二表面照射一光线以将该透明基板的该第一表面上的至少一部分的该透镜前驱物材料转变为一透镜；以及自该透明基板与该透镜上移除该掩模及该模具基板。本发明的透镜组的制作时间与成本可显著地减少，且透镜组的热稳定性、可靠度、及强度可获提升。

Description

透镜组及其形成方法
技术领域
本发明涉及透镜组(lens assembly)及其形成方法，尤其涉及岛状透镜组(island lens assembly)。
背景技术
电子图像装置(electronic image devices)于广大应用中使用，例如数字相机(digital cameras)、数字录影机(digital video recorders)、可照相手机(imagecapture capable mobile phones)、及监视器(monitors)。电子图像装置(例如，图像感测模块，image sensor modules)一般使用光检测器(photodetector)将光线转化为电性信号(electrical signal)。一般，电子图像装置包括图像感测芯片(image sensor chip)及透镜组(lens assembly)，其用以将物体的图像投射至图像感测芯片。因此，透镜组的图像投射品质决定图像感测芯片所处理的图像信号的品质。因此，透镜组的品质与可靠度是重要的。
因此，业界需具有高热稳定度(thermal stability)、可靠度、及强度的透镜组。此外，透镜组的工艺时间与制作成本也需减少。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明一实施例提供一种透镜组的形成方法，包括：提供一模具基板，其中至少一凹陷形成自该模具基板的一表面；提供一透明基板；于该模具基板的该表面上或该透明基板的一第一表面上设置一透镜前驱物材料；将该模具基板设置于该透明基板之上，使得至少一部分的该透镜前驱物材料填充至该凹陷之中；于该透明基板的一第二表面上设置一掩模以部分覆盖该透明基板；在设置该掩模之后，对该透明基板的该第二表面照射一光线以将该透明基板的该第一表面上的至少一部分的该透镜前驱物材料转变为一透镜；以及自该透明基板与该透镜上移除该掩模及该模具基板。
本发明一实施例提供一种透镜组的形成方法，包括：提供一模具基板，其中多个凹陷形成自该模具基板的一表面；提供一透明基板；于该模具基板的该表面上或该透明基板的一第一表面上设置一透镜前驱物材料；将该透明基板设置于该模具基板之上，使得至少一部分的该透镜前驱物材料填充至所述多个凹陷之中；于该透明基板的一第二表面上设置一掩模以部分覆盖该透明基板；在设置该掩模之后，对该透明基板的该第二表面照射一光线以将该透明基板的该第一表面上的至少一部分的该透镜前驱物材料转变为多个透镜；自该透明基板与所述多个透镜上移除该掩模及该模具基板；以及沿着所述多个透镜之间的多个预定切割道切割该透明基板以形成多个分离的透镜组。
本发明一实施例提供一种透镜组，包括：一透明基板；以及多个分离的透镜，设置于该透明基板的一表面上，其中所述透镜的任意两相邻透镜之间的一最短距离小于900微米。
本发明的透镜组的制作时间与成本可显著地减少，且透镜组的热稳定性、可靠度、及强度可获提升。
附图说明
图1A显示发明人所知的透镜组的工艺剖面图。
图1B及图1C显示发明人所知的透镜组的剖面图。
图2A-图2F显示根据本发明一实施例的透镜组的工艺剖面图。
图3A-图3D显示根据本发明实施例的透镜组的工艺剖面图。
图4A-图4B显示根据本发明一实施例的透镜组的工艺剖面图。
图5显示根据本发明一实施例的透镜组的俯视图。
其中，附图标记说明如下：
10～基底；
12～模具层；
12a、12b～凹陷；
14～光线；
20～基底；
21～粘着层；
22～模具层；
22a、22b～凹陷；
23～透镜前驱物材料；
24～光线；
26～掩模；
100～基板；
100a、100b～表面；
102～透镜；
104～胶缓冲区；
106～底层；
200～基板；
200a、200b～表面；
202～透镜；
204～缓冲区；
205～遮光层；
206～透镜；
208～遮光层；
SC～切割道；
W1、W2～距离。
具体实施方式
应了解的是以下的叙述提供许多不同的实施例或例子，用以实施本发明的不同形式。以下所述特定的元件及排列方式尽为本发明的简单描述。当然，这些仅用以举例而非本发明的限定。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关联性。此外，当提及一第一材料层位于一第二材料层上或之上时，包括第一材料层与第二材料层直接接触或间隔有一或更多其他材料层的情形。
图1A显示发明人所知的透镜组的工艺剖面图。提供模具基板(moldsubstrate)，其具有基底(base substrate)10及形成于其上的模具层(moldlayer)12，其中模具层12通常由高分子材料形成，例如是聚二甲基硅氧烷(PDMS)。凹陷12a及相邻于凹陷12a的较小凹陷12b形成自模具层12的表面。于凹陷12a上设置透镜前驱物材料(lens precursor material)。一般，所设置的透镜前驱物材料的体积大于凹陷12a中的空间的体积。透镜前驱物材料的多余部分(excess portion)可流入凹陷12b之中。接着，于模具基板上放置基板100，其中基板100的表面100a面向模具基板，且接触填充于凹陷12a中的透镜前驱物材料。自基板100的表面100b照射光线14以将透镜前驱物材料硬化。换言之，填充于凹陷12a中的透镜前驱物材料转变为透镜102。相似地，填充于凹陷12b中的透镜前驱物材料转变为胶缓冲区(glue bufferarea)104，其至少部分围绕透镜102。由于凹陷12b邻接形成于凹陷12a以容纳多余的透镜前驱物材料，因此所形成的透镜102可具有预定的厚度与预定的轮廓。
接着，自基板100移除模具基板而形成出透镜组。图1B显示由上述方法所得的透镜组的剖面图。如图1B所示，透镜102形成于基板100的表面100a之上。胶缓冲区104形成在相邻于透镜102之处。在其他情形中，当大量的透镜前驱物材料设置于模具基板之上，所得到的透镜组可具有如图1C所示的结构。如图1C所示，底层(base layer)106形成于透镜102与基板100之间。
然而，显示于图1B及图1C中的透镜组可能有缺陷。对于图1B所示的透镜组而言，相邻透镜102之间的间隔(pitches)基于胶缓冲区104的限制而无法缩减。此外，胶缓冲区104可能造成透镜组的热循环抵抗度(resistance forthermal cycling)薄弱。对于显示于图1C的透镜组而言，可能发生整片薄膜自底层106脱离的问题。此外，由于透镜前驱物材料的收缩可能诱发大应力。
因此，业界需具有较高热稳定性及低应力的透镜组。此外，需缩减相邻透镜之间的间距以增进透镜组的制作产量。
图2A-图2F显示根据本发明一实施例的透镜组的工艺剖面图。请参照图2A，提供模具基板，其包括基底(base substrate)20及形成于其上的模具层22。可于基底20与模具层22之间形成粘着层21。至少一凹陷22a形成自模具基板的表面。在后续工艺中，将于凹陷22a中形成透镜。在一实施例中，可选择性形成凹陷22b以增大工艺宽裕度(process window)，其相邻于凹陷22a，且大抵围绕将于其中形成透镜的凹陷22a。
接着，提供透明基板200，其具有表面200a及200b，其将被设置于模具基板的表面上。将透镜前驱物材料23设置于模具基板与透明基板200的表面200a之间。在一实施例中，在设置透明基板200之前，透镜前驱物材料23设置于模具基板的表面上。一般，透镜前驱物材料23仅设置于其中将形成透镜的凹陷22a上，且透镜前驱物材料23的设置量通常会多于实际上形成透镜所需的用量以确保凹陷22a可被填满。应注意的是，本发明实施例不限于此。例如，在其他实施例中，透镜前驱物材料23设置于透明基板200的表面200a之上。接着，将模具基板设置于透明基板200之上而使得透镜前驱物材料23填入凹陷22a之中。
如图2A所示，透明基板200设置于模具基板之上以直接接触先前设置于凹陷22a之中的透镜前驱物材料23。在一实施例中，透明基板200可于透明基板200的表面上还包括粘着促进层(adhesion promoter layer)(未显示)。粘着促进层能增进透明基板200与透镜前驱物材料23之间的连接。当将透明基板200设置于模具基板上时，透镜前驱物材料23的多余部分可能会受力而流进相邻于凹陷22a的凹陷22b之中。因此，可扩大工艺宽裕度。
请参照图2B，将掩模26设置于透明基板200的表面200b之上以部分覆盖透明基板200。在一实施例中，掩模26具有至少一开口，其露出部分的透明基板200与透镜前驱物材料23的填充于凹陷22a中的部分(请参照图2A)。
在设置掩模26之后，对透明基板200的表面200b照射适于将透镜前驱物材料23硬化的光线24。当光线24穿过透明基板200而到达透镜前驱物材料23时，透镜前驱物材料23可被转变成透镜202，如图2B所示。因为透镜前驱物材料23的填充于凹陷22b中的部分被覆盖在掩模26之下而没有被光线24照射，凹陷22b中的透镜前驱物材料23将不会被硬化。在下文中，凹陷22b中的透镜前驱物材料23将被称为缓冲区(buffer area)204。
接着，将掩模26及模具基板自透明基板200与透镜202移除，如图2C所示。在一实施例中，多个透镜202形成于透明基板200的表面200a之上。多个缓冲区204也可形成于透明基板200的表面200a之上。每一透镜202可对应地被其中一缓冲区204所围绕。因为缓冲区204维持为透镜前驱物材料的状态，可自透明基板200轻易地将缓冲区204移除。不会有硬化的胶缓冲区余留在透明基板之上而造成所将形成的透镜组具有薄弱的热循环抵抗度。
请参照图2D，自透明基板200移除透镜前驱物材料23的余留部分(即，缓冲区204)。在一实施例中，可使用适合的溶剂来移除透镜前驱物材料的余留部分(缓冲区204)。在一实施例中，用以移除透镜前驱物材料的溶剂大抵不会移除或溶解所形成的透镜202。溶剂的材质可根据所使用的透镜前驱物材料23的种类而有所变化。
如图2D所示，在移除透镜前驱物材料的余留部分之后，形成了透镜组。与显示于图1B的透镜组相较，本发明实施例的透镜组中不形成有缓冲区。因此，根据本发明实施例的透镜组的热稳定性可获提升。与显示于图1C的透镜组相较，本发明实施例的透镜组中不形成有连结所有透镜的底层(baselayer)，且所形成的透镜202彼此分离。因此，可避免整片膜自底层剥离的问题。本发明实施例的透镜组的可靠度与强度可获提升。
请参照图2E，在一实施例中，可选择性于透明基板200的表面200b上选择性形成至少一第二透镜206。可再次进行类似于(但不限于)图2A-图2D所述的工艺以于透明基板200的表面200b上形成第二透镜206。在一实施例中，可选择性形成遮光层205以增进所形成的透镜组的效能。在一实施例中，每一第二透镜206对应地对齐于其中一透镜202。
接着，可选择性沿着定义于透明基板200上的预定切割道SC切割透明基板200以形成多个分离的透镜组。在一实施例中，可使用切割刀切割透明基板200。在另一实施例中，可使用能量束(energy beam)来切割透明基板200，能量束可例如为(但不限于)激光束、电子束、离子束、等离子体束、前述的相似物、或前述的组合。图2F显示其中一透镜组的剖面图。本发明实施例不限于显示于图2F中的透镜组而可进行一些变化及/或修饰。图3A-图3D显示本发明实施例的透镜组的剖面图，其中相似或相同的标号将用以标示相似或相同的元件。
请参照图3A，在一实施例中，可选择性形成遮光层208覆盖部分的透镜202以增进透镜组的光学特性。相似地，在第二透镜206形成于透明基板200的表面200b上的情形中，可选择性于透明基板200上形成遮光层208a及208b以分别部分覆盖透镜202及206，如图3B所示。
请参照图3C，在一实施例中，可选择性于透明基板200上形成遮光层208以强化透镜组的光学特性，其中遮光层的一部分位于透镜202与透明基板200之间。相似地，在第二透镜206形成于透明基板200的表面200b上的情形中，可选择性于透明基板200上形成遮光层208a及208b以强化透镜组的光学特性，如图3D所示。
图4A-图4B显示根据本发明一实施例的透镜组的工艺剖面图，其中相似或相同的标号将用以标示相似或相同的元件。
请参照图4A，进行相似于图2A-图2B所示的工艺以于透明基板200的表面200a上形成透镜202。两实施例间的主要的差异在于无对应于缓冲区的凹陷自模具基板的表面形成。因为使用了掩模26，光线24仅将透镜前驱物材料的特定部分转变为透镜202。因此，即使透镜前驱物材料的有别于将被转变为透镜202的多余部分流至透明基板200的表面200a，透镜前驱物材料的多余部分将不会被硬化。不会有底层或缓冲区形成在透明基板200的表面200a上。因此，可使用适合的溶剂而轻易地移除透镜前驱物材料的多余部分。
在移除掩模26及模具基板，且移除透镜前驱物材料的多余部分之后，形成了透镜组，如图4B所示。由于不具有缓冲区所对应的凹陷，可缩短用以形成透镜202的相邻凹陷之间的距离。因此，相较于显示于图2D中的透镜组的距离W1，相邻透镜202之间的最短距离W2可进一步缩短。在一实施例中，相邻透镜202之间的最短距离W2小于约900微米。由于相邻透镜202之间的最短距离W2进一步地缩减，可显著地增加透明基板200的表面200a上的透镜202的分布密度(distribution density)。在一实施例中，透明基板200的表面200a上的透镜202的分布密度可被增加至大于约20透镜/cm2(即，多于每平方公分20个透镜)。
图5显示根据本发明一实施例的透镜组的俯视图，，其中相似或相同的标号将用以标示相似或相同的元件。在此情形中，使用了具有形状类似于晶片的透明基板200。可接着将类晶片透镜组(wafer-like lens assembly)切割成多个透镜，且可将这些透镜分别设置于半导体晶片之上。
接着使用本发明实施例所披露的方法形成透镜组，可于单一透明基板中形成更多的透镜，制作时间与成本可显著地减少。在本发明实施例中，由于可不会有缓冲区或底层形成，所形成的透镜组的热稳定性、可靠度、及强度可获提升。
虽然本发明已以数个优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作任意的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种透镜组的形成方法，包括：
提供一模具基板，其中至少一第一凹陷以及邻近该至少第一凹陷的至少一第二凹陷形成自该模具基板的一表面；
提供一透明基板；
于该模具基板的该表面上或该透明基板的一第一表面上设置一透镜前驱物材料；
将该模具基板设置于该透明基板之上，使得至少一部分的该透镜前驱物材料填充至该至少一第一凹陷之中，并使得该透镜前驱物材料填充在该至少一第一凹陷中的多余部分流进邻近该至少一第一凹陷的该至少一第二凹陷中；
于该透明基板的一第二表面上设置一掩模以部分覆盖该透明基板，其中该掩模具有至少一开口，露出该透明基板的一部分与该透镜前驱物材料的填充于该至少一第一凹陷的部分；
在设置该掩模之后，对该透明基板的该第二表面照射一光线以将该透明基板的该第一表面上的至少一部分的该透镜前驱物材料转变为一透镜；以及
自该透明基板与该透镜上移除该掩模及该模具基板；
使用一溶剂自该透明基板移除流进该至少一第二凹陷中的该透镜前驱物材料。
2.如权利要求1所述的透镜组的形成方法，还包括于该透明基板的该第二表面上形成一第二透镜，其中该第二透镜对齐于该透镜。
3.一种透镜组的形成方法，包括：
提供一模具基板，其中多个第一凹陷以及分别邻近该多个第一凹陷的多个第二凹陷形成自该模具基板的一表面；
提供一透明基板；
于该模具基板的该表面上或该透明基板的一第一表面上设置一透镜前驱物材料；
将该透明基板设置于该模具基板之上，使得至少一部分的该透镜前驱物材料填充至所述多个第一凹陷之中，并使得该透镜前驱物材料填充在所述多个第一凹陷中的多余部分流进邻近所述多个第一凹陷的所述多个第二凹陷中；
于该透明基板的一第二表面上设置一掩模以部分覆盖该透明基板，其中该掩模具有多个开口，露出该透明基板的一部分与该透镜前驱物材料的填充于所述多个第一凹陷的部分；
在设置该掩模之后，对该透明基板的该第二表面照射一光线以将该透明基板的该第一表面上的至少一部分的该透镜前驱物材料转变为多个透镜；
自该透明基板与所述多个透镜上移除该掩模及该模具基板；
用一溶剂自该透明基板移除流进所述多个第二凹陷中的该透镜前驱物材料；以及
沿着所述多个透镜之间的多个预定切割道切割该透明基板以形成多个分离的透镜组。
4.一种透镜组，通过权利要求1-3所述的透镜组的形成方法而被形成，包括：
一透明基板；以及
分离的多个透镜，设置于该透明基板的一表面上，其中所述多个透镜的任意两相邻透镜之间的一最短距离小于900微米。
5.如权利要求4所述的透镜组，还包括多个遮光层，设置于该透明基板之上，其中每一所述多个遮光层分别部分覆盖所述多个透镜的其中之一。
6.如权利要求4所述的透镜组，还包括多个遮光层，设置于该透明基板之上，其中每一所述多个遮光层分别部分位于所述多个透镜的其中之一与该透明基板之间。
7.如权利要求4所述的透镜组，还包括多个第二透镜，设置于该透明基板的一第二表面上，其中每一所述多个第二透镜对应地对齐于其中一所述多个透镜，且所述多个第二透镜的任何两相邻的第二透镜之间的一最短距离小于900微米。
8.如权利要求7所述的透镜组，还包括多个遮光层，设置于该透明基板之上，其中每一所述多个遮光层分别部分覆盖所述多个第二透镜的其中之一。
9.如权利要求7所述的透镜组，还包括多个遮光层，设置于该透明基板之上，其中每一所述多个遮光层分别部分位于所述多个第二透镜的其中之一与该透明基板之间。
10.如权利要求4所述的透镜组，其中位于该透明基板的该表面上的所述多个透镜的一分布密度大于每平方公分20个透镜。
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