CN106646690A - 晶圆级混合式复合透镜及用于制造其的方法 - Google Patents

晶圆级混合式复合透镜及用于制造其的方法 Download PDF

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Abstract

混合式复合透镜包括基板透镜和树脂透镜。基板透镜具有被凸缘环绕的非平面基板表面，凸缘具有环绕非平面基板表面并与其形成钝角的凸缘表面。树脂透镜具有沿非平面基板表面邻接基板透镜的非平面树脂表面。透镜晶圆包括基板晶圆和树脂透镜。基板晶圆具有上表面，上表面具有每个被上表面的平面区域围绕并与其形成钝角的非平面表面特征。每个树脂透镜具有沿非平面表面特征与基板晶圆邻接的非平面树脂表面。用于制造晶圆级混合式复合透镜的方法包括在基板的侧面的非平面特征上沉积树脂部分。方法还包括在将树脂部分形成为非平面特征上的透镜。

Description

晶圆级混合式复合透镜及用于制造其的方法
技术领域
本公开涉及光学领域，尤其涉及一种晶圆级混合式复合透镜及用于制造其的方法。
背景技术
由互补金属氧化物半导体(CMOS)技术制造的照相机模块的晶圆级制造有贡献于大容量消费品(例如，移动设备和机动汽车)中的照相机模块的包含。
图1示出被包含于移动设备190的照相机模块192中的晶圆级透镜100。图2是晶圆级透镜100的示例的现有技术的透镜200的剖面图。现有技术的透镜包括两个平面基板211、212和树脂透镜221-224。间隔件231分离平面基板211和212。透镜200具有高度202。平面基板212在间隔件232上使得透镜200可以被布置在照相机模块192的图像传感器(未示出)之上。
透镜200具有几项缺点。因为较大的厚度和曲率有贡献于较低的复制产量，树脂透镜221-224的形状限制可达到的厚度和曲率。平面基板211和212具有各自的厚度241和242。树脂透镜221-224具有各自最大的厚度243-246。厚度243-246设置高度202的下限。例如，厚度244和245设置平面基板211和212之间的距离204的下限。若在移动设备190中使用透镜200，厚度243-246设置照相机模块192的厚度的下限，且因此约束移动设备190可以多薄。
发明内容
在一个实施例中，公开混合式复合透镜。混合式复合透镜包括基板透镜和树脂透镜。基板透镜具有由凸缘围绕的第一非平面基板表面，凸缘具有环绕第一非平面基板表面的凸缘表面，凸缘表面与第一非平面基板表面形成钝角。树脂透镜具有沿第一非平面基板表面邻接基板透镜的第一非平面树脂表面。
在另一个实施例中，公开混合式复合透镜晶圆。混合式复合透镜晶圆包括基板晶圆和多个树脂透镜。基板晶圆具有上表面，上表面具有多个第一非平面表面特征。每个第一非平面表面特征被与第一非平面表面特征成钝角的上表面的平面区域环绕。多个树脂透镜的每个具有具有沿多个第一非平面特征的各自一个邻接基板晶圆的第一非平面树脂表面。
在另一个实施例中，公开用于制造晶圆级混合式复合透镜的方法。方法包括将第一树脂部分沉积在基板的第一侧面的第一非平面特征上。方法还包括将第一树脂部分形成为第一非平面特征上的第一透镜。
附图说明
图1示出被包含于移动设备的照相机模块中的晶圆级透镜。
图2是图1的晶圆级透镜的示例的现有技术的透镜的剖面图。
图3是实施例中可以用作图1的晶圆级透镜的晶圆级混合式复合透镜的剖面图。
图4是实施例中包括两个图3的晶圆级混合式复合透镜的堆叠晶圆级混合式复合透镜的剖面图。
图5是示出用于制造图3的晶圆级混合式复合透镜的示例性方法的流程图。
图6是实施例中每个具有其上有树脂部分的多个非平面特征的透镜晶圆的剖面图。
图7是实施例中具有根据图5的方法形成的树脂透镜的图6的透镜晶圆的剖面图。
图8是实施例中根据图5的方法，具有在多个第二非平面特征的每个上形成的树脂透镜的图7的透镜晶圆的剖面图。
具体实施方式
图3是可以用作移动设备190中晶圆级透镜100的晶圆级混合式复合透镜300的剖面图。晶圆级混合式复合透镜300包括基板透镜320和均是凹凸透镜的树脂透镜310、330。基板透镜320具有上表面321和下表面322。上表面321包括表面321(1，2)，其中表面321(1)是平面的且表面321(2)是非平面的。下表面322包括表面322(1，2)，其中表面322(1)是平面的且表面322(2)是非平面的。树脂透镜310具有非平面表面311和312。树脂透镜330具有非平面表面331和332。树脂透镜310的非平面表面312邻接基板透镜320的表面321(2)。相似地，树脂透镜330的非平面表面311邻接基板透镜320的表面322(2)。
基板透镜320包括具有边缘厚度341的凸缘325。凸缘325包括表面321(1)和322(1)，其还可以由凸缘表面表示。树脂透镜310具有表面321(1)之上的最大高度343。树脂透镜310的非平面表面311可以整体地在表面321(1)的一侧。例如，表面321(1)可以是平面的并位于平面323内，使得树脂310可以整体地在平面323的一侧。树脂透镜330的非平面表面332可以整体地在包括表面322(1)的平面324的一侧。在不脱离其范围的情况下，树脂透镜310和树脂透镜330的一个或两个的部分可以延伸至凸缘325之上。例如，树脂透镜310在区域313中的部分在凸缘325的表面321(1)上。
基板透镜320具有光轴306。树脂透镜310和330的至少一个与基板透镜320共轴。基板透镜320具有可以超越树脂透镜310的最大高度343的中心厚度328。在不脱离其范围的情况下，中心厚度328可以小于最大高度343。
在距离光轴306的半径316处，表面321(2)和表面321(1)相遇。在此位置，表面321(1)和表面321(2)以非反射角(non-reflex angle)317相遇。非反射角317可以超越90度，使得其为钝角。在距离光轴306的半径336处，表面322(2)和表面332(1)相遇。在此位置，表面322(1)和表面322(2)以非反射角337相遇。非反射角337可以超越90度，使得其为钝角。
基板透镜320可以由玻璃、塑料或本领域中已知的其他材料形成。树脂透镜310和330可以由紫外线固化环氧树脂形成。树脂透镜310和330可以由相同材料或不同材料形成。
基板透镜320的表面321(2)可以是球形的，在此情况中，树脂透镜310的非平面表面312也是球形的且表面321(2)和312具有相等绝对值的各自的曲率半径。可选地，表面321(2)可以是非球形的，在此情况中，非平面表面312也是非球形的且表面321(2)和312具有相同的表面轮廓，例如以非球形系数、二次常数和曲率半径为特征的径向对称轮廓(关于光轴306)。基板透镜320的表面322(2)可以是球形的，在此情况中，树脂透镜330的非平面表面331也是球形的且表面322(2)和331具有相等绝对值的各自的曲率半径。可选地，表面322(2)可以是非球形的，在此情况中，非平面表面331也是非球形的且表面322(2)和表面331具有相同的表面轮廓。
在实施例中，晶圆级混合式复合透镜300包括树脂透镜310且不包括树脂透镜330。在此实施例中，每个表面322(1，2)可以是平面的。在不同的实施例中，晶圆级混合式复合透镜300包括树脂透镜330且不包括树脂透镜310。在此实施例中，每个表面321(1，2)可以是平面的。
图4是堆叠的晶圆级混合式复合透镜400的剖面图。堆叠的晶圆级混合式复合透镜400包括被距离404分离且其之间具有间隔件431的两个共轴的晶圆级混合式复合透镜300(1)和300(2)。堆叠的晶圆级混合式复合透镜400具有沿共用光轴306在树脂透镜310(1)和310(2)的各自外表面之间的高度402。
树脂透镜330(1)和330(2)可以分别整体地在平面323(1)和323(2)的一侧。在这样的情况中，距离404具有不受树脂透镜330(1)或330(2)的厚度约束的最小值。在限制的情况中，间隔件431仅包括基板透镜320(1)和320(2)的平面表面之间的粘合层，使得距离404等于粘合层厚度。与现有技术的透镜200比较，此在距离404上没有约束允许高度402小于现有技术的透镜200的高度202。
图5是示出用于制造晶圆级混合式复合透镜300的示例性方法500的流程图。图6-8示出透镜晶圆的剖面图，这些剖面图对应方法500的步骤。在下面的说明中，最好一起查看图6-8。
步骤502是可选的。在步骤502中，方法500形成基板的第一侧面上的第一非平面特征。在步骤502的示例中，多个非平面特征621(2)和622(2)在透镜晶圆620上形成，其的部分示于图6中。表面621(1)在相邻的非平面特征621(2)之间。表面622(1)在相邻的非平面特征622(2)之间。特征621(2)和622(2)分别是晶圆级混合式复合透镜300(图3)的上表面321(2)和下表面322(2)的示例。表面621(1)和非平面特征621(2)形成其之间的非反射角617。表面622(1)和非平面特征622(2)形成其之间的非反射角637。非反射角617和非反射角637分别是非反射角317和非反射角337的示例。透镜晶圆620可以包括多于一百个的非平面特征621(2)和622(2)。
在步骤504中，方法500将第一树脂部分沉积在第一非平面特征和模具的至少一个上。在步骤504的示例中，将第一树脂部分630沉积在(a)每个非平面特征622(2)和(b)模具610的多个非平面表面612的每个的至少一个上。图6示出在每个非平面特征622(2)上的一个第一树脂部分630。
在步骤506中，方法500利用模具将第一树脂部分形成为第一非平面特征上的第一透镜。在步骤506的示例中，利用模具610，将每个第一树脂部分630形成为各自的树脂透镜330，以形成混合式复合透镜晶圆700，如图7所示。在实施例中，角637超越90度，与较小的角比较，其便于从树脂部分630中移除不形成为树脂透镜330的任一个的过量的树脂。
相邻的树脂透镜330由边缘到边缘距离702分离，使得树脂透镜330在透镜晶圆620上是不连续的。可选地，透镜晶圆620可以具有其上横跨多个非平面特征622(2)的连续的树脂层。混合式复合透镜晶圆700可以包括多于一百个的树脂透镜330。
步骤508是可选的。在步骤508中，对于基板的第二侧面的且与第一非平面特征相对的第二非平面特征，方法500重复步骤504和506。在步骤508的示例中，树脂透镜310在透镜晶圆620的非平面特征621(2)上形成，以形成混合式复合透镜晶圆800，如图8所示。在实施例中，非反射角617超越90度，与较小的角比较，其便于移除不形成为树脂透镜310的任一个的过量的树脂。混合式复合透镜晶圆800可以包括多于一百个的树脂透镜310。
步骤510是可选的并适用于当基板是在步骤502中被介绍的具有多个非平面特征的透镜晶圆(例如，透镜晶圆620，其上分别形成多个树脂透镜)时。在步骤510中，方法500分割基板以形成多个晶圆级混合式复合透镜。在步骤510的示例中，分割混合式复合透镜晶圆800以形成多个晶圆级混合式复合透镜300。混合式复合透镜300(图3)的表面321(1)和322(1)分别包括表面621(1)和622(1)(图6)的部分。
在不脱离其范围的情况下，上述的和下面所请求的特征可以以各种方式进行组合。以下示例仅示出一些可能的、非限制性的组合：
(A1)混合式复合透镜包括基板透镜和树脂透镜。基板透镜具有由凸缘围绕的第一非平面基板表面，凸缘具有环绕所述第一非平面基板表面的凸缘表面。凸缘表面与第一非平面基板表面形成钝角。树脂透镜具有沿第一非平面基板表面邻接基板透镜的第一非平面树脂表面。
(A2)在如(A1)表示的混合式复合透镜中，树脂透镜可以由紫外线固化树脂形成。
(A3)在如(A1)和(A2)的一个表示的任一个混合式复合透镜中，树脂透镜可以是凹凸透镜。
(A4)在如(A1)至(A3)的一个表示的任一个混合式复合透镜中，第一非平面基板表面可以是球面。
(A5)在如(A1)至(A4)的一个表示的任一个混合式复合透镜中，凸缘表面可以是平面的并在凸缘表面平面中，且树脂透镜的整体可以在凸缘表面平面的一侧。
(A6)在如(A1)至(A5)的一个表示的任一个混合式复合透镜中，基板透镜可以具有与第一非平面基板表面相对的第二非平面基板表面，且混合式复合透镜还可以包括具有沿第二非平面基板表面邻接基板透镜的第二非平面树脂表面的第二树脂透镜。
(A7)在如(A1)至(A6)的一个表示的任一个混合式复合透镜中，(a)第一非平面基板表面可以是球面和(b)第二非平面基板表面可以是球面的至少一个成立。
(B1)混合式复合透镜晶圆包括基板晶圆和多个树脂透镜。基板晶圆具有上表面，上表面具有多个第一非平面表面特征。每个第一非平面表面特征由与第一非平面表面特征形成钝角的上表面的平面区域环绕。多个树脂透镜的每个具有沿多个第一非平面特征的各自一个邻接基板晶圆的第一非平面树脂表面。
(B2)在如(B1)表示的混合式复合透镜晶圆中，树脂透镜可以由紫外线固化树脂形成。
(B3)在如(B1)和(B2)的一个表示的任一个混合式复合透镜晶圆中，树脂透镜可以是凹凸透镜。
(B4)在如(B1)至(B3)的一个表示的任一个混合式复合透镜晶圆中，基板晶圆可以具有下表面，下表面具有第二非平面表面特征，多个第二非平面表面特征的每个与第一非平面表面特征的各自一个相对，且混合式复合透镜晶圆还包括多个第二树脂透镜，多个第二树脂透镜的每个具有沿多个第二非平面表面特征的各自一个邻接基板晶圆的第二非平面树脂表面。
(B5)在如(B1)至(B4)的一个表示的任一个混合式复合透镜晶圆中，(a)每个第一非平面表面特征可以是球面和(b)每个第二非平面表面特征可以是球面的至少一个成立。
(C1)用于制造晶圆级混合式复合透镜的方法，包括在基板的第一侧面的第一非平面特征上沉积第一树脂部分。方法还包括在第一非平面特征上将第一树脂部分形成第一透镜。
(C2)在如(C1)表示的方法中，基板可以包括凸缘区域，凸缘区域具有环绕第一非平面特征且与第一非平面特征的上表面形成钝角的凸缘表面。
(C3)如(C1)和(C2)的一个表示的任一个方法还可以包括形成第一非平面特征的步骤。
(C4)在如(C1)至(C3)的一个表示的任一个方法中，(a)第一树脂部分可以是多个第一树脂部分的一个，(b)第一非平面特征可以是多个非平面特征的一个，(c)第一透镜可以是多个第一透镜的一个。在当前述情景(a)、(b)和(c)应用的情况中，沉积的步骤还可以包括将多个第一树脂部分的每个沉积在基板的第一侧面上的多个非平面特征的各自一个上；且形成的步骤还可以包括将多个第一树脂部分的每个形成为多个第一透镜的一个。
(C5)在如(C1)至(C4)的一个表示的任一个方法中，多个第一透镜的每一个关于其它多个第一透镜可以是不连续的。
(C6)如(C1)至(C4)的一个表示的任一个方法还可以包括步骤(a)将第二树脂部分沉积在基板的第二侧面的与第一非平面特征相对的第二非平面特征上；以及(b)将第二树脂部分形成为第二非平面特征上的第二透镜的步骤。
(C7)如(C6)表示的方法还可以包括形成第二非平面特征的步骤。
(C8)在如(C6)和(C7)的一个表示的任一个方法中，(a)第二树脂部分可以是多个第二树脂部分的一个，(b)第二非平面特征可以是多个第二非平面特征的一个，(c)第二透镜可以是多个第二透镜的一个。在当前述情景(a)、(b)和(c)应用的情况中，沉积的步骤还可以包括将多个第二树脂部分的每个沉积在基板的第二侧面上的多个第二非平面特征的各自一个上。形成的步骤还可以包括将多个第二树脂部分的每个形成为多个第二透镜的一个。
在不脱离其范围的情况下，可以对上述系统和方法做出改变。因此，应该注意的是，在上述描述中包含的或在附图中示出的方式，应该被理解为说明性的且不具有限制意义。所附权利要求旨在覆盖在此描述的所有通用和特定特征，以及本方法和本系统的范围的在语言上的所有声明应被认为落入其间。

Claims (20)

1.一种混合式复合透镜，包括：
基板透镜，具有由凸缘围绕的第一非平面基板表面，所述凸缘具有环绕所述第一非平面基板表面的凸缘表面，所述凸缘表面与所述第一非平面基板表面形成钝角；以及
树脂透镜，具有沿所述第一非平面基板表面邻接所述基板透镜的第一非平面树脂表面。
2.如权利要求1所述的混合式复合透镜，所述树脂透镜由紫外线固化树脂形成。
3.如权利要求1所述的混合式复合透镜，所述树脂透镜是凹凸透镜。
4.如权利要求1所述的混合式复合透镜，所述第一非平面基板表面是球面。
5.如权利要求1所述的混合式复合透镜，所述凸缘表面是平面的且在凸缘表面平面中，所述树脂透镜的整体在所述凸缘表面平面的一侧。
6.如权利要求1所述的混合式复合透镜，所述基板透镜具有与所述第一非平面基板表面相对的第二非平面基板表面，且所述混合式复合透镜还包括第二树脂透镜，所述第二树脂透镜具有沿所述第二非平面基板表面邻接所述基板透镜的第二非平面树脂表面。
7.如权利要求6所述的混合式复合透镜，(a)所述第一非平面基板表面是球面和(b)所述第二非平面基板表面是球面的至少一个成立。
8.一种混合式复合透镜晶圆，包括：
基板晶圆，具有上表面，所述上表面具有多个第一非平面表面特征，每个第一非平面表面特征被与所述第一非平面表面特征形成钝角的所述上表面的平面区域环绕；以及
多个树脂透镜，所述多个透镜的每个具有沿多个第一非平面表面特征的各自一个邻接所述基板晶圆的第一非平面树脂表面。
9.如权利要求8所述的混合式复合透镜晶圆，每个树脂透镜由紫外线固化树脂形成。
10.如权利要求8所述的混合式复合透镜晶圆，每个树脂透镜是凹凸透镜。
11.如权利要求8所述的混合式复合透镜晶圆，所述基板晶圆具有下表面，所述下表面具有多个第二非平面表面特征，所述多个第二非平面表面特征的每个与第一非平面表面特征的各自一个相对，且所述混合式复合透镜晶圆还包括多个第二树脂透镜，所述多个第二树脂透镜的每个具有沿多个第二非平面表面特征的各自一个邻接所述基板晶圆的第二非平面树脂表面。
12.如权利要求11所述的混合式复合透镜晶圆，(a)每个第一非平面表面特征是球面和(b)每个第二非平面表面特征是球面的至少一个成立。
13.一种用于制造晶圆级混合式复合透镜的方法，包括：
在(a)基板的第一侧面的第一非平面特征和(b)模具的至少一个上沉积第一树脂部分；以及
利用模具将所述第一树脂部分形成为所述第一非平面特征上的第一透镜。
14.如权利要求13所述的方法，所述基板包括凸缘区域，所述凸缘区域具有环绕所述第一非平面特征且与所述第一非平面特征的上表面形成钝角的凸缘表面。
15.如权利要求13所述的方法，还包括形成所述第一非平面特征。
16.如权利要求13所述的方法，所述第一树脂部分是多个第一树脂部分的一个，所述第一非平面特征是多个第一非平面特征的一个，所述第一透镜是多个第一透镜的一个，
沉积的步骤还包括将多个第一树脂部分的每个沉积在所述基板的第一侧面上的多个非平面特征的各自一个上；
形成的步骤还包括将多个第一树脂部分的每个形成为多个第一透镜的一个。
17.如权利要求16所述的方法，多个第一透镜的每一个关于其它所述多个第一透镜是不连续的。
18.如权利要求13所述的方法，还包括：
将第二树脂部分沉积在所述基板的第二侧面的与所述第一非平面特征相对的第二非平面特征上；以及
将第二树脂部分形成为第二非平面特征上的第二透镜。
19.如权利要求18所述的方法，还包括形成所述第二非平面特征。
20.如权利要求18所述的方法，所述第二树脂部分是多个第二树脂部分的一个，所述第二非平面特征是多个第二非平面特征的一个，所述第二透镜是多个第二透镜的一个，
沉积的步骤还包括将多个第二树脂部分的每个沉积在所述基板的第二侧面上的多个第二非平面特征的各自一个上；
形成的步骤还包括将多个第二树脂部分的每个形成为多个第二透镜的一个。
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