JP2011062924A - レンズアレイ用成形型、レンズアレイ、レンズモジュール、及び撮像ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】レンズアレイ成形用型のレンズ成形面に空気が溜まるのを回避し、成形されるレンズアレイのレンズ部の精度を確保する。
【解決手段】成形材料を圧縮して複数のレンズ部が配列されたレンズアレイに成形するレンズアレイ用成形型は、前記レンズ部をそれぞれ成形する複数のレンズ成形面を含む転写面と、前記転写面と前記成形材料との間に介在する空気を抜く少なくとも一つのベントと、を備え、前記転写面に複数の凹部が配列され、前記レンズ成形面は、前記凹部の底面にそれぞれ形成されており、前記ベントは、前記レンズ成形面を除く前記凹部の内面に開口する。
【選択図】図４

Description

本発明は、成形材料を圧縮して複数のレンズ部が配列されたレンズアレイに成形するレンズアレイ用成形型に関する。

近年、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの電子機器の携帯端末には、小型で薄型な撮像ユニットが搭載されている。このような撮像ユニットは、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、固体撮像素子の受光面に結像するレンズと、を備えている。

携帯端末の小型化・薄型化、そして携帯端末の普及により、それに搭載される撮像ユニットにも更なる小型化・薄型化が要請され、そして生産性が要求される。かかる要求に対して、複数の固体撮像素子が１次元又は２次元に配列されたセンサアレイに、複数のレンズ部が同じく１次元又は２次元に配列されたレンズアレイを重ね、それらを一体に組み合わせた後に、個々にレンズ部及び固体撮像素子を含むようにレンズアレイ及びセンサアレイを分断して撮像ユニットを量産する方法が知られている。

上記の用途に用いられるレンズアレイを成形するにあたって、以下の成形方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
（１）複数のレンズ成形面が配列された転写面を有する上型、及び上型の各レンズ成形面と対となるレンズ成形面が配列された転写面を有する下型を用い、対向配置された上型の転写面と下型の転写面との間に光硬化性樹脂材料、又は熱硬化性樹脂材料を供給する。
（２）供給された樹脂材料を上型の転写面と下型の転写面との間で挟み、圧縮することによって両転写面に倣って樹脂材料を変形させる。
（３）樹脂材料に光を照射し、又は熱を加え、樹脂材料を硬化させる。

上記のレンズアレイの成形方法によれば、上型及び下型の対となるレンズ成形面の間でレンズ部が成形され、また、上型及び下型のレンズ成形面を除く転写面の間で、これらのレンズ部を相互に連結する基板部が成形される。特に上記の用途に用いられるレンズアレイにあっては、全体として例えば直径が６インチ、８インチ、又は１２インチのウエハ状（円板状）をなし、そこに、例えば数千個のレンズ部が配列される。かかるレンズアレイを、以下ではウエハレベルレンズアレイと称する。

国際公開第０８／１５３１０２号

上記のレンズアレイの成形方法では、特にウエハレベルレンズアレイの成形にあたって、型と樹脂材料との間の空気を完全に逃がすことは難しい。空気がレンズ成形面に溜まると、レンズ成形面の形状が成形材料に正確に転写されず、そこで成形されるレンズ部の精度が低下する。

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、その目的は、レンズアレイ成形用型のレンズ成形面に空気が溜まるのを回避し、成形されるレンズアレイのレンズ部の精度を確保することにある。

成形材料を圧縮して複数のレンズ部が配列されたレンズアレイに成形するレンズアレイ用成形型であって、前記レンズ部をそれぞれ成形する複数のレンズ成形面を含む転写面と、前記転写面と前記成形材料との間に介在する空気を抜く少なくとも一つのベントと、を備え、前記転写面に複数の凹部が配列され、前記レンズ成形面は、前記凹部の底面にそれぞれ形成されており、前記ベントは、前記レンズ成形面を除く前記凹部の内面に開口するレンズアレイ用成形型。

本発明によれば、レンズ成形面は、凹部の底面に設けられている。よって、凹部の開口が樹脂で閉塞された時点で、レンズ成形面は成形材料で密閉されず、凹部の内面に開口するベントがあることで凹部内の空気を逃がす流路は確保されている。そして、空気は表面張力で一つに集合する傾向にあり、凹部内への成形材料の進入に伴いベント開口の近傍にある空気はベントから排出され、それらの空気に引っ張れるようにレンズ成形面にある空気はベントに向けて集約される。それにより、レンズ成形面に空気が溜まることを回避し、成形されるレンズアレイのレンズ部の精度を確保することができる。

本発明の実施形態を説明するための撮像ユニットの一例を示す断面図である。 本発明の実施形態を説明するためのレンズアレイの一例を示す平面図である。 図２のレンズアレイのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 本発明の実施形態を説明するためのレンズアレイ用成形型の一例を示す断面図である。 図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄ、図５Ｅ、及び図５Ｆは、図４に示すレンズアレイ用成形型を用いてレンズアレイを成形する過程を順次示す模式図である。 図４に示すレンズアレイ用成形型の変形例の断面図である。 図４に示すレンズアレイ用成形型の他の変形例の断面図である。 図４に示すレンズアレイ用成形型の他の変形例の断面図である。 図４に示すレンズアレイ用成形型の他の変形例の断面図である。 図４に示すレンズアレイ用成形型の他の変形例の断面図である。 図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、及び図１１Ｄは、図１０に示すレンズアレイ用成形型を用いてレンズアレイを成形する過程を順次示す模式図である。

図１に示す撮像ユニット１は、センサモジュール２と、レンズモジュール３と、を備えている。

センサモジュール２は、固体撮像素子４と、基板部５とを備えている。基板部５は、例えばシリコンなどの半導体材料で形成されている。固体撮像素子４は、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどであり、基板部５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、基板部５上に受光領域、絶縁膜、電極、配線、等を形成して構成されている。

レンズモジュール３は、レンズ部６と、フランジ部７とを備えている。レンズ部６は、その表裏に所定のレンズ面６ａ、６ｂを有している。両レンズ面６ａ、６ｂは、図示の例ではいずれも凸形状の球面とされているが、用途に応じて、凸形状の球面、凹形状の球面、又は非球面の種々の組み合わせを採り得る。フランジ部７は、レンズ部６の外周から鍔状に張り出して、レンズ部６の外周を取り囲んでいる。レンズ部６、及びフランジ部７は、透光性の材料で一体に形成されている。

レンズ部６の表側のレンズ面６ａとフランジ部７の表面との接続部分には、レンズ面６ａの全周にわたって段部８が形成されている。段部８は、フランジ部７の表面から所定の高さＨだけ突出している。なお、平面視における段部８の外形は、レンズ面６ａより大きく、その内にレンズ面６ａを収める限りにおいて特に限定されないが、例えば円形とされる。

レンズモジュール３は、そのフランジ部７と基板部５との間にスペーサ９を介してセンサモジュール２に積層され、センサモジュール２に組み付けられている。スペーサ９は、レンズモジュール３のレンズ部６がセンサモジュール２の固体撮像素子４の受光面に結像するように、センサモジュール２の基板部５とレンズモジュール３のフランジ部７との間に所定の距離を置く厚みとなっている。スペーサ９と両モジュール２、３とは、例えば接着剤などを用いて接合される。

スペーサ９は、センサモジュール２の基板部５とレンズモジュール３のフランジ部７との間に所定の距離を置くことができる限り、その形状は特に限定されないが、固体撮像素子４の周囲を取り囲んで両モジュール２、３の間を外より隔絶する枠状の部材であることが好ましい。これによれば、両モジュール２、３の間から塵等の異物が入り、それが固体撮像素子４の受光面に付着することを防止することができる。さらに、スペーサ９を遮光性の材料で形成すれば、両モジュール２、３の間から固体撮像素子４に入射する不要な光を遮ることもできる。

なお、撮像ユニット１は、図示の例では、センサモジュール２に組み付けられるレンズモジュール３が１つとなっているが、複数のレンズモジュール３が組み付けられてもよい。その場合に、複数のレンズモジュール３は、スペーサ９と同等のスペーサを介して順次積層されてセンサモジュール２に組み付けられる。また、それらのレンズ部６のレンズ面６ａ、６ｂは、レンズモジュール３毎に異なっていてもよい。

以上のように構成された撮像ユニット１は、例えば携帯端末等の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１が実装される位置に予めペースト状の半田が印刷されており、そこに撮像ユニット１が載置される。そして、撮像ユニット１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る。それにより半田が溶け、撮像ユニット１は回路基板に実装される。

上述のレンズモジュール３は、複数のレンズ部６が１次元又は２次元に配列されたレンズアレイを、個々にレンズ部６を含むように分断して得られる。また、上述のセンサモジュール２も同様に、複数の固体撮像素子４が１次元又は２次元に配列されたセンサアレイを、個々に固体撮像素子４を含むように分断して得られる。以下に、レンズモジュール３を得るレンズアレイ及びその成形型について説明する。

図２及び図３に示すレンズアレイ１０は、複数のレンズ部６と、これらのレンズ部６を相互に繋ぐ基板部１１とを備えている。このレンズアレイ１０は、全体として所定のサイズのウエハ状をなすウエハレベルレンズアレイである。これらのレンズ部６、及び基板部１１は、透光性の材料で一体に形成されている。また、各レンズ部６の表側のレンズ面６ａと基板部１１の表面との接続部分には、レンズ面６ａの全周にわたって段部８が形成されている。

上述のレンズモジュール３（図１参照）は、ウエハレベルレンズアレイ１０において、隣り合うレンズ部６の間で基板部１１を切断して得られる。切断されて個々のレンズ部６に付属する基板部１１が、レンズモジュール３のフランジ部７となる。

図４に示すレンズアレイ用成形型は、対となる上型２０及び下型３０であって、いずれもウエハレベルレンズアレイ１０を成形するための成形型である。上型２０は、ウエハレベルレンズアレイ１０の表面に整合する転写面２１を備えている。また、下型３０は、ウエハレベルレンズアレイ１０の裏面に整合する転写面３１を備えている。

上型２０の転写面２１には、複数のレンズ成形面２２、及びレンズ成形面２２と同数の凹部２３が形成されている。レンズ成形面２２は、レンズ部６の表側のレンズ面６ａの形状を反転した形状に成形されており、図示の例では、凸形状の球面であるレンズ面６ａに対応して凹形状の球面に成形されている。そして、レンズ成形面２２は、凹部２３の底面に形成されている。これらのレンズ成形面２２及び凹部２３は、ウエハレベルレンズアレイ１０における複数のレンズ部６の配列と同じ並びで転写面２１に配列されている。

下型３０の転写面３１には、複数のレンズ成形面３２が形成されている。レンズ成形面３２は、レンズ部６の裏側のレンズ面６ｂの形状を反転した形状に成形されており、図示の例では、凸形状の球面であるレンズ面６ｂに対応して凹形状の球面に成形されている。これらのレンズ成形面３２は、ウエハレベルレンズアレイ１０における複数のレンズ部６の配列と同じ並びで転写面３１に配列されている。

さらに、上型２０には、複数のベント（空気抜き用の孔）２４が形成されている。ベント２４は、凹部２３毎に全ての凹部２３に対して設けられている。ベント２４は、レンズ成形面２２を除く凹部２３の内面に開口しており、凹部２３の開口が閉塞された状態で凹部２３を外部に連通させる。ベント２４は、図示の例では、凹部２３の側面に開口し、そこから転写面２１に略平行にのび、そして転写面２１に略垂直にのびて、転写面２１とは反対側の上型２０の表面に開口しており、全体として略Ｌ字状に形成されている。ベント２４は、上型２０に例えばドリル加工や、レーザ加工を施して形成することができる。また、上型２０及び下型３０は典型的には電鋳法により作製され、その際にベント２４を形成することもできる。

電鋳法による上型２０の作製は、まず、ウエハレベルレンズアレイ１０の表面形状と同一の形状を有するマスターモデルが作製される。このマスターモデルの表面に導電膜を形成し、これをニッケルメッキ液に漬け、その中でマスタの表面の導電膜を陰極とする電界を生じさせてマスターモデルの表面にニッケルを析出・堆積させる。この堆積物が上型２０となる。そして、上型２０においてベント２４を形成する箇所に、例えば所定の溶剤に溶ける材料や加熱により流動化する熱可塑性の材料からなる柱状部材をマスターモデルに接合して設けておき、これにニッケルを堆積させる。堆積物に内包された柱状部材を溶剤や熱により除去することで、そこにベント２４が形成される。

ウエハレベルレンズアレイ１０は、上型２０の転写面２１と下型３０の転写面３１との間で成形材料を挟み、圧縮することによって両転写面２１、３１に倣って成形材料を変形させ、その状態で成形材料を硬化させて成形される。ウエハレベルレンズアレイ１０の成形材料としては、エネルギー硬化性の樹脂組成物を用いることができる。エネルギー硬化性の樹脂組成物は、熱により硬化する樹脂組成物、あるいは活性エネルギー線の照射（例えば紫外線、電子線照射）により硬化する樹脂組成物のいずれであってもよい。

モールド形状の転写適性等、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。

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。該観点から、硬化物のガラス転移温度は２００℃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。

形状転写精度の観点からは硬化反応による体積収縮率が小さい樹脂組成物が好ましい。樹脂組成物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。また該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。

また、高−低２種類以上のアッベ数の異なる樹脂組成物が望まれる。高アッベ数側の樹脂は、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。

低アッベ数側の樹脂は、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。

また、樹脂組成物には、屈折率を高めたり、アッベ数を調整したりするために、無機微粒子をマトリックス中に分散させることが好ましい。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。特に上記高アッベ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）また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。

樹脂組成物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）、疎水性セグメントおよ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また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、樹脂組成物には、シリコーン系、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。

また、樹脂組成物には、必要に応じて硬化触媒また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］）等に記載の熱また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。

また、樹脂組成物は上記成分を適宜配合して製造することができる。この際、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が、このケースに当てはまらない場合には溶剤を用いて各構成成分を溶解することにより硬化性樹脂組成物を製造することができる。該硬化性樹脂組成物に使用できる溶剤としては、組成物が沈殿することなく、均一に溶解また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。硬化性組成物が溶剤を含む場合には該組成物を基板及び／又は型の上にキャストし溶剤を乾燥させた後にモールド形状転写操作を行うことが好ましい。

図５Ａ〜図５Ｆを参照して、上型２０及び下型３０を用いたウエハレベルレンズアレイ１０の製造プロセスを説明する。なお、ウエハレベルレンズアレイ１０の成形材料としては、上述したエネルギー硬化性の樹脂組成物を用いるものとして説明する。

図５Ａに示すように、まず、下型３０の転写面３１上に成形材料Ｍを供給し、成形材料Ｍを転写面３１上に行き渡らせる。成形材料Ｍの流動性が比較的低い場合には、例えば、成形材料Ｍを予熱し、流動性を高めた状態で転写面３１上に供給する。

次いで、図５Ｂに示すように、上型２０を降下させ、上型２０の転写面２１と下型３０の転写面３１との間で成形材料Ｍを挟み、圧縮することによって両転写面２１、３１に倣って成形材料Ｍを変形させる。ここで、上型２０の転写面２１にあるレンズ成形面２２は、凹部２３の底面に設けられている。よって、凹部２３の開口が樹脂で閉塞された時点で、レンズ成形面２２は成形材料Ｍで密閉されない。また、ベント２４が凹部２３の内面に開口しているので、凹部２３内の空気を逃がす流路は確保されている。図５Ｃに示すように、上型２０のさらなる降下に伴い凹部２３内に成形材料Ｍが進入する。それに伴い、凹部２３内でベント２４の開口の近傍にある空気はベント２４から排出される。また、凹部２３内の空気は、表面張力で一つに集合する傾向にあり、レンズ成形面２２にある空気は、ベント２４から排出される空気に引っ張れるようにしてベント２４に向けて集約される。それにより、図５Ｄに示すように、上型２０が降下しきった時点で、凹部２３は成形材料Ｍで充填され、成形材料Ｍは、空気を介在させることなくレンズ成形面２２に密着する。対となる上型２０のレンズ成形面２２と下型３０のレンズ成形面３２との間でレンズ部６が成形される。また、レンズ成形面２２、３２を除く上型２０の転写面２１と下型３０の転写面３１との間で基板部１１が成形され、上型２０の凹部２３の側面に沿って段部８が成形される。

次いで、図５Ｅに示すように、加熱又は活性エネルギー線の照射によって成形材料Ｍに硬化エネルギーを付与し、上型２０の転写面２１と下型３０の転写面３１との間で成形材料Ｍを硬化させる。そして、図５Ｆに示すように、成形されたウエハレベルレンズアレイ１０を上型２０及び下型３０から離型する。

なお、ベント２４内に成形材料Ｍが入り込み、そこで硬化する場合がある。図５Ｆに示すように、ベント２４が十分に細ければ、ベント２４内で硬化した成形材料Ｍは、ウエハレベルレンズアレイ１０を上型２０から離型する際に破断し、ウエハレベルレンズアレイ１０から分離される。ベント２４内に残留した成形材料Ｍは、例えば溶剤で溶かしたり、又は空気圧で吹き飛ばしたりするなどして、適宜除去される。また、ウエハレベルレンズアレイ１０を上型２０から離型する前にベント２４に溶剤を注入し、ベント２４内で硬化した成形材料Ｍを溶かした後に、ウエハレベルレンズアレイ１０を上型２０から離型するようにしてもよい。

このように、上型２０の転写面２１に凹部２３を設け、凹部２３の底面にレンズ成形面２２を形成し、かつレンズ成形面２２を除く凹部２３の内面に開口するベント２４を形成することで、レンズ成形面２２に空気が溜まることが回避される。それにより、ウエハレベルレンズアレイ１０の各レンズ部６の精度が確保される。上型２０のレンズ成形面２２には空気が溜まりやすく、特に凹形状の球面であるレンズ成形面２２のように、少なくとも一部に凹形状を有するレンズ成形面である場合には、そこに空気が溜まりやすい。よって、上記のレンズ成形面２２、凹部２３、及びベント２４の構成は有用である。

また、下型３０のレンズ成形面３２には、上型２０のレンズ成形面２２に比べれば空気が溜まりにくいが、例えば成形材料Ｍが比較的高粘度である場合などにはレンズ成形面３２に空気が溜まる場合もある。そのような場合には、上型２０と同様に、転写面３１に凹部を設け、凹部の底面にレンズ成形面３２を形成し、かつレンズ成形面３２を除く凹部の内面に開口するベントを形成して、レンズ成形面３２に空気が溜まるのを回避するようにしてもよい。

図６に示す上型１２０は、そのレンズ成形面２２が、一部に凹形状を有する非球面である点で上述の上型２０と異なる。上記の通り、少なくとも一部に凹形状を有するレンズ成形面には空気が溜まりやすい。そこで、この上型１２０にあっても、転写面２１に凹部２３を設け、凹部２３の底面にレンズ成形面２２を形成し、かつレンズ成形面２２を除く凹部２３の内面に開口するベント２４を形成することで、レンズ成形面２２に空気が溜まるのを回避することができる。

図７に示す上型２２０は、ベント２４が、凹部２３の側面に開口する点で上述の上型２０と共通するが、ベント２４が転写面２１に対して斜めにのびて、転写面２１とは反対側の上型２２０の表面に開口している。これによれば、機械加工やレーザ加工でベント２４を形成する場合に、上述の上型２０における略Ｌ字状のベント２４に比べて、容易に形成することができる。

図８に示す上型３２０は、ベント２４が、凹部２３の底面に開口し、転写面２１に垂直にのびて転写面２１とは反対側の上型３２０の表面に開口している。これによれば、機械加工やレーザ加工でベント２４を形成する場合に、上述の上型２０における略Ｌ字状のベント２４に比べて、容易に形成することができる。

図９に示す上型４２０は、凹部２３が、その開口から底面に向う程に狭くなるテーパ状に形成されている。これによれば、上述の上型２０における寸胴な凹部２３に比べて、ウエハレベルレンズアレイ１０を容易に離型することができる。

図１０に示す上型５２０は、転写面２１の中央部の領域にある凹部２３に対してのみベント２４が形成され、外周部の領域にある凹部２３に対してはベント２４が形成されていない。

図１１Ａ〜図１１Ｄを参照して、上型５２０及び下型３０を用いたウエハレベルレンズアレイ１０の製造プロセスを説明する。なお、ウエハレベルレンズアレイ１０の成形材料には、上述のエネルギー硬化性の樹脂材料を用いるものとして説明する。

図１１Ａに示すように、まず、下型３０の転写面３１の中央部の領域上に成形材料Ｍを供給する。

次いで、図１１Ｂに示すように、上型５２０を降下させ、上型５２０の転写面２１と下型３０の転写面３１との間で成形材料Ｍを挟み、圧縮することによって、成形材料Ｍを放射状に拡げながら両転写面２１、３１に倣って成形材料Ｍを変形させる。ここで、上型５２０の転写面２１の中央部の領域は、成形材料Ｍの圧縮開始時に成形材料Ｍと接触する領域であって、この領域にある凹部２３は、成形材料Ｍの圧縮開始時に成形材料Ｍによって閉塞される。しかし、これらの凹部２３の底面に形成されたレンズ成形面２２は成形材料Ｍで密閉されず、また、これらの凹部２３の内面にはベント２４が開口しているので、凹部２３内の空気を逃がす流路は確保されている。そこで、図１１Ｃに示すように、これらの凹部２３については、凹部２３内への成形材料Ｍの進入に伴って凹部２３内の空気はベント２４から排出され、成形材料Ｍは、空気を介在させることなくレンズ成形面２２に密着する。また、図１１Ｄに示すように、上型５２０の転写面２１の外周部の領域にある凹部２３については、放射状に拡がる成形材料Ｍの流動によって凹部２３内の空気が外周側に押し出され、成形材料Ｍは、空気を介在させることなくレンズ成形面２２に密着する。

上型５２０を降下させきった時点で、成形材料Ｍは、放射状に拡げられて上型５２０の転写面２１及び下型３０の連射面３１の全面に行き渡り、その後に、加熱又は活性エネルギー線の照射によって成形材料Ｍに硬化エネルギーを付与し、上型５２０の転写面２１と下型３０の転写面３１との間で成形材料Ｍを硬化させる。そして、成形されたウエハレベルレンズアレイ１０を上型５２０及び下型３０から離型する。

このように、転写面２１において成形材料Ｍの圧縮に伴って成形材料が行き渡る領域（上述の例では外周側の領域）にある凹部２３では、成形材料Ｍの流動によって凹部２３内の空気が抜かれる。そこで、ベント２４は、転写面２１において成形材料Ｍの圧縮開始時に成形材料Ｍと接触する領域にある凹部２３に対してのみ設けるようにすれば、ベント２４の形成に要する手間を軽減することができる。

以上、説明したように、本明細書に開示されたレンズアレイ用成形型は、成形材料を圧縮して複数のレンズ部が配列されたレンズアレイに成形するレンズアレイ用成形型であって、前記レンズ部をそれぞれ成形する複数のレンズ成形面を含む転写面と、前記転写面と前記成形材料との間に介在する空気を抜く少なくとも一つのベントと、を備え、前記転写面に複数の凹部が配列され、前記レンズ成形面は、前記凹部の底面にそれぞれ形成されており、前記ベントは、前記レンズ成形面を除く前記凹部の内面に開口する。

また、本明細書に開示されたレンズアレイ用成形型は、前記ベントが、前記凹部の側面に開口する。

また、本明細書に開示されたレンズアレイ用成形型は、前記ベントが、前記凹部の底面に開口する。

また、本明細書に開示されたレンズアレイ用成形型は、前記ベントが、前記転写面において前記成形材料の圧縮開始時に該成形材料と接触する領域にある前記凹部にのみ設けられている。

また、本明細書に開示されたレンズアレイ用成形型は、前記レンズ成形面は、少なくとも一部に凹形状を有する。

また、本明細書に開示されたレンズアレイ用成形型は、前記成形材料に対して上方に配置される上型である。

また、本明細書に開示されたレンズアレイは、前記レンズアレイ用成形型を用いて成形されている。

また、本明細書に開示されたレンズモジュールは、前記レンズアレイから一つのレンズ部を含んで分離されている。

また、本明細書に開示された撮像ユニットは、前記レンズモジュールと、固体撮像素子を含むセンサモジュールと、を備え、前記レンズ部が前記固体撮像素子の受光面に結像するように、前記レンズモジュールが前記センサモジュールに組み付けられている。

１ 撮像ユニット
２ センサモジュール
３ レンズモジュール
４ 固体撮像素子
５ 基板部
６ レンズ部
６ａ レンズ面
６ｂ レンズ面
７ フランジ部
８ 段部
９ スペーサ
１０ ウエハレベルレンズアレイ
１１ 基板部
２０ 上型
２１ 上型の転写面
２２ 上型のレンズ成形面
２３ 凹部
２４ ベント
３０ 下型
３１ 下型の転写面
３２ 下型のレンズ成形面
Ｍ 成形材料

Claims (9)

1. 成形材料を圧縮して複数のレンズ部が配列されたレンズアレイに成形するレンズアレイ用成形型であって、
   前記レンズ部をそれぞれ成形する複数のレンズ成形面を含む転写面と、
   前記転写面と前記成形材料との間に介在する空気を抜く少なくとも一つのベントと、
   を備え、
   前記転写面に複数の凹部が配列され、
   前記レンズ成形面は、前記凹部の底面にそれぞれ形成されており、
   前記ベントは、前記レンズ成形面を除く前記凹部の内面に開口するレンズアレイ用成形型。
2. 請求項１に記載のレンズアレイ用成形型であって、
   前記ベントは、前記凹部の側面に開口するレンズアレイ用成形型。
3. 請求項１に記載のレンズアレイ用成形型であって、
   前記ベントは、前記凹部の底面に開口するレンズアレイ用成形型。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のレンズアレイ用成形型であって、
   前記ベントは、前記転写面において前記成形材料の圧縮開始時に該成形材料と接触する領域にある前記凹部にのみ設けられているレンズアレイ用成形型。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のレンズアレイ用成形型であって、
   前記レンズ成形面は、少なくとも一部に凹形状を有するレンズアレイ用成形型。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のレンズアレイ用成形型であって、
   前記成形材料に対して上方に配置される上型であるレンズアレイ用成形型。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のレンズアレイ用成形型を用いて成形されたレンズアレイ。
8. 請求項７に記載のレンズアレイから一つのレンズ部を含んで分離されたレンズモジュール。
9. 請求項８に記載のレンズモジュールと、固体撮像素子を含むセンサモジュールと、を備え、
   前記レンズ部が前記固体撮像素子の受光面に結像するように、前記レンズモジュールが前記センサモジュールに組み付けられた撮像ユニット。

Images