JP5668446B2 - 撮像用レンズ、スペーサー付ウエハレンズ及びウエハレンズ積層体 - Google Patents
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Description
本実施形態のウエハレンズ1は図1に示すように、基板上に複数のレンズ部42、52が形成された構造を有する。後述するように、ウエハレンズ1を光軸と平行(基板面と垂直)な面で切断して個々のレンズ部に分割することにより、撮像用レンズを作製できる。なお、本実施形態では基板の両面にレンズ部を有するウエハレンズを例として説明するが、基板の片面のみにレンズ部を有するウエアレンズであっても構わない。
本実施形態のウエハレンズ積層体100の断面図を図7に示す。ウエハレンズ積層体100はスペーサー付ウエハレンズ6(第2ウエハレンズ)およびウエハレンズ2(第1ウエハレンズ)が、接着剤152、スペーサー150および接着剤154を介して接合された構造を有する。
撮像用レンズは、基板の少なくとも一方の面に硬化性樹脂を有するレンズ部を有し、被写体を結像することが可能なレンズであり、少なくとも基板の一方の面に開口部を有するスペーサーを有し、レンズ部の光軸が開口部を貫くようにスペーサーが配置されている。
ウエハレンズのダイシングは、従来公知の切断具を用いて行うことが出来るが、例えば、回転刃を用いるダイサーを使用し、刃の回転数を3000rpm〜50000rpm、切断速度1〜10mm/secとすることが好ましい。
第1基板、第2基板ともに透明であり、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、セラミックまたはガラスを用いることが出来るが、特にガラスが好ましい。
樹脂部にはレンズ部とレンズ部周囲に位置する非レンズ部とが形成されている。樹脂部は透明な硬化性樹脂で構成されている。硬化性樹脂としては、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などが挙げられるが、光硬化性樹脂が好ましい。
重合反応に用いられる(メタ)アクリレートは特に制限はなく、一般的な製造方法により製造された下記(メタ)アクリレートを使用することができる。エステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、エーテル(メタ)アクリレート、アルキル(メタ)アクリレート、アルキレン(メタ)アクリレート、芳香環を有する(メタ)アクリレート、脂環式構造を有する(メタ)アクリレートが挙げられる。これらを1種類又は2種類以上を用いることができる。
アリル基を持ちラジカル重合による硬化する樹脂で、例えば次のものが挙げられるが、特に以下のものに限定されるわけではない。
エポキシ樹脂としては、エポキシ基を持ち光又は熱により重合硬化するものであれば特に限定されず、硬化開始剤としても酸無水物やカチオン発生剤等を用いることができる。エポキシ樹脂は硬化収縮率が低いため、成形精度の優れたレンズとすることができる点で好ましい。
スペーサーはウエハレンズまたはウエハレンズ積層体をダイシングする際に、作業台との接触によりレンズ部に傷が付かないようにするたに、また、ウエハレンズを積層してウエハレンズ積層体を形成する際に、一方のウエハレンズのレンズ部が他のウエハレンズと接触して傷が付かないようにするために設けられる。スペーサーはダイシングの際、基板や樹脂部と一緒に断裁される。
絞りとしては、UV又は熱で硬化するネガ型レジスト、又はポジ型レジストに黒色フィラーを含有させたものや、酸化クロムで主に構成されているもの等がある。
IRカット層は、公知の真空蒸着法やスパッタ、CVD(Chemical Vapor Deposition)法などを使用して、基板と接する位置や絞り部材上、レンズ樹脂層形成後、レンズ樹脂層上に形成する等、様々な構成をとることができる。
0.5mm厚、直径10cmのホウケイ酸ガラス製の基板の両面(S1面、S2面)に、それぞれ7層の二酸化ケイ素の層と酸化チタンの層を交互に積層し、最表面が2酸化ケイ素の層である総厚1.2μmのIRカット層を蒸着機で成膜した。
ダイシングして得られた、個片レンズの断面を顕微鏡で観察し、レンズ部や絞り、IRカット部材、基材の層間の剥離、割れ等の故障のレベルを評価した。評価レベルの詳細は以下の通り。
4・・・前記同様の故障が発生している個片レンズの個数が1個
3・・・前記同様の故障が発生している個片レンズの個数が2個
2・・・前記同様の故障が発生している個片レンズの個数が3個以上7個以下
1・・・前記同様の故障が発生している個片レンズの個数が8個以上
(ダイシング後の切断精度評価)
得られた個片レンズの切断した4辺の寸法を測定し、設計値とのずれ量を確認し、レベルを3段階で評価した。評価レベルの詳細は以下の通り。
2・・・設計値とのずれ量が±40μ以上60μ未満
1・・・設計値とのずれ量が±60μ以上
[実施例2〜16]
(撮像用レンズ(個片)の作製)
実施例1において、樹脂部の硬化性樹脂、絞りの材料と形状、IRカット層、スペーサーを表1のように変えたほかは同様にして、実施例2〜16を実施した。評価結果を表1に記す。なお、実施例2、3にはIRカット層は設けず、実施例4では絞りを設けなかった。樹脂部の材料がアクリル系樹脂の場合はUV光の照射量は9500mJ/cm2である。
C:エポキシ系樹脂
D:アクリル系樹脂
(絞りの材料)
E:酸化クロム系
F:黒色レジスト系
(絞りの形状)
Q:スペーサー接着部分に絞り部材が無い形状
R:スペーサー接着部分に絞り部材が有る形状
(スペーサーの材料)
G:PGE−6771・・・菱電化成製、ガラスエポキシ(ガラス繊維強化樹脂)
H:コンポラセンE・・・荒川化学工業社製、エポキシ樹脂−シリカハイブリッド
I:コンポラセンAC・・・荒川化学工業社製、アクリル−シリカハイブリッド
J:ネオプリムL−3430・・・三菱瓦斯化学社製、ポリイミド
K:スミライトEL−3762・・・住友ベークライト社製、ガラス繊維強化エポキシ
L:UR4800・・・東洋紡社製、ポリウレタン
M:JF−30G・・・東洋紡社製、ガラス繊維強化ポリアミド
なお、実施例4では絞りを設けなかった。また実施例2、3ではIRカット層を設けなかった。
(第2ウエハレンズの作製)
IRカット層を設けず、スペーサーを表1のスペーサーに換えた他は実施例1と同様にスペーサー付ウエハレンズを作製し、第2ウエハレンズとした。ただし、樹脂部にはアクリル系光硬化性樹脂を用い、スペーサーは表1に記載の実施例17、19、20に対応するスペーサーを用いた。ここでは、スペーサーの接合されていない側をS3面と呼び、接合されている側をS4面と呼ぶ。
0.5mm厚、直径10cmのホウケイ酸ガラス基板の片面(S1面)に、実施例1のウエハレンズと同様にIRカット層を設け、絞りを形成し、樹脂部を形成し、第1ウエハレンズを作製した。ただし、前記樹脂部はアクリル系光硬化性樹脂を用いて両面に形成した。なお、第1ウエハレンズのS1面と反対の面をS2面と呼ぶ。
第1ウエハレンズのS2面に表1に記載のスペーサーを、上記第2ウエハレンズの作製と同様の方法で接着した。
(第1ウエハレンズの作製)
実施例17の第1ウエハレンズの作製と同様にして、第1ウエハレンズを作製した。ただし、樹脂部を形成する際に、レンズ部と共にスペーサー部を形成する成形型を使用して、図9(a)に示すスペーサー部92を有する樹脂部50を形成するようにした。
実施例17の第2ウエハレンズの作製と同様に、もう1枚の基板の両面にも樹脂部を有するウエハレンズを作製した。ただし、樹脂部を形成する際に、レンズ部と共にスペーサー部を形成する成形型を使用して、図9(b)に示すスペーサー部93を有する樹脂部40を形成するようにした。このウエハレンズのスペーサー部を有する側とは反対側の樹脂部の非レンズ部とスペーサー190とを接着剤158を介して接着し、第2ウエハレンズを作製した。スペーサーには表1のスペーサーを用いた。
図9(c)に示すとおり、接着剤を介して第1ウエハレンズのスペーサー部と第2ウエハレンズのスペーサー部とを接着剤156を介して接着し第1ウエハレンズ側からUV光を照射し、接着剤を硬化し、ウエハレンズ積層体を得た。
実施例1において、スペーサーを表1のように換えた他は同様にして、比較例1、5、7のウエハレンズを作製した。
比較例1において、絞りを設けない(比較例2)またはIRカット層を設けない(比較例3)の他は同様に、比較例2、3のウエハレンズを作製し、比較例1と同様にダイシングして評価した。
実施例17において、スペーサーを表1に記載のスペーサーに換えた他は同様にして、比較例4、6、8のウエハレンズ積層体を作製した。
A:ウエハレンズ
B:ウエハレンズ積層体
(樹脂部)
C:エポキシ系
D:アクリル系
(絞り材料)
E:酸化クロム系
F:黒色レジスト系
(絞り形状)
Q:スペーサー接着部分に絞り部材が無い形状
R:スペーサー接着部分に絞り部材が有る形状
(スペーサー)
N:ホウケイ酸ガラス
O:SCR1011・・・シリコーンゴム(信越化学工業株式会社製)
P:MP5・・・マグネシウム合金
結果を表1に記した。
2 ウエハレンズ
3 ウエハレンズ
4 ウエハレンズ
5 ウエハレンズ
6 スペーサー付ウエハレンズ
10 基板
12 IRカット層
13 IRカット層
20 絞り(遮光層)
22 開口部
30 絞り(遮光層)
32 開口部
40 樹脂部
42 レンズ部
50 樹脂部
52 レンズ部
60 成形型
62 キャビティ
74 開口部
80 成形型
82 キャビティ
84 開口部
92 スペーサー部
93 スペーサー部
100 ウエハレンズ積層体
120 絞り(遮光層)
130 絞り(遮光層)
140 スペーサー
142 接着剤
150 スペーサー
152 接着剤
154 接着剤
156 接着剤
158 接着剤
170 切断線
171 切断線
180 切断線
190 スペーサー
Claims (13)
- 基板の少なくとも一方の面に、樹脂からなる複数のレンズ部が2次元的に配置されたウエハレンズの少なくとも一方の面に、複数の開口部を有するスペーサーが接合されたスペーサー付ウエハレンズにおいて、前記スペーサーは、ガラス繊維強化樹脂、フィラー強化樹脂、および有機−シリカハイブリッドのいずれかで形成されており、前記レンズ部の光軸が該スペーサーの開口部を貫くように配置され、前記スペーサーの曲げ弾性率が2GPa以上、7GPa以下であることを特徴とするスペーサー付ウエハレンズ。
- 前記スペーサーは、エポキシ樹脂−シリカハイブリッドまたはアクリル−シリカハイブリッドで形成されていることを特徴とする請求項1に記載のスペーサー付ウエハレンズ。
- 前記スペーサーの厚みが0.1mm以上、0.8mm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のスペーサー付ウエハレンズ。
- 前記スペーサーの光透過率が、波長350nmで、30%以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のスペーサー付ウエハレンズ。
- 前記複数のレンズ部が前記基板の両面にそれぞれ配置され、両面の前記レンズ部が実質的に共通の光軸を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のスペーサー付ウエハレンズ。
- 前記レンズ部の光軸が貫く開口を有する絞りを有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のスペーサー付ウエハレンズ。
- IRカット層を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のスペーサー付ウエハレンズ。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のスペーサー付ウエハレンズから前記レンズ部の光軸と平行な面で切り出された撮像用レンズであって、少なくとも前記基板の一方の面に該レンズ部および前記スペーサーが配置されたことを特徴とする撮像用レンズ。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のスペーサー付ウエハレンズを第2ウエハレンズとし、第1基板に硬化性樹脂を含有する複数のレンズ部が2次元的に配置された第1ウエハレンズおよび前記第2ウエハレンズとが積層されたウエハレンズ積層体であって、第1ウエハレンズが第2ウエハレンズの前記スペーサーとは反対の面に積層されていることを特徴とするウエハレンズ積層体。
- 第1ウエハレンズと第2ウエハレンズの間にスペーサーを有することを特徴とする請求項9に記載のウエハレンズ積層体。
- 前記第1ウエハレンズおよび前記第2ウエハレンズがそれぞれ、前記絞りを有することを特徴とする請求項9または10に記載のウエハレンズ積層体。
- 前記第1ウエハレンズがIRカット層を有することを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載のウエハレンズ積層体。
- 請求項9〜12のいずれか1項に記載のウエハレンズ積層体から光軸と平行な面で切り出された撮像用レンズであって、少なくとも1つのレンズ部を有する第1基板、前記レンズ部と共通の光軸を有するレンズ部を有する第2基板及びスペーサーを有することを特徴とする撮像用レンズ。
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