JPWO2009119478A1 - 光学素子集合体、撮像モジュール及び電子機器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、2以上の光学部材から構成される光学素子集合体であってリフロー処理に供しても一方の光学部材から他方の光学部材が剥離するのを防止することができる光学素子集合体を提供することにあり、併せて当該光学素子集合体を用いた撮像モジュール及びその撮像モジュールを含む電子機器の製造方法を提供する。本発明は、ガラス又は硬化性樹脂から構成される第1の光学部材と、硬化性樹脂から構成される第2の光学部材とを互いに接合した光学素子集合体であって、前記第1の光学部材の線膨張係数をα1(×10−6ppm/℃)、前記第2の光学部材の線膨張係数をα2(×10−6ppm/℃)、としたとき、式(1)の条件を満たす光学素子集合体であることを特徴とする。|α1−α2|≦100 … (1)
Description
本発明は光学素子集合体、撮像モジュール及び電子機器の製造方法に関し、特にリフロー処理に好適に使用される技術に関する。
従来から、光学特性や機械的強度等が優れているという観点で、光学素子(主にはレンズ)の構成材料として一般にガラスが用いられているが、光学素子が使用される機器の小型化が進むにつれて光学素子の小型化も必要になり、ガラスでは非球面形状や複雑な形状のものを作製することが困難で、ガラスは精密素子の量産性という面では不向き材料になってきている。
このことから加工が容易なプラスチック材料が検討・使用されるようになってきている。当該プラスチック材料としては、ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン等の透明性が良好な熱可塑性樹脂が挙げられ、通常は金属製の金型を用いて射出成形により製造される。
一方で、回路基板上にIC(Integrated Circuits)チップその他の電子部品を実装する場合において、回路基板の所定位置に予め導電性材料(例えば半田)を塗布(ポッティング)しておき、その位置に電子部品を載置した状態で当該回路基板をリフロー処理(加熱処理)に供し、導電性材料を溶融させて当該回路基板に電子部品を実装するという技術が提案され(例えば特許文献1参照)、低コストで電子モジュールを製造することが可能となってきている。
近年では、電子部品のほかにも光学素子を更に回路基板に載置した状態で上記リフロー処理をおこない、電子部品と光学素子とを回路基板に同時実装するという技術も提案されており、電子機器(光学デバイス)の生産システムにおいて更なる生産効率の向上が望まれている。当然ながら、上記リフロー処理を取り入れた生産システムにより製造する電子機器においても、高コストなガラス製の光学素子よりも、低コストで製造可能なプラスチック製の光学素子を用いることが望まれている。
しかし、ガラスに代用される熱可塑性樹脂は加工性が良好ではあるものの比較的低い温度で軟化・溶融するため、成形された光学素子は、熱により変形しやすいという欠点をもつ。光学素子を組み込んだ電子部品(撮像モジュール)をリフロー処理によって基板に実装するような場合は、光学素子自体も260℃程度の加熱条件に曝されることになるから、この場合耐熱性の低い熱可塑性樹脂からなる光学素子では形状が変化し易く本来の光学特性を発揮させるのが難しい。
そこで、本発明者らは、リフロー処理で製造される電子機器に用いられる光学素子用のプラスチック材料として、「熱硬化性樹脂」,「光硬化性樹脂」の使用を検討した。熱硬化性樹脂,光硬化性樹脂は、硬化前は液状であるか又は流動性を示すものであり、熱可塑性樹脂と同様に加工性は良好である。さらに、熱硬化性樹脂,光硬化性樹脂は、硬化後においても熱可塑性樹脂のような流動性を示さないので、熱による変形も小さい。
しかしながら、リフロー処理対応の光学素子を熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂のみで構成すると、硬化過程(成形過程)において熱又は光がその中心部まで到達しない場合もあり、この場合には光学素子の各部位で硬化度にバラツキが発生し、その部位ごとに屈折率にもバラツキが発生し、結果的に光学素子全体を単一の樹脂で構成することには限界がある。
こうした事情から、ガラス平板をベースの光学部材としてこれに熱硬化性樹脂からなる光学部材を設けてガラスと樹脂との集合体とし、耐熱性が高くリフロー処理に対応可能な光学素子(光学素子集合体)を得る技術が検討されている(例えば特許文献2参照)。すなわち、特許文献2の技術によれば、ベースの光学部材としてガラス平板を使用するから、非球面形状や複雑な形状などの加工性をほとんど考慮する必要がなく、量産性に劣るという欠点を克服することができ、併せてその上に熱硬化性樹脂による光学部材をのせるという構成であるから、樹脂の使用量も少なくて済み(樹脂層の厚みを薄くでき)、硬化度のバラツキに起因する屈折率のバラツキの発生も抑制することができ、従来の材料自体から起因する問題点が一掃されると考えられる。
特開2001−24320号公報
特許第3926380号公報
しかしながら、特許文献2の技術では、熱硬化性樹脂としてシリコーン樹脂が使用されており(段落0054参照)、ガラスとシリコーン樹脂とで線膨張係数の差が大きい。そのような場合であっても、通常の使用における温度変化においては、特に問題は発生しなかった。しかしながら、当該光学素子集合体をリフロー処理に供した場合には、取り出された光学部材のレンズ部に歪みが発生し、ガラス平板上に形成されたレンズ部が、ベースの光学部材であるガラス平板の表面から剥離するという現象が発生することが判明した。
したがって、本発明の主な目的は、少なくとも2以上の光学部材から構成される光学素子集合体であってリフロー処理に供しても一方の光学部材から他方の光学部材が剥離するのを防止することができる光学素子集合体を提供することにあり、併せて当該光学素子集合体を用いた撮像モジュール及びその撮像モジュールを含む電子機器の製造方法を提供することにある。
本発明の一態様によれば、
ガラス又は硬化性樹脂から構成される第1の光学部材と、硬化性樹脂から構成される第2の光学部材とを互いに接合した光学素子集合体であって、
前記第1の光学部材の線膨張係数をα1(×10−6ppm/℃)と、前記第2の光学部材の線膨張係数をα2(×10−6ppm/℃)としたとき、式(1)の条件を満たす光学素子集合体が提供される。
ガラス又は硬化性樹脂から構成される第1の光学部材と、硬化性樹脂から構成される第2の光学部材とを互いに接合した光学素子集合体であって、
前記第1の光学部材の線膨張係数をα1(×10−6ppm/℃)と、前記第2の光学部材の線膨張係数をα2(×10−6ppm/℃)としたとき、式(1)の条件を満たす光学素子集合体が提供される。
|α1−α2|≦100 … (1)
好ましくは、前記第1の光学部材の前記第2の光学部材との接合側の反対側には、硬化性樹脂から構成される第3の光学部材が接合されており、
前記第3の光学部材の線膨張係数をα3(×10−6ppm/℃)としたとき、式(2)の条件を満たす。
好ましくは、前記第1の光学部材の前記第2の光学部材との接合側の反対側には、硬化性樹脂から構成される第3の光学部材が接合されており、
前記第3の光学部材の線膨張係数をα3(×10−6ppm/℃)としたとき、式(2)の条件を満たす。
|α1−α3|≦100 … (2)
好ましくは、前記第1の光学部材がガラスである。
好ましくは、前記第1の光学部材がガラスである。
好ましくは、前記硬化性樹脂が熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂である。
さらに好ましくは、前記熱硬化性樹脂がアクリル樹脂、エポキシ樹脂又はアリルエステル樹脂であり、前記光硬化性樹脂がアクリル樹脂又はエポキシ樹脂である。
本発明の他の態様によれば、
上記光学素子集合体と、
前記光学素子集合体で集光された光を検出するセンサデバイスと、
を備える撮像モジュールが提供される。
上記光学素子集合体と、
前記光学素子集合体で集光された光を検出するセンサデバイスと、
を備える撮像モジュールが提供される。
本発明の他の態様によれば、
上記光学素子集合体と、前記光学素子集合体で集光された光を検出するセンサデバイスとを備える撮像モジュールが基板に実装された電子機器の製造方法であって、
導電性材料が予め塗布された前記基板に対し前記撮像モジュールとこれ以外の他の電子部品とを載置し、前記撮像モジュールを前記他の電子部品とともに前記基板ごとリフロー処理に供して前記導電性材料を溶融させ、前記撮像モジュールと前記他の電子部品とを前記基板に同時実装する電子機器の製造方法が提供される。
上記光学素子集合体と、前記光学素子集合体で集光された光を検出するセンサデバイスとを備える撮像モジュールが基板に実装された電子機器の製造方法であって、
導電性材料が予め塗布された前記基板に対し前記撮像モジュールとこれ以外の他の電子部品とを載置し、前記撮像モジュールを前記他の電子部品とともに前記基板ごとリフロー処理に供して前記導電性材料を溶融させ、前記撮像モジュールと前記他の電子部品とを前記基板に同時実装する電子機器の製造方法が提供される。
本発明によれば、第1,第2の光学部材の各線膨張係数の差が式(1)の条件を満たし一定範囲内に収まっているため、リフロー処理に供しても第1,第2の光学部材の一方が他方から剥離するのを防止することができる。
100 電子機器
1 回路基板
2 撮像モジュール
3 カバーケース
4 撮像用開口
5 基板モジュール
6 レンズモジュール
10 サブ基板
10a 装着孔
11 CCDイメージセンサ
12 樹脂
15 レンズケース
15a ホルダ部
15b 装着部
16 IRカットフィルタ
17 カラー部材
18 導電性材料
20 光学素子集合体
22 第1の光学部材
24 第2の光学部材
26 第3の光学部材
1 回路基板
2 撮像モジュール
3 カバーケース
4 撮像用開口
5 基板モジュール
6 レンズモジュール
10 サブ基板
10a 装着孔
11 CCDイメージセンサ
12 樹脂
15 レンズケース
15a ホルダ部
15b 装着部
16 IRカットフィルタ
17 カラー部材
18 導電性材料
20 光学素子集合体
22 第1の光学部材
24 第2の光学部材
26 第3の光学部材
次に、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
図1に示す通り、電子機器100は、撮像機能付き携帯電話などの小型電子機器の一例であり、電子部品が実装される回路基板1を有している。回路基板1には撮像モジュール2が実装されている。撮像モジュール2はCCDイメージセンサとレンズとを組み合わせた小型の基板実装用カメラである。電子部品が実装された回路基板1をカバーケース3内に組み込んだ完成状態では、カバーケース3に設けられた撮像用開口4を介して撮像対象の画像取込ができるようになっている。
なお、図1では、撮像モジュール2の電子部品以外の電子部品の図示を省略している。
図2に示す通り、撮像モジュール2は基板モジュール5(図5(a)参照)とレンズモジュール6(図5(a)参照)より構成され、基板モジュール5を回路基板1に実装することにより、撮像モジュール2全体が回路基板1に実装される。基板モジュール5は、レンズモジュール6(詳しくは光学素子集合体20)で集光された光を検出するCCDイメージセンサ11をサブ基板10上に実装した受光モジュールである。CCDイメージセンサ11上面は樹脂12で封止されている。CCDイメージセンサはセンサデバイスの一例である。
CCDイメージセンサ11の上面には、光電変換を行う画素が多数格子状に配列された受光部(図示略)が形成されており、この受光部に光学画像を結像させることにより各画素に蓄電された電荷を画像信号として出力する。サブ基板10は半田等の導電性材料18によって回路基板1に実装され、これによりサブ基板10が回路基板1に固定されるとともに、サブ基板10の接続用電極(図示略)と回路基板1上面の回路電極(図示略)とが電気的に導通する。
レンズモジュール6はレンズケース15を備えている。レンズケース15にはIRカットフィルタ16と光学素子集合体20とが保持されている。レンズケース15の上部はIRカットフィルタ16,光学素子集合体20を保持するホルダ部15aとなっている。
レンズケース15の下部はサブ基板10に設けられた装着孔10a内に挿通されてレンズモジュール6をサブ基板10に固定する装着部15bとなっている。この固定には、装着部15bを装着孔10aに圧入して固定する方法や、接着材によって接着する方法などが用いられる。
以上の電子機器100では、撮像用開口4から光が入射すると、その光は光学素子集合体20を透過してIRカットフィルタ16で赤外線が遮蔽され、その後はCCDイメージセンサ10に入射してCCDイメージセンサ10で光電変換され、画像等が生成される。
図2,図3に示す通り、光学素子集合体20は第1〜第3の光学部材22,24,26を互いに接合した集合体である。
図3に示す通り、光学素子集合体20は矩形状を呈する1枚の光学部材22上に複数の第2,第3の光学部材24,26が格子状に複数配置され、その製品出荷時等の時点において、第2,第3の光学部材24,26ごとに格子状に切断・分割され、その1つ1つが製品(光学素子集合体20)として製造されるものである(後述の製造方法や図4等参照)。
第1の光学部材22は光学素子集合体20のベースとなる部材であり、光透過可能な透明なガラス又は硬化性樹脂で構成されている。第1の光学部材22は基本的には平板状を呈しているが、ある程度の曲率を有していてもよい。
第2の光学部材24は第1の光学部材22の表面(撮像用開口4から入射する光の入射面)側に配置された凸状の部材であり、光透過可能な透明な硬化性樹脂から構成されている。
第3の光学部材26は第1の光学部材22の裏面(撮像用開口4から入射する光の出射面)側に配置された凸状の部材であり、光透過可能な透明な硬化性樹脂から構成されている。
第2の光学部材24と第3の光学部材26とは、第1の光学部材22を介してその表裏両面(図2中上下)において互いに対応した位置に配置されている。
光学素子集合体20では、第1の光学部材22の線膨張係数をα1(×10−6ppm/℃)と、第2の光学部材24の線膨張係数をα2(×10−6ppm/℃)としたとき、式(1)の条件を満たしている。
|α1−α2|≦100 … (1)
さらに、第3の光学部材26の線膨張係数をα3(×10−6ppm/℃)としたときも、式(2)の条件を満たすようになっている。
さらに、第3の光学部材26の線膨張係数をα3(×10−6ppm/℃)としたときも、式(2)の条件を満たすようになっている。
|α1−α3|≦100 … (2)
第1〜第3の光学部材22,24,26の各線膨張係数(CTE)は熱機械分析装置(TMA;Thermal Mechanical Analysis)によって測定されたものである。TMAは試料を加熱または冷却して機械的性質を測定する装置である。TMAは主に測定試料片に圧縮荷重をかけて測定する方法(圧縮荷重モード)と引っ張り荷重をかけて測定する方法(引っ張り過重モード)とに大別され、本実施形態では第1〜第3の光学部材22,24,26に相当するサンプルに対し、圧縮荷重モードにおいて温度変化にともなう形状変化を測定し、これをα1,α2,α3としている。
第1〜第3の光学部材22,24,26の各線膨張係数(CTE)は熱機械分析装置(TMA;Thermal Mechanical Analysis)によって測定されたものである。TMAは試料を加熱または冷却して機械的性質を測定する装置である。TMAは主に測定試料片に圧縮荷重をかけて測定する方法(圧縮荷重モード)と引っ張り荷重をかけて測定する方法(引っ張り過重モード)とに大別され、本実施形態では第1〜第3の光学部材22,24,26に相当するサンプルに対し、圧縮荷重モードにおいて温度変化にともなう形状変化を測定し、これをα1,α2,α3としている。
なお、第3の光学部材26は必須の部材ではなく、なくてもよい。
次に、上記式(1),(2)の条件を満たすための第1〜第3の光学部材22,24,26の各構成材料について説明する。
第2の光学部材24は硬化性樹脂で構成されており、詳しくは(1)熱硬化性樹脂又は(2)光硬化性樹脂で構成されている。
(1)熱硬化性樹脂
当該熱硬化性樹脂としては、(1.1)アクリル樹脂,(1.2)エポキシ樹脂,(1.3)アリルエステル樹脂のいずれかが好適に使用され、下記ではこれら物質について具体的に説明する。
(1.1)熱硬化性アクリル樹脂
[樹脂成分(モノマー成分)]
当該熱硬化性アクリル樹脂としては(メタ)アクリレートがあり、その(メタ)アクリレートには特に制限はなく、一般的な製造方法により製造された、モノ(メタ)アクリレート、多官能(メタ)アクリレートを用いることが出来る。トリシクロデカンジメタノールアクリレートや、イソボロニルアクリレートなどの脂環式構造をもつ(メタ)アクリレートが好ましいが、一般的なアルキルアクリレートや、ポリエチレングリコールジアクリレートを用いることも出来る。また、その他反応性単量体として、モノ(メタ)アクリレートであれば、例えば、メチルアクリレート、メチルメタアクリレート、n−ブチルアクリレート、n−ブチルメタアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルメタアクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタアクリレート、tert−ブチルアクリレート、tert−ブチルメタアクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタアクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタアクリレート、などが挙げられる。
(1)熱硬化性樹脂
当該熱硬化性樹脂としては、(1.1)アクリル樹脂,(1.2)エポキシ樹脂,(1.3)アリルエステル樹脂のいずれかが好適に使用され、下記ではこれら物質について具体的に説明する。
(1.1)熱硬化性アクリル樹脂
[樹脂成分(モノマー成分)]
当該熱硬化性アクリル樹脂としては(メタ)アクリレートがあり、その(メタ)アクリレートには特に制限はなく、一般的な製造方法により製造された、モノ(メタ)アクリレート、多官能(メタ)アクリレートを用いることが出来る。トリシクロデカンジメタノールアクリレートや、イソボロニルアクリレートなどの脂環式構造をもつ(メタ)アクリレートが好ましいが、一般的なアルキルアクリレートや、ポリエチレングリコールジアクリレートを用いることも出来る。また、その他反応性単量体として、モノ(メタ)アクリレートであれば、例えば、メチルアクリレート、メチルメタアクリレート、n−ブチルアクリレート、n−ブチルメタアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルメタアクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタアクリレート、tert−ブチルアクリレート、tert−ブチルメタアクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタアクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタアクリレート、などが挙げられる。
多官能(メタ)アクリレートとして、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールセプタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
当該熱硬化性アクリル樹脂は脂環式構造含有ポリエステル(メタ)アクリレート樹脂でもよく、脂環式構造含有ポリエステル(メタ)アクリレート樹脂は、(イ)エチレン性不飽和モノカルボン酸、(ロ)ジオール化合物、および必要に応じ(ハ)ジカルボン酸やその酸無水物を脱水縮合反応することにより得ることができ、そしていずれかの原料に脂環式構造の化合物が用いられていればよい。
(イ)エチレン性不飽和モノカルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸ダイマー等を例示することができる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(ロ)ジオール化合物としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等が挙げられるが、脂環式構造を有するものとしては、水素化ビスフェノールA、水素化ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、水素化ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジメタノールエチレンオキサイド付加物、シクロヘキサンジメタノールプロピレンオキサイド付加物、ノルボルナンジアルコール、トリシクロデカンジメタノール、アダマンタンジアルコール等を挙げることができる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(ハ)ジカルボン酸やその酸無水物としては、コハク酸、無水コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸等を挙げることができるが、脂環式構造を有するものとしては、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、水素化メチルナジック酸、水素化メチルナジック酸無水物等を挙げることができる。
(イ)エチレン性不飽和モノカルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸ダイマー等を例示することができる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(ロ)ジオール化合物としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等が挙げられるが、脂環式構造を有するものとしては、水素化ビスフェノールA、水素化ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、水素化ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジメタノールエチレンオキサイド付加物、シクロヘキサンジメタノールプロピレンオキサイド付加物、ノルボルナンジアルコール、トリシクロデカンジメタノール、アダマンタンジアルコール等を挙げることができる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(ハ)ジカルボン酸やその酸無水物としては、コハク酸、無水コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸等を挙げることができるが、脂環式構造を有するものとしては、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、水素化メチルナジック酸、水素化メチルナジック酸無水物等を挙げることができる。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
この脂環式構造含有ポリエステル(メタ)アクリレート樹脂は公知の方法で合成できる。例えば(イ)エチレン性不飽和モノカルボン酸、(ロ)ジオール化合物、および必要に応じて(ハ)ジカルボン酸やその酸無水物を、ベンゼン、トルエンなどのように水を共沸させる溶媒の存在下酸触媒で脱水縮合することにより得ることができる。ここで酸触媒としてはメタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸等を挙げることができ、反応速度及び硬化物強度などの点から、添加量としては、原料の総和に対して、通常0.1〜5質量%、好ましくは0.3〜3質量%である。
[熱重合開始剤]
当該熱重合開始剤としては、例えば、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステル、ジアシルパーオキサイド、パーオキシカーボネート、パーオキシケタール、ケトンパーオキサイド等が挙げられる。具体的にはベンゾイルパーオキシド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、t−ブチルパーオキシ(2−エチルヘキサノエート)ジクミルパーオキサイド、ジt−ブチルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルハイドロパーキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド等を用いることができる。これらの熱重合開始剤は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
(1.2)熱硬化性エポキシ樹脂
[樹脂成分(モノマー成分)]
当該熱硬化性エポキシ樹脂としては市販のエポキシ化合物が使用可能である。市販のエポキシ化合物としては、例えば、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「エピコート828」、「エピコート834」、「エピコート1001」、「エピコート1004」、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロン840」、「エピクロン850」、「エピクロン1050」、「エピクロン2055」、東都化成社製の商品名「エポトート128」、ダウケミカル社製の商品名「D.E.R.317」、「D.E.R.331」、「D.E.R.661」、「D.E.R.664」、旭化成ケミカルズ社製の商品名「AER250」、「AER260」、「AER2600」、住友化学工業社製の商品名「スミエポキシESA−011」、「スミエポキシESA−014」、「スミエポキシELA−128」等のビスフェノールA型エポキシ化合物、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロン830S」、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「エピコート807」、東都化成社製の商品名エポトートYDF−170」、「エポトートYDF−175」、「エポトートYDF−2004」、旭化成ケミカルズ社製の「アラルダイトXPY306」等のビスフェノールF型エポキシ化合物、日本化薬製の商品名「EBPS−200」、ADEKA製の商品名「EPX−30」、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロンEXA1514」等のビスフェノールS型エポキシ化合物、大阪ガスケミカル社製の商品名「BPFG」等のビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「YL−6056」、「YL−6021」、「YX−4000」、「YX−4000H」等のビキシレノール型、或いはビフェニル型エポキシ化合物、又はそれらの混合物、新日本理化社製の商品名「HBE−100」、東都化成社製の商品名「エポトートST−2004」、「ST−2007」、「ST−3000」等の水添ビスフェノールA型エポキシ化合物、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「エピコートYL−903」、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロン152」、「エピクロン165」、東都化成社製の商品名「エポトートYDB−400」、「エポトートYDB−500」、ダウケミカル社製の商品名「D.E.R542」、旭化成ケミカルズ社製の商品名「AER8018」、住友化学工業社製の商品名「スミエポキシESB−400」、「スミエポキシESB−700」等の臭素化ビスフェノールA型エポキシ化合物、新日鉄化学社製の商品名「ESN−190」、「ESN−360」、大日本インキ化学工業社製の商品名「HP−4032」、「EXA−4700」、「EXA−4750」等のナフタレン骨格を有するエポキシ化合物、共栄社化学社製の商品名「エポライト400E」、「エポライト400P」、「エポライト1600」等の脂肪族エポキシ化合物、共栄社化学社製の商品名「エポライト3002」等のエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド付加のビスフェノールA型エポキシ化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
この脂環式構造含有ポリエステル(メタ)アクリレート樹脂は公知の方法で合成できる。例えば(イ)エチレン性不飽和モノカルボン酸、(ロ)ジオール化合物、および必要に応じて(ハ)ジカルボン酸やその酸無水物を、ベンゼン、トルエンなどのように水を共沸させる溶媒の存在下酸触媒で脱水縮合することにより得ることができる。ここで酸触媒としてはメタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸等を挙げることができ、反応速度及び硬化物強度などの点から、添加量としては、原料の総和に対して、通常0.1〜5質量%、好ましくは0.3〜3質量%である。
[熱重合開始剤]
当該熱重合開始剤としては、例えば、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステル、ジアシルパーオキサイド、パーオキシカーボネート、パーオキシケタール、ケトンパーオキサイド等が挙げられる。具体的にはベンゾイルパーオキシド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、t−ブチルパーオキシ(2−エチルヘキサノエート)ジクミルパーオキサイド、ジt−ブチルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルハイドロパーキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド等を用いることができる。これらの熱重合開始剤は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
(1.2)熱硬化性エポキシ樹脂
[樹脂成分(モノマー成分)]
当該熱硬化性エポキシ樹脂としては市販のエポキシ化合物が使用可能である。市販のエポキシ化合物としては、例えば、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「エピコート828」、「エピコート834」、「エピコート1001」、「エピコート1004」、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロン840」、「エピクロン850」、「エピクロン1050」、「エピクロン2055」、東都化成社製の商品名「エポトート128」、ダウケミカル社製の商品名「D.E.R.317」、「D.E.R.331」、「D.E.R.661」、「D.E.R.664」、旭化成ケミカルズ社製の商品名「AER250」、「AER260」、「AER2600」、住友化学工業社製の商品名「スミエポキシESA−011」、「スミエポキシESA−014」、「スミエポキシELA−128」等のビスフェノールA型エポキシ化合物、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロン830S」、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「エピコート807」、東都化成社製の商品名エポトートYDF−170」、「エポトートYDF−175」、「エポトートYDF−2004」、旭化成ケミカルズ社製の「アラルダイトXPY306」等のビスフェノールF型エポキシ化合物、日本化薬製の商品名「EBPS−200」、ADEKA製の商品名「EPX−30」、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロンEXA1514」等のビスフェノールS型エポキシ化合物、大阪ガスケミカル社製の商品名「BPFG」等のビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「YL−6056」、「YL−6021」、「YX−4000」、「YX−4000H」等のビキシレノール型、或いはビフェニル型エポキシ化合物、又はそれらの混合物、新日本理化社製の商品名「HBE−100」、東都化成社製の商品名「エポトートST−2004」、「ST−2007」、「ST−3000」等の水添ビスフェノールA型エポキシ化合物、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「エピコートYL−903」、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロン152」、「エピクロン165」、東都化成社製の商品名「エポトートYDB−400」、「エポトートYDB−500」、ダウケミカル社製の商品名「D.E.R542」、旭化成ケミカルズ社製の商品名「AER8018」、住友化学工業社製の商品名「スミエポキシESB−400」、「スミエポキシESB−700」等の臭素化ビスフェノールA型エポキシ化合物、新日鉄化学社製の商品名「ESN−190」、「ESN−360」、大日本インキ化学工業社製の商品名「HP−4032」、「EXA−4700」、「EXA−4750」等のナフタレン骨格を有するエポキシ化合物、共栄社化学社製の商品名「エポライト400E」、「エポライト400P」、「エポライト1600」等の脂肪族エポキシ化合物、共栄社化学社製の商品名「エポライト3002」等のエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド付加のビスフェノールA型エポキシ化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
当該熱硬化性エポキシ樹脂として脂環式構造を有するエポキシ樹脂を用いることもできる。脂環式構造を有するエポキシ樹脂としては、例えば水素化ビスフェノールA、シクロヘキサンジメタノール、ノルボルナンジアルコール、トリシクロデカンジメタノール、アダマンタンジアルコール等の脂環式アルコールとエピクロルヒドリンとの反応物、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、リモネンジエポキシド、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)−5,5−スピロ−(3,4−エポキシシクロヘキサン)−1,3−ジオキサン、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート等の脂環式構造を有するエポキシ樹脂が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、エチレン性不飽和モノカルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸ダイマー等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
脂環式構造を有するエポキシ樹脂のエポキシ基とエチレン性不飽和モノカルボン酸のカルボキシル基との反応は、無溶媒または、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、メチルイソブチルケトン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエポキシ基とカルボキシル基に対して不活性な溶媒に分散または溶解し、80〜150℃程度に加熱することにより行うことができる。当該反応においては、経済的な時間で行うためには反応触媒を添加するのが好ましい。
反応触媒としては、3級アミン化合物、ホスフィン化合物、オニウム塩等を使用することができるが、光学材料として用いる場合、透明性が要求されるため、4級アンモニウム塩や4級ホスホニウム塩のオニウム塩が好ましく使用される。4級アンモニウム塩としては、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、デシルテトラメチルアンモニウムクロライド等、4級ホスホニウム塩としては、テトラフェニルホスホニウムクロライド、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド、テトラフェニルホスホニウムブロマイド、テトラメチルホスホニウムテトラフェニルボレート等を挙げることができる。
反応触媒の添加量は、反応速度及び硬化物強度などの点から、脂環式構造を有するエポキシ樹脂とエチレン性不飽和モノカルボン酸の総和に対して、通常0.1〜10質量%、好ましくは0.5〜5質量%である。
脂環式構造を有するエポキシ樹脂とエチレン性不飽和モノカルボン酸の反応率は60モル%以上が好ましく、80モル%以上がより好ましい。
[熱重合開始剤]
当該熱重合開始剤は上記樹脂成分(モノマー成分)を重合する上で使用されるものであり、特に限定はない。熱重合開始剤としては、酸無水物硬化剤やフェノール硬化剤等を好ましく使用することができる。酸無水物硬化剤の具体例としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、3−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、4−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、あるいは3−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸と4−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸との混合物、テトラヒドロ無水フタル酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸等を挙げることができる。
(1.3)熱硬化性アリルエステル樹脂
当該熱硬化性アリルエステル樹脂としては、芳香環を含まない臭素含有(メタ)アリルエステル(特開2003−66201号公報参照)、アリル(メタ)アクリレート(特開平5−286896号公報参照)、アリルエステル樹脂(特開平5−286896号公報、特開2003−66201号公報参照)、アクリル酸エステルとエポキシ基含有不飽和化合物の共重合化合物(特開2003−128725号公報参照)、アクリレート化合物(特開2003−147072号公報参照)、アクリルエステル化合物(特開2005−2064号公報参照)等が挙げられる。これらの熱硬化性アリルエステル樹脂には、各種添加剤の使用が可能である。
(2)光硬化性樹脂
当該光硬化性樹脂としては、アクリル樹脂,エポキシ樹脂が好適に使用され、下記ではこれら物質について具体的に説明する。
(2.1)光硬化性アクリル樹脂
[樹脂成分(モノマー成分)]
当該光硬化性アクリル樹脂の樹脂成分(モノマー成分)としては、上記(1.1)の[樹脂成分(モノマー成分)]と同様のものを使用することができる。
[光重合開始剤]
当該光重合開始剤には様々な種類の開始剤があるが、厚膜材料の特徴として、開始剤自身の吸収により、光が内部まで浸透し難いことが挙げられる。そこで、本発明の好ましい実施形態では、アクリル樹脂を使用する場合の光重合開始剤はブロードで比較的小さな吸収帯または吸収端をもつ高効率開始剤であるのが好ましい。当該光重合開始剤としては、例えば、α−アミノアセトフェノン、α−ヒドロキシアセトフェノン、アシルフォスフィンオキサイド、増感剤等が挙げられる。
[熱重合開始剤]
当該熱重合開始剤は上記樹脂成分(モノマー成分)を重合する上で使用されるものであり、特に限定はない。熱重合開始剤としては、酸無水物硬化剤やフェノール硬化剤等を好ましく使用することができる。酸無水物硬化剤の具体例としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、3−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、4−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、あるいは3−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸と4−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸との混合物、テトラヒドロ無水フタル酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸等を挙げることができる。
(1.3)熱硬化性アリルエステル樹脂
当該熱硬化性アリルエステル樹脂としては、芳香環を含まない臭素含有(メタ)アリルエステル(特開2003−66201号公報参照)、アリル(メタ)アクリレート(特開平5−286896号公報参照)、アリルエステル樹脂(特開平5−286896号公報、特開2003−66201号公報参照)、アクリル酸エステルとエポキシ基含有不飽和化合物の共重合化合物(特開2003−128725号公報参照)、アクリレート化合物(特開2003−147072号公報参照)、アクリルエステル化合物(特開2005−2064号公報参照)等が挙げられる。これらの熱硬化性アリルエステル樹脂には、各種添加剤の使用が可能である。
(2)光硬化性樹脂
当該光硬化性樹脂としては、アクリル樹脂,エポキシ樹脂が好適に使用され、下記ではこれら物質について具体的に説明する。
(2.1)光硬化性アクリル樹脂
[樹脂成分(モノマー成分)]
当該光硬化性アクリル樹脂の樹脂成分(モノマー成分)としては、上記(1.1)の[樹脂成分(モノマー成分)]と同様のものを使用することができる。
[光重合開始剤]
当該光重合開始剤には様々な種類の開始剤があるが、厚膜材料の特徴として、開始剤自身の吸収により、光が内部まで浸透し難いことが挙げられる。そこで、本発明の好ましい実施形態では、アクリル樹脂を使用する場合の光重合開始剤はブロードで比較的小さな吸収帯または吸収端をもつ高効率開始剤であるのが好ましい。当該光重合開始剤としては、例えば、α−アミノアセトフェノン、α−ヒドロキシアセトフェノン、アシルフォスフィンオキサイド、増感剤等が挙げられる。
α−アミノアセトフェノンは特に長波長吸収をもつもの(極大吸収波長325nm以上)が望ましく、その具体例としては、チバスペシャリティケミカルズ社製IRGACURE 369,IRGACURE 379,IRGACURE 907等が挙げられる。また、α−ヒドロキシアセトフェノンとしては、チバスペシャリティケミカルズ社製IRGACURE 127等が挙げられる。
光重合開始剤の添加量は、樹脂成分に対し、0.01〜10質量%、好ましくは0.1〜8質量%、さらに好ましくは0.5〜5質量%とする。
光重合開始剤の配合量は、樹脂成分100質量部に対して、0.001質量部以上、好ましくは0.01質量部以上、更に好ましくは0.05質量部以上である。その上限は、通常1質量部以下、好ましくは0.5質量部以下、更に好ましくは0.1質量部以下である。光重合開始剤の添加量が多すぎると、重合が急激に進行し、得られる硬化体の複屈折を大きくするだけでなく色相も悪化する。公知の技術として特開2004−352781号公報に記載されているように、この光重合開始剤の配合量を5質量部とした場合、光重合開始剤の吸収により、紫外線の照射と反対側に光が到達できずに未硬化の部分が生ずる。また、黄色く着色し色相の劣化が著しくなる。一方、少なすぎると放射線照射を行っても重合が十分に進行しないおそれがある。
(2.2)光硬化性エポキシ樹脂
[樹脂成分(モノマー成分)]
当該光硬化性エポキシ樹脂の樹脂成分(モノマー成分)としては、上記(1.2)の[樹脂成分(モノマー成分)]と同様のものを使用することができる。
[光重合開始剤]
当該光重合開始剤としては、カチオン型光重合開始剤、アニオン型光重合開始剤が挙げられる。カチオン型光重合開始剤の例としては、スルフォニウム塩、ヨードニウム塩、ジアゾニウム塩、フェロセニウム塩などがある。
(2.2)光硬化性エポキシ樹脂
[樹脂成分(モノマー成分)]
当該光硬化性エポキシ樹脂の樹脂成分(モノマー成分)としては、上記(1.2)の[樹脂成分(モノマー成分)]と同様のものを使用することができる。
[光重合開始剤]
当該光重合開始剤としては、カチオン型光重合開始剤、アニオン型光重合開始剤が挙げられる。カチオン型光重合開始剤の例としては、スルフォニウム塩、ヨードニウム塩、ジアゾニウム塩、フェロセニウム塩などがある。
スルフォニウム塩の例としては、市販品である旭電化工業製アデカオプトマーSP−150,アデカオプトマーSP−170や、三新化学製サンエイドSI−60L,SI−80L,SI100L,SI−150、Dow Chemicals製CYRACURE UVI−6074,UVI−6990,UVI−6976,UVI−6992、ダイセルUCB製Uvacure 1590などが好適に用いられる。
ヨードニウム塩の例としては、GE東芝シリコーン製UV9380や、チバスペシャリティケミカルズ製IRGACURE 250などが好適に用いられる。
光重合開始剤の添加量は、樹脂成分100部に対し、開始剤1〜10部であり、好ましくは4部である。なお、必要に応じて、硬化促進剤を加えても良い。
また、例えばベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル、メチルベンゾイン、エチルベンゾインなどのベンゾインエーテル類がある。また例えば、ジエチルチオキサントンとジメチルアミノ安息香酸の組み合わせのようにチオキサントン系化合物と三級アミン化合物との組み合わせもある。
この光重合開始剤が光重合性組成物(樹脂成分と光重合開始剤とを足し合わせた全体の組成物)に含有される量は0.01〜30質量%であり、好ましくは、0.05〜10質量%である。ここで光重合開始剤が多すぎると光重合層の活性線吸収率が高くなり、光重合層の底面部分の硬化が不充分になる。また少なすぎると充分な感度が出なくなる。
光重合性組成物の熱安定性、保存安定性を向上させるため、光重合性組成物にラジカル重合禁止剤を含有させることは好ましいことである。例えば、p−メトキシフェノール、ハイドロキノン、ピロガロール、ナフチルアミン、tert−ブチルカテコール、塩化第一銅、ニトロソフェニルヒドロキシアミンアルミニウム塩、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、2,2′−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2′−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)等がある。
第1の光学部材22は基本的にはガラスで構成されるが、上記(1.1)で示した熱硬化性アクリル樹脂等の樹脂で構成されてもよい。
第3の光学部材26は第2の光学部材24と同様の硬化性樹脂で構成される。この場合、第2の光学部材24と第3の光学部材26とは互いに同じ種類の硬化性樹脂で構成されてもよいし、異なる種類の硬化性樹脂で構成されてもよい。
また、本発明においては、第1の光学部材22と第2の光学部材の線膨張係数が上述の式(1)の範囲を満たしている限り、第1の光学部材22と第2の光学部材24に用いられる材料の組合せには特に限定はない。本願発明においては、第1の光学部材22と第2の光学部材の線膨張係数の差が小さい方が望ましいが、第1の光学部材と第2の光学部材として同じ樹脂を用いた場合、界面の膜剥がれは効果的に抑制できるものの、光学素子全体が樹脂で構成されることとなり、全体としての線膨張係数の変化は大きくなる。従って、第1の光学部材の材料としてはガラスを使用し、第2の光学部材として、線膨張係数の差が式(1)の範囲を満たす範囲で樹脂を用いることが好ましい。第1の光学部材としてガラス材料を用いることで、第2の光学部材の熱による変形を抑制することも可能である。
次に、図4,図5を参照しながら電子機器100の製造方法(光学素子集合体20の製造方法を含む。)について説明する。
図4(a)に示す通り、成形用の型となる成形型30を準備してそこに硬化性樹脂40を流入し、複数のキャビティ32を硬化性樹脂40で充填する。成形型30はキャビティ32が第2の光学部材24に対応した凹形状を呈している。硬化性樹脂40は第2の光学部材24に対応する構成材料であり、硬化性樹脂40として熱硬化性樹脂を使用する場合には成形型30として加熱可能な金属製のものを使用し、光硬化性樹脂を使用する場合には光透過可能な透明なガラス製のものを使用する。
その後、図4(b)に示す通り、成形型30の硬化性樹脂40を充填した側から第1の光学部材22を押圧するように配置し、キャビティ32中に硬化性樹脂40を閉じ込める。
硬化性樹脂40が熱硬化性樹脂である場合には、成形型30を加熱して硬化性樹脂40を硬化させる。
他方、硬化性樹脂40が光硬化性樹脂である場合には、図4(c)に示す通り、光源50を点灯させ硬化性樹脂40を硬化させる。この場合、第1の光学部材22と成形型30とがいずれも透明であるから、好ましくは第1の光学部材22の上方と成形型30の下方との両方から光を硬化性樹脂40に照射する。成形型30の上方から入射した光は、第1の光学部材22を透過して硬化性樹脂40に到達する。他方、成形型30の下方から入射した光は成形型30を透過して硬化性樹脂40に到達する。
なお、第1の光学部材22の上方と成形型30の下方とのいずれか一方の方向から光照射するようにしてもよい。
光源50としては、H−Lamp(高圧水銀ランプ)、G−Lamp、F−Lamp等のランプを使用可能であるが、発光の安定性の観点から、光源50としては波長365nmにピークを有する高圧水銀ランプを用いるのが好ましい。光源50の光強度を均一化させるため、光源50と第1の光学部材22,成形型30との間には必要に応じてフィルタ等を介在させてもよい。
以上の加熱処理又は光照射により、硬化性樹脂40が硬化し、第1の光学部材22を成形型30から離型することで、第1の光学部材22の表面に複数の第2の光学部材24が形成される。そして、第1の光学部材22を裏返して再度図4(a)〜(c)の各工程の処理を繰り返し実行し、図4(d)に示す通り、第1の光学部材22の裏面にも複数の第3の光学部材26を形成することができる。
その後、図4(e)に示す通り、第1の光学部材22を第2,第3の光学部材24,26ごとに切断・分割し、複数の光学素子集合体20が製造される。
光学素子集合体20の製造が終了したら、基板モジュール5とレンズモジュール6とを組み立て、図5(a)に示す通り、レンズケース15内に予め装着されたカラー部材17の下端部がサブ基板10の上面に当接するまでレンズケース15の装着部15bをサブ基板10の装着孔10aに挿通・固定し、撮像モジュール2を形成する。
その後、図5(b)に示す通り、予め半田等の導電性材料18が塗布(ポッティング)された回路基板1の所定の実装位置に撮像モジュール2やその他の電子部品を載置する。その後、図5(c)に示す通り、撮像モジュール2やその他の電子部品を載置した回路基板1をベルトコンベア等でリフロー炉(図示略)に移送し、当該回路基板1を230〜270℃程度の温度で5〜10分程度加熱(リフロー処理)する。リフロー処理の結果、導電性材料18が溶融して撮像モジュール2がその他の電子部品と一緒に回路基板1に実装され、これをカバーケース3内に組み込むことで電子機器100が製造される。
以上の本実施形態では、第1,第2の光学部材22,24の各線膨張係数α1,α2の差が式(1)の条件を満たし一定範囲内に収まっているから、撮像モジュール2を回路基板1に実装する際にリフロー処理に供しても、第2の光学部材24が第1の光学部材22から剥離するのを防止することができる。またこの関係は、第1,第3の光学部材22,26の各線膨張係数α1,α3の差においても同様となっているから、第3の光学部材26が第1の光学部材22から剥離するのを防止することができる。
(1)サンプルの作製
[実施例1]
表面を研磨し平滑にした厚さ1mmのガラス板(Schott社製,BK7)を第1材料とした。
[実施例1]
表面を研磨し平滑にした厚さ1mmのガラス板(Schott社製,BK7)を第1材料とした。
1,10−デカンジオールジアクリレート(新中村化学,NKエステルA−DOG)に対し、硬化開始剤としてジt−ブチルパーオキサイド(日本油脂,パーブチルD)を1%混合し、この液体を第2材料とした。
第1材料の上に第2材料を2ml滴下し、これをオーブンで170℃,5分間加熱して第2材料を硬化させ、その後真空下で200℃,1時間放置し(アフターキュア)、アフターキュア後の第1,第2材料の組合せを「実施例1」のサンプルとした。
[実施例2]
第1材料は実施例1と同様とした。
[実施例2]
第1材料は実施例1と同様とした。
脂環式ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(JER(ジャパンエポキシレジン株式会社),YX8000)100質量部に対し、酸無水物系硬化剤を80質量部混合し、この液体を第2材料とした。
第1材料の上に第2材料を2ml滴下し、これをオーブンで130℃,5分間加熱して第2材料を硬化させ、その後真空下で150℃,1時間放置し(アフターキュア)、アフターキュア後の第1,第2材料の組合せを「実施例2」のサンプルとした。
[実施例3]
第1材料は実施例1と同様とした。
[実施例3]
第1材料は実施例1と同様とした。
ポリジアリルフタレート(昭和電工,BA901)を第2材料とした。
第1材料の上に第2材料を2ml滴下し、これをオーブンで110℃,30分間加熱して第2材料を硬化させ、その後真空下で130℃,1時間放置し(アフターキュア)、アフターキュア後の第1,第2材料の組合せを「実施例3」のサンプルとした。
[実施例4]
第1材料は実施例1と同様とした。
[実施例4]
第1材料は実施例1と同様とした。
トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート(東亜合成,アロニックスM−309)に光硬化開始剤1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ,イルガキュアー184)を0.1%混合し、この液体を第2材料とした。
第1材料の上に第2材料を2ml滴下し、これに対しメタルハライドランプで3000mJ/cm2の光を照射して第2材料を硬化させ、その後真空オーブン中で150℃,1時間加熱し(アフターキュア)、アフターキュア後の第1,第2材料の組合せを「実施例4」のサンプルとした。
[実施例5]
第1材料は実施例1と同様とした。
[実施例5]
第1材料は実施例1と同様とした。
脂環式エポキシ樹脂(ダイセル化学,EHPE−3150)100質量部に対し光重合開始剤アリールスルホニウム塩誘導体(ADEKA,SP−172)1質量部混合し、この液体を第2材料とした。
第1材料の上に第2材料を2ml滴下し、これに対しメタルハライドランプで5000mJ/cm2の光を照射して第2材料を硬化させ、その後真空オーブン中で150℃,1時間加熱し(アフターキュア)、アフターキュア後の第1,第2材料の組合せを「実施例5」のサンプルとした。
[実施例6]
実施例1の第2材料として用いたアクリル樹脂を、1mmのスペーサーを介した2枚のガラス板間に注入し、オーブン中で170℃,5分間加熱して硬化させ、厚さ1mmのアクリル板を作製した。その後、そのアクリル板を真空下で200℃,1時間放置し(アフターキュア)、アフターキュア後のアクリル板を第1材料とした。
[実施例6]
実施例1の第2材料として用いたアクリル樹脂を、1mmのスペーサーを介した2枚のガラス板間に注入し、オーブン中で170℃,5分間加熱して硬化させ、厚さ1mmのアクリル板を作製した。その後、そのアクリル板を真空下で200℃,1時間放置し(アフターキュア)、アフターキュア後のアクリル板を第1材料とした。
第1材料の上に、実施例2の第2材料と同様の第2材料を2ml滴下し、これをオーブンで130℃,5分間加熱して第2材料を硬化させ、その後真空下で150℃,1時間放置し(アフターキュア)し、アフターキュア後の第1,第2材料の組合せを「実施例6」のサンプルとした。
[実施例7〜9]
第1材料は実施例6と同様とした。
[実施例7〜9]
第1材料は実施例6と同様とした。
第2材料を実施例3〜5のそれと同様として、実施例3〜5と同様の方法で「実施例7〜9」のサンプルを作製した。
[実施例10]
第1材料は実施例1と同様とした。
[実施例10]
第1材料は実施例1と同様とした。
1,10−デカンジオールジアクリレート(新中村化学,NKエステルA−DOG)に対し、硬化開始剤としてジt−ブチルパーオキサイド(日本油脂,パーブチルD)を1%混合し、この液体を第2材料,第3材料とした。
第1材料の上に第2材料を2ml滴下し、これをオーブンで170℃,5分間加熱して第2材料を硬化させ、さらに第1材料の反対面上にも第3材料を2ml滴下し、これをオーブンで170℃,5分間加熱して第3材料を硬化させ、その後真空下で200℃,1時間放置し(アフターキュア)、アフターキュア後の第1〜第3材料の組合せを「実施例10」のサンプルとした。
[実施例11]
第1材料は実施例1と同様とした。
[実施例11]
第1材料は実施例1と同様とした。
トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート(東亜合成,アロニックスM−309)に光硬化開始剤1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ,イルガキュアー184)を0.1%混合し、この液体を第2材料,第3材料とした。
第1材料の上に第2材料を2ml滴下し、これに対しメタルハライドランプで3000mJ/cm2の光を照射して第2材料を硬化させ、さらに第1材料の反対面上にも第3材料を2ml滴下し、これに対しメタルハライドランプで3000mJ/cm2の光を照射して第3材料を硬化させ、その後真空オーブン中で150℃,1時間加熱し(アフターキュア)、アフターキュア後の第1〜第3材料の組合せを「実施例11」のサンプルとした。
[実施例12]
第1材料は実施例1と同様とした。
[実施例12]
第1材料は実施例1と同様とした。
脂環式エポキシ樹脂(ダイセル化学,EHPE−3150)100質量部に対し光重合開始剤アリールスルホニウム塩誘導体(ADEKA,SP−172)1質量部混合し、この液体を第2材料,第3材料とした。
第1材料の上に第2材料を2ml滴下し、これに対しメタルハライドランプで5000mJ/cm2の光を照射して第2材料を硬化させ、さらに第1材料の反対面上にも第3材料を2ml滴下し、これに対しメタルハライドランプで5000mJ/cm2の光を照射して第3材料を硬化させ、その後真空オーブン中で150℃,1時間加熱し(アフターキュア)、アフターキュア後の第1〜第3材料の組合せを「実施例12」のサンプルとした。
[比較例1]
第1材料は実施例1と同様とした。
[比較例1]
第1材料は実施例1と同様とした。
付加反応硬化型シリコーン樹脂(東レ・ダウコーニング,SR7010)のA液とB液を1:1で混合し、この液体を第2材料とした。
第1材料の上に第2材料を2ml滴下し、これをオーブンで150℃,1時間加熱して第2材料を硬化させ、その後真空下で180℃,1時間放置し(アフターキュア)、アフターキュア後の第1,第2材料の組合せを「比較例1」のサンプルとした。
[比較例2]
第1材料は実施例6と同様とした。
[比較例2]
第1材料は実施例6と同様とした。
付加反応硬化型シリコーン樹脂(東レ・ダウコーニング,SR7010)のA液とB液を1:1で混合し、この液体を第2材料とした。
第1材料の上に第2材料を2ml滴下し、これをオーブンで150℃,1時間加熱して第2材料を硬化させ、その後真空下で180℃,1時間放置し(アフターキュア)、アフターキュア後の第1,第2材料の組合せを「比較例2」のサンプルとした。
[比較例3]
第1材料は実施例1と同様とした。
[比較例3]
第1材料は実施例1と同様とした。
付加反応硬化型シリコーン樹脂(東レ・ダウコーニング,SR7010)のA液とB液を1:1で混合し、この液体を第2材料,第3材料とした。
第1材料の上に第2材料を2ml滴下し、これをオーブンで150℃,1時間加熱して第2材料を硬化させ、さらに第1材料の反対面上にも第3材料を2ml滴下し、これをオーブンで150℃,1時間加熱して第3材料を硬化させ、その後真空下で180℃,1時間放置し(アフターキュア)、アフターキュア後の第1〜第3材料の組合せを「比較例3」のサンプルとした。
以上の実施例1〜12,比較例1〜3の各サンプルの第1〜第3材料の組合せを表1に示す(各材料の製造メーカー,グレード名も併せて表1下段に示す)。
なお、実施例1〜12,比較例1〜3の各サンプルにおいて、第1材料は図2,図3の第1の光学部材22に相当する部材の材料を示し、第2材料は図2,図3の第2の光学部材24に相当する部材の材料を示し、第3材料は図2,図3の第3の光学部材26に相当する部材の材料を示している。
(2)線膨張係数の測定
実施例1〜12,比較例1〜3のサンプルの作製とは別に、各サンプルの構成材料(第1〜第3材料)について、単体で(接合しない状態で)厚み1mmのプレートを作製し、各サンプルの構成材料の平均線膨張係数(JIS K7197に準拠している。)を求めた。
実施例1〜12,比較例1〜3のサンプルの作製とは別に、各サンプルの構成材料(第1〜第3材料)について、単体で(接合しない状態で)厚み1mmのプレートを作製し、各サンプルの構成材料の平均線膨張係数(JIS K7197に準拠している。)を求めた。
測定では、セイコー電子(株)製TMA/SS120C型熱応力歪測定装置を用い、窒素雰囲気下で1分間に5℃の割合で温度を30℃から300℃まで上昇させて20分間保持し、30〜150℃の時の値を測定して平均線膨張係数を求めた。測定した線膨張係数をサンプルごとに表2に示し、併せて第1材料と第2材料との線膨張係数の差(|α1−α2|),第1材料と第3材料との線膨張係数の差(|α1−α3|)も示す。
なお、表2中には各サンプルの「成形時間」も示したが、この成形時間は第1〜第3材料が樹脂である場合に、その表面に液状のものが残っていない状態を硬化したとみなして金型からの取り出し可能と仮定した時間であり、アフターキュア時間は含まれていない。
(3)サンプルの評価
zygo社製干渉計を用いて各サンプルの最大高さ(JIS B0601に準拠している。以後「Ry」と表記する。)を測定した。その後、各サンプルに対して図6のリフロー処理を3回繰り返した。具体的に図6のリフロー処理においては、「平均ランプアップ速度(TsmaxからTpまでの速度)」を最大3℃/秒とし、「プレヒート最小温度(Tsmin)」を150℃とし、「プレヒート最大温度(Tsmax)」を200℃とし、「プレヒート時間(tsminからtsmaxまでの時間)」を60〜180秒とし、「維持温度(TL)」を217℃とし、「維持時間(tL)」を60〜150秒とし、「ピーク温度(Tp)」を260℃とし、「ピーク時間(tp)」を20〜40秒とし、「ランプダウン速度」を最大6℃/秒とし、「25℃からピーク温度までの時間」を最大8分とした。
(3.1)外観検査
リフロー後の各サンプルの外観を確認した。その確認結果を表2に示す。表2中、「○」,「×」の基準は下記の通りである。
(3)サンプルの評価
zygo社製干渉計を用いて各サンプルの最大高さ(JIS B0601に準拠している。以後「Ry」と表記する。)を測定した。その後、各サンプルに対して図6のリフロー処理を3回繰り返した。具体的に図6のリフロー処理においては、「平均ランプアップ速度(TsmaxからTpまでの速度)」を最大3℃/秒とし、「プレヒート最小温度(Tsmin)」を150℃とし、「プレヒート最大温度(Tsmax)」を200℃とし、「プレヒート時間(tsminからtsmaxまでの時間)」を60〜180秒とし、「維持温度(TL)」を217℃とし、「維持時間(tL)」を60〜150秒とし、「ピーク温度(Tp)」を260℃とし、「ピーク時間(tp)」を20〜40秒とし、「ランプダウン速度」を最大6℃/秒とし、「25℃からピーク温度までの時間」を最大8分とした。
(3.1)外観検査
リフロー後の各サンプルの外観を確認した。その確認結果を表2に示す。表2中、「○」,「×」の基準は下記の通りである。
「○」…第2,第3材料の剥がれや浮きはない
「×」…第2,第3材料の剥がれや浮きが発生している
(3.2)ΔRyの測定
各サンプルについて、リフロー前に測定したRyをリフロー後においても測定し、リフロー前後におけるRyの変化率(ΔRy)を算出した。その算出結果を表2に示す。表2中、「○」,「×」の基準は下記の通りである。
「×」…第2,第3材料の剥がれや浮きが発生している
(3.2)ΔRyの測定
各サンプルについて、リフロー前に測定したRyをリフロー後においても測定し、リフロー前後におけるRyの変化率(ΔRy)を算出した。その算出結果を表2に示す。表2中、「○」,「×」の基準は下記の通りである。
「○」…ΔRyが1μm未満である
「×」…ΔRyが1μm以上である
「×」…ΔRyが1μm以上である
(4)まとめ
表2に示す通り、実施例1〜12のサンプルは、比較例1〜3のサンプルに比較して外観上もΔRyの値も優れており、リフロー処理に耐えうる結果を有していた。以上から、互いに接合される材料同士で(第1材料と第2材料,又は第1材料と第3材料)線膨張係数の差が100以下である場合には、リフロー処理に供しても一方の光学部材から他方の光学部材が剥離するのを防止することができることがわかった。
表2に示す通り、実施例1〜12のサンプルは、比較例1〜3のサンプルに比較して外観上もΔRyの値も優れており、リフロー処理に耐えうる結果を有していた。以上から、互いに接合される材料同士で(第1材料と第2材料,又は第1材料と第3材料)線膨張係数の差が100以下である場合には、リフロー処理に供しても一方の光学部材から他方の光学部材が剥離するのを防止することができることがわかった。
Claims (8)
- ガラス又は硬化性樹脂から構成される第1の光学部材と、硬化性樹脂から構成される第2の光学部材とを互いに接合した光学素子集合体であって、
前記第1の光学部材の線膨張係数をα1(×10−6ppm/℃)と、前記第2の光学部材の線膨張係数をα2(×10−6ppm/℃)としたとき、式(1)の条件を満たすことを特徴とする光学素子集合体。
|α1−α2|≦100 … (1) - 請求の範囲第1項に記載の光学素子集合体において、
前記第1の光学部材の前記第2の光学部材との接合側の反対側には、硬化性樹脂から構成される第3の光学部材が接合されており、
前記第3の光学部材の線膨張係数をα3(×10−6ppm/℃)としたとき、式(2)の条件を満たすことを特徴とする光学素子集合体。
|α1−α3|≦100 … (2) - 請求の範囲第1項又は第2項に記載の光学素子集合体において、
前記第1の光学部材がガラスであることを特徴とする光学素子集合体。 - 請求の範囲第1項〜第3項のいずれか一項に記載の光学素子集合体において、
前記硬化性樹脂が熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂であることを特徴とする光学素子集合体。 - 請求の範囲第3項に記載の光学素子集合体において、
前記熱硬化性樹脂がアクリル樹脂、エポキシ樹脂又はアリルエステル樹脂であることを特徴とする光学素子集合体。 - 請求の範囲第3項に記載の光学素子集合体において、
前記光硬化性樹脂がアクリル樹脂又はエポキシ樹脂であることを特徴とする光学素子集合体。 - 請求の範囲第1項〜第6項のいずれか一項に記載の光学素子集合体と、
前記光学素子集合体で集光された光を検出するセンサデバイスと、
を備えることを特徴とする撮像モジュール。 - 請求の範囲第1項〜第6項のいずれか一項に記載の光学素子集合体と、前記光学素子集合体で集光された光を検出するセンサデバイスとを備える撮像モジュールが基板に実装された電子機器の製造方法であって、
導電性材料が予め塗布された前記基板に対し前記撮像モジュールとこれ以外の他の電子部品とを載置し、前記撮像モジュールを前記他の電子部品とともに前記基板ごとリフロー処理に供して前記導電性材料を溶融させ、前記撮像モジュールと前記他の電子部品とを前記基板に同時実装することを特徴とする電子機器の製造方法。
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