KR20090060758A

KR20090060758A - 웨이퍼 스케일 렌즈조립체 제조방법 및 이에 의해 제조된웨이퍼 스케일 렌즈조립체

Info

Publication number: KR20090060758A
Application number: KR1020070127687A
Authority: KR
Inventors: 오혜란; 장인철; 이석천; 진영수; 이청희
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2009-06-15
Also published as: US20090147368A1; KR100956250B1

Abstract

웨이퍼 스케일 렌즈조립체 제조방법 및 이에 의해 제조되는 웨이퍼 스케일 렌즈조립체를 제공한다.

본 발명은, 제1,2 렌즈기판의 물체측 면 또는 상측 면에 빛이 투과하는 투광영역과 빛이 투과하지 못하는 불투광영역을 각각 복수개 형성하는 단계 ; 상기 제1,2 렌즈기판의 물체측 면 또는 상측 면중 적어도 하나의 면에 굴절력을 갖는 복수개 렌즈요소를 형성하는 단계 ; 및 상기 제1 렌즈기판과 제2 렌즈기판사이에 개재되는 스페이서를 매개로 상기 제1,2 렌즈기판을 적층하는 단계; 를 포함한다.

본 발명에 의하면, 불필요한 광이 이미지 센서의 결상면에 결상되는 것을 방지하여 이미지의 품질을 향상시키고, 공정시간을 줄여 제조원가를 절감할 수 있다.

차단막, 웨이퍼, 렌즈, 투광영역, 불투광영역, 스페이서

Description

웨이퍼 스케일 렌즈조립체 제조방법 및 이에 의해 제조된 웨이퍼 스케일 렌즈조립체{Method for Manufacturing a Wafer Scale Lens Assembly and Wafer Scale Lens Assembly Manufactured By The Same}

본 발명은 웨이퍼 스케일 렌즈조립체를 제조하는 방법 및 이에 제조된 웨이퍼 스케일 렌즈조립체에 관한 것이다.

일반적으로, 이동통신단말기는 초기에는 통신수단의 기능만을 가졌다. 하지만 그 사용이 증대됨에 따라 사진촬영 또는 화상 전송 내지 통신 등 요구되는 서비스가 다양해지고 있으며, 이에 따라 그 기능과 서비스가 진화를 거듭하고 있다. 최근에는 디지털 카메라 기술과 모바일폰 기술을 융합시킨 확장된 새로운 개념의 이동통신단말기, 즉 소위 카메라폰(camera phone 또는 camera mobile phone)이 크게 각광을 받고 있다.

특히, 최근에는 카메라폰에 탑재되는 촬상 광학계에 대하여 소형 / 경량화 / 저비용화가 강력하게 요구되고 있다.

이에 따라, 카메라폰 시장의 성장은 더욱 작고 가벼우면서도 가격이 싼 렌즈를 요구하게 되고,이러한 요구에 맞추어 대량 생산에 유리하면서도 가격이 저렴한 렌즈를 제조하는 방법을 웨이퍼 스케일 렌즈가 개발되었다.

상기 웨이퍼 스케일 렌즈는 일반 사출렌즈와 다르게 개벌적인 조립공정을 거치지 않고 다수의 렌즈를 한번에 적층하여 본딩함으로서 하나의 렌즈 조립체를 구형할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 웨이퍼 스케일 렌즈를 이용한 렌즈 조립체를 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 스케일 렌즈가 적용된 렌즈조립체(1)는 제1 렌즈(10)와 제2 렌즈(20)를 상하로 적층하고 접합하여 제작된다.

이러한 상기 제1 렌즈(10)는 투명한 유리소재로 이루어지는 제1 렌즈기판(13)과, 상기 제1 렌즈기판(13)의 상,하부면에 형성된 제1,2 렌즈요소(11,12) 및 상기 제2 렌즈요소(12)를 둘러싸도록 형성되는 하부격벽(14)을 구비한다.

또한, 상기 제2 렌즈(20)는 제2 렌즈기판(23)과, 상기 제2 렌즈기판(23)의 상,하부면에 형성된 제1,2 렌즈요소(21,22) 및 상기 제2 렌즈요소(22)를 둘러싸도록 형성되는 상부격벽(24)을 구비한다.

이에 따라, 상기 제1 렌즈몸체(10)와 상기 제2 렌즈몸체(20)를 적층하기 위해서는 상기 하부격벽(14)의 상면에 접착제(30)를 도포하고 이 위에 제2 렌즈몸체(20)의 상부격벽(24)을 적층하여 접착함으로서 렌즈 조립체(1)를 제조완성하였다.

그러나, 이러한 종래 방법으로 제조되는 렌즈 조립체(1)는 대량 생산에 유리하면서 제조가격을 낮출 수 있는 장점이 있지만 광학적 성능 이외에 이미지의 질을 저하시키는 문제점이 있었다.

즉 상기 제1렌즈요소(11)의 물체측 렌즈면을 통하여 입사되는 광중 일부 불필요한 광이 이미지센서의 결상면에 입사되어 플레어 현상을 유발하거나 기판이나 격벽에 의해서 굴절되는 난반사를 유발함으로서 이미지의 품질을 저하시키는 치명적인 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 불필요한 광이 이미지 센서의 결상면에 결상되는 것을 방지하여 이미지의 품질을 향상시키고, 공정시간을 줄여 제조원가를 절감하고자 하는 웨이퍼 스케일 렌즈조립체 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 제1,2 렌즈기판의 물체측 면 또는 상측 면에 빛이 투과하는 투광영역과 빛이 투과하지 못하는 불투광영역을 각각 복수개 형성하는 단계 ; 상기 제1,2 렌즈기판의 물체측 면 또는 상측 면중 적어도 하나의 면에 굴절력을 갖는 복수개 렌즈요소를 형성하는 단계 ; 및 상기 제1 렌즈기판과 제2 렌즈기판사이에 개재되는 스페이서를 매개로 상기 제1,2 렌즈기판을 적층하는 단계; 를 포함하는 웨이퍼 스케일 렌즈조립체 제조방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 투광영역은 일정크기의 내경을 갖는 원형개구부로 구비되고, 상기 불투광영역은 상기 원형개구부를 내부중심에 배치하는 사각패턴으로 구비된다.

바람직하게, 상기 불투광영역은 무광택 소재로 이루어진다.

바람직하게, 상기 스페이서는 상기 제1렌즈기판의 상측 면과 상기 제2 렌즈기판의 물체측 면사이에 광경화성 접착제를 매개로 접착된다.

바람직하게, 상기 불투광영역은 이에 인접하는 불투광영역과 300㎛이상 간격 을 두고 구비된다.

바람직하게, 상기 불투광영역과 이에 인접하는 불투광영역간에 형성되는 간격중심을 지나는 절단선을 따라 상기 제1,2 렌즈기판을 절단하는 단계를 추가 포함한다.

또한, 본 발명은 상기의 방법으로 제조된 웨이퍼 스케일 렌즈조립체를 제공한다.

본 발명에 의하면, 제1,2 렌즈기판에 빛이 투과할 수 있는 투광영역과 빛이 투과하지 못하는 불투광영역을 패터닝함으로서 무광택 소재로 패턴닝되는 불투광영역에 의해서 불필요한 잡광이 결상면에 결상되지 못하도록 차단하여 플레어의 발생을 막을 수 있는 것이다.

또한, 제조공정측면에서 웨이퍼 단위의 렌즈기판에 불투광영역 및 투광영역을 패턴닝하는 작업을 초기 단계에서 시행함으로써 실패비용을 절감할 수 있다.

그리고, 렌즈기판과 스페이서에 개재된 접착제를 불투광영역과 이에 인접하는 다른 불투광영역간의 간격을 통해 입사되는 UV광에 의해서 경화되는 광경화제를 사용할 수 있기 때문에, 접착제로서 열경화제를 사용하는 것에 비하여 공정 시간을 감축하여 제조원가를 절감할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

도 2(a)(b)(c)(d)는 본 발명에 의한 웨이퍼 스케일 렌즈조립체를 제조하는 공정을 도시한 순서도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의한 웨이퍼 스케일 렌즈 조립체를 제조하는 방법은 먼저 도 2(a)에 도시한 바와 같이, 유리소재로 이루어진 투명기판인 제1렌즈기판(110) 또는 제2렌즈기판(120)을 제공한다.

상기 제1,2 렌즈기판(110,120)의 물체측 면(도면상 상부표면) 또는 상측 면(도면상 하부표면)에 빛이 통과하는 투광영역(131)과 빛이 전혀 통과하지 못하는 불투광영역(132)을 각각 복수개 형성한다.

상기 투광영역(131)은 일정크기의 내경을 갖는 원형개구부로 구비되고, 상기 불투광영역(132)은 원형개구부를 내부중심에 배치하도록 상기 제1,2렌즈기판(110,120)의 표면에 사각패턴으로 구비된다.

여기서, 상기 불투광영역(132)은 외부로부터 입사되는 빛의 난반사에 의한 플레어 현상을 방지할 수 있도록 무광택 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 투광영역(131)이 유효경과 일치하는 원형개구부로 이루어짐으로서 회전대칭 광학계에서 유효광을 자르는 영역이 없도록 하였으며, 상기 불투광영역(132)이 사각패턴으로 이루어짐으로서 하나의 렌즈기판에 최대한 많은 형성갯수를 갖도록 패턴닝할 수 있는 것이다.

이러한 불투광영역(132)은 블랙 포토 레지스트(Black Photo-Resist)와 같은 수지 조성물을 소재로 하여 감광성 수지(Photo Resist)층으로 제1,2 렌즈기판(110,120)의 표면에 일체로 형성될 수 있다.

상기 불투광영역(132)에 채용되는 감광성 수지층은 높은 친수성을 갖추어 UV 경화성 폴리머와의 접착력이 우수하기 때문에 추가로 감광성 수지층 위에 접착용 층을 별도로 형성할 필요가 없어진다.

그리고, 상기 제1,2 렌즈기판(110,120)은 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 투광영역(131)과 불투광영역(132)이 복수개 형성되는 투명한 웨이퍼기판으로 구비된다.

이어서, 상기 투광영역(131)과 불투광영역(132)을 구비하는 제1,2기판(110,120)은 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 물체측 면 또는 상측 면중 적어도 하나의 면에 굴절력을 갖는 복수개 렌즈요소(111,112,121,122)를 형성한다.

즉, 상기 제1,2 렌즈기판(110,120)에 렌즈요소를 형성하는 작업은 광경화성 수지를 상기 제1,2 렌즈기판(110,120)의 물체측 면이나 상측 면에 각각 도포한 다음, 상기 제1,2렌즈기판(110,120)을 하부금형으로 하고 내부면에 렌즈캐비티가 형성된 렌즈금형(미도시)을 상부금형으로 하여 이들을 상하합형한다.

이러한 상태에서, 상기 제1,2 렌즈기판(110,120)으로 UV광을 조사하게 되면, 상기 제1,2 렌즈기판(110,120)과 렌즈금형사이의 광경화성 수지가 경화되면서 구면 또는 비구면의 곡면을 갖는 렌즈요소(111,112,121,122)를 성형하게 된다.

이때, 상기 불투광영역(132)은 상기 렌즈요소(111,112,121,122)와 상기 제1,2기판(110,120)의 표면사이에 개재되며, 상기 렌즈요소(111,112,121,122)의 광축중심은 원형개구부로 이루어지는 투광영역(131)의 중심과 서로 일치되어야 한다.

그리고, 별도로 각각 제작된 제1 렌즈기판(110)과 제2 렌즈기판(120)은 도 2(c)에 도시한 바와 같이, 이들 사이에 개재되는 스페이서(140)를 매개로 하여 상기 제1,2 렌즈기판(110,120)을 상하로 적층한다.

여기서, 상기 제1,2렌즈기판(110,120)은 렌즈요소(111,112,121,122)의 광축들이 서로 일치하고, 이미지 센서의 결상면(IP)의 중심과 서로 일치되도록 적층배치되어야 한다.

또한, 상기 제1,2 렌즈기판(110,120)간의 상하 간격을 일정하게 유지하거나 상기 제2 렌즈기판(120)과 이미지 센서의 결상면(IP)간의 상하 간격을 일정하게 유지하기 위해서 일정길이를 갖는 스페이서(140)를 사용하게 된다.

이러한 스페이서(140)는 상기 제1 렌즈기판(110)의 상측 면과 상기 제2 렌즈기판의 물체측 면사이에 광경화성 접착제(145)를 매개로 하여 접착되거나 상기 제2 렌즈기판(120)의 상측면과 이미지 센서사이에 광경화성 접착제를 매개로 접착되는 지지부재이다.

한편, 상기 불투광영역(132)은 이에 인접하는 불투광영역(132)과의 사이의 간격(W)을 최소한 300㎛이상 두고 구비되어 UV광을 투과시킬 수 있는 개구영역을 형성함으로서, 상기 간격(W)을 통해 투과되는 UV광으로서 광경화제(140)를 광경화시킬 수 있기 때문에 열경화공정에 비하여 상대적으로 공정시간을 단축할 수 있는 광경화공정을 채택할 수 있는 것이다.

이어서, 상기 광경화제(140)를 UV광 조사에 의해 경화시킨 후, 상기 불투광 영역(132)과 이에 인접하는 불투광영역(132)간에 형성되는 간격(W)의 중심을 지나는 절단선을 따라 상기 제1,2 렌즈기판(110,120)을 절단하게 되면, 도 2(d)에 도시 한 바와 같이, 렌즈요소(111,112,121,122)가 상측 면과 물체측 면에 각각 형성된 제1,2 렌즈기판(110,120)와, 광량을 조절하도록 제1,2 렌즈기판(110,120)의 물체측 면과 상측 면에 각각 형성되는 투광 및 불투광영역(131,132) 및 이들 사이의 간격을 유지하는 스페이서(140)를 포함하는 하나의 웨이퍼 스케일 렌즈조립체(100)를 대량으로 제조완성하게 된다.

이때, 상기 불투광 영역(132)과 이에 인접하는 불투광영역(132)간에 형성되는 간격(W)은 최소한 300㎛ 이상으로 구비되기 때문에, 상기 제1,2 렌즈기판(110,120)의 절단시 기판의 적층상태를 스페이서(140)로서 지지하는 영역이 최소한 100㎛ 이상으로 유지하여 렌즈기판간의 적층상태를 안정적으로 유지할 수 있는 것이다.

즉, 제1,2렌즈기판(110,120)의 물체측 면과 상측 면에 무광택 소재로 이루어진 불투광영역(132)을 패턴닝함과 동시에 그 내부 중심에 투광영역(131)을 형성하고, 상기 제1,2 렌즈기판(110,120)의 적어도 한면 이상에 렌즈요소(111,112,121,22)를 형성한 다음, 상기 렌즈요소가 형성된 렌즈기판(110,120)을 스페이서(140)를 매개로 적층하여 제조원성된 웨이퍼 스케일 렌즈조립체(100)로 빛이 입사되면, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 렌즈기판(110)에 형성된 투광영역(131)을 통하여 필요한 광만이 입사되고, 불필요한 빛인 잡광은 불투광영역(132)에 의해서 차단되어 내부 전반사에 의한 플레어 현상을 근본적으로 방지하고 이로 인하여 결상면(IP)에 결상되는 이미지의 화질을 높일 수 있는 것이다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명 의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

도 2(a)(b)(c)(d)는 본 발명에 의한 웨이퍼 스케일 렌즈조립체 제조방법을 도시한 순서도이다.

도 3은 본 발명에 의한 웨이퍼 스케일 렌즈조립체를 제조하는데 사용되는 제1,2렌즈기판의 평면도이다.

도 4는 본 발명에 의한 웨이퍼 스케일 렌즈조립체를 적용한 렌즈광학계를 도시한 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 제1 렌즈기판 120 : 제2 렌즈기판

111,112,121,122 : 렌즈요소

131 : 투광영역 132 : 불투광영역

140 : 스페이서 145 ; 접착제

Claims

제1,2 렌즈기판의 물체측 면 또는 상측 면에 빛이 투과하는 투광영역과 빛이 투과하지 못하는 불투광영역을 각각 복수개 형성하는 단계 ;

상기 제1,2 렌즈기판의 물체측 면 또는 상측 면중 적어도 하나의 면에 굴절력을 갖는 복수개 렌즈요소를 형성하는 단계 ; 및

상기 제1 렌즈기판과 제2 렌즈기판사이에 개재되는 스페이서를 매개로 상기 제1,2 렌즈기판을 적층하는 단계; 를 포함하는 웨이퍼 스케일 렌즈조립체 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 투광영역은 일정크기의 내경을 갖는 원형개구부로 구비되고, 상기 불투광영역은 상기 원형개구부를 내부중심에 배치하는 사각패턴으로 구비됨을 특징으로 하는 웨이퍼 스케일 렌즈조립체 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 불투광영역은 무광택 소재로 이루어짐을 특징으로 하는 웨이퍼 스케일 렌즈조립체 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 스페이서는 상기 제1렌즈기판의 상측 면과 상기 제2 렌즈기판의 물체측 면사이에 광경화성 접착제를 매개로 접착됨을 특징으로 하는 웨이퍼 스케일 렌즈조립체 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 불투광영역은 이에 인접하는 불투광영역과 300㎛이상 간격을 두고 구비됨을 특징으로 하는 웨이퍼 스케일 렌즈조립체 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 불투광영역과 이에 인접하는 불투광영역간에 형성되는 간격중심을 지나는 절단선을 따라 상기 제1,2 렌즈기판을 절단하는 단계를 추가 포함됨을 특징으로 하는 웨이퍼 스케일 렌즈조립체 제조방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 웨이퍼 스케일 렌즈조립체.