TWI403779B - 鏡頭組及其形成方法 - Google Patents

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Description

鏡頭組及其形成方法
本發明有關於鏡頭組及其形成方法，且特別是有關於具有精準的焦距之鏡頭組。
電子影像元件(electronic imaging devices)具廣大的應用範圍，例如數位相機(digital cameras)、數位錄影機(digital video recorders)、可照相手機(image capture capable mobile phones)、及監視器(monitors)等。電子影像元件，例如影像感測模組(image sensor modules)一般可藉由光感測器(photodetector)將所接收之光線轉化為電子訊號。通常，電子影像元件包括影像感測晶片(image sensor chip)及光學鏡頭組(optical lens assembly)。光學鏡頭組(或透鏡組)用以將物體之影像投射至影像感測晶片上。因此，光學鏡頭組之影像投射品質決定了影像感測晶片所處理之影像訊號的品質。假如光學鏡頭組無法精準地將投影影像對焦至影像感測晶片上，將發生〝離焦(out-of-focus)〞問題，使影像品質降低。
因此，業界亟需具有精準對焦長度的鏡頭組。
本發明一實施例提供了一種鏡頭組的形成方法，包括提供第一透鏡層，具有第一透明基板及第一透鏡，第一透鏡位於第一透明基板之上；提供第二透鏡層，具有第二透 明基板及第二透鏡，第二透鏡位於第二透明基板之上；將第一透鏡層堆疊在第二透鏡層之上；於第一透鏡層與第二透鏡層之間形成間隔結構；以及在形成間隔結構之後，將第一透明基板薄化至第一厚度。
本發明一實施例提供一種鏡頭組，包括第一透鏡層，具有第一透明基板及第一透鏡，第一透鏡位於第一透明基板之上；第二透鏡層，具有第二透明基板及第二透鏡，第二透鏡位於第二透明基板之上；以及第一間隔結構，位於第一透鏡層與第二透鏡層之間，其中第一間隔層與第一透明基板及第二透明基板直接接觸。
應了解的是以下之敘述提供許多不同的實施例或例子，用以實施本發明之不同樣態。以下所述特定的元件及排列方式儘為本發明之簡單描述。當然，這些僅用以舉例而非本發明之限定。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號或標示。這些重複僅為了簡單清楚地敘述本發明，不代表所討論之不同實施例及/或結構之間具有任何關連性。再者，當述及一第一材料層位於一第二材料層上或之上時，包括第一材料層與第二材料層直接接觸或間隔有一或更多其他材料層之情形。
第1-8圖顯示根據本發明一實施例之鏡頭組(lens assembly)的製程剖面圖。請參照第1圖，首先提供透鏡層100，其具有透明基板102及位於透明基板102上之透鏡104a。透明基板102可包括玻璃基板、石英基板(quartz substrate)、透明高分子基板、或其他相似基板等。透鏡104a可包括透明材料，例如是透明的樹脂。透鏡104a可藉由(但不限於)透鏡設置製程(lens mounting process)而形成於透明基板102上。應注意的是，透鏡104a之形狀或結構不限於第1圖所示之特定型式。在其他實施例中，透鏡可具有不同於第1圖所示之形狀或結構。取決於需求，可修飾透鏡之形狀或結構。
請參照第2圖，提供透鏡層200，其具有透明基板202及位於透明基板102上之透鏡204a。透鏡層200與透鏡層100可彼此相似或相同。在接下來的堆疊製程中，透鏡層200將堆疊於透鏡層100之上。為了接合，將於透鏡層100與透鏡層200之間形成間隔結構。在一實施例中，間隔結構可藉由接合兩分別形成在透鏡層100及透鏡層200上之間隔層而形成。
例如，如第2圖所示，直接於透鏡層100之透明基板102上形成間隔層106。相似地，亦直接於透鏡層200之透明基板202上形成間隔層206。在一實施例中，每一間隔層106及間隔層206皆包括高分子材料，其例如可藉由微影製程而被圖案化，並可黏著至一基板，例如是矽基板或玻璃基板。例如，每一間隔層106及間隔層206皆可包括(但不限於)環氧樹脂(Epoxy resin)、矽氧烷樹脂(Silicone resin)、丙烯酸樹脂(Acrylic resin)、光起始劑(photo initiator)、或前述之組合。
在一實施例中，間隔層(未顯示)藉著例如旋轉塗佈(spin coating)製程、噴塗(spray coating)製程、或壓合 (lamination)製程而直接形成於透鏡層100之透明基板102上。接著，藉由微影製程將部分的間隔層移除，因而將間隔層圖案化以形成圖案化的間隔層106。在第2圖所示之實施例中，間隔層106不與透鏡104a接觸。間隔層206亦直接形成於透鏡層200之透明基板202上，且不與透鏡204a接觸。
在一些情形中，間隔層之圖案化可能會失敗。例如，間隔層可能會覆蓋在不適合的部分上，例如覆蓋在部分的透鏡上。在此情形下，可接著進行重工步驟(rework process)，可藉著適合的溶劑將間隔層移除，例如可使用丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)或其相似物。在移除間隔層之後，可接著形成新的間隔層。基於間隔層可重工(reworkable)的特性，可增進透鏡組之產線產能(line yield)。此外，間隔層106及206之厚度是可視需求而調整的。例如，可調整間隔層的沉積製程參數以使間隔層具有適合的厚度。
接著，如第2圖所示，將透鏡層100與透鏡層200彼此對準，且使透明基板102上之間隔層106與透明基板202上之間隔層206彼此對準。因為間隔層106及間隔層206皆包括具黏性之高分子材料，所以間隔層106及間隔層206適合於與其他結構接合。因此，不需於間隔層106與間隔層206之接合界面之間塗佈黏著劑或黏著膠。此技藝人士當可明瞭，黏著劑在厚度的控制上可能會有超過20%的誤差。因此，若黏著劑不於堆疊透鏡層100及透鏡層200期間使用，透鏡104a及透鏡204a之間的距離將可準確地控 制。當透鏡104a及透鏡204a之間的距離可準確地控制時，透鏡104a及透鏡204a可準確地聚焦投影影像，因而增進鏡頭組的影像投影品質。
請參照第3圖，透鏡層100及透鏡層200透過間隔層106及間隔層206而相對堆疊。如上所述，由於間隔層106及間隔層206具有黏性之特性，間隔層106及間隔層206可直接地接合在一起。接合後的間隔層106及間隔層206共同形成間隔結構307。因此，間隔結構307便形成於透鏡層100與透鏡層200之間，其中間隔結構307與透明基板102及透明基板202直接接觸。如上所述，由於間隔結構307不與任何黏著劑接觸，透鏡104a及透鏡204a之間的距離將可準確地控制，因而增進透鏡的影像投影品質。此外，藉著控制間隔結構307之厚度，可調整鏡頭組之焦距(focal length)。
在一實施例中，在間隔層106與間隔層206接合之後，可進行固化製程(curing process)以將間隔層106與間隔層206硬化，因而形成硬化的間隔結構307。固化製程可例如於約100℃至200℃之間加熱約30分鐘至3小時。此外，間隔層106及間隔層206較佳於固化製程前為可移除的(removable)。因此，若有需要可進行重工製程。例如，間隔層106及間隔層206在固化製程之前，可能可被適合的溶劑移除或洗去。
在一些情形中，透鏡層100與透鏡層200之堆疊可能不成功。對不準或相似問題可能會發生。在這些情形中，既然間隔層106及間隔層206仍保留可移除性，重工製程 可於間隔層106及間隔層206之固化製程前進行。例如，間隔層106及間隔層206可在固化前藉由適合的溶劑移除。接著，形成新的間隔層，進行新的堆疊製程，確保透鏡層100與透鏡層200之堆疊成功。
請參照第4圖，將透鏡層100之透明基板102薄化至一預定厚度以調整透鏡層100之焦距。透明基板102可藉由研磨製程(grinding process)或化學機械研磨(CMP)製程而薄化。在一實施例中，可進行光學測試以定義出透明基板102之所需厚度。亦可將透鏡層200之透明基板202薄化至一預定厚度。例如，在第4圖所示之實施例中，透鏡層200之透明基板202亦被薄化。雖然顯示於第4圖之透明基板102及透明基板202皆被薄化至大抵相同的厚度，然本發明實施方式不限於此特定實施例。在其他實施例中，在薄化製程之後，透鏡層100之透明基板102可具有不同於透鏡層200之透明基板202的厚度。透過透明基板的薄化製程，可調整透鏡層之焦距，使得透鏡層之影像投射品質提升。
請參照第5圖，可選擇性地分別於透明基板102及透明基板202上形成附加的透鏡104b及204b。在第5圖所示之實施例中，透明基板102係位於透鏡104a與透鏡104b之間。相似地，透明基板202係位於透鏡204a與透鏡204b之間。透鏡104b及透鏡204b亦可藉由透鏡設置製程(lens mounting process)而形成。附加形成的透鏡104b及透鏡204b可能有助於精準的對焦。
如第6-8圖所示，可選擇性地於透鏡層100或透鏡層 200上堆疊附加的透鏡層。如第6圖所示，首先於透鏡100上形成可移除的保護層602以保護透鏡104b。接著，於透鏡層200之透明基板202上形成間隔層306。間隔層306可用以與其他結構接合，例如其他的透鏡層或其他的光學元件或構件。
請參照第7圖，在形成間隔層306之後，將保護層602移除，並於透鏡層100之透明基板102上形成間隔層406a。間隔層406a可用來與其他透鏡層接合，如第8圖所示。或者，間隔層406a可用來與影像感測晶片接合，如第9圖所示。
請參照第8圖，提供透鏡層300，其具有透明基板302及透鏡304a及304b。間隔層406b及506形成在透鏡層300之透明基板302之上。間隔層406a及間隔層406b包括與使用於間隔結構307相似的材料。因此，間隔層406a及間隔層406b直接接合在一起而形成間隔結構807。相似地，若透鏡層100與透鏡層300之堆疊失敗，可進行重工製程。在透鏡層100與透鏡層300成功地堆疊之後，可進行固化製程以將間隔結構807硬化。相似地，間隔結構807不與任何黏著劑接觸。
請參照第9圖，在本發明另一實施例中，包括透鏡層100與透鏡層200之鏡頭組透過間隔層406a而設置於影像感測晶片900之上。影像感測晶片900包括影像擷取區(image capturing zone)902。保護蓋904透過間隔層306而放置在透鏡層200之上。保護蓋904可包括(但不限於)玻璃基板或石英基板。
如第9圖所示，透鏡間之距離可透過透明基板之薄化或間隔結構之形成而調整。因此，鏡頭組之焦距可精準地控制，進一步增進影像投射品質。由於光學鏡頭組之影像投射品質獲得提升，由影像感測晶片900所處理之影像訊號便更為提高。此外，基於間隔結構可重工之特性，鏡頭組之產線產能可進一步提升。另外，在一實施例中，鏡頭組係於晶圓級製程中形成。因此，焦距之調整亦是晶圓級地進行。製作成本及時間因而顯著地降低。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、200、300‧‧‧透鏡層
102、202、302‧‧‧透明基板
104a、104b、204a、204b、304a、304b‧‧‧透鏡
106、206、306、406a、406b、506‧‧‧間隔層
307、807‧‧‧間隔結構
602‧‧‧保護層
900‧‧‧影像感測晶片
902‧‧‧影像擷取區
904‧‧‧保護蓋
第1-8圖顯示根據本發明一實施例之鏡頭組(lens assembly)的製程剖面圖。
第9圖顯示包括本發明實施例之鏡頭組的影像感測模組(image sensor module)之剖面圖。
100、200‧‧‧透鏡層
102、202‧‧‧透明基板
104a、204a‧‧‧透鏡
106、206‧‧‧間隔層
307‧‧‧間隔結構

Claims (8)

  1. 一種鏡頭組的形成方法，包括：提供一第一透鏡層，具有一第一透明基板及一第一透鏡，該第一透鏡位於該第一透明基板之上；提供一第二透鏡層，具有一第二透明基板及一第二透鏡，該第二透鏡位於該第二透明基板之上；將該第一透鏡層堆疊在該第二透鏡層之上；於該第一透鏡層與該第二透鏡層之間形成一間隔結構；以及在形成該間隔結構之後，將該第一透明基板薄化至一第一厚度，其中該間隔結構之形成包括：直接於該第一透明基板上形成一第一間隔層；直接於該第二透明基板上形成一第二間隔層；以及將該第一透鏡層堆疊在該第二透鏡層之上，使該第一間隔層與該第二間隔層直接接合，其中該第一間隔層與該第二間隔層共同形成該間隔結構，其中每一該第一間隔層及該第二間隔層皆包括一高分子材料，其中該高分子材料包括包括一環氧樹脂、矽氧烷樹脂、丙烯酸樹脂、光起始劑、或前述之組合；該鏡頭組的形成方法更包括在該第一間隔層與該第二間隔層直接接合之後，將該第一間隔層及該第二間隔層固化，其中在將該第一間隔層及該第二間隔層固化之前，該第一間隔層及該第二間隔層是可移除的。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭組的形成方法，更包括在形成該間隔結構之後，將該第二透明基板薄化至 一第二厚度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭組的形成方法，更包括於該第一透明基板上形成一第三透鏡，且其中該第一透明基板位於第一透鏡與該第三透鏡之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭組的形成方法，更包括：提供一第三透鏡層，具有一第三透明基板及一第三透鏡，該第三透鏡位於該第三透明基板之上；以及將該第三透鏡層堆疊在該第一透鏡層或該第二透鏡層之上。
  5. 一種鏡頭組，包括：一第一透鏡層，具有一第一透明基板及一第一透鏡，該第一透鏡位於該第一透明基板之上；一第二透鏡層，具有一第二透明基板及一第二透鏡，該第二透鏡位於該第二透明基板之上；一第一間隔結構，位於該第一透鏡層與該第二透鏡層之間，其中該第一間隔結構與該第一透明基板及該第二透明基板直接接觸；一第三透鏡層，設置於該第一透鏡層之上；以及一第二間隔結構，位於該第一透鏡層與該第三透鏡層之間，其中該第二間隔結構與該第三透鏡層及該第一透明基板直接接觸。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之鏡頭組，其中該第一間隔結構包括一高分子材料，該高分子材料包括一環氧樹脂、矽氧烷樹脂、丙烯酸樹脂、光起始劑、或前述之組合。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之鏡頭組，其中該第一透明基板之厚度不同於該第二透明基板之厚度。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之鏡頭組，更包括一第三透鏡，位於該第一透明基板上，且其中該第一透明基板位於該第一透鏡與該第三透鏡之間。
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