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JP2011138087A - Lens array - Google Patents

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JP2011138087A
JP2011138087A JP2010000187A JP2010000187A JP2011138087A JP 2011138087 A JP2011138087 A JP 2011138087A JP 2010000187 A JP2010000187 A JP 2010000187A JP 2010000187 A JP2010000187 A JP 2010000187A JP 2011138087 A JP2011138087 A JP 2011138087A
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lens array
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hole
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JP2010000187A
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Daisuke Yamada
大輔 山田
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Fujifilm Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lens array that secures bonding strength between a lens and a substrate regardless of lens shape. <P>SOLUTION: The lens array 5 includes: the substrate 30 formed of inorganic material; and a plurality of lenses 32 formed of a resin material and provided by filling up each of a plurality of through-holes 34 arranged on the substrate 30. An inner peripheral surface of the through-hole 34 is subjected to surface treatment with a coupling agent. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、レンズアレイに関する。   The present invention relates to a lens array.

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、固体撮像素子上に被写体像を結像する一以上のレンズと、を備えている。   In recent years, portable terminals of electronic devices such as mobile phones and PDAs (Personal Digital Assistants) are equipped with small and thin imaging units. Such an imaging unit generally includes a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor, and one or more lenses that form a subject image on the solid-state imaging device. And.

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、そして生産性が要請される。かかる要請に対して、複数の固体撮像素子が配列されたセンサアレイに、複数のレンズが配列された一以上のレンズアレイを順次積層し、得られた積層体を、それぞれに固体撮像素子及びレンズを含むように切断して撮像ユニットを量産する方法が知られている。   With the downsizing / thinning of portable terminals and the widespread use of portable terminals, further reduction in size / thinning is required for imaging units mounted on the portable terminals, and productivity is required. In response to such a request, one or more lens arrays in which a plurality of lenses are arrayed are sequentially stacked on a sensor array in which a plurality of solid-state image sensors are arrayed, and the obtained stacked bodies are respectively combined with a solid-state image sensor and a lens. A method of mass-producing an imaging unit by cutting so as to include

上記の用途に用いられるレンズアレイとしては、ガラス等の光透過性材料で形成された平行平板の基板の表面に硬化性樹脂材料を滴下し、この樹脂材料を型を用いて所定の形状に成形した状態で硬化させ、複数のレンズを形成したものが知られている(例えば、特許文献1、2参照)。しかし、かかる構成のレンズアレイでは、レンズは硬化性樹脂材料からなる部分と、該硬化性樹脂材料とは光学特性の異なる基板材料からなる部分とを含み、それらの境界で反射を生じる。それにより、フレアやゴーストが発生して画像品質を悪化させるという光学特性上の不都合が起こり得る。   As a lens array used for the above applications, a curable resin material is dropped onto the surface of a parallel plate substrate made of a light-transmitting material such as glass, and the resin material is molded into a predetermined shape using a mold. It is known that a plurality of lenses are formed by curing in such a state (see, for example, Patent Documents 1 and 2). However, in the lens array having such a configuration, the lens includes a portion made of a curable resin material and a portion made of a substrate material having optical characteristics different from that of the curable resin material, and reflection occurs at the boundary between them. As a result, inconveniences in optical characteristics such as flare and ghost are generated and image quality is deteriorated.

他のレンズアレイとして、シリコンなどの半導体や金属からなる基板に複数の貫通孔を形成し、貫通孔のそれぞれに樹脂材料を配置して、樹脂材料でレンズを形成したものが知られている(例えば、特許文献3参照)。かかる構成のレンズアレイによれば、レンズは樹脂材料のみで形成され、光学特性の異なる材料同士の境界がなく、フレアやゴーストの発生を防止することが可能である。   Another lens array is known in which a plurality of through holes are formed in a substrate made of a semiconductor such as silicon or a metal, a resin material is disposed in each of the through holes, and a lens is formed of the resin material ( For example, see Patent Document 3). According to the lens array having such a configuration, the lens is formed of only a resin material, there is no boundary between materials having different optical characteristics, and flare and ghost can be prevented from occurring.

特許第3926380号公報Japanese Patent No. 3926380 国際公開第08/102648号International Publication No. 08/102648 国際公開第09/076790号International Publication No. 09/077670

特許文献3に記載されたレンズアレイでは、レンズと基板との接合強度を確保するために、レンズには、貫通孔の周囲において基板の表面に重なる鍔状のベースレイヤーが設けられている。しかしながら、レンズ形状によっては、上記のベースレイヤーを設けることが困難な場合もある。例えば、低背化のため、レンズ全体を貫通孔内に収容する場合などが挙げられる。そのような場合に、特許文献3に記載されたレンズアレイでは、レンズと基板との接合強度を確保できないという不都合が生じる。   In the lens array described in Patent Document 3, in order to ensure the bonding strength between the lens and the substrate, the lens is provided with a bowl-shaped base layer that overlaps the surface of the substrate around the through hole. However, depending on the lens shape, it may be difficult to provide the base layer. For example, the case where the whole lens is accommodated in a through-hole etc. for low profile is mentioned. In such a case, the lens array described in Patent Document 3 has a disadvantage that the bonding strength between the lens and the substrate cannot be secured.

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、レンズ形状によらず、レンズと基板との接合強度を確保したレンズアレイを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a lens array in which the bonding strength between the lens and the substrate is ensured regardless of the lens shape.

無機材料で形成された基板と、樹脂材料で形成され、該基板に配列された複数の貫通孔のそれぞれを埋めて設けられた複数のレンズと、を備えるレンズアレイであって、
前記貫通孔の内周面は、カップリング剤で表面処理されているレンズアレイ。
A lens array comprising: a substrate formed of an inorganic material; and a plurality of lenses formed of a resin material and provided by filling each of the plurality of through holes arranged in the substrate,
A lens array in which an inner peripheral surface of the through hole is surface-treated with a coupling agent.

本発明によれば、カップリング剤による表面処理によって、貫通孔の内周面における樹脂材料との接着性が改良される。それにより、無機材料で形成された基板と樹脂材料で形成されたレンズとの接合強度が確保される。   According to the present invention, the adhesion with the resin material on the inner peripheral surface of the through hole is improved by the surface treatment with the coupling agent. Thereby, the bonding strength between the substrate formed of the inorganic material and the lens formed of the resin material is ensured.

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図である。It is a figure which shows an example of an imaging unit for describing embodiment of this invention. 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図である。It is a figure which shows an example of a lens array for describing embodiment of this invention. 図2のレンズアレイをIII−III線断面で示す図である。It is a figure which shows the lens array of FIG. 2 in the III-III line cross section. 図4A〜図4Hは、図2のレンズアレイの変形例を示す図である。4A to 4H are diagrams showing modifications of the lens array in FIG. 図5A〜図5Dは、図2のレンズアレイに含む基板の製造方法の一例を示す図である。5A to 5D are diagrams illustrating an example of a method of manufacturing a substrate included in the lens array of FIG. 図2のレンズアレイのレンズを形成する成形型の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the shaping | molding die which forms the lens of the lens array of FIG. 図7A〜図7Cは、図2のレンズアレイの製造方法の一例を示す図である。7A to 7C are diagrams illustrating an example of a manufacturing method of the lens array of FIG. 図7A〜図7Cに示すレンズアレイの製造方法の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the manufacturing method of the lens array shown to FIG. 7A-FIG. 7C. 図9A及び図9Bは、図1の撮像ユニットの製造方法の一例を示す図である。9A and 9B are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing the imaging unit of FIG. 図10A〜図10Cは、図9A及び図9Bに示す撮像ユニットの製造方法の変形例を示す図である。10A to 10C are diagrams showing a modification of the method for manufacturing the imaging unit shown in FIGS. 9A and 9B. 図11A及び図11Bは、図1の撮像ユニットの製造方法の他の例を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating another example of a method for manufacturing the imaging unit in FIG. 図12A〜図12Cは、図11A及び図11Bに示す撮像ユニットの製造方法の変形例を示す図である。12A to 12C are diagrams showing a modification of the method for manufacturing the imaging unit shown in FIGS. 11A and 11B.

図1は、撮像ユニットの一例を示す。   FIG. 1 shows an example of an imaging unit.

図1に示すように、撮像ユニット1は、固体撮像素子22を含むセンサモジュール2と、固体撮像素子22の受光領域に被写体像を結像させるレンズ32を含むレンズモジュール3と、を備えている。   As shown in FIG. 1, the imaging unit 1 includes a sensor module 2 including a solid-state imaging element 22 and a lens module 3 including a lens 32 that forms a subject image in a light receiving region of the solid-state imaging element 22. .

センサモジュール2は、ウエハ片21を有している。ウエハ片21は、例えばシリコンなどの半導体で形成されており、平面視略矩形状に形成されている。ウエハ片21の略中央部には固体撮像素子22が設けられている。固体撮像素子22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、ウエハ片21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、ウエハ片21上に受光領域、電極、絶縁膜、配線、等を形成して構成されている。   The sensor module 2 has a wafer piece 21. The wafer piece 21 is formed of a semiconductor such as silicon, for example, and has a substantially rectangular shape in plan view. A solid-state image sensor 22 is provided at a substantially central portion of the wafer piece 21. The solid-state imaging device 22 is, for example, a CCD image sensor, a CMOS image sensor, or the like, and repeats a well-known film formation process, photolithography process, etching process, impurity addition process, etc. A light receiving region, an electrode, an insulating film, a wiring, and the like are formed.

レンズモジュール3は、基板片31と、レンズ32とを有している。基板片31は、センサモジュール2のウエハ片21と略同一の平面視略矩形状に形成されている。基板片31の中央部には、基板片31を厚み方向に貫通する平面視略円形状の貫通孔34が形成されている。レンズ32は、貫通孔34を埋めて設けられ、基板片31に支持されている。レンズ32の光軸方向の両端にそれぞれ形成されるレンズ面33は、図示の例ではいずれも凸形状の球面であるが、用途に応じて、凸形状の球面、凹形状の球面、非球面、又は平面の種々の組み合わせを採り得る。   The lens module 3 includes a substrate piece 31 and a lens 32. The substrate piece 31 is formed in a substantially rectangular shape in plan view that is substantially the same as the wafer piece 21 of the sensor module 2. A through hole 34 having a substantially circular shape in plan view that penetrates the substrate piece 31 in the thickness direction is formed in the central portion of the substrate piece 31. The lens 32 is provided so as to fill the through hole 34 and is supported by the substrate piece 31. The lens surfaces 33 respectively formed at both ends of the optical axis direction of the lens 32 are convex spherical surfaces in the illustrated example. However, depending on the application, convex spherical surfaces, concave spherical surfaces, aspherical surfaces, Or various combinations of planes can be taken.

基板片31の一方の表面(図中、下側の表面)には、脚部35が突設されている。脚部35は、脚部35が設けられている基板片31の表面側に露呈したレンズ32の表面よりも高く基板片31の表面から突出している。レンズモジュール3は、基板片31の脚部35をセンサモジュール2のウエハ片21に接合されてセンサモジュール2に積層される。脚部35が設けられている基板片31の表面からの脚部35の高さHは、レンズ32がセンサモジュール2に接触しないように設定されている。即ち、基板片31の表面からのレンズ32の高さhに対し、基板片31の表面からの脚部35の高さHは、H>hとなっている。   On one surface of the substrate piece 31 (the lower surface in the figure), a leg portion 35 is projected. The leg portion 35 protrudes from the surface of the substrate piece 31 higher than the surface of the lens 32 exposed on the surface side of the substrate piece 31 on which the leg portion 35 is provided. The lens module 3 is laminated on the sensor module 2 by joining the leg portions 35 of the substrate piece 31 to the wafer piece 21 of the sensor module 2. The height H of the leg portion 35 from the surface of the substrate piece 31 provided with the leg portion 35 is set so that the lens 32 does not contact the sensor module 2. That is, the height H of the leg portion 35 from the surface of the substrate piece 31 is H> h with respect to the height h of the lens 32 from the surface of the substrate piece 31.

センサモジュール2上でレンズモジュール3が安定する限り、脚部35の形状は特に限定されないが、好ましくは、図示の例のように、レンズ32を包囲する枠状に形成される。脚部35を枠状とすれば、センサモジュール2のウエハ片21とレンズモジュール3の基板片31の間の空間を外より隔絶することができ、ウエハ片21と基板片31との間に塵などの異物が進入し、異物が固体撮像素子22やレンズ32に付着することを防止することができる。更に、この場合に、例えば脚部35を可視光に対して不透明とすれば、ウエハ片21と基板片31との間から固体撮像素子22に入射する不要な光を脚部35によって遮ることができる。   As long as the lens module 3 is stabilized on the sensor module 2, the shape of the leg portion 35 is not particularly limited, but preferably, it is formed in a frame shape surrounding the lens 32 as in the illustrated example. If the leg portion 35 has a frame shape, the space between the wafer piece 21 of the sensor module 2 and the substrate piece 31 of the lens module 3 can be isolated from the outside. It is possible to prevent foreign matters such as the foreign matter from entering and adhering to the solid-state imaging device 22 or the lens 32. Further, in this case, for example, if the leg portion 35 is opaque to visible light, unnecessary light incident on the solid-state imaging device 22 from between the wafer piece 21 and the substrate piece 31 may be blocked by the leg portion 35. it can.

以上のように構成された撮像ユニット1は、典型的には携帯端末の回路基板にリフロー実装される。即ち、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適宜印刷されており、そこに撮像ユニット1が載せられ、この撮像ユニット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、それにより半田を溶かして撮像ユニット1は回路基板に実装される。   The imaging unit 1 configured as described above is typically reflow-mounted on a circuit board of a mobile terminal. That is, the circuit board is preliminarily printed with paste-like solder at a position where the imaging unit 1 is mounted, and the imaging unit 1 is placed on the circuit board, and the circuit board including the imaging unit 1 is irradiated with infrared rays. The imaging unit 1 is mounted on the circuit board by performing a heat treatment such as blowing hot air, thereby melting the solder.

なお、上述の撮像ユニット1は、センサモジュール2に積層されるレンズモジュール3が一つであるが、センサモジュール2に複数のレンズモジュール3が積層される場合もある。その場合に、レンズモジュール3の上に積層される上層のレンズモジュール3は、その脚部35を下層のレンズモジュール3の基板片31に接合されて積層され、上層のレンズモジュール3の脚部35の高さHは、そのレンズ32が下層のレンズモジュール3に接触しないように設定される。   The imaging unit 1 described above has one lens module 3 stacked on the sensor module 2, but a plurality of lens modules 3 may be stacked on the sensor module 2. In this case, the upper lens module 3 laminated on the lens module 3 is laminated by bonding its leg portion 35 to the substrate piece 31 of the lower lens module 3, and the leg portion 35 of the upper lens module 3 is laminated. Is set so that the lens 32 does not contact the lower lens module 3.

また、レンズモジュール3は、その基板片31に一体に形成された脚部35をセンサモジュール2や他のレンズモジュール3に接合されて、それらの上に積層されるものとして説明したが、脚部35に替えて、基板片31とは別体のスペーサを介して積層するようにしてもよい。   In the lens module 3, the leg portion 35 formed integrally with the substrate piece 31 is described as being joined to the sensor module 2 or another lens module 3 and stacked thereon. Instead of 35, the substrate piece 31 may be laminated via a separate spacer.

図2及び図3は、レンズアレイの一例を示す。   2 and 3 show an example of a lens array.

図2及び図3に示すレンズアレイ5は、無機材料で形成された基板30と、樹脂材料で形成された複数のレンズ32と、を備えている。上述のレンズモジュール3は、基板30を切断し、個々にレンズ32を含むようにレンズアレイ5を分割して得られる。換言すれば、レンズアレイ5は、上述のレンズモジュール3の集合体である。   The lens array 5 shown in FIGS. 2 and 3 includes a substrate 30 formed of an inorganic material and a plurality of lenses 32 formed of a resin material. The lens module 3 described above is obtained by cutting the substrate 30 and dividing the lens array 5 so as to include the lenses 32 individually. In other words, the lens array 5 is an assembly of the lens modules 3 described above.

基板30は、ウエハ状(円形状)をなし、その厚み方向に貫通して複数の貫通孔34が形成されている。貫通孔34は、図示の例では行列状に配列されている。典型的には、基板30の直径は6インチ、8インチ、又は12インチとされ、そこに数千個の貫通孔34が配列される。なお、基板30は、ウエハ状のものに限られず、例えば矩形状のものであってもよい。また、貫通孔34の配列は、行列状に限られず、例えば放射状、同心の円環状、その他の2次元の配列であってもよく、また、1次元の配列であってもよい。基板30を形成する無機材料としては、シリコンなどの半導体、ガラスなどのセラミックス、金属、等を用いることができる。   The substrate 30 has a wafer shape (circular shape), and has a plurality of through holes 34 penetrating in the thickness direction. The through holes 34 are arranged in a matrix in the illustrated example. Typically, the substrate 30 has a diameter of 6 inches, 8 inches, or 12 inches, and thousands of through holes 34 are arranged therein. The substrate 30 is not limited to a wafer shape, and may be a rectangular shape, for example. Further, the arrangement of the through holes 34 is not limited to a matrix, and may be, for example, a radial shape, a concentric annular shape, another two-dimensional arrangement, or a one-dimensional arrangement. As the inorganic material forming the substrate 30, a semiconductor such as silicon, ceramics such as glass, metal, or the like can be used.

レンズ32は、詳細は後述するが、貫通孔34に配置された樹脂材料を、そこで所定の形状に成形してなり、貫通孔34を埋めて設けられている。このように形成されるレンズ32は、その全体を均質な材料で形成することができ、光学性能に優れる。即ち、レンズ32の光軸上に、屈折率等の光学特性が互いに異なる材料同士の境界は形成されず、境界における反射、それによるフレアやゴーストといった光学性能上の不都合が発生することを防止することができる。   As will be described in detail later, the lens 32 is formed by molding a resin material disposed in the through hole 34 into a predetermined shape and filling the through hole 34. The lens 32 formed in this way can be formed entirely of a homogeneous material and has excellent optical performance. That is, a boundary between materials having different optical characteristics such as refractive index is not formed on the optical axis of the lens 32, and it is possible to prevent inconveniences in optical performance such as reflection at the boundary, resulting in flare and ghost. be able to.

貫通孔34の内周面は、無機材料と樹脂材料(有機材料)との接着性を改良するカップリング剤で表面処理されている。それにより、貫通孔34の内周面における樹脂材料との接着性が改良され、レンズ32と基板30との接合強度が高まる。   The inner peripheral surface of the through hole 34 is surface-treated with a coupling agent that improves the adhesion between the inorganic material and the resin material (organic material). Thereby, the adhesiveness with the resin material on the inner peripheral surface of the through hole 34 is improved, and the bonding strength between the lens 32 and the substrate 30 is increased.

カップリング剤としては、無機材料と反応結合する加水分解性基(例えば、アルコキシ基、アセトキシ基、クロル原子、等)、及び有機材料と反応結合する官能基(例えば、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、等)を有するものであれば特に限定されないが、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤、等を用いることができる。そして、基板30をシリコンやガラスである場合にはシランカップリング剤がより優れた強度を示し、また、基板30を金属である場合にはチタネートカップリング剤がより優れた強度を示すので、基板30を形成する無機材料に応じてカップリング剤を適宜選択することが好ましい。   Coupling agents include hydrolyzable groups that react with inorganic materials (for example, alkoxy groups, acetoxy groups, chloro atoms, etc.) and functional groups that react with organic materials (for example, vinyl groups, epoxy groups, amino acids). Although it will not specifically limit if it has a group etc., A silane coupling agent, a titanate coupling agent, an aluminate coupling agent, etc. can be used. When the substrate 30 is made of silicon or glass, the silane coupling agent shows better strength, and when the substrate 30 is made of metal, the titanate coupling agent shows better strength. It is preferable to select a coupling agent as appropriate according to the inorganic material forming 30.

カップリング剤による貫通孔34の内周面の表面処理は、例えば、基板30全体をカップリング剤に浸漬してもよいし、また、貫通孔34毎に、その内周面にカップリング剤を吹き付け又は塗布するようにしてもよい。レンズ32と基板30との接合強度向上の観点では、カップリング剤の被膜の厚みは薄いほど好ましい。   The surface treatment of the inner peripheral surface of the through-hole 34 with the coupling agent may be performed, for example, by immersing the entire substrate 30 in the coupling agent, or for each through-hole 34 with a coupling agent on the inner peripheral surface thereof. You may make it spray or apply | coat. From the viewpoint of improving the bonding strength between the lens 32 and the substrate 30, the thinner the coating of the coupling agent, the better.

貫通孔34を埋めて設けられるレンズ32は、貫通孔34の内周面に密着する。そこで、貫通孔34の内周面に微細な凹凸を形成し、換言すれば、貫通孔34の内周面を粗面として、そこにカップリング剤による表面処理を施すようにしてもよい。レンズ32を形成する樹脂材料が貫通孔34の内周面の微細な凹凸に入り込み、それによりレンズ32と基板30との接合強度を更に高めることができる。更に、貫通孔34の内周面を粗面とすることで、レンズ32と基板30との境界面での反射が防止され、ゴーストやフレアなどの発生を防止することができる。   The lens 32 provided by filling the through hole 34 is in close contact with the inner peripheral surface of the through hole 34. Therefore, fine irregularities may be formed on the inner peripheral surface of the through hole 34, in other words, the inner peripheral surface of the through hole 34 may be a rough surface, and surface treatment with a coupling agent may be performed there. The resin material forming the lens 32 enters into the fine irregularities on the inner peripheral surface of the through hole 34, thereby further increasing the bonding strength between the lens 32 and the substrate 30. Furthermore, by making the inner peripheral surface of the through-hole 34 rough, reflection at the boundary surface between the lens 32 and the substrate 30 can be prevented, and generation of ghosts and flares can be prevented.

貫通孔34の内周面を粗面とする場合に、その面粗さは、好ましくは十点平均粗さ(Rz)で4μm以上25μm以下である。反射防止のためだけであれば1μm以上であればよいが、上記の面粗さの範囲とすることで、レンズ32の外周面と貫通孔34の内周面との密着によるレンズ32と基板30との接合強度を高めることができる。貫通孔34の内周面を粗面とする方法としては、例えばブラスト加工、エッチング加工、高温酸化、研磨加工、レーザ加工等が挙げられる。   When the inner peripheral surface of the through hole 34 is a rough surface, the surface roughness is preferably 4 μm or more and 25 μm or less in terms of 10-point average roughness (Rz). If it is only for preventing reflection, it may be 1 μm or more. However, by setting the above surface roughness range, the lens 32 and the substrate 30 are brought into close contact with the outer peripheral surface of the lens 32 and the inner peripheral surface of the through hole 34. The joint strength can be increased. Examples of the method for making the inner peripheral surface of the through hole 34 rough include blasting, etching, high-temperature oxidation, polishing, and laser processing.

図示の例では、レンズ32の光軸方向の両端部はいずれも貫通孔34より突出しており、これらの端部には、基板30の表面における貫通孔34の周辺部分に重なる延在部36がそれぞれ設けられている。一対の延在部36によって基板30を挟むことにより、レンズ32と基板30との接合強度を更に高めることができる。なお、レンズ32の光軸方向の両端部の一方の端部にのみ延在部36を設けた場合にも、延在部36と基板30の表面との密着によって、レンズ32と基板30との接合強度が得られる。   In the illustrated example, both end portions of the lens 32 in the optical axis direction protrude from the through holes 34, and extended portions 36 that overlap the peripheral portions of the through holes 34 on the surface of the substrate 30 are formed at these end portions. Each is provided. By sandwiching the substrate 30 between the pair of extending portions 36, the bonding strength between the lens 32 and the substrate 30 can be further increased. Even when the extending portion 36 is provided only at one end of both end portions in the optical axis direction of the lens 32, the lens 32 and the substrate 30 are brought into close contact with each other due to the close contact between the extending portion 36 and the surface of the substrate 30. Bond strength is obtained.

図示の例では、延在部36は、貫通孔34より突出したレンズ32の端部から全周に亘って広がって平面視略円形状に形成されているが、これに限られるものではない。延在部36は、貫通孔34の周辺部分の一部に重なり合うものであってもよく、例えば、レンズ32の端部からそれぞれ放射状に延びる1又は複数の小片であってもよい。いずれの場合にも、レンズ32の光軸から延在部36の縁までの距離の最大値をdとし、貫通孔34の開口半径をrとしたときに、d>rを満たすことにより、延在部36は、基板30の表面における貫通孔34の周辺部分に重なる。   In the example shown in the figure, the extending portion 36 is formed in a substantially circular shape in plan view, extending from the end of the lens 32 protruding from the through hole 34 over the entire circumference, but is not limited thereto. The extending portion 36 may overlap with a part of the peripheral portion of the through hole 34, and may be, for example, one or a plurality of small pieces extending radially from the end portion of the lens 32. In any case, when d is the maximum value of the distance from the optical axis of the lens 32 to the edge of the extending portion 36 and r is the opening radius of the through-hole 34, the extension is achieved by satisfying d> r. The existing portion 36 overlaps the peripheral portion of the through hole 34 on the surface of the substrate 30.

基板30の一方の表面(図中、下側の表面)には、複数の脚部35が突設されている。脚部35は、貫通孔34と同じ並びで行列状に配列されている。脚部35は、枠状に形成され、貫通孔34を埋めているレンズ32を包囲している。   A plurality of leg portions 35 project from one surface of the substrate 30 (the lower surface in the drawing). The leg portions 35 are arranged in a matrix in the same arrangement as the through holes 34. The leg portion 35 is formed in a frame shape and surrounds the lens 32 filling the through hole 34.

脚部35は、上述の撮像ユニット1で説明した通り、脚部35が設けられている基板30の表面側に露呈するレンズ32の表面よりも高く基板30の表面から突出している。即ち、基板30の表面からのレンズ32の高さhに対し、基板30の表面からの脚部35の高さHは、H>hとなっている。   As described in the imaging unit 1, the leg portion 35 protrudes from the surface of the substrate 30 higher than the surface of the lens 32 exposed on the surface side of the substrate 30 on which the leg portion 35 is provided. That is, with respect to the height h of the lens 32 from the surface of the substrate 30, the height H of the leg portion 35 from the surface of the substrate 30 is H> h.

図4A〜図4Hは、それぞれ図2のレンズアレイの変形例を示す。   4A to 4H each show a modification of the lens array in FIG.

図4Aに示す変形例のレンズアレイ5において、レンズ32の両端部はいずれも貫通孔34より突出し、両端部のそれぞれに延在部36が形成されている。そして、レンズ32の一方のレンズ面33は凹形状の球面であり、他方のレンズ面33は凸形状の球面となっている。   In the lens array 5 of the modification shown in FIG. 4A, both end portions of the lens 32 protrude from the through holes 34, and extending portions 36 are formed at both end portions. One lens surface 33 of the lens 32 is a concave spherical surface, and the other lens surface 33 is a convex spherical surface.

図4Bに示す変形例のレンズアレイ5において、レンズ32の両端部はいずれも貫通孔34より突出し、両端部のそれぞれに延在部36が形成されている。そして、レンズ32の両レンズ面33は、いずれも凹形状の球面となっている。   In the modified lens array 5 shown in FIG. 4B, both end portions of the lens 32 protrude from the through holes 34, and extending portions 36 are formed at both end portions. Both lens surfaces 33 of the lens 32 are concave spherical surfaces.

図4Cに示す変形例のレンズアレイ5において、レンズ32の両端部はいずれも貫通孔34より突出し、両端部のそれぞれに延在部36が形成されている。そして、レンズ32の一方のレンズ面33は非球面であり、他方のレンズ面33は凸形状の球面となっている。   In the lens array 5 of the modified example shown in FIG. 4C, both end portions of the lens 32 protrude from the through holes 34, and extending portions 36 are formed at both end portions. One lens surface 33 of the lens 32 is an aspherical surface, and the other lens surface 33 is a convex spherical surface.

図4Dに示す変形例のレンズアレイ5において、レンズ32の両端部はいずれも貫通孔34より突出し、両端部のそれぞれに延在部36が形成されている。そして、レンズ32の両レンズ面33は、いずれも非球面となっている。   In the lens array 5 of the modified example shown in FIG. 4D, both end portions of the lens 32 protrude from the through holes 34, and extending portions 36 are formed at both end portions. Both lens surfaces 33 of the lens 32 are aspherical surfaces.

図4Eに示す変形例のレンズアレイ5において、レンズ32の両端部はいずれも貫通孔34より突出し、両端部のそれぞれに延在部36が形成されている。そして、レンズ32の一方のレンズ面33は非球面であり、その中央部は貫通孔34内に進入している。また、レンズ32の他方のレンズ面33は凸形状の球面となっている。   In the lens array 5 of the modified example shown in FIG. 4E, both end portions of the lens 32 protrude from the through holes 34, and extending portions 36 are formed at both end portions. One lens surface 33 of the lens 32 is an aspherical surface, and its central portion enters the through hole 34. The other lens surface 33 of the lens 32 is a convex spherical surface.

図4Fに示す変形例のレンズアレイ5において、レンズ32の一方の端部は貫通孔34内に収容され、他方の端部のみが貫通孔34より突出しており、貫通孔34より突出している端部にのみ延在部36が形成されている。そして、レンズ32の一方のレンズ面33は凹形状の球面であり、他方のレンズ面33は凸形状の球面となっている。   In the lens array 5 of the modification shown in FIG. 4F, one end of the lens 32 is accommodated in the through hole 34, and only the other end projects from the through hole 34, and the end projects from the through hole 34. The extending part 36 is formed only in the part. One lens surface 33 of the lens 32 is a concave spherical surface, and the other lens surface 33 is a convex spherical surface.

図4Gに示す変形例のレンズアレイ5において、レンズ32の一方の端部は貫通孔34内に収容され、他方の端部のみが貫通孔34より突出しており、貫通孔34より突出している端部にのみ延在部36が形成されている。そして、レンズ32の一方のレンズ面33は凹形状の球面であり、他方のレンズ面33は非球面となっている。   In the modified lens array 5 shown in FIG. 4G, one end of the lens 32 is accommodated in the through hole 34, and only the other end projects from the through hole 34, and the end projects from the through hole 34. The extending part 36 is formed only in the part. One lens surface 33 of the lens 32 is a concave spherical surface, and the other lens surface 33 is an aspherical surface.

図4Hに示す変形例のレンズアレイ5において、レンズ32の両端部はいずれも貫通孔34内に収容されており、即ち、レンズ32全体が貫通孔34内に収容されており、よって、レンズ32には延在部36は設けられていない。そして、レンズ32の両レンズ面33は、いずれも凹形状の球面となっている。   In the lens array 5 of the modified example shown in FIG. 4H, both end portions of the lens 32 are accommodated in the through hole 34, that is, the entire lens 32 is accommodated in the through hole 34. The extending portion 36 is not provided. Both lens surfaces 33 of the lens 32 are concave spherical surfaces.

なお、レンズ32の光軸方向の両端にそれぞれ形成されるレンズ面33の形状の組み合わせは、図4A〜図4Hに示すものに限られず、用途に応じて、凸形状の球面、凹形状の球面、非球面、又は平面の種々の組み合わせを採り得る。   The combination of the shapes of the lens surfaces 33 formed at both ends of the lens 32 in the optical axis direction is not limited to those shown in FIGS. 4A to 4H, and a convex spherical surface or a concave spherical surface is used depending on the application. Various combinations of aspherical surfaces, or aspherical surfaces can be employed.

基板30に貫通孔34を形成し、貫通孔34を埋めてレンズ32を設けることにより、図4Eに示すように、レンズ32のレンズ面33の一部が貫通孔34内に進入するようなレンズ形状や、図4Fや図4Gや図4Hに示すように、レンズ32の一方又は双方の端部、及び該端部に形成されるレンズ面33が貫通孔34内に収容されるようなレンズ形状を採ることも可能となり、レンズの設計自由度が高まる。例えば、レンズ設計によっては、レンズ面33が基板に接触し得る非球面形状となる場合がある。ここで、基板30に貫通孔34がないものにあって、そのような非球面形状を設計通りに保とうとすると、基板30に接触し得るレンズ面33の部分の周囲を厚くして基板30とレンズ面33との接触を避けることが考えられるが、そうするとレンズ全体の厚みが増してしまい、レンズ32が大型化してしまう。他方、レンズ32の大型化を回避しようとすると、そのような非球面形状を採ることができず、レンズ設計の自由度が制限される。これに対し、上述のとおり、基板30に貫通孔34があれば貫通孔34内にレンズ面33が潜り込むことが可能となり、レンズ面33が基板30に接触しないような設計にとらわれずにレンズ設計の自由度が高まり、また、レンズ32を無駄に厚くする必要がなく、レンズ32の小型化(低背化)を達成することができる。   A lens in which a part of the lens surface 33 of the lens 32 enters the through hole 34 as shown in FIG. 4E by forming the through hole 34 in the substrate 30 and filling the through hole 34 to provide the lens 32. As shown in FIGS. 4F, 4G, and 4H, one or both ends of the lens 32 and the lens surface 33 formed at the end are accommodated in the through hole 34. This also increases the degree of freedom in lens design. For example, depending on the lens design, the lens surface 33 may have an aspheric shape that can contact the substrate. Here, if the substrate 30 does not have the through hole 34 and it is intended to maintain such an aspherical shape as designed, the periphery of the portion of the lens surface 33 that can come into contact with the substrate 30 is made thicker. Although it is conceivable to avoid contact with the lens surface 33, the thickness of the entire lens increases and the lens 32 becomes larger. On the other hand, if it is going to avoid the enlargement of the lens 32, such an aspherical shape cannot be taken, and the freedom degree of lens design is restrict | limited. On the other hand, as described above, if the substrate 30 has the through hole 34, the lens surface 33 can be embedded in the through hole 34, and the lens design is not limited to the design in which the lens surface 33 does not contact the substrate 30. The degree of freedom is increased, and it is not necessary to make the lens 32 unnecessarily thick, and the lens 32 can be reduced in size (reduced in height).

以下、図2のレンズアレイの製造方法の一例を説明する。   Hereinafter, an example of the manufacturing method of the lens array of FIG. 2 will be described.

図5A〜図5Dは、図2のレンズアレイに含む基板の製造方法の一例を示す。   5A to 5D show an example of a method for manufacturing a substrate included in the lens array of FIG.

図5A〜図5Dに示す例は、例えばシリコン、ガラスなどのセラミックス、金属、等の無機材料で形成された基板素材40にブラスト加工を施し、複数の貫通孔34、及び複数の脚部35を形成して、基板30を得るものである。基板素材40は、基板30と同じ外形で、かつ同じ厚みに形成されている。   In the example shown in FIGS. 5A to 5D, for example, the substrate material 40 formed of an inorganic material such as silicon, ceramics such as glass, metal, or the like is subjected to blasting, and a plurality of through holes 34 and a plurality of legs 35 are formed. The substrate 30 is obtained by forming. The substrate material 40 has the same outer shape as the substrate 30 and has the same thickness.

図5Aに示すように、脚部35を形成する箇所を覆うブラスト用マスク41を基板素材40の一方の表面に貼り付ける。   As shown in FIG. 5A, a blast mask 41 that covers a portion where the leg portion 35 is formed is attached to one surface of the substrate material 40.

図5Bに示すように、マスク41が貼り付けられている基板素材40の表面側から深さH(脚部35の高さに相当)までブラスト加工を進め、マスク41で覆われていない基板素材40の領域を除去する。それにより、脚部35が形成される。   As shown in FIG. 5B, blasting is performed from the surface side of the substrate material 40 to which the mask 41 is attached to a depth H (corresponding to the height of the leg portion 35), and the substrate material not covered with the mask 41 40 regions are removed. Thereby, the leg part 35 is formed.

図5Cに示すように、貫通孔34を形成する箇所を露呈させるブラスト用マスク42を基板素材40の他方の表面に貼り付ける。   As shown in FIG. 5C, a blast mask 42 that exposes a portion where the through hole 34 is formed is attached to the other surface of the substrate material 40.

図5Dに示すように、マスク42が貼り付けられている基板素材40の表面側からブラスト加工を進め、マスク42で覆われていない基板素材40の領域を除去する。それにより、貫通孔34が形成される。ブラスト加工は、処理面の表面粗さの制御が容易であり、ブラスト加工により貫通孔34を形成するようにすれば、その内周面を粗面とすることも可能である。よって、貫通孔34の形成と同時に、その内周面を粗面とすることができる。   As shown in FIG. 5D, blasting is performed from the surface side of the substrate material 40 to which the mask 42 is attached, and the region of the substrate material 40 not covered with the mask 42 is removed. Thereby, the through hole 34 is formed. Blasting makes it easy to control the surface roughness of the treated surface. If the through holes 34 are formed by blasting, the inner peripheral surface can be made rough. Therefore, the inner peripheral surface of the through hole 34 can be made rough at the same time as the formation of the through hole 34.

そして、貫通孔34毎に、その内周面にカップリング剤を塗布し、又は吹き付けて乾燥させ、各貫通孔34の内周面にカップリング剤の被膜を形成する。なお、上述のとおり、貫通孔34が形成された基板30全体をカップリング剤に浸漬して、各貫通孔34の内周面にカップリング剤の被膜を形成してもよい。   Then, for each through hole 34, a coupling agent is applied to the inner peripheral surface of the through hole 34, or sprayed and dried to form a coating film of the coupling agent on the inner peripheral surface of each through hole 34. As described above, the entire substrate 30 on which the through holes 34 are formed may be dipped in a coupling agent to form a coating film of the coupling agent on the inner peripheral surface of each through hole 34.

以上の例は、基板素材40にブラスト用マスクを設け、そこにブラスト加工を施して貫通孔34や脚部35を形成するものであるが、同様にエッチング用マスクを設け、そこにエッチングを施して貫通孔34や脚部35を形成することもできる。そして、エッチングによっても、貫通孔34の内周面を粗面とすることができる。   In the above example, a blast mask is provided on the substrate material 40, and the through holes 34 and the leg portions 35 are formed by blasting the substrate material 40. Similarly, an etching mask is provided and etching is performed thereon. Through holes 34 and leg portions 35 can also be formed. Further, the inner peripheral surface of the through hole 34 can also be made rough by etching.

エッチングによって貫通孔34や脚部35を形成する場合に、基板素材40を形成する材料、つまりは基板30を形成する材料としては、シリコンが好ましい。それによれば、例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、ヒドラジン、等のアルカリ系水溶液をエッチング液に用いて異方性エッチングを行うことができる。異方性エッチングでは、特定の結晶方位に対してはエッチングが進まず、例えば水酸化カリウム水溶液は、結晶方位が(111)の面にはエッチングが殆ど進まない。そこで、結晶方位が(110)の面を表面とする基板素材40であれば、基板素材40の表面に対して略垂直な側面を持つ貫通孔34や脚部35を形成することができる。また、シリコンは可視光に対して不透明であるので、基板30に一体に形成される脚部35もまた可視光に対して不透明となり、上述の撮像ユニット1で説明した通り、ウエハ片21と基板片31との間から固体撮像素子22に入射する不要な光を脚部35によって遮ることができる。   In the case where the through holes 34 and the legs 35 are formed by etching, silicon is preferable as a material for forming the substrate material 40, that is, a material for forming the substrate 30. According to this, anisotropic etching can be performed using, for example, an alkaline aqueous solution such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, or hydrazine as an etching solution. In anisotropic etching, the etching does not proceed with respect to a specific crystal orientation. For example, in a potassium hydroxide aqueous solution, the etching hardly proceeds on the surface having the crystal orientation (111). Therefore, if the substrate material 40 has a crystal orientation of (110) as the surface, the through holes 34 and the leg portions 35 having side surfaces substantially perpendicular to the surface of the substrate material 40 can be formed. Further, since silicon is opaque to visible light, the legs 35 formed integrally with the substrate 30 are also opaque to visible light. As described in the above-described imaging unit 1, the wafer piece 21 and the substrate Unnecessary light incident on the solid-state imaging device 22 from between the pieces 31 can be blocked by the legs 35.

図6は、図2のレンズアレイ5のレンズ32を形成する成形型の一例を示す。   FIG. 6 shows an example of a mold for forming the lenses 32 of the lens array 5 of FIG.

図6に示す成形型50は、樹脂材料を圧縮してレンズ32に成形するものであり、上型51と、下型52とを備えている。   A mold 50 shown in FIG. 6 compresses a resin material and molds the lens 32, and includes an upper mold 51 and a lower mold 52.

下型52に対向する上型51の対向面には、レンズ32の一方のレンズ面33を反転した形状のレンズ成形面53が、レンズアレイ5におけるレンズ32の並びと同じ並びで配列されている。   On the facing surface of the upper mold 51 facing the lower mold 52, lens molding surfaces 53 having a shape obtained by inverting one lens surface 33 of the lens 32 are arranged in the same arrangement as the arrangement of the lenses 32 in the lens array 5. .

上型51に対向する下型52の対向面には、レンズ32の他方のレンズ面33を反転した形状のレンズ成形面54が、レンズアレイ5におけるレンズ32の並びと同じ並びで配列されている。また、下型52の対向面には、基板30の脚部35をそれぞれ収容する収容部55が形成されている。   On the facing surface of the lower mold 52 facing the upper mold 51, lens molding surfaces 54 having a shape obtained by inverting the other lens surface 33 of the lens 32 are arranged in the same arrangement as the arrangement of the lenses 32 in the lens array 5. . In addition, on the opposing surface of the lower mold 52, accommodation portions 55 that accommodate the leg portions 35 of the substrate 30 are formed.

上型51及び下型52は、それらの間に基板30を挟み込む。対となる上型51のレンズ成形面53、及び下型52のレンズ成形面54、並びに、それらのレンズ成形面53、54の間に位置する基板30の貫通孔34の内周面とで、レンズ32を成形するためのキャビティCが形成される。   The upper mold 51 and the lower mold 52 sandwich the substrate 30 therebetween. The lens molding surface 53 of the upper mold 51 and the lens molding surface 54 of the lower mold 52, and the inner peripheral surface of the through hole 34 of the substrate 30 positioned between the lens molding surfaces 53, 54, A cavity C for molding the lens 32 is formed.

また、上型51には、この上型51と接する基板30の表面側における貫通孔34の周辺部の上に位置する環状の凹部56が形成されている。また、下型52には、この下型52と接する基板30の表面側における貫通孔34の周辺部の下に延在した環状の凹部57が形成されている。凹部56、57は、いずれもキャビティCに連通している。   The upper mold 51 is formed with an annular recess 56 positioned on the periphery of the through hole 34 on the surface side of the substrate 30 in contact with the upper mold 51. The lower mold 52 is formed with an annular recess 57 extending below the peripheral portion of the through hole 34 on the surface side of the substrate 30 in contact with the lower mold 52. The recesses 56 and 57 both communicate with the cavity C.

レンズ32を形成する樹脂材料としては、例えばエネルギー硬化性の樹脂組成物を好適に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。   As a resin material for forming the lens 32, for example, an energy curable resin composition can be suitably used. The energy curable resin composition may be either a resin composition that is cured by heat or a resin composition that is cured by irradiation with active energy rays (for example, ultraviolet rays or electron beam irradiation).

レンズ32を形成する樹脂組成物は、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。   The resin composition forming the lens 32 preferably has appropriate fluidity before curing from the viewpoint of moldability, such as mold shape transfer suitability. Specifically, it is liquid at room temperature and has a viscosity of about 1000 to 50000 mPa · s.

また、レンズ32を形成する樹脂組成物は、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。   Moreover, it is preferable that the resin composition which forms the lens 32 has a heat resistance that does not cause thermal deformation even after the reflow process after curing. From this viewpoint, the glass transition temperature of the cured product is preferably 200 ° C. or higher, more preferably 250 ° C. or higher, and particularly preferably 300 ° C. or higher. In order to impart such high heat resistance to the resin composition, it is necessary to constrain the mobility at the molecular level, and as effective means, (1) means for increasing the crosslinking density per unit volume, (2) Means utilizing a resin having a rigid ring structure (for example, an alicyclic structure such as cyclohexane, norbornane, tetracyclododecane, an aromatic ring structure such as benzene and naphthalene, a cardo structure such as 9,9′-biphenylfluorene, Resins having a spiro structure such as spirobiindane, specifically, for example, JP-A-9-137043, JP-A-10-67970, JP-A-2003-55316, JP-A-2007-334018, JP-A-2007-238883 (3) means for uniformly dispersing a high Tg substance such as inorganic fine particles (for example, JP-A-5-20 027, JP-described), and the like in the 10-298265 Patent Publication. A plurality of these means may be used in combination, and it is preferable to make adjustments within a range that does not impair other characteristics such as fluidity, shrinkage rate, and refractive index characteristics.

また、レンズ32を形成する樹脂組成物は、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)等)、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)等)、(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。   The resin composition forming the lens 32 is preferably a resin composition having a small volume shrinkage due to the curing reaction from the viewpoint of shape transfer accuracy. The curing shrinkage rate of the resin composition is preferably 10% or less, more preferably 5% or less, and particularly preferably 3% or less. Examples of the resin composition having a low curing shrinkage rate include (1) resin compositions containing a high molecular weight curing agent (such as a prepolymer) (for example, JP-A Nos. 2001-19740, 2004-302293, and 2007-). The number average molecular weight of the high molecular weight curing agent is preferably in the range of 200 to 100,000, more preferably in the range of 500 to 50,000, and particularly preferably in the range of 1,000 to 20, as described in Japanese Patent No. 211247. The value calculated by the number average molecular weight of the curing agent / the number of curing reactive groups is preferably in the range of 50 to 10,000, and in the range of 100 to 5,000. More preferably, it is particularly preferably in the range of 200 to 3,000.), (2) Resins containing non-reactive substances (organic / inorganic fine particles, non-reactive resins, etc.) Composition (for example, described in JP-A-6-298883, JP-A-2001-247793, JP-A-2006-225434, etc.), (3) a resin composition containing a low shrinkage crosslinking reactive group (for example, ring-opening polymerization) Sex groups (for example, epoxy groups (for example, described in JP-A No. 2004-210932), oxetanyl groups (for example, described in JP-A No. 8-134405), episulfide groups (for example, JP-A No. 2002-105110) Etc.), cyclic carbonate groups (e.g. described in JP-A-7-62065 etc.), etc., ene / thiol curing groups (e.g. described in JP-A 2003-20334 etc.), hydrosilylation curing groups (e.g. (For example, described in JP-A-2005-15666), etc.), (4) rigid skeleton resins (fluorene, adamantane, isophorone, etc.) (5) Resin composition containing an interpenetrating network structure (so-called IPN structure) containing two types of monomers having different polymerizable groups (for example, described in JP-A-9-137043) For example, described in JP-A-2006-131868), (6) Resin composition containing an expansible substance (for example, described in JP-A-2004-2719, JP-A-2008-238417, etc.), etc. Can be suitably used in the present invention. In addition, it is preferable from the viewpoint of optimizing physical properties to use a plurality of curing shrinkage reducing means in combination (for example, a resin composition containing a prepolymer containing a ring-opening polymerizable group and fine particles).

また、レンズ32を形成する樹脂組成物は、高−低2種類以上のアッベ数の異なる樹脂の混合物が望まれる。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、国際公開第2006/095610号パンフレット、特許第2537540号公報等に記載の樹脂等)が好ましい。   Further, the resin composition forming the lens 32 is desirably a mixture of two or more types of resins having different Abbe numbers. The resin on the high Abbe number side preferably has an Abbe number (νd) of 50 or more, more preferably 55 or more, and particularly preferably 60 or more. The refractive index (nd) is preferably 1.52 or more, more preferably 1.55 or more, and particularly preferably 1.57 or more. Such a resin is preferably an aliphatic resin, particularly a resin having an alicyclic structure (for example, a resin having a cyclic structure such as cyclohexane, norbornane, adamantane, tricyclodecane, tetracyclododecane, specifically, for example, JP-A-10-152551, JP-A-2002-212500, JP-A-2003-20334, JP-A-2004-210932, JP-2006-199790, JP-2007-2144, JP-2007-284650. And the resin described in JP-A-2008-105999. The resin on the low Abbe number side preferably has an Abbe number (νd) of 30 or less, more preferably 25 or less, and particularly preferably 20 or less. The refractive index (nd) is preferably 1.60 or more, more preferably 1.63 or more, and particularly preferably 1.65 or more. Such a resin is preferably a resin having an aromatic structure. For example, a resin having a structure such as 9,9′-diarylfluorene, naphthalene, benzothiazole, benzotriazole (specifically, for example, JP-A-60-38411). Publication No. 10-67977, No. 2002-47335, No. 2003-238848, No. 2004-83855, No. 2005-325331, No. 2007-238883, International Publication No. 2006/095610 pamphlet, Japanese Patent No. 2537540, and the like) are preferable.

また、レンズ32を形成する樹脂組成物には、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)又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。   Further, in the resin composition forming the lens 32, it is preferable to disperse the inorganic fine particles in the matrix in order to increase the refractive index or adjust the Abbe number. Examples of the inorganic fine particles include oxide fine particles, sulfide fine particles, selenide fine particles, and telluride fine particles. More specifically, for example, fine particles of zirconium oxide, titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, niobium oxide, cerium oxide, aluminum oxide, lanthanum oxide, yttrium oxide, zinc sulfide, and the like can be given. In particular, it is preferable to disperse fine particles such as lanthanum oxide, aluminum oxide, and zirconium oxide for the high Abbe number resin, and titanium oxide, tin oxide, zirconium oxide, and the like for the low Abbe number resin. It is preferable to disperse the fine particles. The inorganic fine particles may be used alone or in combination of two or more. Moreover, the composite by several components may be sufficient. In addition, for various purposes such as reducing photocatalytic activity and water absorption, the inorganic fine particles are doped with different metals, the surface layer is coated with different metal oxides such as silica and alumina, silane coupling agents and titanate cups. The surface may be modified with a ring agent, an organic acid (carboxylic acid, sulfonic acid, phosphoric acid, phosphonic acid, etc.) or a dispersant having an organic acid group. The number average particle size of the inorganic fine particles is usually about 1 nm to 1000 nm, but if it is too small, the properties of the substance may change. If it is too large, the influence of Rayleigh scattering becomes remarkable, so 1 nm to 15 nm is preferable. 2 nm to 10 nm are more preferable, and 3 nm to 7 nm are particularly preferable. Further, it is desirable that the particle size distribution of the inorganic fine particles is narrow. There are various ways of defining such monodisperse particles. For example, a numerical value range as described in JP-A No. 2006-160992 applies to a preferable particle size distribution range. Here, the above-mentioned number average primary particle size can be measured by, for example, an X-ray diffraction (XRD) apparatus or a transmission electron microscope (TEM). The refractive index of the inorganic fine particles is preferably 1.90 to 3.00, more preferably 1.90 to 2.70, and more preferably 2.00 to 2.70 at 22 ° C. and a wavelength of 589 nm. It is particularly preferred that The content of the inorganic fine particles with respect to the resin is preferably 5% by mass or more, more preferably 10 to 70% by mass, and particularly preferably 30 to 60% by mass from the viewpoint of transparency and high refractive index.

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)、疎水性セグメント及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又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。   In order to uniformly disperse the fine particles in the resin composition, for example, a dispersant containing a functional group having reactivity with a resin monomer that forms a matrix (for example, described in Examples of JP 2007-238884 A), hydrophobic Block copolymer composed of a functional segment and a hydrophilic segment (for example, described in JP-A-2007-2111164), or having a functional group capable of forming an arbitrary chemical bond with inorganic fine particles at the polymer terminal or side chain It is desirable to disperse the fine particles by appropriately using a resin (for example, described in JP 2007-238929 A, JP 2007-238930 A, etc.).

また、レンズ32を形成する樹脂組成物には、レンズ32と基板30との接合強度を向上させるために、無機材料との接着性を改良するシランカップリング剤、チタネートカップリング剤、アルミネートカップリング剤、等の上記のカップリング剤が適宜配合されていてもよい。   In addition, the resin composition for forming the lens 32 includes a silane coupling agent, a titanate coupling agent, and an aluminate cup that improve adhesion to an inorganic material in order to improve the bonding strength between the lens 32 and the substrate 30. Said coupling agent, such as a ring agent, may be mix | blended suitably.

また、レンズ32を形成する樹脂組成物には、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。   In addition, the resin composition forming the lens 32 is appropriately mixed with known release agents such as silicone-based, fluorine-based, and long-chain alkyl group-containing compounds and additives such as antioxidants such as hindered phenols. May be.

また、レンズ32を形成する樹脂組成物には、必要に応じて硬化触媒又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〕)等に記載の熱又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。   Moreover, a curing catalyst or an initiator can be mix | blended with the resin composition which forms the lens 32 as needed. Specifically, for example, a compound that accelerates a curing reaction (radical polymerization or ionic polymerization) by the action of heat or active energy rays described in JP-A-2005-92099 (paragraph numbers [0063] to [0070]) and the like. Can be mentioned. The amount of these curing reaction accelerators to be added varies depending on the type of catalyst and initiator, or the difference in the curing reactive site, and cannot be specified unconditionally, but in general, the total solid content of the curing reactive resin composition About 0.1-15 mass% is preferable with respect to a minute, and about 0.5-5 mass% is more preferable.

レンズ32を形成する樹脂組成物は、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、均一に溶解又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。   The resin composition forming the lens 32 can be produced by appropriately blending the above components. At this time, if other components can be dissolved in the liquid low molecular weight monomer (reactive diluent), etc., it is not necessary to add a separate solvent, but if this is not the case, use a solvent. A curable resin composition can be produced by dissolving each component. The solvent that can be used in the curable resin composition is not particularly limited as long as the composition is uniformly dissolved or dispersed without precipitation, and specifically, for example, Ketones (eg, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.), esters (eg, ethyl acetate, butyl acetate, etc.), ethers (eg, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, etc.) Alcohols (eg, methanol, ethanol) Isopropyl alcohol, butanol, ethylene glycol, etc.), aromatic hydrocarbons (eg, toluene, xylene, etc.), water and the like. When the curable composition contains a solvent, it is preferable to perform a mold shape transfer operation after drying the solvent.

レンズ32を形成する樹脂材料として上記のエネルギー硬化性の樹脂組成物を用いる場合に、上型51、及び下型52の材料は、樹脂組成物に応じて適宜選択される。即ち、樹脂組成物として熱硬化のものを用いた場合には、型の材料は、例えばニッケル等の熱伝導率に優れる金属材料や、ガラス等の赤外線を透過する材料が用いられる。また、樹脂材料として紫外線硬化のものを用いた場合には、型の材料は、例えばガラス等の紫外線を透過する材料が用いられ、また、樹脂材料として電子線硬化のものを用いた場合には、型の材料は、その電子線を透過する材料が用いられる。   When the energy curable resin composition is used as the resin material for forming the lens 32, the materials of the upper mold 51 and the lower mold 52 are appropriately selected according to the resin composition. That is, when a thermosetting resin composition is used as the resin composition, a metal material having excellent thermal conductivity, such as nickel, or a material that transmits infrared rays, such as glass, is used as the mold material. In addition, when an ultraviolet curable material is used as the resin material, the mold material is, for example, a material that transmits ultraviolet rays such as glass, and when the resin material is an electron beam curable material. The material of the mold is a material that transmits the electron beam.

図7A〜図7Cは、図2のレンズアレイの製造方法の一例を示す。   7A to 7C show an example of a method for manufacturing the lens array of FIG.

図7Aに示すように、下型52に基板30をセットする。基板30の脚部35は、下型52の収容部55に収容され、基板30の貫通孔34は、下型52のレンズ成形面54の上に配置される。そして、基板30の貫通孔34の内周面、及び下型52のレンズ成形面54で形成される凹部に、レンズ32を形成する樹脂材料Mを供給する。   As shown in FIG. 7A, the substrate 30 is set on the lower mold 52. The leg portion 35 of the substrate 30 is accommodated in the accommodating portion 55 of the lower mold 52, and the through hole 34 of the substrate 30 is disposed on the lens molding surface 54 of the lower mold 52. Then, the resin material M for forming the lens 32 is supplied to the concave portion formed by the inner peripheral surface of the through hole 34 of the substrate 30 and the lens molding surface 54 of the lower mold 52.

図7Bに示すように、上型51を降下させる。上型51の降下に伴い、樹脂材料Mは、上型51のレンズ成形面53と下型52のレンズ成形面54との間で加圧され、レンズ成形面53、54に倣って変形されると共に貫通孔34の内周面に密着する。   As shown in FIG. 7B, the upper mold 51 is lowered. As the upper mold 51 is lowered, the resin material M is pressurized between the lens molding surface 53 of the upper mold 51 and the lens molding surface 54 of the lower mold 52 and deformed following the lens molding surfaces 53 and 54. At the same time, it is in close contact with the inner peripheral surface of the through hole 34.

図7Cに示すように、上型51が降下しきって成形型50が閉じられた状態で、キャビティCは、樹脂材料Mによって充填されている。また、下型52に設けられ、キャビティCに連通している凹部57も、樹脂材料Mで充填されている。そして、上型51に設けられ、キャビティCに連通している凹部56には、余剰な樹脂材料Mが進入している。樹脂材料Mの供給量には多少のバラツキが生じるが、このバラツキは上型51の凹部56で吸収される。   As shown in FIG. 7C, the cavity C is filled with the resin material M in a state where the upper mold 51 is lowered and the mold 50 is closed. Further, the recess 57 provided in the lower mold 52 and communicating with the cavity C is also filled with the resin material M. The surplus resin material M enters the recess 56 provided in the upper mold 51 and communicating with the cavity C. Some variation occurs in the supply amount of the resin material M, but this variation is absorbed by the concave portion 56 of the upper mold 51.

この状態で、硬化のためのエネルギーを適宜加えて樹脂材料Mを硬化させ、レンズ32を形成する。凹部56、57に入り込んだ樹脂材料Mが硬化してレンズ32の延在部36が形成される。   In this state, the resin material M is cured by appropriately applying energy for curing, and the lens 32 is formed. The resin material M that has entered the recesses 56 and 57 is cured to form the extended portion 36 of the lens 32.

図8は、図7A〜図7Cに示すレンズアレイの製造方法の変形例を示す。   FIG. 8 shows a modification of the manufacturing method of the lens array shown in FIGS. 7A to 7C.

図8に示すように、樹脂材料Mが硬化の際に収縮する場合に、下型52との間に所定の隙間gを残す位置まで上型51を降下させる。このとき、上型51のレンズ成形面53、及び下型52のレンズ成形面54の全体に樹脂材料Mが接触している。その状態で樹脂材料Mの硬化を開始させる。樹脂材料Mは、硬化の進行に伴って収縮するが、上型51と下型52との間に隙間gが残されていることにより、樹脂材料Mの硬化収縮に追従して上型51を降下させることができる。よって、樹脂材料Mと、上型51のレンズ成形面53との密着を維持して、樹脂材料Mに圧力を加え続けることができる。それにより、上型51のレンズ成形面53、及び下型52のレンズ成形面54の形状が正確に転写されたレンズ32を得ることができる。樹脂材料Mの硬化収縮に追従しての上型51の降下は、例えば上型51の自重により行うことができる。   As shown in FIG. 8, when the resin material M contracts during curing, the upper mold 51 is lowered to a position where a predetermined gap g is left between the resin material M and the lower mold 52. At this time, the resin material M is in contact with the entire lens molding surface 53 of the upper mold 51 and the lens molding surface 54 of the lower mold 52. In this state, curing of the resin material M is started. The resin material M contracts as the curing progresses, but the upper mold 51 is made to follow the curing contraction of the resin material M by leaving a gap g between the upper mold 51 and the lower mold 52. Can be lowered. Therefore, it is possible to maintain the close contact between the resin material M and the lens molding surface 53 of the upper mold 51 and continue to apply pressure to the resin material M. Thereby, the lens 32 in which the shapes of the lens molding surface 53 of the upper mold 51 and the lens molding surface 54 of the lower mold 52 are accurately transferred can be obtained. The lowering of the upper die 51 following the curing shrinkage of the resin material M can be performed by the weight of the upper die 51, for example.

以上のようにして製造されたレンズアレイ5は、その基板30をカッターなどで切断され、それぞれにレンズ32を含んだ複数のレンズモジュール3に分離される。分離されたレンズモジュール3は、上述のとおり、センサモジュール2との組み合わせにおいて撮像ユニット1を構成する。   The lens array 5 manufactured as described above is cut into a plurality of lens modules 3 each including a lens 32 by cutting the substrate 30 with a cutter or the like. The separated lens module 3 constitutes the imaging unit 1 in combination with the sensor module 2 as described above.

図9A及び図9Bは、図1の撮像ユニットの製造方法の一例を示す。   9A and 9B show an example of a method for manufacturing the imaging unit of FIG.

図9A及び図9Bに示す例は、レンズアレイ5をレンズモジュール3に分離し、このレンズモジュール3をセンサモジュール2に積層して撮像ユニット1を製造するものである。図9Aに示すように、レンズ32及び脚部35を個々に含むように各切断ラインLに沿ってレンズアレイ5の基板30を切断し、レンズモジュール3に分離する。そして、図9Bに示すように、個々のレンズモジュール3を、それに含む脚部35を介してセンサモジュール2に積層し、撮像ユニット1を得る。   In the example shown in FIGS. 9A and 9B, the lens array 5 is separated into lens modules 3, and the lens modules 3 are stacked on the sensor module 2 to manufacture the imaging unit 1. As shown in FIG. 9A, the substrate 30 of the lens array 5 is cut along the cutting lines L so as to individually include the lenses 32 and the leg portions 35 and separated into the lens modules 3. Then, as shown in FIG. 9B, the individual lens modules 3 are stacked on the sensor module 2 via the leg portions 35 included therein to obtain the imaging unit 1.

このように、個々のレンズモジュール3において、その基板片31には脚部35が一体に形成されているので、別途スペーサを必要とせず、よって、センサモジュール2へのレンズモジュール3の積層工程が簡素化される。それにより、撮像ユニット1の生産性を向上させることができる。   Thus, in each lens module 3, since the leg portion 35 is integrally formed on the substrate piece 31, no separate spacer is required. Therefore, the step of stacking the lens module 3 on the sensor module 2 is performed. Simplified. Thereby, the productivity of the imaging unit 1 can be improved.

図10A〜図10Cは、図9A及び図9Bに示す撮像ユニットの製造方法の変形例を示す。   10A to 10C show a modification of the method for manufacturing the imaging unit shown in FIGS. 9A and 9B.

図10A〜図10Cに示す例は、2つのレンズモジュール3をセンサモジュール2に積層するようにしたものである。図10Aに示すように、一つのレンズアレイ5を、それに含む複数の脚部35を介してもう一つのレンズアレイ5に積層し、レンズアレイ積層体6を構成する。そして、図10Bに示すように、積層方向に並ぶ複数のレンズ32の群、及び積層方向に並ぶ複数の脚部35の群を個々に含むように、各切断ラインLに沿って積層体6に含む二つのレンズアレイ5の基板30を一括して切断し、2つのレンズモジュール3が積層されたレンズモジュール積層体7に分離する。そして、図10Cに示すように、個々のレンズモジュール積層体7を、最下層のレンズモジュール3の脚部35を介してセンサモジュール2に積層し、撮像ユニット1を得る。   In the example shown in FIGS. 10A to 10C, two lens modules 3 are stacked on the sensor module 2. As shown in FIG. 10A, one lens array 5 is stacked on another lens array 5 via a plurality of legs 35 included therein, thereby forming a lens array stack 6. Then, as shown in FIG. 10B, the stacked body 6 is formed along the cutting lines L so as to individually include a group of a plurality of lenses 32 aligned in the stacking direction and a group of a plurality of leg portions 35 aligned in the stacking direction. The substrates 30 of the two lens arrays 5 included are cut together and separated into a lens module laminate 7 in which two lens modules 3 are laminated. Then, as illustrated in FIG. 10C, the individual lens module stacked bodies 7 are stacked on the sensor module 2 via the leg portions 35 of the lowermost lens module 3 to obtain the imaging unit 1.

このように、複数のレンズモジュール3を予め積層体したレンズモジュール積層体7をセンサモジュール2に積層するようにすれば、それらのレンズモジュール3をセンサモジュール2に順次積層する場合に比べて、撮像ユニット1の生産性を向上させることができる。   As described above, when the lens module stack 7 in which the plurality of lens modules 3 are stacked in advance is stacked on the sensor module 2, imaging is performed as compared with the case where the lens modules 3 are sequentially stacked on the sensor module 2. The productivity of the unit 1 can be improved.

図11A及び図11Bは、図1の撮像ユニットの製造方法の他の例を示す。   11A and 11B show another example of a method for manufacturing the imaging unit of FIG.

図9A及び図9Bに示す例は、レンズアレイ5をセンサアレイ4に積層して複数の撮像ユニット1を一括して構成し、そして個々の撮像ユニット1に分離するようにしたものである。   In the example shown in FIGS. 9A and 9B, the lens array 5 is stacked on the sensor array 4 to configure a plurality of imaging units 1 in a lump, and are separated into individual imaging units 1.

まず、センサアレイ4について説明すると、センサアレイ4は、シリコンなどの半導体材料で形成されたウエハ20を有しており、ウエハ20には、レンズアレイ5におけるレンズ32の並びと同じ並びで、複数の固体撮像素子22が配列されている。典型的には、ウエハ20の直径は、6インチ、8インチ、又は12インチとされ、そこに数千個の固体撮像素子22が配列される。   First, the sensor array 4 will be described. The sensor array 4 includes a wafer 20 formed of a semiconductor material such as silicon. The wafer 20 includes a plurality of lenses arranged in the same arrangement as the lenses 32 in the lens array 5. Are arranged. Typically, the diameter of the wafer 20 is 6 inches, 8 inches, or 12 inches, and thousands of solid-state image sensors 22 are arranged therein.

図11Aに示すように、レンズアレイ5を、それに含む複数の脚部35を介してセンサアレイ4に積層し、素子アレイ積層体8を構成する。そして、図11Bに示すように、積層方向に並ぶ固体撮像素子22及びレンズ32、並びに脚部35を個々に含むように、各切断ラインLに沿って素子アレイ積層体8に含むセンサアレイ4のウエハ20及びレンズアレイ5の基板30を一括して切断し、撮像ユニット1に分離する。   As shown in FIG. 11A, the lens array 5 is stacked on the sensor array 4 via a plurality of legs 35 included therein, thereby forming an element array stacked body 8. Then, as shown in FIG. 11B, the sensor array 4 included in the element array stacked body 8 along each cutting line L so as to individually include the solid-state imaging elements 22 and the lenses 32 and the legs 35 arranged in the stacking direction. The wafer 20 and the substrate 30 of the lens array 5 are cut together and separated into the imaging unit 1.

図12A〜図12Cは、図11A及び図11Bに示す撮像ユニットの製造方法の変形例を示す。   12A to 12C show a modification of the method for manufacturing the imaging unit shown in FIGS. 11A and 11B.

図12A〜図12Cに示す例は、二つのレンズアレイ5をセンサアレイ4に積層するようにしたものである。図12Aに示すように、一つのレンズアレイ5を、それに含む複数の脚部35を介してもう一つのレンズアレイ5に積層し、レンズアレイ積層体6を構成する。そして、図12Bに示すように、レンズアレイ積層体6を、最下層のレンズアレイ5に含む複数の脚部35を介してセンサアレイ4に積層し、素子アレイ積層体8を構成する。そして、図12Cに示すように、積層方向に並ぶ固体撮像素子22及び複数のレンズ32の群、並びに積層方向に並ぶ複数の脚部35の群を個々に含むように、各切断ラインLに沿って素子アレイ積層体8に含むセンサアレイ4のウエハ20及び二つのレンズアレイ5の基板30を一括して切断し、撮像ユニット1に分離する。   In the example shown in FIGS. 12A to 12C, two lens arrays 5 are stacked on the sensor array 4. As shown in FIG. 12A, one lens array 5 is stacked on another lens array 5 via a plurality of legs 35 included therein, thereby forming a lens array stacked body 6. Then, as shown in FIG. 12B, the lens array stacked body 6 is stacked on the sensor array 4 via a plurality of legs 35 included in the lowermost lens array 5 to form an element array stacked body 8. Then, as shown in FIG. 12C, along each cutting line L so as to individually include a group of solid-state imaging elements 22 and a plurality of lenses 32 arranged in the stacking direction, and a group of a plurality of leg portions 35 arranged in the stacking direction. Then, the wafer 20 of the sensor array 4 and the substrate 30 of the two lens arrays 5 included in the element array stack 8 are cut together and separated into the imaging unit 1.

このように、一つ又は複数のレンズアレイ5をセンサアレイ4に積層し、その後に、センサアレイ4のウエハ20、及び複数のレンズアレイ5の基板30をまとめて切断して複数の撮像ユニット1に分離するようにすれば、分離されたレンズモジュール3又はそれらの積層体7をセンサモジュール2に組み付ける場合に比べて、撮像ユニット1の生産性を一層向上させることができる。   In this way, one or a plurality of lens arrays 5 are stacked on the sensor array 4, and then the wafer 20 of the sensor array 4 and the substrate 30 of the plurality of lens arrays 5 are cut together to form a plurality of imaging units 1. As a result, the productivity of the imaging unit 1 can be further improved as compared with the case where the separated lens module 3 or the laminated body 7 thereof is assembled to the sensor module 2.

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は、無機材料で形成された基板と、樹脂材料で形成され、該基板に配列された複数の貫通孔のそれぞれを埋めて設けられた複数のレンズと、を備えるレンズアレイであって、前記貫通孔の内周面が、カップリング剤で表面処理されている。   As described above, the lens array disclosed in the present specification is provided by filling a substrate formed of an inorganic material and a plurality of through holes formed of a resin material and arranged in the substrate. A plurality of lenses, wherein the inner peripheral surface of the through hole is surface-treated with a coupling agent.

また、本明細書に開示されたレンズアレイは、前記基板が、シリコンで形成されている。   In the lens array disclosed in this specification, the substrate is made of silicon.

また、本明細書に開示されたレンズアレイは、前記カップリング剤が、シランカップリング剤である。   In the lens array disclosed in this specification, the coupling agent is a silane coupling agent.

また、本明細書に開示されたレンズアレイは、前記貫通孔の内周面が、粗面とされている。   In the lens array disclosed in the present specification, the inner peripheral surface of the through hole is a rough surface.

また、本明細書に開示されたレンズアレイは、前記貫通孔の内周面の面粗さが、十点平均粗さ(Rz)で4μm以上25μm以下であるレンズアレイ。   The lens array disclosed in the present specification is a lens array in which the surface roughness of the inner peripheral surface of the through hole is 4 μm or more and 25 μm or less in terms of 10-point average roughness (Rz).

また、本明細書に開示されたレンズアレイ積層体は、上記いずれかのレンズアレイを複数備え、これらのレンズアレイが順次積層されている。   The lens array laminate disclosed in this specification includes a plurality of any of the lens arrays described above, and these lens arrays are sequentially laminated.

また、本明細書に開示された素子アレイ積層耐は、上記いずれかのレンズアレイを少なくとも一つと、ウエハ上に複数の固体撮像素子が配列されたセンサアレイと、を備え、前記レンズアレイが前記センサアレイ上に順次積層されている。   The element array stack resistance disclosed in the present specification includes at least one of the lens arrays described above and a sensor array in which a plurality of solid-state imaging elements are arranged on a wafer, and the lens array They are sequentially stacked on the sensor array.

また、本明細書に開示されたレンズモジュールの製造方法は、上記いずれかのレンズアレイを、一つの前記レンズを個々に含むように分割する。   Further, in the lens module manufacturing method disclosed in the present specification, any one of the lens arrays described above is divided so as to individually include one lens.

また、本明細書に開示されたレンズモジュール積層対の製造方法は、上記のレンズアレイ積層体を、積層方向に並ぶ複数の前記レンズを個々に含むように分割する。   Further, in the manufacturing method of the lens module stacked pair disclosed in the present specification, the lens array stacked body is divided so as to individually include the plurality of lenses arranged in the stacking direction.

また、本明細書に開示された撮像ユニットの製造方法は、上記の素子アレイ積層体を、積層方向に並ぶ前記固体撮像素子及び少なくとも一つの前記レンズを個々に含むように分割する。   Further, in the manufacturing method of the imaging unit disclosed in this specification, the element array stacked body is divided so as to individually include the solid-state imaging elements and at least one lens arranged in the stacking direction.

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 センサアレイ
5 レンズアレイ
6 レンズアレイ積層体
7 レンズモジュール積層体
8 素子アレイ積層体
20 ウエハ
21 ウエハ片
22 固体撮像素子
30 基板
31 基板片
32 レンズ
33 レンズ面
34 貫通孔
35 脚部
36 延在部
40 基板素材
41 マスク
42 マスク
50 成形型
51 上型
52 下型
53 レンズ成形面
54 レンズ成形面
55 収容部
56 凹部
57 凹部
C キャビティ
M 樹脂材料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Imaging unit 2 Sensor module 3 Lens module 4 Sensor array 5 Lens array 6 Lens array laminated body 7 Lens module laminated body 8 Element array laminated body 20 Wafer 21 Wafer piece 22 Solid-state image sensor 30 Substrate 31 Substrate piece 32 Lens 33 Lens surface 34 Through hole 35 Leg 36 Extension 40 Substrate material 41 Mask 42 Mask 50 Mold 51 Upper mold 52 Lower mold 53 Lens molding surface 54 Lens molding surface 55 Housing 56 Recess 57 Recess C Cavity M Resin material

Claims (10)

無機材料で形成された基板と、樹脂材料で形成され、該基板に配列された複数の貫通孔のそれぞれを埋めて設けられた複数のレンズと、を備えるレンズアレイであって、
前記貫通孔の内周面が、カップリング剤で表面処理されているレンズアレイ。
A lens array comprising: a substrate formed of an inorganic material; and a plurality of lenses formed of a resin material and provided by filling each of the plurality of through holes arranged in the substrate,
A lens array in which an inner peripheral surface of the through hole is surface-treated with a coupling agent.
請求項1に記載のレンズアレイであって、
前記基板は、シリコンで形成されているレンズアレイ。
The lens array according to claim 1,
The substrate is a lens array formed of silicon.
請求項2に記載のレンズアレイであって、
前記カップリング剤は、シランカップリング剤であるレンズアレイ。
The lens array according to claim 2, wherein
The lens array, wherein the coupling agent is a silane coupling agent.
請求項1〜3のいずれか一項に記載のレンズアレイであって、
前記貫通孔の内周面は、粗面とされているレンズアレイ。
The lens array according to any one of claims 1 to 3,
A lens array in which an inner peripheral surface of the through hole is a rough surface.
請求項4に記載のレンズアレイであって、
前記貫通孔の内周面の面粗さは、十点平均粗さ(Rz)で4μm以上25μm以下であるレンズアレイ。
The lens array according to claim 4,
The surface roughness of the inner peripheral surface of the through hole is a lens array having a ten-point average roughness (Rz) of 4 μm or more and 25 μm or less.
請求項1〜5のいずれか一項に記載のレンズアレイを複数備え、これらのレンズアレイが順次積層されたレンズアレイ積層体。   A lens array laminate comprising a plurality of the lens arrays according to claim 1, wherein the lens arrays are sequentially laminated. 請求項1〜5のいずれか一項に記載のレンズアレイを少なくとも一つと、ウエハ上に複数の固体撮像素子が配列されたセンサアレイと、を備え、前記レンズアレイが前記センサアレイ上に順次積層された素子アレイ積層体。   A lens array according to any one of claims 1 to 5, and a sensor array in which a plurality of solid-state imaging elements are arranged on a wafer, wherein the lens array is sequentially stacked on the sensor array. Element array laminate. 請求項1〜5のいずれか一項に記載のレンズアレイを、一つの前記レンズを個々に含むように分割するレンズモジュールの製造方法。   A method for manufacturing a lens module, wherein the lens array according to any one of claims 1 to 5 is divided so as to individually include one lens. 請求項6に記載のレンズアレイ積層体を、積層方向に並ぶ複数の前記レンズを個々に含むように分割するレンズモジュール積層体の製造方法。   A method of manufacturing a lens module laminate, wherein the lens array laminate according to claim 6 is divided so as to individually include a plurality of the lenses arranged in a lamination direction. 請求項7に記載の素子アレイ積層体を、積層方向に並ぶ前記固体撮像素子及び少なくとも一つの前記レンズを個々に含むように分割する撮像ユニットの製造方法。   The manufacturing method of the imaging unit which divides | segments the element array laminated body of Claim 7 so that the said solid-state image sensor and at least 1 said lens arranged in a lamination direction may be included separately.
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