利用半成品方式的二段式光学对象成形制造技术

本发明专利技术提供一种透镜，例如是应用于晶圆级摄影机的透镜，其利用高分子材料及至少一个模具形成半成品透镜，其构成透镜的最终体积的主体，其中，半成品透镜可以被硬化，且在其硬化过程中，可以产生凹陷或收缩。然后，将另一高分子材料加入透镜中，并利用相同的模具配合隔板，或利用第二模具，以形成第一表面层，其用以将半成品透镜的形状修饰成预期最终透镜形状。在实施例中，第一表面层的折射率近似或等同于半成品透镜的折射率；在实施例中，透镜形成于基板上；在实施例中，利用送模(send?master)或模具对以形成具有上曲率及下曲率的透镜，其利用第二高分子材料在透镜与第一表面层相对的表面上形成第二表面层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种利用模制方式制造的光学对象，特别但不限于关于一种晶圆级光学透镜，其利用模具成形。
技术介绍
行动电话、个人数字助理、笔记型计算机及其它电子产品通常包括影像装置，如摄影机，其组装成晶圆级光学组件，其主要零件通 常包括透镜组件(包括一个以上堆栈的透镜)以及设置在下方的影像传感器，晶圆级摄影机通常是利用晶圆级封装技术所制造，其制程例如包括形成光学晶圆、对准晶圆的数层、切割晶圆、及最后封装成独立的摄影模块。光学晶圆包括多个小型独立透镜，其形成于基板晶圆上，且可以利用数种技术，例如利用主晶圆、模具或压印机，以便将透镜形成于基板晶圆上，各光学晶圆通常具有多个透镜及/或间隔，然后将晶圆切割，因此各摄影模块本身通常仅具有透镜及/或间隔。
技术实现思路
本专利技术揭露一种透镜，例如是应用于晶圆级摄影机的透镜，其利用高分子材料及至少一个模具形成半成品透镜，其中，半成品透镜至少部分固化，且在其固化过程中，可以产生凹陷或收缩。然后，将另一高分子材料加入透镜中，并利用相同的模具配合隔板，或利用第二模具，以形成第一表面层，其用以将半成品透镜的形状修饰成预期最终透镜形状。在实施例中，第一表面层的折射率近似或等同于半成品透镜的折射率；在实施例中，透镜形成于基板上；在实施例中，利用送模(send master)或模具对以形成具有上曲率及下曲率的透镜，其利用第二高分子材料在透镜的与第一表面层相对的表面上形成第二表面层。附图说明图IA至图IC显示利用习知硬模压印方式在基板上形成透镜的剖面示意图；图2A至图2C显示利用软模压印方式在基板上形成透镜的剖面示意图；图3A至图3H显示试误过程的剖面示意图，其利用连续修饰模具数次的方式，以达到预期规格的最终透镜产物；图4A与图4B显示制程的剖面示意图，其利用两次成形操作以铸模方式制造透镜，其中，两次成形操作分别使用各别的模具，以便制造预期的最终透镜产物；图5A至图显示制程的剖面示意图，其利用两次成形操作以铸模方式制造透镜，其中，两次成形操作可使用同一个模具，以便制造预期的最终透镜产物；图6A与图6B显示本专利技术实施例的袋装形式的透镜及悬空形式的透镜的剖面示意图；图7A与图7B显示习知的袋装形式的凸透镜及袋装形式的凹透镜的剖面示意图；图8A至图SC显示制程的剖面示意图，其以铸模方式形成袋装形式的透镜，而且其分别利用两个模具或利用一个模具配合一个或数个垂直隔板的组合进行铸模；以及图9A至图9C显示制程的剖面示意图，其以铸模方式形成悬空形式的透镜，而且其分别利用两个模具或利用一个模具配合一个或数个垂直隔板的组合进行铸模。具体实施例方式以下将参照相关附图说明本专利技术优选实施例，其中相同的元件将以相同的元件符号加以说明。在本说明书中，“实施例”表示本专利技术的特定的特征、结构包括于本专利技术的至少一个实施例中，因此，以下叙述中，在不同段落提及“本实施例中”，并不限定为相同实施例，而且，下列的各种特定特征及结构皆可以适当方式结合于一个以上的实施例中。 透镜复制可以达成晶圆级光学系统的量产，其可以利用各种复制技术进行，如模具成形，举例而言，可以利用硬模压印的模具，如图IA所示，硬模压印100(材料为玻璃或钢材)向下施压于滴复制材料110上，其中，复制材料110例如为UV固化高分子，且其预先涂布于基板晶圆120上；另外，复制材料110亦可以是可通过催化剂固化的树脂材料、或热固化塑料。当硬模压印100向下压住高分子材料时，高分子材料会形成模具的形状(如图IB所示)，然后利用UV光照射、加热、使用催化剂等方式，使其固化；如图IC所示，接着将硬模压印100从基板晶圆120上脱离，在基板晶圆120上会留下透镜层150，其包括独立形式的透镜130。然而，若将过多的复制材料110预先设置于基板晶圆120上，则在透镜下方会形成多余层140。另外，亦可以利用软模压印的模具，如图2A所示，软模压印200的材料例如为橡胶(如聚二甲基硅氧烷，PDMS)，复制材料210例如为UV环氧树脂高分子，且其预先涂布于软模压印200上；如图2B所示，软模压印200向下施压于基板晶圆120，并将高分子复制材料210转印到基板晶圆120上，然后进行铸模以便利用高分子复制材料210形成透镜，其中，可利用UV光照射以固化高分子复制材料210，然后将软模压印200从基板晶圆120上脱离，在基板晶圆120上会留下透镜层230，其包括独立形式的多个透镜220，如图2C所示。在透镜成形后，其外观形状可能会在高分子固化过程中产生变化，例如产生收缩或凹陷，其中，收缩现象与透镜材料(如环氧树脂)的固化特性有关；如收缩等的形状变化会导致透镜产品不符合压印的形状，甚至不符合预期的透镜设计规格。有数种方法可以消除不需要的收缩效应，其中一种方法是利用模具成形方式进行收缩的补偿，例如可以利用硬模压印100，其具有收缩补偿形状，以便形成收缩前超标的透镜，其略大于预期目标，此设计用以当超标的透镜收缩成较小尺寸时，其最终形状会符合预期的透镜设计规格。然而，此方法是利用试误方式进行，所以通常相当麻烦，其由于收缩现象有时无法完全按照预测，而且其可能依据温度及精确的材料组成而产生变化。图3A至图3H显示此习知制程的范例，首先，制造第一试验模具300，其具有与预期透镜形状匹配的凹槽，如图3A所示，利用第一试验模具300将高分子材料310铸模于基板120上，以便形成第一试验透镜320 (如图3B所示)，当第一试验透镜320进行固化时，其从原先的模制尺寸332收缩成第一缩小透镜330 (如图3C所示)；比较第一缩小透镜330与预期的透镜规格，工程师可以评估第一试验模具300上的凹槽必须放大多少，并依此制造第二试验模具305，如图3D所示，此时，第一试验模具300将被舍弃；然后，进行另一个模制成形操作，其利用第二试验模具305以铸模方式将较大量的高分子材料315形成于基板120上，如图3E所示，进而形成第二试验透镜325 (如图3F所示)；若第二试验透镜325的材料为UV光固化高分子、或可催化固化的环氧树脂高分子、或热塑型塑料时，则在进行其固化或冷却时，第二试验透镜325会从原先的模制尺寸334收缩成第二缩小透镜335 (如图3G所示)；经过上述步骤得到的第二缩小透镜335会更接近预期的透镜规格，但是，若未达预期，则必须反复进行上述的试误程序，直到制得近似于预期透镜形状的最终透镜产物340，如图3H所示。一般而言，需要2次、3次或更多次数的模具加工，以得到最终模具，其能够用来模制符合透镜设计规格的透镜。本专利技术揭露一种制程，其可以不需采用试误方式的反复程序，而是利用两个以上的连续且附加的模制成形操作，将最终透镜形成于平板基板上；在实施例中，可以利用两个模具以铸模形成透镜于平板基板上，在第一模制成形操作中，如图4A所示，利用第一模具(或称基体模具)以模制方式在基板120上形成第一透镜，然后进行至少部分固化，而在此固化过程中，可以允许第一透镜产生收缩。在产生收 缩后，第一透镜变成半成品透镜410(或称基体410)，其中，用来形成基体410的透镜材料的量通常仅为预期形成最终透镜的所有材料的大部分，但非为全部，例如，在实施例中，可利用预期的所有透镜材料的约95%至99%来形成基体410。经过铸模程序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼斯·J·加拉格尔，里吉斯·S·凡，
申请(专利权)人：全视技术有限公司，
类型：发明
国别省市：