專利名稱：透鏡組及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透鏡組(lens assembly)及其形成方法,尤其涉及島狀透鏡組(islandlens assembly)。
背景技術(shù)：
電子圖像裝置(electronic image devices)于廣大應(yīng)用中使用，例如數(shù)字相機(jī)(digital cameras)、數(shù)字錄影機(jī)(digital video recorders)、可照相手機(jī)(imagecapture capable mobile phones)、及監(jiān)視器(monitors)。電子圖像裝置(例如，圖像感測模塊，image sensor modules) 一般使用光檢測器(photodetector)將光線轉(zhuǎn)化為電性信號(electrical signal)。一般，電子圖像裝置包括圖像感測芯片(image sensor chip)及透鏡組(lens assembly)，其用以將物體的圖像投射至圖像感測芯片。因此，透鏡組的圖像投射品質(zhì)決定圖像感測芯片所處理的圖像信號的品質(zhì)。因此，透鏡組的品質(zhì)與可靠度是重要的。因此，業(yè)界需具有高熱穩(wěn)定度(thermal stability)、可靠度、及強度的透鏡組。此夕卜，透鏡組的エ藝時間與制作成本也需減少。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明一實施例提供ー種透鏡組的形成方法，包括提供ー模具基板，其中至少ー凹陷形成自該模具基板的一表面；提供一透明基板；于該模具基板的該表面上或該透明基板的一第一表面上設(shè)置一透鏡前驅(qū)物材料；將該模具基板設(shè)置于該透明基板之上，使得至少一部分的該透鏡前驅(qū)物材料填充至該凹陷之中；于該透明基板的一第二表面上設(shè)置ー掩模以部分覆蓋該透明基板；在設(shè)置該掩模之后，對該透明基板的該第二表面照射一光線以將該透明基板的該第一表面上的至少一部分的該透鏡前驅(qū)物材料轉(zhuǎn)變?yōu)橐煌哥R；以及自該透明基板與該透鏡上移除該掩模及該模具基板。本發(fā)明ー實施例提供ー種透鏡組的形成方法，包括提供ー模具基板，其中多個凹陷形成自該模具基板的一表面；提供一透明基板；于該模具基板的該表面上或該透明基板的一第一表面上設(shè)置一透鏡前驅(qū)物材料；將該透明基板設(shè)置于該模具基板之上，使得至少一部分的該透鏡前驅(qū)物材料填充至所述多個凹陷之中；于該透明基板的一第二表面上設(shè)置一掩模以部分覆蓋該透明基板；在設(shè)置該掩模之后，對該透明基板的該第二表面照射一光線以將該透明基板的該第一表面上的至少一部分的該透鏡前驅(qū)物材料轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€透鏡；自該透明基板與所述多個透鏡上移除該掩模及該模具基板；以及沿著所述多個透鏡之間的多個預(yù)定切割道切割該透明基板以形成多個分離的透鏡組。本發(fā)明ー實施例提供ー種透鏡組，包括一透明基板；以及多個分離的透鏡，設(shè)置于該透明基板的一表面上，其中所述透鏡的任意兩相鄰?fù)哥R之間的一最短距離小于900微米。本發(fā)明的透鏡組的制作時間與成本可顯著地減少，且透鏡組的熱穩(wěn)定性、可靠度、及強度可獲提升。


圖IA顯示發(fā)明人所知的透鏡組的工藝剖面圖。圖IB及圖IC顯示發(fā)明人所知的透鏡組的剖面圖。圖2A-圖2F顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的透鏡組的工藝剖面圖。圖3A-圖3D顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的透鏡組的工藝剖面圖。圖4A-圖4B顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的透鏡組的工藝剖面圖。圖5顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的透鏡組的俯視圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下10 基底；12 模具層；12a、12b 凹陷；14 光線；20 基底；21 粘著層；22 模具層；22a、22b 凹陷；23 透鏡前驅(qū)物材料；24 光線；26 掩模；100 基板；100a、100b 表面；102 透鏡；104 膠緩沖區(qū)；106 底層；200 基板；200a、200b 表面；202 透鏡；204 緩沖區(qū)；205 遮光層；206 透鏡；208 遮光層；SC 切割道；W1、W2 距離。
具體實施方式
應(yīng)了解的是以下的敘述提供許多不同的實施例或例子，用以實施本發(fā)明的不同形式。以下所述特定的元件及排列方式盡為本發(fā)明的簡單描述。當(dāng)然，這些僅用以舉例而非本發(fā)明的限定。此外，在不同實施例中可能使用重復(fù)的標(biāo)號或標(biāo)示。這些重復(fù)僅為了簡單清楚地敘述本發(fā)明，不代表所討論的不同實施例及/或結(jié)構(gòu)之間具有任何關(guān)聯(lián)性。此外，當(dāng)提及一第一材料層位于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的情形。
圖IA顯示發(fā)明人所知的透鏡組的工藝剖面圖。提供模具基板(mold substrate)，其具有基底(base substrate) 10及形成于其上的模具層(mold layer) 12,其中模具層12通常由高分子材料形成，例如是聚二甲基硅氧烷(PDMS)。凹陷12a及相鄰于凹陷12a的較小凹陷12b形成自模具層12的表面。于凹陷12a上設(shè)置透鏡前驅(qū)物材料(lens precursormaterial)。一般，所設(shè)置的透鏡前驅(qū)物材料的體積大于凹陷12a中的空間的體積。透鏡前驅(qū)物材料的多余部分(excess portion)可流入凹陷12b之中。接著,于模具基板上放置基板100，其中基板100的表面IOOa面向模具基板，且接觸填充于凹陷12a中的透鏡前驅(qū)物材料。自基板100的表面IOOb照射光線14以將透鏡前驅(qū)物材料硬化。換言之，填充于凹陷12a中的透鏡前驅(qū)物材料轉(zhuǎn)變?yōu)橥哥R102。相似地，填充于凹陷12b中的透鏡前驅(qū)物材料轉(zhuǎn)變?yōu)槟z緩沖區(qū)(glue buffer area) 104,其至少部分圍繞透鏡102。由于凹陷12b鄰接形成于凹陷12a以容納多余的透鏡前驅(qū)物材料，因此所形成的透鏡102可具有預(yù)定的厚度與預(yù)定的輪廓。接著，自基板100移除模具基板而形成出透鏡組。圖IB顯示由上述方法所得的透鏡組的剖面圖。如圖IB所示，透鏡102形成于基板100的表面IOOa之上。膠緩沖區(qū)104形成在相鄰于透鏡102之處。在其他情形中，當(dāng)大量的透鏡前驅(qū)物材料設(shè)置于模具基板之上，所得到的透鏡組可具有如圖IC所示的結(jié)構(gòu)。如圖IC所示,底層(base layer) 106形成于透鏡102與基板100之間。然而，顯示于圖IB及圖IC中的透鏡組可能有缺陷。對于圖IB所示的透鏡組而言，相鄰?fù)哥R102之間的間隔(pitches)基于膠緩沖區(qū)104的限制而無法縮減。此外，膠緩沖區(qū)104可能造成透鏡組的熱循環(huán)抵抗度(resistance for thermal cycling)薄弱。對于顯示于圖IC的透鏡組而言，可能發(fā)生整片薄膜自底層106脫離的問題。此外，由于透鏡前驅(qū)物材料的收縮可能誘發(fā)大應(yīng)力。因此，業(yè)界需具有較高熱穩(wěn)定性及低應(yīng)力的透鏡組。此外，需縮減相鄰?fù)哥R之間的間距以增進(jìn)透鏡組的制作產(chǎn)量。圖2A-圖2F顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的透鏡組的工藝剖面圖。請參照圖2A，提供模具基板，其包括基底(base substrate) 20及形成于其上的模具層22。可于基底20與模具層22之間形成粘著層21。至少一凹陷22a形成自模具基板的表面。在后續(xù)工藝中，將于凹陷22a中形成透鏡。在一實施例中，可選擇性形成凹陷22b以增大工藝寬裕度(processwindow)，其相鄰于凹陷22a，且大抵圍繞將于其中形成透鏡的凹陷22a。接著，提供透明基板200，其具有表面200a及200b，其將被設(shè)置于模具基板的表面上。將透鏡前驅(qū)物材料23設(shè)置于模具基板與透明基板200的表面200a之間。在一實施例中，在設(shè)置透明基板200之前，透鏡前驅(qū)物材料23設(shè)置于模具基板的表面上。一般，透鏡前驅(qū)物材料23僅設(shè)置于其中將形成透鏡的凹陷22a上，且透鏡前驅(qū)物材料23的設(shè)置量通常會多于實際上形成透鏡所需的用量以確保凹陷22a可被填滿。應(yīng)注意的是，本發(fā)明實施例不限于此。例如，在其他實施例中，透鏡前驅(qū)物材料23設(shè)置于透明基板200的表面200a之上。接著，將模具基板設(shè)置于透明基板200之上而使得透鏡前驅(qū)物材料23填入凹陷22a之中如圖2A所示，透明基板200設(shè)置于模具基板之上以直接接觸先前設(shè)置于凹陷22a之中的透鏡前驅(qū)物材料23。在一實施例中，透明基板200可于透明基板200的表面上還包括粘著促進(jìn)層(adhesion promoter layer)(未顯示)。粘著促進(jìn)層能增進(jìn)透明基板200與透鏡前驅(qū)物材料23之間的連接。當(dāng)將透明基板200設(shè)置于模具基板上時，透鏡前驅(qū)物材料23的多余部分可能會受力而流進(jìn)相鄰于凹陷22a的凹陷22b之中。因此，可擴(kuò)大工藝寬裕度。請參照圖2B，將掩模26設(shè)置于透明基板200的表面200b之上以部分覆蓋透明基板200。在一實施例中，掩模26具有至少一開口，其露出部分的透明基板200與透鏡前驅(qū)物材料23的填充于凹陷22a中的部分(請參照圖2A)。在設(shè)置掩模26之后，對透明基板200的表面200b照射適于將透鏡前驅(qū)物材料23硬化的光線24。當(dāng)光線24穿過透明基板200而到達(dá)透鏡前驅(qū)物材料23時，透鏡前驅(qū)物材料23可被轉(zhuǎn)變成透鏡202，如圖2B所示。因為透鏡前驅(qū)物材料23的填充于凹陷22b中的部分被覆蓋在掩模26之下而沒有被光線24照射，凹陷22b中的透鏡前驅(qū)物材料23將不會被硬化。在下文中，凹陷22b中的透鏡前驅(qū)物材料23將被稱為緩沖區(qū)(buffer area) 204。接著，將掩模26及模具基板自透明基板200與透鏡202移除，如圖2C所示。在一實施例中，多個透鏡202形成于透明基板200的表面200a之上。多個緩沖區(qū)204也可形成于透明基板200的表面200a之上。每一透鏡202可對應(yīng)地被其中一緩沖區(qū)204所圍繞。因為緩沖區(qū)204維持為透鏡前驅(qū)物材料的狀態(tài)，可自透明基板200輕易地將緩沖區(qū)204移除。不會有硬化的膠緩沖區(qū)余留在透明基板之上而造成所將形成的透鏡組具有薄弱的熱循環(huán)抵抗度。請參照圖2D，自透明基板200移除透鏡前驅(qū)物材料23的余留部分(即，緩沖區(qū)204)。在一實施例中，可使用適合的溶劑來移除透鏡前驅(qū)物材料的余留部分(緩沖區(qū)204)。在一實施例中，用以移除透鏡前驅(qū)物材料的溶劑大抵不會移除或溶解所形成的透鏡202。溶劑的材質(zhì)可根據(jù)所使用的透鏡前驅(qū)物材料23的種類而有所變化。如圖2D所示，在移除透鏡前驅(qū)物材料的余留部分之后，形成了透鏡組。與顯示于圖IB的透鏡組相較，本發(fā)明實施例的透鏡組中不形成有緩沖區(qū)。因此，根據(jù)本發(fā)明實施例的透鏡組的熱穩(wěn)定性可獲提升。與顯示于圖IC的透鏡組相較，本發(fā)明實施例的透鏡組中不形成有連結(jié)所有透鏡的底層(base layer)，且所形成的透鏡202彼此分離。因此，可避免整片膜自底層剝離的問題。本發(fā)明實施例的透鏡組的可靠度與強度可獲提升。請參照圖2E，在一實施例中，可選擇性于透明基板200的表面200b上選擇性形成至少一第二透鏡206?？稍俅芜M(jìn)行類似于(但不限于)圖2A-圖2D所述的工藝以于透明基板200的表面200b上形成第二透鏡206。在一實施例中，可選擇性形成遮光層205以增進(jìn)所形成的透鏡組的效能。在一實施例中，每一第二透鏡206對應(yīng)地對齊于其中一透鏡202。接著，可選擇性沿著定義于透明基板200上的預(yù)定切割道SC切割透明基板200以形成多個分離的透鏡組。在一實施例中，可使用切割刀切割透明基板200。在另一實施例中，可使用能量束(energy beam)來切割透明基板200,能量束可例如為(但不限于)激光束、電子束、離子束、等離子體束、前述的相似物、或前述的組合。圖2F顯示其中一透鏡組的剖面圖。本發(fā)明實施例不限于顯示于圖2F中的透鏡組而可進(jìn)行一些變化及/或修飾。圖3A-圖3D顯示本發(fā)明實施例的透鏡組的剖面圖，其中相似或相同的標(biāo)號將用以標(biāo)示相似或相同的元件。請參照圖3A，在一實施例中，可選擇性形成遮光層208覆蓋部分的透鏡202以增進(jìn)透鏡組的光學(xué)特性。相似地，在第二透鏡206形成于透明基板200的表面200b上的情形中，可選擇性于透明基板200上形成遮光層208a及208b以分別部分覆蓋透鏡202及206，如圖3B所示。
請參照圖3C，在一實施例中，可選擇性于透明基板200上形成遮光層208以強化透鏡組的光學(xué)特性，其中遮光層的一部分位于透鏡202與透明基板200之間。相似地，在第二透鏡206形成于透明基板200的表面200b上的情形中，可選擇性于透明基板200上形成遮光層208a及208b以強化透鏡組的光學(xué)特性，如圖3D所示。圖4A-圖4B顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的透鏡組的工藝剖面圖，其中相似或相同的標(biāo)號將用以標(biāo)示相似或相同的元件。請參照圖4A，進(jìn)行相似于圖2A-圖2B所示的工藝以于透明基板200的表面200a上形成透鏡202。兩實施例間的主要的差異在于無對應(yīng)于緩沖區(qū)的凹陷自模具基板的表面形成。因為使用了掩模26，光線24僅將透鏡前驅(qū)物材料的特定部分轉(zhuǎn)變?yōu)橥哥R202。因此，即使透鏡前驅(qū)物材料的有別于將被轉(zhuǎn)變?yōu)橥哥R202的多余部分流至透明基板200的表面200a，透鏡前驅(qū)物材料的多余部分將不會被硬化。不會有底層或緩沖區(qū)形成在透明基板200的表面200a上。因此，可使用適合的溶劑而輕易地移除透鏡前驅(qū)物材料的多余部分。在移除掩模26及模具基板，且移除透鏡前驅(qū)物材料的多余部分之后，形成了透鏡組，如圖4B所示。由于不具有緩沖區(qū)所對應(yīng)的凹陷，可縮短用以形成透鏡202的相鄰凹陷之間的距離。因此，相較于顯示于圖2D中的透鏡組的距離W1，相鄰?fù)哥R202之間的最短距離W2可進(jìn)一步縮短。在一實施例中，相鄰?fù)哥R202之間的最短距離W2小于約900微米。由于相鄰?fù)哥R202之間的最短距離W2進(jìn)一步地縮減，可顯著地增加透明基板200的表面200a上的透鏡202的分布密度(distribution density)。在一實施例中，透明基板200的表面200a上的透鏡202的分布密度可被增加至大于約20透鏡/cm2 (即，多于每平方公分20個透鏡)。圖5顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的透鏡組的俯視圖，，其中相似或相同的標(biāo)號將用以標(biāo)示相似或相同的元件。在此情形中，使用了具有形狀類似于晶片的透明基板200?？山又鴮㈩惥哥R組(wafer-like lens assembly)切割成多個透鏡,且可將這些透鏡分別設(shè)置于半導(dǎo)體晶片之上。接著使用本發(fā)明實施例所披露的方法形成透鏡組，可于單一透明基板中形成更多的透鏡，制作時間與成本可顯著地減少。在本發(fā)明實施例中，由于可不會有緩沖區(qū)或底層形成，所形成的透鏡組的熱穩(wěn)定性、可靠度、及強度可獲提升。雖然本發(fā)明已以數(shù)個優(yōu)選實施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作任意的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種透鏡組的形成方法，包括 提供一模具基板，其中至少一凹陷形成自該模具基板的一表面； 提供一透明基板； 于該模具基板的該表面上或該透明基板的一第一表面上設(shè)置一透鏡前驅(qū)物材料； 將該模具基板設(shè)置于該透明基板之上，使得至少一部分的該透鏡前驅(qū)物材料填充至該凹陷之中； 于該透明基板的一第二表面上設(shè)置一掩模以部分覆蓋該透明基板； 在設(shè)置該掩模之后，對該透明基板的該第二表面照射一光線以將該透明基板的該第一表面上的至少一部分的該透鏡前驅(qū)物材料轉(zhuǎn)變?yōu)橐煌哥R；以及自該透明基板與該透鏡上移除該掩模及該模具基板。
2.如權(quán)利要求I所述的透鏡組的形成方法，還包括使用一溶劑自該透明基板移除該透鏡前驅(qū)物材料的一余留部分。
3.如權(quán)利要求I所述的透鏡組的形成方法，其中該掩模具有至少一開口，露出該透明基板的一部分與該透鏡前驅(qū)物材料的填充于該凹陷的部分。
4.如權(quán)利要求I所述的透鏡組的形成方法，其中相鄰于該凹陷的至少一第二凹陷形成自模具基板的該表面，且該透鏡前驅(qū)物材料的一部分填充于該第二凹陷之中。
5.如權(quán)利要求I所述的透鏡組的形成方法，還包括于該透明基板的該第二表面上形成一第二透鏡，其中該第二透鏡對齊于該透鏡。
6.一種透鏡組的形成方法，包括 提供一模具基板，其中多個凹陷形成自該模具基板的一表面； 提供一透明基板； 于該模具基板的該表面上或該透明基板的一第一表面上設(shè)置一透鏡前驅(qū)物材料； 將該透明基板設(shè)置于該模具基板之上，使得至少一部分的該透鏡前驅(qū)物材料填充至所述多個凹陷之中； 于該透明基板的一第二表面上設(shè)置一掩模以部分覆蓋該透明基板； 在設(shè)置該掩模之后，對該透明基板的該第二表面照射一光線以將該透明基板的該第一表面上的至少一部分的該透鏡前驅(qū)物材料轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€透鏡； 自該透明基板與所述多個透鏡上移除該掩模及該模具基板；以及 沿著所述多個透鏡之間的多個預(yù)定切割道切割該透明基板以形成多個分離的透鏡組。
7.一種透鏡組，包括 一透明基板；以及 分離的多個透鏡，設(shè)置于該透明基板的一表面上，其中所述多個透鏡的任意兩相鄰?fù)哥R之間的一最短距離小于900微米。
8.如權(quán)利要求7所述的透鏡組，還包括多個遮光層，設(shè)置于該透明基板之上，其中每一所述多個遮光層分別部分覆蓋所述多個透鏡的其中之一。
9.如權(quán)利要求7所述的透鏡組，還包括多個遮光層，設(shè)置于該透明基板之上，其中每一所述多個遮光層分別部分位于所述多個透鏡的其中之一與該透明基板之間。
10.如權(quán)利要求7所述的透鏡組，還包括多個第二透鏡，設(shè)置于該透明基板的一第二表面上，其中每一所述多個第二透鏡對應(yīng)地對齊于其中一所述多個透鏡，且所述多個第二透鏡的任何兩相鄰的第二 透鏡之間的一最短距離小于900微米。
11.如權(quán)利要求10所述的透鏡組，還包括多個遮光層，設(shè)置于該透明基板之上，其中每一所述多個遮光層分別部分覆蓋所述多個第二透鏡的其中之一。
12.如權(quán)利要求10所述的透鏡組，還包括多個遮光層，設(shè)置于該透明基板之上，其中每一所述多個遮光層分別部分位于所述多個第二透鏡的其中之一與該透明基板之間。
13.如權(quán)利要求7所述的透鏡組，其中位于該透明基板的該表面上的所述多個透鏡的一分布密度大于每平方公分20個透鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種透鏡組及其形成方法，該方法包括提供一模具基板，其中至少一凹陷形成自該模具基板的一表面；提供一透明基板；于該模具基板的該表面上或該透明基板的一第一表面上設(shè)置一透鏡前驅(qū)物材料；將該模具基板設(shè)置于該透明基板之上，使得至少一部分的該透鏡前驅(qū)物材料填充至該凹陷之中；于該透明基板的一第二表面上設(shè)置一掩模以部分覆蓋該透明基板；在設(shè)置該掩模之后，對該透明基板的該第二表面照射一光線以將該透明基板的該第一表面上的至少一部分的該透鏡前驅(qū)物材料轉(zhuǎn)變?yōu)橐煌哥R；以及自該透明基板與該透鏡上移除該掩模及該模具基板。本發(fā)明的透鏡組的制作時間與成本可顯著地減少，且透鏡組的熱穩(wěn)定性、可靠度、及強度可獲提升。
文檔編號H01L27/146GK102621598SQ20111028191
公開日2012年8月1日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月31日
發(fā)明者何志強, 傅國榮, 吳翰林, 張家揚, 曾琳雅 申請人:美商豪威科技股份有限公司, 采鈺科技股份有限公司