レンズアレイの製造方法
【課題】レンズアレイの厚みが均一になるようにしつつ、樹脂の加熱時間を短縮する
【解決手段】レンズアレイ１０を第１の加熱部（１２０，１３０）と第２の加熱部（２２０，２３０）を用いて製造する製造方法であって、一対の成形型（２０，３０）の間に熱硬化性の樹脂を挟みこみ、成形型（２０，３０）の間に樹脂を挟みこんだ状態で、成形型（２０，３０）で挟み込んでいる樹脂が硬化開始温度に到達するまで、第１の加熱速度で成形型（２０，３０）を加熱する第１の加熱部を用いて、成形型（２０，３０）を均一に加熱し、樹脂が硬化開始温度に到達したときは、成形型（２０，３０）を加圧しながら、第１の加熱速度よりも大きい第２の加熱速度で成形型（２０，３０）を加熱する第２の加熱部を用いて、成形型（２０，３０）を加熱し、樹脂を硬化させるレンズアレイの製造方法。
【解決手段】レンズアレイ１０を第１の加熱部（１２０，１３０）と第２の加熱部（２２０，２３０）を用いて製造する製造方法であって、一対の成形型（２０，３０）の間に熱硬化性の樹脂を挟みこみ、成形型（２０，３０）の間に樹脂を挟みこんだ状態で、成形型（２０，３０）で挟み込んでいる樹脂が硬化開始温度に到達するまで、第１の加熱速度で成形型（２０，３０）を加熱する第１の加熱部を用いて、成形型（２０，３０）を均一に加熱し、樹脂が硬化開始温度に到達したときは、成形型（２０，３０）を加圧しながら、第１の加熱速度よりも大きい第２の加熱速度で成形型（２０，３０）を加熱する第２の加熱部を用いて、成形型（２０，３０）を加熱し、樹脂を硬化させるレンズアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズアレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯端末には、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形成するためのレンズと、を備えている。
【０００３】
撮像ユニットのコストの低下を図るため、撮像ユニットに実装されるレンズを大量に且つ安価に製造できるように、レンズの製造方法を効率化することが望まれている。このようなレンズは、基板部に複数のレンズ部を一体に形成した構成であるレンズアレイを製造し、該基板部を切断して複数のレンズ部をそれぞれ分離させることで、得られ、撮像ユニットに実装される。
【０００４】
そして、熱硬化性の樹脂を材料にしたレンズアレイ等の光学部材を製造するには、一対の成形型と、加熱部が用いられる。
【０００５】
一対の成形型と二つ加熱部を用いたガラスレンズの製造方法としては、特許文献１に示すものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１９３６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
熱硬化性樹脂を材料にしたレンズアレイを製造するには、複数のレンズ部の厚みが均一になるように、樹脂全体を均一に加熱する。しかし、樹脂を均一に加熱するには、成形型の温度分布を小さくする必要があるために成形型の昇温速度を小さくする必要がある。結果として、樹脂の成形に非常に時間がかかるため、効率が悪い。
【０００８】
加熱の効率を良くするため、ガラスを材料にしたガラスレンズを製造する特許文献１では、まず急速に加熱を行う赤外線ヒーターでガラスを加熱した後、均一に加熱するカートリッジヒーターを用いてこれを加熱する。
【０００９】
そこで、この方法で熱硬化性の樹脂を材料としたレンズアレイを製造しようとすると、今度は急速な加熱によって樹脂内に加熱ムラができ、複数のレンズ部の厚みに大きなばらつきがでてしまう。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、レンズアレイを製造するときに、レンズアレイの厚みが均一になるようにしつつ、樹脂の加熱時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部と一体に形成される基板部とを有するレンズアレイを第１の加熱部と第２の加熱部を用いて製造する製造方法であって、一対の成形型の間に熱硬化性の樹脂を挟みこみ、前記成形型の間に前記樹脂を挟みこんだ状態で、前記成形型で挟み込んでいる前記樹脂が硬化開始温度に到達するまで、第１の加熱速度で前記成形型を加熱する前記第１の加熱部を用いて、前記成形型を均一に加熱し、前記樹脂が硬化開始温度に到達したときは、前記成形型を加圧しながら、第１の加熱速度よりも大きい第２の加熱速度で前記成形型を加熱する第２の加熱部を用いて、前記成形型を加熱し、前記樹脂を硬化させるレンズアレイの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、先に均一に熱硬化性の樹脂を加熱し、この樹脂の硬化が始まったところで、急速に樹脂を加熱するようにしている。これにより、レンズアレイの厚みが均一になるようにしつつ、樹脂の加熱時間を短縮してレンズアレイを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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断面図である。
【図２】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。
【図３】図２のレンズアレイのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本発明の実施形態を説明するための成形装置を説明するための模式図である。
【図５】一対の成形型を用いた供給工程を示す模式的な断面図である。
【図６】図５の成形型を用いた成形工程を示す模式的な断面図である。
【図７】図５の成形型を用いた第１の加熱工程を示す模式的な断面図である。
【図８】図６の成形型を用いた第２の加熱工程を示す模式的な断面図である。
【図９】図７と図８の第１の加熱工程と第２の加熱工程の切り替えを説明するための図である。
【図１０】図５の成形型から成形体を離型する離型工程を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、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断面図である。
【００１５】
図１に示す撮像ユニット１は、センサモジュール２と、レンズモジュール３と、を備えている。
【００１６】
センサモジュール２は、固体撮像素子４と、センサ基板部５とを備えている。センサ基板部５は、例えばシリコンなどの半導体材料で形成されている。固体撮像素子４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、センサ基板部５に対して周知の成膜工程、フォトリソグラフィー工程、エッチング工程、不純物添加工程、等を繰り返し、センサ基板部５上に受光領域、絶縁膜、電極、配線、等を形成して構成されている。
【００１７】
レンズモジュール３は、レンズ部６と、フランジ部７とを備えている。レンズ部６は、その表裏に所定のレンズ面６ａ、６ｂを有している。両レンズ面６ａ、６ｂは、図示の例ではいずれも凸形状の球面とされているが、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。フランジ部７は、レンズ部６の外周から鍔状に張り出して、レンズ部６の外周を取り囲んでいる。レンズ部６、及びフランジ部７は、透光性の材料で一体に形成されている。
【００１８】
レンズモジュール３は、そのフランジ部７とセンサ基板部５との間にスペーサ９を介してセンサモジュール２に積層され、センサモジュール２に組み付けられている。スペーサ９は、レンズモジュール３のレンズ部６がセンサモジュール２の固体撮像素子４の受光面に結像するように、センサモジュール２のセンサ基板部５とレンズモジュール３のフランジ部７との間に所定の距離を置く厚みとなっている。スペーサ９と両モジュール２、３とは、例えば接着剤などを用いて接合される。
【００１９】
スペーサ９は、センサモジュール２のセンサ基板部５とレンズモジュール３のフランジ部７との間に所定の距離を置くことができる限り、その形状は特に限定されないが、固体撮像素子４の周囲を取り囲んで両モジュール２、３の間を外より隔絶する枠状の部材であることが好ましい。これによれば、両モジュール２、３の間から塵等の異物が入り、それが固体撮像素子４の受光面に付着することを防止することができる。さらに、スペーサ９を遮光性の材料で形成すれば、両モジュール２、３の間から固体撮像素子４に入射する不要な光を遮ることができる。
【００２０】
なお、図示の例では、センサモジュール２に組み付けられるレンズモジュール３が１つとなっているが、複数のレンズモジュール３が組み付けられる場合もある。その場合に、複数のレンズモジュール３は、スペーサ９と同等のスペーサを介して順次積層され、センサモジュール２に組み付けられる。また、それらのレンズ部６のレンズ面６ａ、６ｂは、レンズモジュール３毎に異なっていてもよい。
【００２１】
以上のように構成された撮像ユニット１は、例えば携帯端末等の回路基板にリフロー実装される。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印刷されており、そこに撮像ユニット１が載置される。そして、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る。それにより半田が溶け、撮像ユニット１は回路基板に実装される。
【００２２】
上述のレンズモジュール３は、複数のレンズ部６が１次元又は２次元に配列されたレンズアレイを、個々にレンズ部６を含むように分断して得られる。また、上述のセンサモジュール２も同様に、複数の固体撮像素子が１次元又は２次元に配列されたセンサアレイを、個々に固体撮像素子を含むように分断して得られる。以下に、レンズモジュール３を得るレンズアレイについて説明する。
【００２３】
図２は、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り、図３は、図２のレンズアレイのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００２４】
図２及び図３に示すレンズアレイ１０は、複数のレンズ部６と、これらのレンズ部６を一体に繋ぐ基板部１１とを備えている。このレンズアレイ１０は、全体として所定のサイズのウエハ状をなし、そこに複数のレンズ部６が配列された、ウエハレベルレンズアレイとも称され、図示の例では、複数のレンズ部６は２次元に配列されている。これらのレンズ部６、及び基板部１１は、透光性の材料で一体に形成されている。
【００２５】
上述のレンズモジュール３（図１参照）は、レンズアレイ１０において、隣り合うレンズ部６の間で基板部１１を切断して得られる。切断されて個々のレンズ部６に付属する基板部１１が、レンズモジュール３のフランジ部７となる。
【００２６】
図４は、本発明の実施形態を説明するための成形装置を説明するための模式図である。
【００２７】
成形装置７０は、レンズアレイの成形上型である型２０と、レンズアレイの成形下型である型３０と、急速加熱制御部４０と、均一加熱制御部５０とを含んで構成される。また、成形装置は、型２０を加熱する均一加熱ヒーター１２０と急速加熱ヒーター２２０を含み、型３０を加熱する均一加熱ヒーター１３０と急速加熱ヒーター２３０を含んで構成される。
【００２８】
型２０と型３０は上下に配置されているおり、型２０，３０に設けられた転写面２１，３１（図５参照）が対向するように同軸上に配置されている。
【００２９】
型２０は上軸３２０に支持されており、型３０は下軸３３０に支持されている。上軸３２０が上下方向に動作することによって、型２０が型３０に近づいたり離れたりする。なお、上軸３２０と下軸３３０がともに上下方向に動作してもよく、下軸３３０のみが上下方向に動作するようにしてもよい。
【００３０】
また、上軸３２０には、上軸３２０の方から型２０にかかる力を検出するロードセル６０が設けられている。ロードセル６０は、力が加わると変形する起歪体と、起歪体の変形量を検出するひずみゲージを備えており、この起歪体の変形を電気信号に変換してロードセル６０に加わる力を検出するようになっている。なお、上述のように動作する軸の違いによってロードセル６０が設けられる場所を変更してもよい。
【００３１】
均一加熱ヒーター１２０は、型２０に密接配置されており、均一加熱ヒーター１３０は、型３０に密接配置されている。均一加熱ヒーター１２０は、型２０の転写面２１（図５参照）全面に均一に熱を供給するようになっており、均一加熱ヒーター１３０は、型３０の転写面３１（図５参照）全面に均一に熱を供給するようになっている。均一加熱ヒーター１２０，１３０としては、均一に熱を供給するものであればよく、例えば、カートリッジヒーターや、ペルチェ素子等が用いられる。
【００３２】
また、均一加熱制御部５０は、型２０の温度を検出する熱伝対５２０から得られる型２０の温度情報に基づいて、均一加熱ヒーター１２０を制御し、型３０の温度を検出する熱伝対５３０から得られる型３０の温度情報に基づいて、均一加熱ヒーター１３０を制御する。なお、同図では、均一加熱制御部５０は、１つのユニットとして記載されているが、型２０用と型３０用の別々の複数のユニットで構成されてもよい。
【００３３】
急速加熱ヒーター２２０は、型２０の外周を囲むように配置されており、急速加熱ヒーター２３０は、型３０の外周を囲むように配置されている。急速加熱ヒーター２２０は均一加熱ヒーター１２０よりも大きな加熱速度で型２０を加熱する。急速加熱ヒーター２３０は均一加熱ヒーター１３０よりも大きな加熱速度で型３０を加熱する。急速加熱ヒーター２２０，２３０としては、急速に熱を供給するものであればよく、例えば、赤外線ヒーター（ＩＲヒーター）や誘導加熱ヒーター等が用いられる。
【００３４】
また、急速加熱制御部４０は、型２０の温度を検出する熱伝対４２０から得られる型２０の温度情報に基づいて、急速加熱ヒーター２２０を制御し、型３０の温度を検出する熱伝対４３０から得られる型３０の温度情報に基づいて、急速加熱ヒーター２３０を制御する。なお、同図では、急速加熱制御部４０は、１つのユニットとして記載されているが、型２０用と型３０用の別々の複数のユニットで構成されてもよい。
【００３５】
さらに、急速加熱制御部４０は、ロードセル６０によって検出された力を所定の時間間隔で取得する。
【００３６】
次に、上述の成形型を用いた製造方法の手順を図５から図１０を用いて説明する。
【００３７】
図５は、一対の成形型を用いた供給工程を示す模式的な断面図である。図６は、図５の成形型を用いた成形工程を示す模式的な断面図である。図７は、図５の成形型を用いた第１の加熱工程を示す模式的な断面図である。図８は、図６の成形型を用いた第２の加熱工程を示す模式的な断面図である。図９は、図７と図８の第１の加熱工程と第２の加熱工程の切り替えを説明するための図である。図１０は、図５の成形型から成形体を離型する離型工程を示す模式的な断面図である。
【００３８】
先に、図５に基づいて、成形工程に用いる成形型の構成を説明する。
【００３９】
成形型は、上下一対の型２０，３０を備える。型２０は、転写面２１がレンズアレイ１０の一方の面の形状を成形するものであり、型３０は、レンズアレイ１０の他方の面の形状を成形するものである。
【００４０】
型２０は、転写面２１を含む。型３０は、転写面３１を含む。転写面２１は、レンズアレイ１０の一方の面を反転させた形状であり、転写面３１は、レンズアレイ１０の他方の面を反転させた形状である。
【００４１】
型２０の転写面２１には、レンズアレイ１０のレンズ部６の配列に対応してレンズ成形面２２が２次元に配列されている。レンズ成形面２２は、凸形状の球面であるレンズ面６ａに対応して凹形状の球面に成形されている。
【００４２】
型３０の転写面３１には、レンズアレイ１０のレンズ部６の配列に対応してレンズ成形面３２が２次元に配列されている。レンズ成形面３２は、凸形状の球面であるレンズ面６ａに対応して凹形状の球面に成形されている。
【００４３】
次に、上述の成形型を用いた製造方法の手順を説明する。なお、図９では、実線はロードセル６０が検出する力の変化を、破線は型２０（型３０）の温度の変化を模式的に示している。
【００４４】
図５に示すように、型３０の転写面３１上にレンズアレイの材料である樹脂Ｍを供給する。このとき、樹脂Ｍは、レンズアレイ１０を成形するために必要な量以上の量が供給される。また、樹脂Ｍは、図示しないディスペンサなどの供給装置を用いて制御可能に供給される。
【００４５】
樹脂Ｍの材料は、エネルギー硬化性の樹脂組成物が用いられる。特に、熱による硬化する樹脂組成物が用いられる。
【００４６】
次に、図６に示すように、型２０と型３０で樹脂Ｍを挟み込む。これにより、転写面２１，３１の形状に倣って樹脂Ｍが変形される。
【００４７】
次に、図７に示すように、型２０に密接配置された均一加熱ヒーター１２０と型３０に密接配置された１３０を用いて、型２０と型３０を加熱する（第１の加熱工程）。このとき、均一加熱ヒーター１２０，１３０から、それぞれ型２０，３０の転写面２１，３１の全面に向けて熱Ｈ１が均一に供給される。
【００４８】
この第１の加熱工程の間、樹脂Ｍを加圧しない。これにより、型２０と型３０の温度に合わせて樹脂Ｍの温度は上昇する一方、ロードセル６０が検出する力は一定となる（図９参照）。
【００４９】
そして、均一加熱ヒーター１２０，１３０によって、樹脂Ｍの熱硬化が開始する温度まで型２０と型３０を加熱すると、樹脂Ｍの収縮が開始する。
【００５０】
このとき、この樹脂Ｍの収縮に伴って型２０が引っ張られるために、ロードセル６０が検出する力（上軸３２０の方から型２０にかかる力）が小さくなる。
【００５１】
この力の変化に基づいて、急速加熱制御部４０は、樹脂Ｍの硬化が開始したと判断する。
【００５２】
これにより、図８に示すように、型２０側から型２０，３０を所定の値になるまで加圧するとともに、型２０の外周を囲むように配置された急速加熱ヒーター２２０と型３０の外周を囲むように配置された急速加熱ヒーター２３０を用いて、型２０と型３０を所定の温度になるまで加熱する（第２の加熱工程）。このとき、急速加熱ヒーター２２０，２３０から供給される熱Ｈ２による型２０，３０の昇温速度（加熱速度）は、均一加熱ヒーター１２０，１３０から供給される熱Ｈ１による型２０，３０の昇温速度（加熱速度）よりも大きい。
【００５３】
なお、第２の加熱工程において、均一加熱ヒーター１２０，１３０により型２０と型３０を加熱し続けてもよい。また、熱伝対５２０，５３０それぞれから得られる型２０と型３０の温度変化の速度に基づいて、均一加熱制御部５０が急速加熱ヒーター２２０，２３０による加熱が始まったと判断し、均一加熱ヒーター１２０，１３０による加熱を停止してもよい。
【００５４】
樹脂Ｍが完全に硬化するまで、急速加熱ヒーター２２０及び２３０により樹脂Ｍを加熱する。
【００５５】
そして、図１０に示すように、硬化された樹脂Ｍからなるレンズアレイ１０を、型２０と型３０から離型する。
【００５６】
以上、このレンズアレイの製造方法によれば、先に均一に熱硬化性の樹脂Ｍを加熱し、この樹脂の硬化が始まったところで、急速に樹脂Ｍを加熱するようにしている。これにより、レンズアレイの厚みが均一になるようにしつつ、樹脂の加熱時間を短縮してレンズアレイを製造することができる。また、熱硬化性の樹脂Ｍの収縮を検出するようにしたため、任意の製造条件下において、適切に急速加熱ヒーター２２０，２３０による加熱のタイミングを逃すことがなくレンズアレイを製造することができる。
【００５７】
以上、本発明のレンズ制御装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【００５８】
以上、説明したように、本明細書には、以下の事項が開示されている。
（１）複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部と一体に形成される基板部とを有するレンズアレイを第１の加熱部と第２の加熱部を用いて製造する製造方法であって、一対の成形型の間に熱硬化性の樹脂を挟みこみ、前記成形型の間に前記樹脂を挟みこんだ状態で、前記成形型で挟み込んでいる前記樹脂が硬化開始温度に到達するまで、第１の加熱速度で前記成形型を加熱する前記第１の加熱部を用いて、前記成形型を均一に加熱し、前記樹脂が硬化開始温度に到達したときは、前記成形型を加圧しながら、第１の加熱速度よりも大きい第２の加熱速度で前記成形型を加熱する第２の加熱部を用いて、前記成形型を加熱し、前記樹脂を硬化させるレンズアレイの製造方法。
（２）（１）に記載のレンズアレイの製造方法であって、前記樹脂の硬化に伴う前記樹脂の収縮の開始を検出することによって、前記樹脂が硬化開始温度に到達したことを判断するレンズアレイの製造方法。
（３）（２）に記載のレンズアレイの製造方法であって、前記成形型にかかる力の変化を検出することによって、前記樹脂の収縮の開始をするレンズアレイの製造方法。
（４）（１）から（３）のいずれか一つに記載のレンズアレイの製造方法であって、前記第１の加熱部は、前記成形型に密接配置されるレンズアレイの製造方法。
（５）（１）から（４）のいずれ一つに記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記第２の加熱部は、前記成形型の外周を囲むように配置されるレンズアレイの製造方法。
【符号の説明】
【００５９】
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 固体撮像素子
５ センサ基板部
６ レンズ部
６ａ,６ｂ レンズ面
７ フランジ部
８ 突出部
８ａ 環状凸面
９ スペーサ
１０ レンズアレイ
１１ 基板部
２０,３０ 型
２１，３１ 転写面
２２，３２ レンズ成形面
７０ 成形装置
１２０，１３０ 均一加熱ヒーター
２２０，２３０ 急速加熱ヒーター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズアレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯端末には、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形成するためのレンズと、を備えている。
【０００３】
撮像ユニットのコストの低下を図るため、撮像ユニットに実装されるレンズを大量に且つ安価に製造できるように、レンズの製造方法を効率化することが望まれている。このようなレンズは、基板部に複数のレンズ部を一体に形成した構成であるレンズアレイを製造し、該基板部を切断して複数のレンズ部をそれぞれ分離させることで、得られ、撮像ユニットに実装される。
【０００４】
そして、熱硬化性の樹脂を材料にしたレンズアレイ等の光学部材を製造するには、一対の成形型と、加熱部が用いられる。
【０００５】
一対の成形型と二つ加熱部を用いたガラスレンズの製造方法としては、特許文献１に示すものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１９３６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
熱硬化性樹脂を材料にしたレンズアレイを製造するには、複数のレンズ部の厚みが均一になるように、樹脂全体を均一に加熱する。しかし、樹脂を均一に加熱するには、成形型の温度分布を小さくする必要があるために成形型の昇温速度を小さくする必要がある。結果として、樹脂の成形に非常に時間がかかるため、効率が悪い。
【０００８】
加熱の効率を良くするため、ガラスを材料にしたガラスレンズを製造する特許文献１では、まず急速に加熱を行う赤外線ヒーターでガラスを加熱した後、均一に加熱するカートリッジヒーターを用いてこれを加熱する。
【０００９】
そこで、この方法で熱硬化性の樹脂を材料としたレンズアレイを製造しようとすると、今度は急速な加熱によって樹脂内に加熱ムラができ、複数のレンズ部の厚みに大きなばらつきがでてしまう。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、レンズアレイを製造するときに、レンズアレイの厚みが均一になるようにしつつ、樹脂の加熱時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部と一体に形成される基板部とを有するレンズアレイを第１の加熱部と第２の加熱部を用いて製造する製造方法であって、一対の成形型の間に熱硬化性の樹脂を挟みこみ、前記成形型の間に前記樹脂を挟みこんだ状態で、前記成形型で挟み込んでいる前記樹脂が硬化開始温度に到達するまで、第１の加熱速度で前記成形型を加熱する前記第１の加熱部を用いて、前記成形型を均一に加熱し、前記樹脂が硬化開始温度に到達したときは、前記成形型を加圧しながら、第１の加熱速度よりも大きい第２の加熱速度で前記成形型を加熱する第２の加熱部を用いて、前記成形型を加熱し、前記樹脂を硬化させるレンズアレイの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、先に均一に熱硬化性の樹脂を加熱し、この樹脂の硬化が始まったところで、急速に樹脂を加熱するようにしている。これにより、レンズアレイの厚みが均一になるようにしつつ、樹脂の加熱時間を短縮してレンズアレイを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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断面図である。
【図２】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。
【図３】図２のレンズアレイのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本発明の実施形態を説明するための成形装置を説明するための模式図である。
【図５】一対の成形型を用いた供給工程を示す模式的な断面図である。
【図６】図５の成形型を用いた成形工程を示す模式的な断面図である。
【図７】図５の成形型を用いた第１の加熱工程を示す模式的な断面図である。
【図８】図６の成形型を用いた第２の加熱工程を示す模式的な断面図である。
【図９】図７と図８の第１の加熱工程と第２の加熱工程の切り替えを説明するための図である。
【図１０】図５の成形型から成形体を離型する離型工程を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、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断面図である。
【００１５】
図１に示す撮像ユニット１は、センサモジュール２と、レンズモジュール３と、を備えている。
【００１６】
センサモジュール２は、固体撮像素子４と、センサ基板部５とを備えている。センサ基板部５は、例えばシリコンなどの半導体材料で形成されている。固体撮像素子４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、センサ基板部５に対して周知の成膜工程、フォトリソグラフィー工程、エッチング工程、不純物添加工程、等を繰り返し、センサ基板部５上に受光領域、絶縁膜、電極、配線、等を形成して構成されている。
【００１７】
レンズモジュール３は、レンズ部６と、フランジ部７とを備えている。レンズ部６は、その表裏に所定のレンズ面６ａ、６ｂを有している。両レンズ面６ａ、６ｂは、図示の例ではいずれも凸形状の球面とされているが、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。フランジ部７は、レンズ部６の外周から鍔状に張り出して、レンズ部６の外周を取り囲んでいる。レンズ部６、及びフランジ部７は、透光性の材料で一体に形成されている。
【００１８】
レンズモジュール３は、そのフランジ部７とセンサ基板部５との間にスペーサ９を介してセンサモジュール２に積層され、センサモジュール２に組み付けられている。スペーサ９は、レンズモジュール３のレンズ部６がセンサモジュール２の固体撮像素子４の受光面に結像するように、センサモジュール２のセンサ基板部５とレンズモジュール３のフランジ部７との間に所定の距離を置く厚みとなっている。スペーサ９と両モジュール２、３とは、例えば接着剤などを用いて接合される。
【００１９】
スペーサ９は、センサモジュール２のセンサ基板部５とレンズモジュール３のフランジ部７との間に所定の距離を置くことができる限り、その形状は特に限定されないが、固体撮像素子４の周囲を取り囲んで両モジュール２、３の間を外より隔絶する枠状の部材であることが好ましい。これによれば、両モジュール２、３の間から塵等の異物が入り、それが固体撮像素子４の受光面に付着することを防止することができる。さらに、スペーサ９を遮光性の材料で形成すれば、両モジュール２、３の間から固体撮像素子４に入射する不要な光を遮ることができる。
【００２０】
なお、図示の例では、センサモジュール２に組み付けられるレンズモジュール３が１つとなっているが、複数のレンズモジュール３が組み付けられる場合もある。その場合に、複数のレンズモジュール３は、スペーサ９と同等のスペーサを介して順次積層され、センサモジュール２に組み付けられる。また、それらのレンズ部６のレンズ面６ａ、６ｂは、レンズモジュール３毎に異なっていてもよい。
【００２１】
以上のように構成された撮像ユニット１は、例えば携帯端末等の回路基板にリフロー実装される。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印刷されており、そこに撮像ユニット１が載置される。そして、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る。それにより半田が溶け、撮像ユニット１は回路基板に実装される。
【００２２】
上述のレンズモジュール３は、複数のレンズ部６が１次元又は２次元に配列されたレンズアレイを、個々にレンズ部６を含むように分断して得られる。また、上述のセンサモジュール２も同様に、複数の固体撮像素子が１次元又は２次元に配列されたセンサアレイを、個々に固体撮像素子を含むように分断して得られる。以下に、レンズモジュール３を得るレンズアレイについて説明する。
【００２３】
図２は、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り、図３は、図２のレンズアレイのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００２４】
図２及び図３に示すレンズアレイ１０は、複数のレンズ部６と、これらのレンズ部６を一体に繋ぐ基板部１１とを備えている。このレンズアレイ１０は、全体として所定のサイズのウエハ状をなし、そこに複数のレンズ部６が配列された、ウエハレベルレンズアレイとも称され、図示の例では、複数のレンズ部６は２次元に配列されている。これらのレンズ部６、及び基板部１１は、透光性の材料で一体に形成されている。
【００２５】
上述のレンズモジュール３（図１参照）は、レンズアレイ１０において、隣り合うレンズ部６の間で基板部１１を切断して得られる。切断されて個々のレンズ部６に付属する基板部１１が、レンズモジュール３のフランジ部７となる。
【００２６】
図４は、本発明の実施形態を説明するための成形装置を説明するための模式図である。
【００２７】
成形装置７０は、レンズアレイの成形上型である型２０と、レンズアレイの成形下型である型３０と、急速加熱制御部４０と、均一加熱制御部５０とを含んで構成される。また、成形装置は、型２０を加熱する均一加熱ヒーター１２０と急速加熱ヒーター２２０を含み、型３０を加熱する均一加熱ヒーター１３０と急速加熱ヒーター２３０を含んで構成される。
【００２８】
型２０と型３０は上下に配置されているおり、型２０，３０に設けられた転写面２１，３１（図５参照）が対向するように同軸上に配置されている。
【００２９】
型２０は上軸３２０に支持されており、型３０は下軸３３０に支持されている。上軸３２０が上下方向に動作することによって、型２０が型３０に近づいたり離れたりする。なお、上軸３２０と下軸３３０がともに上下方向に動作してもよく、下軸３３０のみが上下方向に動作するようにしてもよい。
【００３０】
また、上軸３２０には、上軸３２０の方から型２０にかかる力を検出するロードセル６０が設けられている。ロードセル６０は、力が加わると変形する起歪体と、起歪体の変形量を検出するひずみゲージを備えており、この起歪体の変形を電気信号に変換してロードセル６０に加わる力を検出するようになっている。なお、上述のように動作する軸の違いによってロードセル６０が設けられる場所を変更してもよい。
【００３１】
均一加熱ヒーター１２０は、型２０に密接配置されており、均一加熱ヒーター１３０は、型３０に密接配置されている。均一加熱ヒーター１２０は、型２０の転写面２１（図５参照）全面に均一に熱を供給するようになっており、均一加熱ヒーター１３０は、型３０の転写面３１（図５参照）全面に均一に熱を供給するようになっている。均一加熱ヒーター１２０，１３０としては、均一に熱を供給するものであればよく、例えば、カートリッジヒーターや、ペルチェ素子等が用いられる。
【００３２】
また、均一加熱制御部５０は、型２０の温度を検出する熱伝対５２０から得られる型２０の温度情報に基づいて、均一加熱ヒーター１２０を制御し、型３０の温度を検出する熱伝対５３０から得られる型３０の温度情報に基づいて、均一加熱ヒーター１３０を制御する。なお、同図では、均一加熱制御部５０は、１つのユニットとして記載されているが、型２０用と型３０用の別々の複数のユニットで構成されてもよい。
【００３３】
急速加熱ヒーター２２０は、型２０の外周を囲むように配置されており、急速加熱ヒーター２３０は、型３０の外周を囲むように配置されている。急速加熱ヒーター２２０は均一加熱ヒーター１２０よりも大きな加熱速度で型２０を加熱する。急速加熱ヒーター２３０は均一加熱ヒーター１３０よりも大きな加熱速度で型３０を加熱する。急速加熱ヒーター２２０，２３０としては、急速に熱を供給するものであればよく、例えば、赤外線ヒーター（ＩＲヒーター）や誘導加熱ヒーター等が用いられる。
【００３４】
また、急速加熱制御部４０は、型２０の温度を検出する熱伝対４２０から得られる型２０の温度情報に基づいて、急速加熱ヒーター２２０を制御し、型３０の温度を検出する熱伝対４３０から得られる型３０の温度情報に基づいて、急速加熱ヒーター２３０を制御する。なお、同図では、急速加熱制御部４０は、１つのユニットとして記載されているが、型２０用と型３０用の別々の複数のユニットで構成されてもよい。
【００３５】
さらに、急速加熱制御部４０は、ロードセル６０によって検出された力を所定の時間間隔で取得する。
【００３６】
次に、上述の成形型を用いた製造方法の手順を図５から図１０を用いて説明する。
【００３７】
図５は、一対の成形型を用いた供給工程を示す模式的な断面図である。図６は、図５の成形型を用いた成形工程を示す模式的な断面図である。図７は、図５の成形型を用いた第１の加熱工程を示す模式的な断面図である。図８は、図６の成形型を用いた第２の加熱工程を示す模式的な断面図である。図９は、図７と図８の第１の加熱工程と第２の加熱工程の切り替えを説明するための図である。図１０は、図５の成形型から成形体を離型する離型工程を示す模式的な断面図である。
【００３８】
先に、図５に基づいて、成形工程に用いる成形型の構成を説明する。
【００３９】
成形型は、上下一対の型２０，３０を備える。型２０は、転写面２１がレンズアレイ１０の一方の面の形状を成形するものであり、型３０は、レンズアレイ１０の他方の面の形状を成形するものである。
【００４０】
型２０は、転写面２１を含む。型３０は、転写面３１を含む。転写面２１は、レンズアレイ１０の一方の面を反転させた形状であり、転写面３１は、レンズアレイ１０の他方の面を反転させた形状である。
【００４１】
型２０の転写面２１には、レンズアレイ１０のレンズ部６の配列に対応してレンズ成形面２２が２次元に配列されている。レンズ成形面２２は、凸形状の球面であるレンズ面６ａに対応して凹形状の球面に成形されている。
【００４２】
型３０の転写面３１には、レンズアレイ１０のレンズ部６の配列に対応してレンズ成形面３２が２次元に配列されている。レンズ成形面３２は、凸形状の球面であるレンズ面６ａに対応して凹形状の球面に成形されている。
【００４３】
次に、上述の成形型を用いた製造方法の手順を説明する。なお、図９では、実線はロードセル６０が検出する力の変化を、破線は型２０（型３０）の温度の変化を模式的に示している。
【００４４】
図５に示すように、型３０の転写面３１上にレンズアレイの材料である樹脂Ｍを供給する。このとき、樹脂Ｍは、レンズアレイ１０を成形するために必要な量以上の量が供給される。また、樹脂Ｍは、図示しないディスペンサなどの供給装置を用いて制御可能に供給される。
【００４５】
樹脂Ｍの材料は、エネルギー硬化性の樹脂組成物が用いられる。特に、熱による硬化する樹脂組成物が用いられる。
【００４６】
次に、図６に示すように、型２０と型３０で樹脂Ｍを挟み込む。これにより、転写面２１，３１の形状に倣って樹脂Ｍが変形される。
【００４７】
次に、図７に示すように、型２０に密接配置された均一加熱ヒーター１２０と型３０に密接配置された１３０を用いて、型２０と型３０を加熱する（第１の加熱工程）。このとき、均一加熱ヒーター１２０，１３０から、それぞれ型２０，３０の転写面２１，３１の全面に向けて熱Ｈ１が均一に供給される。
【００４８】
この第１の加熱工程の間、樹脂Ｍを加圧しない。これにより、型２０と型３０の温度に合わせて樹脂Ｍの温度は上昇する一方、ロードセル６０が検出する力は一定となる（図９参照）。
【００４９】
そして、均一加熱ヒーター１２０，１３０によって、樹脂Ｍの熱硬化が開始する温度まで型２０と型３０を加熱すると、樹脂Ｍの収縮が開始する。
【００５０】
このとき、この樹脂Ｍの収縮に伴って型２０が引っ張られるために、ロードセル６０が検出する力（上軸３２０の方から型２０にかかる力）が小さくなる。
【００５１】
この力の変化に基づいて、急速加熱制御部４０は、樹脂Ｍの硬化が開始したと判断する。
【００５２】
これにより、図８に示すように、型２０側から型２０，３０を所定の値になるまで加圧するとともに、型２０の外周を囲むように配置された急速加熱ヒーター２２０と型３０の外周を囲むように配置された急速加熱ヒーター２３０を用いて、型２０と型３０を所定の温度になるまで加熱する（第２の加熱工程）。このとき、急速加熱ヒーター２２０，２３０から供給される熱Ｈ２による型２０，３０の昇温速度（加熱速度）は、均一加熱ヒーター１２０，１３０から供給される熱Ｈ１による型２０，３０の昇温速度（加熱速度）よりも大きい。
【００５３】
なお、第２の加熱工程において、均一加熱ヒーター１２０，１３０により型２０と型３０を加熱し続けてもよい。また、熱伝対５２０，５３０それぞれから得られる型２０と型３０の温度変化の速度に基づいて、均一加熱制御部５０が急速加熱ヒーター２２０，２３０による加熱が始まったと判断し、均一加熱ヒーター１２０，１３０による加熱を停止してもよい。
【００５４】
樹脂Ｍが完全に硬化するまで、急速加熱ヒーター２２０及び２３０により樹脂Ｍを加熱する。
【００５５】
そして、図１０に示すように、硬化された樹脂Ｍからなるレンズアレイ１０を、型２０と型３０から離型する。
【００５６】
以上、このレンズアレイの製造方法によれば、先に均一に熱硬化性の樹脂Ｍを加熱し、この樹脂の硬化が始まったところで、急速に樹脂Ｍを加熱するようにしている。これにより、レンズアレイの厚みが均一になるようにしつつ、樹脂の加熱時間を短縮してレンズアレイを製造することができる。また、熱硬化性の樹脂Ｍの収縮を検出するようにしたため、任意の製造条件下において、適切に急速加熱ヒーター２２０，２３０による加熱のタイミングを逃すことがなくレンズアレイを製造することができる。
【００５７】
以上、本発明のレンズ制御装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【００５８】
以上、説明したように、本明細書には、以下の事項が開示されている。
（１）複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部と一体に形成される基板部とを有するレンズアレイを第１の加熱部と第２の加熱部を用いて製造する製造方法であって、一対の成形型の間に熱硬化性の樹脂を挟みこみ、前記成形型の間に前記樹脂を挟みこんだ状態で、前記成形型で挟み込んでいる前記樹脂が硬化開始温度に到達するまで、第１の加熱速度で前記成形型を加熱する前記第１の加熱部を用いて、前記成形型を均一に加熱し、前記樹脂が硬化開始温度に到達したときは、前記成形型を加圧しながら、第１の加熱速度よりも大きい第２の加熱速度で前記成形型を加熱する第２の加熱部を用いて、前記成形型を加熱し、前記樹脂を硬化させるレンズアレイの製造方法。
（２）（１）に記載のレンズアレイの製造方法であって、前記樹脂の硬化に伴う前記樹脂の収縮の開始を検出することによって、前記樹脂が硬化開始温度に到達したことを判断するレンズアレイの製造方法。
（３）（２）に記載のレンズアレイの製造方法であって、前記成形型にかかる力の変化を検出することによって、前記樹脂の収縮の開始をするレンズアレイの製造方法。
（４）（１）から（３）のいずれか一つに記載のレンズアレイの製造方法であって、前記第１の加熱部は、前記成形型に密接配置されるレンズアレイの製造方法。
（５）（１）から（４）のいずれ一つに記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記第２の加熱部は、前記成形型の外周を囲むように配置されるレンズアレイの製造方法。
【符号の説明】
【００５９】
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 固体撮像素子
５ センサ基板部
６ レンズ部
６ａ,６ｂ レンズ面
７ フランジ部
８ 突出部
８ａ 環状凸面
９ スペーサ
１０ レンズアレイ
１１ 基板部
２０,３０ 型
２１，３１ 転写面
２２，３２ レンズ成形面
７０ 成形装置
１２０，１３０ 均一加熱ヒーター
２２０，２３０ 急速加熱ヒーター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部と一体に形成される基板部とを有するレンズアレイを第１の加熱部と第２の加熱部を用いて製造する製造方法であって、
一対の成形型の間に熱硬化性の樹脂を挟みこみ、
前記成形型の間に前記樹脂を挟みこんだ状態で、前記成形型で挟み込んでいる前記樹脂が硬化開始温度に到達するまで、第１の加熱速度で前記成形型を加熱する前記第１の加熱部を用いて、前記成形型を均一に加熱し、
前記樹脂が硬化開始温度に到達したときは、前記成形型を加圧しながら、第１の加熱速度よりも大きい第２の加熱速度で前記成形型を加熱する第２の加熱部を用いて、前記成形型を加熱し、前記樹脂を硬化させるレンズアレイの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記樹脂の硬化に伴う前記樹脂の収縮の開始を検出することによって、前記樹脂が硬化開始温度に到達したことを判断するレンズアレイの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記成形型にかかる力の変化を検出することによって、前記樹脂の収縮の開始をするレンズアレイの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記第１の加熱部は、前記成形型に密接配置されるレンズアレイの製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記第２の加熱部は、前記成形型の外周を囲むように配置されるレンズアレイの製造方法。
【請求項１】
複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部と一体に形成される基板部とを有するレンズアレイを第１の加熱部と第２の加熱部を用いて製造する製造方法であって、
一対の成形型の間に熱硬化性の樹脂を挟みこみ、
前記成形型の間に前記樹脂を挟みこんだ状態で、前記成形型で挟み込んでいる前記樹脂が硬化開始温度に到達するまで、第１の加熱速度で前記成形型を加熱する前記第１の加熱部を用いて、前記成形型を均一に加熱し、
前記樹脂が硬化開始温度に到達したときは、前記成形型を加圧しながら、第１の加熱速度よりも大きい第２の加熱速度で前記成形型を加熱する第２の加熱部を用いて、前記成形型を加熱し、前記樹脂を硬化させるレンズアレイの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記樹脂の硬化に伴う前記樹脂の収縮の開始を検出することによって、前記樹脂が硬化開始温度に到達したことを判断するレンズアレイの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記成形型にかかる力の変化を検出することによって、前記樹脂の収縮の開始をするレンズアレイの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記第１の加熱部は、前記成形型に密接配置されるレンズアレイの製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記第２の加熱部は、前記成形型の外周を囲むように配置されるレンズアレイの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１８７８１７（Ｐ２０１２−１８７８１７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３３１０（Ｐ２０１１−５３３１０）
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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