光学元件晶片及其制造方法以及电子元件晶片模块.pdf

本发明涉及光学元件晶片以及制造光学元件晶片的方法、光学元件、光学元件模块、电子元件晶片模块、电子元件模块以及电子信息设备。一种用于制造光学元件晶片的方法，其中多个光学元件以二维布置，该方法包括：在基底中形成的多个凹槽的每一个中形成复制品的复制品形成步骤，其中光学元件形状形成在前表面侧上；使用该复制品的光学元件形状来形成冲压模的冲压模形成步骤；以及使用冲压模将光学元件形状转移到光学元件材料以形成光学元件晶片的光学元件晶片形成步骤。

1.  一种用于制造光学元件晶片的方法，其中多个光学元件以二维布置，该方法包括：
在基底中形成的多个凹槽的每一个中形成复制品的复制品形成步骤，其中光学元件形状形成在前表面侧上；
使用该复制品的光学元件形状来形成冲压模的冲压模形成步骤；以及
使用冲压模将光学元件形状转移到光学元件材料以形成光学元件晶片的光学元件晶片形成步骤。

2.  根据权利要求1的用于制造光学元件晶片的方法，其中复制品形成步骤包括：在基底中形成的该多个凹槽的每一个中形成上复制品的上复制品形成步骤，其中光学元件形状形成在前表面侧上；以及在另一个基底中形成的多个凹槽的每一个中形成下复制品的下复制品形成步骤，其中用于背表面的光学元件形状形成在前表面侧上。

3.  根据权利要求1的用于制造光学元件晶片的方法，其中复制品形成步骤包括：在形成在基底中的该多个凹槽中传递复制品材料的步骤；以及使用主模挤压复制品材料以将主模的光学元件形状转移到复制品材料的前表面侧的光学元件形状转移步骤。

4.  根据权利要求1的用于制造光学元件晶片的方法，其中复制品的侧表面的部分或全部掩埋在基底中切刻出的该多个凹槽的每一个中以形成复制品。

5.  根据权利要求1的用于制造光学元件晶片的方法，其中基底中的凹槽的深度被设置为使得基底和复制品的接触面积大于复制品和主模的接触面积。

6.  根据权利要求1的用于制造光学元件晶片的方法，其中基底中的凹槽的深度被设置为使得基底和复制品的接触面积大于复制品和冲压模的接触面积。

7.  根据权利要求2的用于制造光学元件晶片的方法，其中冲压模形成步骤包括：转移上复制品的光学元件形状以形成上冲压模的上冲压模形成步骤；以及转移下复制品的光学元件形状以形成下冲压模的下冲压模形成步骤。

8.  根据权利要求7的用于制造光学元件晶片的方法，其中光学元件晶片形成步骤包括：使用上冲压模和下冲压模将光学元件材料挤压为预定厚度的光学元件材料挤压步骤；以及通过光或热来固化光学元件材料的光学元件材料固化步骤。

9.  根据权利要求1的用于制造光学元件晶片的方法，其中光学元件是一个或多个透镜。

10.  根据权利要求1的用于制造光学元件晶片的方法，其中光学元件是光学功能元件，用于导向输出光直线输出并且以预定方向折射和引导入射光。

11.  一种光学元件晶片，其使用根据权利要求1的用于制造光学元件晶片的方法来制造。

12.  一种光学元件晶片，其中多个光学元件以二维布置，该光学元件晶片包括：
至少在光学元件晶片的背表面或前表面上的多个光学元件区域；
设在光学元件区域的外周侧上的具有预定厚度的平坦部分，并且
其中在相邻的光学元件区域之间的平坦部分的厚度与平坦部分之间的连接部分的厚度在2∶1到相等比值的比值内。

13.  根据权利要求12的光学元件晶片，其中在相邻的光学元件区域之间的平坦部分的厚度与平坦部分之间的连接部分的厚度在4/3或3/4到相等比值的比值内。

14.  根据权利要求12的光学元件晶片，其中光学元件是一个或多个透镜。

15.  根据权利要求12的光学元件晶片，其中光学元件是光学功能元件，用于导向输出光直线输出并且以预定方向折射和引导入射光。

16.  通过切割根据权利要求11-15中任一项的光学元件晶片而个体化的光学元件，该光学元件包括：在其中央部分处的光学表面；以及在光学表面的外周侧上具有预定厚度的隔离物部。

17.  一种光学元件模块，其通过切割光学元件晶片模块而个体化，其中多个根据权利要求11-15中任一项的光学元件晶片被层叠，其中其光学表面彼此对准。

18.  根据权利要求17的光学元件模块，还包括光屏蔽支持器，用于屏蔽该多个光学元件的除了最上的光学表面之外的上表面以及侧表面。

19.  一种光学元件模块，包括光屏蔽支持器，用于屏蔽根据权利要求16的光学元件的除了光学表面之外的上表面以及侧表面。

20.  一种电子元件晶片模块，包括：
电子元件晶片，其中布置有多个电子元件，每个电子元件都包括穿透电极；
形成在电子元件晶片上的预定区域中的树脂粘附层；
覆盖电子元件晶片并且固定在树脂粘附层上的透明支撑衬底；
根据权利要求11-15中任一项的光学元件晶片，粘附在透明支撑衬底上并与透明支撑衬底组合使得该多个电子元件的每一个对应于每个光学元件。

21.  根据权利要求20的电子元件晶片模块，其中光学元件晶片是由像差校正透镜、漫射透镜和光聚焦透镜这三个透镜组成的透镜晶片模块；其中具有预定厚度的布置在每个透镜的外周侧上的平坦部分从下以此顺序层叠。

22.  根据权利要求20的电子元件晶片模块，其中该电子元件是图像捕获元件，包括多个用于对来自对象的图像光执行光电转换并且捕获该图像光的图像的光接收部。

23.  根据权利要求20的电子元件晶片模块，其中每个所述电子元件是用于产生输出光的光发射元件和用于接收入射光的光接收元件。

24.  一种电子元件模块，对于每个或多个电子元件模块，从根据权利要求20的电子元件晶片模块切割出所述电子元件模块。

25.  一种电子信息设备，包括通过切割根据权利要求22的电子元件晶片模块而个体化的用作图像捕获部中的传感器模块的电子元件模块。

26.  一种电子信息设备，包括通过切割根据权利要求23的电子元件晶片模块而个体化的用在信息记录和再现部中的电子元件模块。

光学元件晶片及其制造方法以及电子元件晶片模块
本非临时申请根据35 U.S.C§119(a)要求2008年9月26号在日本提交的专利申请NO.2008-249253以及2009年8月28号在日本提交的专利申请NO.2009-199032的优先权，这两个申请的全部内容在此引入以供参考。
技术领域
本发明涉及：光学元件晶片，诸如透镜晶片或光学功能元件晶片，包括多个透镜作为用于聚焦入射光的多个光学元件；用于制造光学元件晶片的方法；通过同时切割光学元件晶片而个体化的光学元件；通过同时切割其中层叠多个光学元件晶片的光学元件晶片模块而个体化的光学元件模块；电子元件晶片模块，诸如传感器晶片模块，其是光学元件或光学元件模块与图像捕获元件晶片的组合，图像捕获元件晶片设有多个图像捕获元件用于对来自对象的图像光进行光电转换并且捕获所述图像光的图像；通过同时切割电子元件晶片模块而个体化的电子元件模块，或者其中用电子元件来模块化光学元件或光学元件模块的电子元件模块；以及包括在其图像捕获部中用作图像输入设备的作为电子元件模块的传感器模块的电子信息设备，诸如数字摄像机(例如数字视频摄像机或数字静止摄像机)、图像输入摄像机、扫描仪、传真机、配备摄像机的蜂窝电话设备以及电视电话设备。
背景技术
作为上述类型的常规光学元件晶片，其中以矩阵布置有多个凸透镜的透镜晶片被定位，用于将光聚焦到图像捕获元件晶片的图像捕获元件，并且它们被层叠且组合在一起作为摄像机模块。
文献1公开了一种用于制造凸透镜晶片作为光学元件晶片的方法。
图9是示出用于制造文献1中公开的常规凸透镜晶片的方法的示意图。
在图9中，在常规的基准网格(referencegrid)制造装置100中，光固化树脂105插在复制品基底(replica base)103的成形平坦表面104和平板转移母片101的精细凹凸图案102之间；并且在精细凹凸图案102被压在光固化树脂105上的时候，通过紫外线光源106从光固化树脂105底部的紫外线照射来固化光固化树脂105。结果，作为精细凹凸图案102的印记的精细凹凸图案在光固化树脂105的上表面上完成。因此，在通过使用常规基准网格制造装置100形成精细凹凸图案102的方法中，有可能以高精度和高效率来加工精细凹凸图案102而不管基准网格的大小。
用于制造常规凸透镜晶片的方法的一个示范性过程将参考图10(a)到10(d)以及图11(a)到图11(c)进行详细描述。
图10(a)到10(d)每一个是描述用于制造常规凸透镜晶片的金属模形成过程的主要部分纵向截面图。图11(a)到图11(c)每一个是描述常规凸透镜晶片的制造过程的主要部分纵向截面图。
如图10(a)的复制品模形成步骤中所示，树脂材料202被传递到基底201上的预定位置，基底201由玻璃衬底或硅衬底形成。使用主金属模203从上面挤压树脂材料202。结果，主金属模203的下表面形状被转移到树脂材料202的上表面，以形成树脂复制品204。重复该过程以在基底201上形成树脂复制品204的多个复制品模，如图10(b)所示。
如图10(c)所示，使用树脂复制品204的该多个复制品模，在基底201上的树脂复制品204的该多个复制品模被转移到晶片尺寸的上金属模的冲压模(stamper mold)205。
如图10(d)所示，晶片尺寸的冲压模205被从基底201上的树脂复制品204的该多个复制品模中移除，以获得上金属模的冲压模205。类似于该过程，如图11(a)所示，形成在基底201上的树脂复制品204的该多个复制品模被转移到下金属模的冲压模206，并且随后，从其移除复制品模以获得下金属模的冲压模206。
如图11(a)所示，用于形成透镜的适当量的成形树脂207被传递到下金属模的冲压模206的中央位置。从顶部使用上金属模的冲压模205挤压成形树脂207，并且成形树脂207被放在从上下的冲压模205和206之间，以挤压形成透镜晶片208，如图11(b)所示。在该过程期间，通过控制上下金属模挤压成形树脂207以使其扩展，从而获得期望的透镜厚度。
在成形树脂207被固化后，释放上下冲压模205和206并且从上下金属模移除期望的透镜晶片208，如图11(c)所示。因此，可以获得具有期望形状的透镜晶片208。
文献1：日本公开公布No.2006-64455
发明内容
在上述的文献1中公开的常规结构中，如图12所示，当在形成树脂复制品204后释放主金属模203时，树脂复制品204粘到主金属模203并且在树脂复制品204和基底201的界面处树脂被剥离。此外，当增粘层(anchor coat)材料204a被涂敷在基底201的表面上时，树脂复制品204被更紧密地粘附到增粘层材料204a。另一方面，该材料可能在增粘层材料204a和基底201的界面处剥离，或者可能在树脂复制品204本身中发生裂纹204b。
当使用主金属模203个体地形成树脂复制品204时，由于主金属模203和基底201的表面的潮湿状况以及形成时的压力和树脂材料202的粘性的影响，形成的树脂复制品204的侧表面的形状可能不是垂直地形成。例如，如图13(a)所示，在稍后释放冲压模205时，由于树脂复制品204的侧表面的膨胀204c、树脂复制品204的侧表面的凹进204d或者树脂复制品204的侧表面的倒锥形形状204e，可能发生问题。也就是说，当在形成冲压模205后从树脂复制品204释放冲压模205时，冲压模205可能切入树脂复制品204的侧表面。结果，如图13(b)和13(c)所示，在树脂复制品204与冲压模205一起被抬升的地方可能发生较差的模释放，或者当强制释放该模时可能在树脂复制品204中发生裂纹，从而导致在冲压模205中残留有树脂。
此外，如图14(a)和14(b)所示，当在树脂复制品204的复制品形成时树脂厚度变得越厚时，在相邻的树脂图案之间的树脂部分208a的厚度就变得越薄。因此，当制造透镜晶片208的特别大的树脂板时可能发生强度方面的问题。此外，如图14(a)所示，当通过将成形树脂207放在从上下的冲压模205和206之间来挤压和扩展成形树脂207时，成形树脂207内的空气以及冲压模205和206内的空气难以被释放，导致作为树脂板的透镜晶片208中形成气泡的趋势。如果气泡停留在透镜晶片208的透镜功能部分中，则当将光聚焦到图像捕获元件时将存在功能问题。
本发明打算解决上述的常规问题。本发明的目的是提供：一种诸如透镜晶片的光学元件，以及用于在精确地形成树脂复制品从而精确地形成上下冲压模，同时形成大尺寸的透镜晶片的场合制造光学元件晶片的方法，，其能够解决诸如强度问题以及残留气泡的问题；通过同时切割光学元件晶片而个体化的光学元件；通过同时切割其中层叠多个光学元件晶片的光学元件晶片模块而个体化的光学元件模块；电子元件晶片模块，其是光学元件或光学元件模块与电子元件晶片的组合；通过同时切割而从电子元件晶片模块个体化的电子元件模块，或者其中用电子元件来模块化光学元件或光学元件模块的电子元件模块；以及包括用在其图像捕获部中的作为传感器模块的电子元件模块的电子信息设备，诸如配备摄像机的蜂窝电话设备。
根据本发明的用于制造光学元件晶片的方法，其中多个光学元件以二维布置，包括：在基底中形成的多个凹槽的每一个中形成复制品的复制品形成步骤，其中光学元件形状形成在前表面侧上；使用该复制品的光学元件形状形成冲压模的冲压模形成步骤；以及使用冲压模将光学元件形状转移到光学元件材料以形成光学元件晶片的光学元件晶片形成步骤，从而实现上述目的。
优选地，在根据本发明的用于制造光学元件晶片的方法中，复制品形成步骤包括：在基底中形成的该多个凹槽的每一个中形成上复制品的上复制品形成步骤，其中光学元件形状形成在前表面侧上；以及在另一个基底中形成的多个凹槽的每一个中形成下复制品的下复制品形成步骤，其中用于背表面的光学元件形状形成在前表面侧上。
更优选地，在根据本发明的用于制造光学元件晶片的方法中，复制品形成步骤包括：在形成在基底中的该多个凹槽中传递复制品材料的步骤；以及使用主模挤压复制品材料以将主模的光学元件形状转移到复制品材料的前表面侧的光学元件形状转移步骤。
更优选地，在根据本发明的用于制造光学元件晶片的方法中，复制品的侧表面的部分或全部掩埋在基底中切刻出的该多个凹槽的每一个中以形成复制品。
更优选地，在根据本发明的用于制造光学元件晶片的方法中，基底中的凹槽的深度被设置为使得基底和复制品的接触面积大于复制品和主模的接触面积。
更优选地，在根据本发明的用于制造光学元件晶片的方法中，基底中的凹槽的深度被设置为使得基底和复制品的接触面积大于复制品和冲压模的接触面积。
更优选地，在根据本发明的用于制造光学元件晶片的方法中，冲压模形成步骤包括：转移上复制品的光学元件形状以形成上冲压模的上冲压模形成步骤；以及转移下复制品的光学元件形状以形成下冲压模的下冲压模形成步骤。
更优选地，在根据本发明的用于制造光学元件晶片的方法中，光学元件晶片形成步骤包括：使用上冲压模和下冲压模将光学元件材料挤压为预定厚度的光学元件材料挤压步骤；以及通过光或热固化光学元件材料的光学元件材料固化步骤。
更优选地，在根据本发明的用于制造光学元件晶片的方法中，光学元件是一个或多个透镜。
更优选地，在根据本发明的用于制造光学元件晶片的方法中，光学元件是光学功能元件，用于导向输出光直线输出并且以预定方向折射和引导入射光。
使用根据本发明的用于制造光学元件晶片的方法来制造根据本发明的光学元件晶片，由此实现上述目的。
根据本发明的光学元件晶片，其中多个光学元件以二维布置，包括：至少在光学元件晶片的背表面或前表面上的多个光学元件区域；设在光学元件区域的外周侧上的具有预定厚度的平坦部分，并且其中在相邻的光学元件区域之间的平坦部分的厚度与平坦部分之间的连接部分的厚度在2∶1到相等比值的比值内，从而实现上述目的。
优选地，在根据本发明的光学元件晶片中，在相邻的光学元件区域之间的平坦部分的厚度与平坦部分之间的连接部分的厚度在4/3或3/4到相等比值的比值内。
更优选地，在根据本发明的光学元件晶片中，光学元件是一个或多个透镜。
更优选地，在根据本发明的光学元件晶片中，光学元件是光学功能元件，用于导向输出光直线输出并且以预定方向折射和引导入射光。
根据本发明的光学元件，其通过切割根据本发明的光学元件晶片而个体化，包括：在其中央部分处的光学表面；以及在光学表面的外周侧上具有预定厚度的隔离物部，从而实现上述目的。
通过切割光学元件晶片模块来个体化根据本发明的光学元件模块，其中根据本发明的该多个光学元件晶片被层叠，其光学表面彼此对准，从而实现上述目的。
根据本发明的光学元件模块还包括光屏蔽支持器，用于屏蔽该多个光学元件的除了最上的光学表面之外的上表面以及侧表面，从而实现上述目的。
根据本发明的光学元件模块包括光屏蔽支持器，用于屏蔽根据本发明的光学元件的除了光学表面之外的上表面以及侧表面，从而实现上述目的。
根据本发明的电子元件晶片模块包括：电子元件晶片，其中布置有多个电子元件，每个电子元件都包括穿透电极；形成在电子元件晶片上的预定区域中的树脂粘附层；覆盖电子元件晶片并且固定在树脂粘附层上的透明支撑衬底；根据本发明的光学元件晶片，粘附在透明支撑衬底上并与透明支撑衬底组合使得该多个电子元件的每一个对应于每个光学元件，从而实现上述目的。
优选地，在根据本发明的电子元件晶片模块中，光学元件晶片是由像差校正透镜、漫射透镜和光聚焦透镜这三个透镜组成的透镜晶片模块；其中具有预定厚度的布置在每个透镜的外周侧上的平坦部分从下以此顺序层叠。
更优选地，在根据本发明的电子元件晶片模块中，该电子元件是图像捕获元件，包括多个用于对来自对象的图像光执行光电转换并且捕获该图像光的图像的光接收部。
更优选地，在根据本发明的电子元件晶片模块中，每个所述电子元件是用于产生输出光的光发射元件和用于接收入射光的光接收元件。
对于每个或多个电子元件模块，根据本发明的电子元件模块从根据本发明的电子元件晶片模块切割的，从而实现上述目的。
根据本发明的电子信息设备包括通过切割根据本发明的电子元件晶片模块而个体化的用作图像捕获部中的传感器模块的电子元件模块，从而实现上述目的。
根据本发明的电子信息设备包括通过切割根据本发明的电子元件晶片模块而个体化的用在信息记录和再现部中的电子元件模块，从而实现上述目的。
下文将描述具有上述结构的本发明的功能。
根据本发明，用于制造光学元件晶片的方法包括：在基底中形成的多个凹槽中形成复制品的复制品形成步骤，其中光学元件形状形成在其前表面侧上；使用该复制品的光学元件形状来形成冲压模的冲压模形成步骤；以及使用冲压模将光学元件形状转移到光学元件材料以形成光学元件晶片的光学元件晶片形成步骤。通过该方法，在本发明的光学元件晶片中，至少在晶片的背表面或前表面的任一个上形成多个光学元件区域，并且具有预定厚度的平坦部分形成在光学元件区域的外周侧上。在相邻的光学元件区域之间的平坦部分的厚度与平坦部分之间的连接部分的厚度在2∶1到相等比值的比值内。优选地，在相邻的光学元件区域之间的平坦部分的厚度与平坦部分之间的连接部分的厚度在4/3或3/4到相等比值的比值内。
因此，复制品的侧表面的部分或全部掩埋在基底中切刻出的相应凹槽中以形成复制品，使得基底和复制品的接触面积大于复制品和主模的接触面积并且基底和复制品的接触面积大于复制品和冲压模的接触面积。因此，可以平稳地执行主模和冲压模的释放并且平坦部分之间的连接部分的厚度变厚了等于凹槽深度的量。结果，有可能精确地形成复制品并且精确地形成上下冲压模。此外，有可能解决形成大尺寸透镜晶片中的强度问题。此外，通过减小表面水平的差有可能解决残留气泡的问题。
根据具有上述结构的本发明，复制品的侧表面的部分或全部掩埋在基底中切刻出的相应凹槽中以形成复制品，使得基底和复制品的接触面积大于复制品和主模的接触面积并且基底和复制品的接触面积大于复制品和冲压模的接触面积。因此，可以平稳地执行主模和冲压模的释放并且平坦部分之间的连接部分的厚度变厚了等于凹槽深度的量，使得有可能精确地形成复制品并且精确地形成上下冲压模；有可能解决形成大尺寸透镜晶片时的强度问题；并且通过减小表面水平的差有可能解决残留气泡的问题。
本发明的这些以及其他优势在参考附图阅读并理解以下详细描述之后将对本领域技术人员变得显而易见。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例1的透镜晶片的示范性结构的主要部分纵向截面图。
图2是描述用于制造图1的透镜晶片的方法的复制品形成过程的主要部分纵向截面图。
图3是示意性地示出用于图2的复制品形成过程的切刻基底的示范性图示结构的透视图。
图4(a)到4(c)每一个是描述用于制造图1的透镜晶片的金属模形成过程的主要部分纵向截面图。
图5(a)到5(b)每一个是描述图1的透镜晶片的形成过程的主要部分纵向截面图。
图6(a)是示出从图1的透镜晶片个体化的透镜的示范性变型的纵向截面图。图6(b)是示出其中层叠多个透镜的示范性透镜模块的纵向截面图。图6(c)是图6(b)的第二透镜的顶视图。图6(d)是图6(b)的第一透镜的顶视图。图6(e)是第一透镜与光屏蔽支持器的组合的纵向截面图。图6(f)是图6(b)的透镜模块的示范性变型与光屏蔽支持器的组合的透镜模块的纵向截面图。
图7是示出根据本发明的实施例3的传感器模块的示范性主要部分结构的纵向截面图。
图8是示意性地示出本发明的实施例4的电子信息设备的示范性配置的框图，包括用在其图像捕获部中的包含根据实施例3的其中透镜模块和图像捕获元件芯片相互组合的传感器模块或根据实施例2的其中透镜模块和根据实施例1的图像捕获元件芯片相互组合的传感器模块的固态图像捕获装置。
图9是示出用于制造常规凸透镜晶片的方法的示意图，该方法被公开于文献1中。
图10(a)到10(d)每一个是描述用于制造常规凸透镜晶片的金属模形成过程的主要部分纵向截面图。
图11(a)到图11(c)每一个是描述常规凸透镜晶片的形成过程的主要部分纵向截面图。
图12是描述复制品形成步骤的主要部分纵向截面图，用于描述当在形成树脂复制品后释放主金属模时发生的问题。
图13(a)到图13(c)每一个是描述冲压模形成步骤的主要部分纵向截面图，描述了在从树脂复制品释放冲压模中的问题。
图14(a)到图14(b)每一个是描述透镜晶片形成步骤的主要部分纵向截面图，描述了在形成透镜晶片时发生的问题。
具体实施方式
下文中，作为根据本发明的光学元件晶片和用于制造该光学元件晶片的方法的实施例1，将参考附图详细描述其中本发明被应用于透镜晶片和用于制造透镜晶片的方法的情况。此外，作为从该光学元件晶片个体化的光学元件以及从其中层叠多个光学元件的光学元件晶片中个体化的光学元件模块的实施例2，将参考附图详细描述透镜和透镜模块。此外，作为从根据本发明的电子元件晶片模块同时切割的电子元件模块的实施例3，将详细描述其中本发明被应用于传感器模块的情况，其中实施例1的透镜晶片与图像捕获元件晶片组合，该图像捕获元件晶片包括多个图像捕获元件，用于对来自对象的图像光执行光电转换并且捕获该图像光的图像。此外，将参考附图详细描述用作其图像输入设备的包括使用传感器模块或根据实施例2的光学元件模块的传感器模块的实施例4的电子信息设备，诸如配备摄像机的蜂窝电话设备和电视电话设备。
实施例1
图1是示出根据本发明的实施例1的透镜晶片的示范性结构的主要部分纵向截面图。
在图1中，在用作实施例1的光学元件晶片的透镜晶片1中，多个透镜区域2被形成为在其前表面或背表面上的多个光学元件区域。在透镜区域2的外周侧上布置具有预定厚度的平坦部分3。相邻透镜区域2之间的平坦部分3的厚度D1与平坦部分3之间的连接部分4的厚度D2在2∶1(2/1或1/2)到相等比值的比值内。优选地，相邻透镜区域2之间的平坦部分3的厚度D1与平坦部分3之间的连接部分4的厚度D2在4/3(或3/4)到相等比值的比值内。
这里，用作光学元件区域的透镜区域2以及其外围中的平坦部分3中的个体树脂图案之间的树脂厚度D2被形成为较厚，以便基本上与树脂图案的树脂厚度D1一样厚(在厚度上与其相等)。结果，透镜晶片1的前表面和背表面的凹凸形状被减小(减小了水平差异)，这将减少树脂流的阻碍并且减少透镜晶片1中的残留气泡。
将参考图2到图5详细描述用于制造作为具有上述结构的光学元件晶片的透镜晶片1的方法的每个步骤。
图2是描述用于制造图1的透镜晶片的方法的复制品形成过程的主要部分纵向截面图。图3是示意性地示出用于图2的复制品形成过程的切刻基底的示范性图示结构的透视图。
如图3所示，多个凹槽11a以矩阵形式布置在基底11的表面上。基底11由玻璃衬底、硅衬底或树脂衬底形成。首先，在基底11的每个凹槽11a中传递树脂材料12，如图2的复制品模形成步骤所示。接着，使用主金属模13从上面挤压树脂材料12以将主金属模13的预定透镜形式转移到树脂材料12的表面上，导致形成树脂复制品14。连续地重复这些步骤以在基底11上以相等间隔形成树脂复制品14的多个复制品模。
因此，树脂复制品14的侧表面被掩埋在基底11的切刻形状(凹槽11a)中，使得树脂复制品14的树脂材料12将具有与基底11的更大的接触面积。因为此并且通过基底11的凹槽11a(切刻部分)的侧表面存在锚定效应，基底11更紧密地粘附到树脂材料12，并且当从树脂复制品14释放主金属模13时可以减少诸如树脂裂纹以及树脂剥离的常规问题。
接着，如图4(a)和4(b)所示，使用掩埋在基底11中切刻的凹槽11a中的该多个树脂复制品14的每个复制品模，基底11上的该多个树脂复制品14的复制品模被转移到晶片尺寸的上冲压模15以作为透镜表面形状。此外，如图4(c)所示，从树脂复制品14的该多个复制品模释放上冲压模15以获得上金属模的冲压模15。类似于该过程，形成在基底11上的树脂复制品14的该多个复制品模被转移到稍后描述的冲压模16，并且随后，从复制品模释放冲压模15以获得下金属模的冲压模16。
如上所述，在基底11上形成树脂复制品14的该多个复制品模时，树脂复制品14的复制品模的侧表面被掩埋在具有垂直侧壁的基底11的凹槽11a中。结果，脂复制品14的侧表面将不会如在常规方法中发生的由于主金属模13和基底11的表面的潮湿状况以及形成时的压力和树脂材料12的粘性的影响而膨胀、变得凹进或者具有倒锥形形状。相反，在基底11的凹槽11a中垂直形成树脂材料，这将使得在后面工艺中平稳释放冲压模15和16，并且消除了由于强有力释放引起的较差模释放以及冲压模15和16内部的残留树脂。
随后，如图5(a)所示，用于形成透镜的适当量的成形树脂17被传递到下金属模的冲压模16的中央部分。接着，使用上金属模的冲压模15从顶部挤压成形树脂17，并且将成形树脂17放在从上下的冲压模15和16之间以挤压形成透镜晶片1，如图5(b)所示。在该过程期间，通过控制上下金属模对成形树脂17进行挤压以使其扩展从而获得期望的透镜厚度。
随后，通过紫外线或热来固化形成的成形树脂17并且沿垂直方向将上下冲压模15和16拉开以进行模释放，并且从上下模释放期望的透镜晶片1，如图1所示。因此，可以获得其中多个期望的透镜形状规则重复的透镜晶片1。
也就是说，用于制造作为实施例1的光学元件晶片的透镜晶片1的方法包括：在基底11中形成的该多个凹槽11a中传递复制品材料的步骤；使用主模13挤压复制品材料以将主模13的前表面透镜形状转移到复制品材料的表面以形成上树脂复制品14的上复制品形成步骤；传递复制品材料到另一个基底11中形成的该多个凹槽11a的步骤；使用另一主模13挤压复制品材料以将主模13的背表面透镜形状转移到复制品材料的表面从而形成下树脂复制品14的下复制品形成步骤；转移上树脂复制品14的透镜前表面形状以形成上冲压模15的上冲压模形成步骤；转移下树脂复制品14的透镜背表面形状以形成下冲压模16的下冲压模形成步骤；使用上下冲压模15和16挤压透镜材料到预定厚度的光学元件材料挤压步骤；以及通过光或热固化透镜材料的光学元件材料固化步骤。
在这种情况下，树脂复制品14的侧表面的部分或全部被掩埋在基底11中切刻出的该多个凹槽11a中，以形成树脂复制品14。此外，基底11的凹槽11a的深度被设置为使得基底11和树脂复制品14的接触面积大于树脂复制品14和主模13的接触面积，并且基底11和树脂复制品14的接触面积大于树脂复制品14和冲压模15和16的接触面积。
如上所述，在个体地形成树脂复制品14中，形成树脂复制品14的树脂材料12被掩埋在基底11的切刻部分(凹槽11a)中，使得树脂图案之间的个体树脂变厚，并且树脂图案之间的树脂变得与树脂图案一致。因此，在制造作为大尺寸树脂板的透镜晶片1中，强度是合适的。此外，在从上下的冲压模15和16之间放置成形树脂17以挤压并扩展成形树脂17中，冲压模15和16与常规技术相比具有较小的不一致性，这将减少树脂流的阻碍并且减少透镜晶片1中的残留气泡。
在制造树脂复制品14中，为了使用基底11，要求基底11的以下特性：(1)影响最终透镜的高度和倾斜的变化的平坦特性；(2)复制品树脂材料12的特性和材料的选择(对于影响形状稳定性的树脂固化方法)；以及(3)与用于形成树脂复制品14的复制品模的树脂的高粘附。在基底11中形成切刻部分(凹槽11a)以用于形成树脂复制品，使得控制树脂复制品14的尺寸(诸如复制品的直径)变得容易；金属模表面和玻璃表面可以容易地设置为彼此平行，这将减小形状的倾斜。通过切刻的形状，与树脂的紧密粘附区域增加，使得复制树脂材料12关于任何材料的紧密粘附增加。
此外，复制品树脂材料12被掩埋在基底11的切刻部分(凹槽11a)中。结果，树脂复制品14的表面和基底11的表面之间的水平差异变小，在形成上下冲压模15和16后与上下冲压模15和16的紧密粘附区域变小，并且侵入冲压模15和16的凹凸形状中的树脂量变小。因此，冲压模15和16从树脂复制品14的释放将更容易。
此外，复制品树脂材料12被掩埋在切刻部分(凹槽11a)中。因此，树脂复制品14的表面和基底11的表面之间的水平差异变小，使得当使用上下冲压模15和16形成透镜时透镜树脂板变厚并且变得均匀，这导致易于形成WL透镜(晶片级透镜；透镜晶片)。
实施例2
在实施例2中，将详细描述从作为实施例1中的通过上下冲压模15和16形成的光学元件晶片的透镜晶片1个体化的作为光学元件的透镜的变型。此外，将详细描述其中层叠多个透镜的作为光学元件模块的透镜模块的变型。
图6(a)是示出从图1的透镜晶片个体化的透镜的示范性变型的纵向截面图。图6(b)是示出其中层叠多个透镜的示范性透镜模块的纵向截面图。图6(c)是图6(b)的第二透镜的顶视图。图6(d)是图6(b)的第一透镜的顶视图。图6(e)是第一透镜与光屏蔽支持器的组合的纵向截面图。图6(f)是图6(b)的透镜模块的示范性变型与光屏蔽支持器的组合的透镜模块的纵向截面图。
如图6(a)所示，通过沿着切割线DL切割第一透镜晶片和第二透镜晶片可以获得大量的第一透镜84以及大量的第二透镜85，第一透镜晶片和第二透镜晶片是使用上下金属模形成的，该上下金属模具有与实施例1的上下冲压模15和16不同的透镜表面。具有预定厚度的隔离物部布置在第一和第二透镜84和85的中央部分的光学表面A的外周侧上。如图6(d)的平面图中的内部上的圆圈和外部上的四边形的阴影部分所示，隔离物部是平坦部分F1，其从围绕光学表面A的高于光学表面A的凸形状的圆形外周端部部分B突出。在第一和第二透镜84和85中，光学表面A和隔离物部同时由透明树脂材料形成。在平面图中的四边形的第二透镜85中，前表面侧上的隔离物部是环形平坦部分F2，其从围绕光学表面A的高于光学表面A的凸形状的圆形外周端部部分B突出。环形突出部分F2的表面也是平坦表面。
此外，可以在其中形成多个第一透镜84A的第一透镜晶片和其中形成多个第二透镜85A的第二透镜晶片使用粘合剂7而被粘附在另一个上面的状态中，通过沿着切割线DL同时切割而获得图6(b)中所示的透镜模块86。再次，在切割阶段中，切割固定带被粘附到在下第二透镜晶片的平坦部F1上，并且用于保护透镜表面的表面保护带被粘附到在上第一透镜晶片的平坦部F1上。结果，在切割阶段期间，第一和第二透镜84A和85A的相应透镜光学表面被切割固定带和表面保护带密封并保护，使得该透镜光学表面不会因为切割水而变脏。
在此情况下，上第一透镜84A的隔离物部的环形平坦表面直接接触下第二透镜85A的隔离物部的环形平坦表面，并且粘合剂7被提供在由每个平坦表面的更外的外周侧上的底部部分所围绕的空间部分中，使得第一透镜84A粘附到第二透镜85A。
此外，在图6(a)中由虚线示出的第一透镜84a包括平坦背表面和前表面上的光学表面A和平坦部F1，平坦部F1比光学表面A更突出。在此情况下，第一透镜84a和第二透镜85被一起提供为一组。此外，由虚线示出的第一透镜84和第二透镜85a被提供为一组。即使第二透镜85a的前表面的光学表面A突出，其也适合第一透镜84的背表面的凹部分。光学表面A和比光学表面A更突出的平坦部F1仅被提供在第二透镜85a的背表面上。因为此，每个透镜光学表面A不会由于切割水而变脏，如上所述。
总之，只要光学表面A和更突出的突出部F2或平坦部F1被至少提供在前表面或背表面的任一个上，就是合适的。
此外，如图6(e)所示，可以通过将图6(a)的第一透镜84安装在光屏蔽支持器87中来配置透镜模块88。此外，如图6(f)所示，可以通过在光屏蔽支持器87中安装透镜模块86A来配置透镜模块89，透镜模块86A被配置为具有第一透镜61A和图6(b)的第二透镜85A。因此，透镜和光屏蔽支持器87被提供为一组以配置透镜模块。
作为电子元件的图像捕获元件被层叠在第一和第二透镜84和85或透镜模块88和89的任一个上，使得可以获得作为电子元件模块的传感器模块。
实施例1的透镜晶片1层叠在作为电子元件晶片的图像捕获元件晶片上，以形成作为电子元件晶片模块的传感器晶片模块。同时切割传感器模块以进行个体化并且可以同时获得大量的传感器模块。将参考图7详细描述作为实施例2的传感器模块。
实施例3
图7是示出根据本发明的实施例3的传感器模块的示范性主要部分结构的纵向截面图。
在图7中，作为根据实施例3的电子元件模块的传感器模块10包括：图像捕获元件21，其包括布置在中央部分的多个用于对来自对象的图像光执行光电转换并且捕获所述图像光的图像的光接收部；图像捕获元件芯片20，具有到图像捕获元件21的穿透电极22；形成在图像捕获元件芯片20上并且在相邻的图像捕获元件21之间的树脂粘附层30；透明支撑衬底40，诸如玻璃板，其覆盖图像捕获元件芯片20并且粘附并固定在树脂粘附层30上；提供为对应于图像捕获元件21的透镜模块50。
关于图像捕获元件芯片20，图像捕获元件21(其中布置有多个光接收部，每个光接收部构成多个像素)布置在前表面上的中央部分，并且焊盘23连接到图像捕获元件21。多个通孔被形成，从背表面穿透到前表面的焊盘23(电极焊盘)之下。通孔的侧壁和背表面侧覆盖有绝缘膜。与焊盘23接触的布线层24形成为穿过通孔直到背表面的穿透电极22。绝缘膜形成在布线层24和背表面上，并且焊球25形成在布线层24的外部连接端子上的部分没有覆盖绝缘膜，而是焊球25形成在其上，暴露于外部。
树脂粘附层30形成在前表面上的图像捕获元件21的外围部分中，并且粘附图像捕获元件芯片20和透明支撑衬底40。当半导体表面的上部分覆盖有透明支撑衬底40时，传感器区域上方的内部空间由树脂粘附层30密封，其中图像捕获元件21布置为图像捕获元件芯片20上的电子元件。使用常规的光刻技术将树脂粘附层30形成在图像捕获元件芯片20上的预定位置处，并且透明支撑衬底40粘附在其上。树脂粘附层30也可以使用除了光刻技术之外的丝网印刷方法和点胶方法来形成。
透镜模块50是其中层叠三个根据实施例1的透镜晶片1的模块，并且第一透镜51、第二透镜52以及第三透镜53从上依次布置在透明支撑衬底40上。透镜51-53的每一个包括设在中央部分的透镜区域以及具有预定厚度的隔离物部布置在透镜区域的外周侧上。第三透镜53是像差校正透镜、第二透镜52是漫射透镜，并且第一透镜51是光聚焦透镜；并且具有预定厚度的布置在相应透镜的外周侧上的隔离物部从下以此顺序被层叠并布置。第一透镜51和第二透镜52通过粘附层61粘附并且第二透镜52和第三透镜53通过粘附层62粘附。
实施例4
图8是示意性地示出本发明的实施例4的电子信息设备的示范性配置的框图，包括用在其图像捕获部中的包括根据本发明的实施例3的传感器模块10(其中透镜模块50与图像捕获元件芯片20组合)或传感器模块10A(其中根据实施例2的透镜和透镜模块与图像捕获元件芯片组合)的固态图像捕获装置。
在图8中，根据本发明实施例4的电子信息设备90包括：固态图像捕获装置91，用于对来自根据本发明的实施例3的传感器模块10或根据本发明实施例2的传感器模块10C的图像捕获信号执行各种信号处理，以便获得彩色图像信号；存储部92(例如记录介质)，用于在对彩色图像信号进行预定的信号处理以便进行记录之后对来自固态图像捕获装置91的彩色图像信号进行数据记录；显示部93(例如液晶显示装置)，用于在对彩色图像信号进行预定信号处理以便进行显示之后在显示屏(例如液晶显示屏)上对来自固态图像捕获装置91的彩色图像信号进行显示；通信部94(例如发射接收设备)，用于在对彩色图像信号进行预定信号处理以便进行传送之后传送来自固态图像捕获装置91的彩色图像信号；以及图像输出部95(例如打印机)，用于在执行预定信号处理以便进行打印之后对来自固态图像捕获装置91的彩色图像信号进行打印。不限于此，电子信息设备90可以包括除了固态图像捕获装置91之外的存储部92、显示部93、通信部94以及诸如打印机的图像输出部95中的任何一个。
作为电子信息设备90，包括图像输入设备的电子信息设备是可设想的，所述图像输入设备诸如数字摄像机(例如数字视频摄像机或数字静止摄像机)、图像输入摄像机(例如监控摄像机、门禁电话摄像机、安装在交通工具中的摄像机或电视摄像机)、扫描仪、传真机、配备摄像机的蜂窝电话设备、电视电话设备或个人数字助理(PDA)。
因此，根据本发明的实施例4，来自固态图像捕获装置91的彩色图像信号可以：通过显示部93适当地显示在显示屏上，使用图像输出部95在纸张上打印出来，通过通信部94经由导线或无线电作为通信数据适当地传送，通过执行预定的数据压缩处理而适当地存储在存储部92；并且可以适当地执行各种数据处理。
不限于上述的根据实施例4的电子信息设备90，诸如包括用在其信息记录和再现部中的根据本发明的电子元件模块的拾取装置的电子信息设备也可以被设想。在此情况下，拾取装置的光学元件是光学功能元件(例如全息光学元件)，其将导向输出光直线输出以及以预定方向折射和引导入射光。此外，作为拾取装置的电子元件，用于发射输出光的光发射元件(例如半导体激光元件或激光芯片)以及用于接收入射光的光接收元件(例如光IC)被包括。。
根据具有上述结构的实施例1，树脂复制品14的侧表面的部分或全部掩埋在基底11中切刻出的该多个凹槽11a中以形成树脂复制品14。因此，基底11和树脂复制品14的接触面积大于树脂复制品14和主模13的接触面积并且基底11和树脂复制品14的接触面积大于树脂复制品14和冲压模15和16的接触面积。因此，可以平稳地执行主模13和冲压模15和16的释放并且平坦部分3之间的连接部分4的厚度变厚了等于凹槽11a深度的量。结果，有可能精确地形成树脂复制品14的侧表面并且精确地形成上下冲压模15和16。此外，有可能解决形成大尺寸透镜晶片中的强度问题。此外，通过减小表面水平的差(D1-D2)有可能解决残留气泡的问题。
虽然在实施例1-4中没有详细具体地描述，但是用于制造光学元件晶片的方法包括：在基底中形成的多个凹槽中形成复制品的复制品形成步骤，其中光学元件形状形成在其前表面侧上；使用该复制品的每个光学元件形状来形成冲压模的冲压模形成步骤；以及使用冲压模将光学元件形状转移到光学元件材料以形成光学元件晶片的光学元件晶片形成步骤。结果，有可能精确地形成树脂复制品并且精确地形成上下冲压模。此外，有可能实现解决形成大尺寸透镜晶片中的强度问题以及残留气泡问题的目的。
如上所述，通过使用其优选实施例1-4例证了本发明。然而，不应当仅基于上述的实施例1-4来解释本发明。应理解本发明的范围应仅在权利要求书的基础上进行解释。还应理解的是基于本发明的描述以及根据本发明的优选实施例1-4的详细描述的公知常识，本领域技术人员可以实施等同的技术范围。此外，应理解本说明书中引用的任何专利、任何专利申请以及任何参考文献应当以与在其中具体描述内容相同的方式而通过参考合并在本说明书中。
工业适用性
本发明可以应用于如下领域：光学元件晶片，诸如透镜晶片或光学功能元件晶片，包括多个透镜作为用于聚焦入射光的多个光学元件；用于制造光学元件晶片的方法；通过同时切割光学元件晶片而个体化的光学元件；通过同时切割其中层叠多个光学元件晶片的光学元件晶片模块而个体化的光学元件模块；电子元件晶片模块，诸如传感器晶片模块，其是光学元件或光学元件模块以及图像捕获元件晶片的组合，图像捕获元件晶片设有多个图像捕获元件用于对来自对象的图像光进行光电转换并且捕获所述图像光的图像；通过同时切割电子元件晶片模块而个体化的电子元件模块；以及包括在其图像捕获部中用作图像输入设备的作为电子元件模块的传感器模块的电子信息设备，诸如数字摄像机(例如数字视频摄像机或数字静止摄像机)、图像输入摄像机、扫描仪、传真机、配备摄像机的蜂窝电话设备以及电视电话设备。根据本发明，复制品的侧表面的部分或全部掩埋在基底中切刻出的相应凹槽中以形成复制品，使得基底和复制品的接触面积大于复制品和主模的接触面积并且基底和复制品的接触面积大于复制品和冲压模的接触面积。因此，可以平稳地执行主模和冲压模的释放并且平坦部分之间的连接部分的厚度变厚了等于凹槽深度的量，使得有可能精确地形成复制品并且精确地形成上下冲压模；有可能解决形成大尺寸透镜晶片中的强度问题；并且通过减小表面水平的差有可能解决残留气泡的问题。
在不脱离本发明的范围和精神的前提下各种其他修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且容易由本领域技术人员想到。因此，随附的权利要求书的范围不打算受限于这里所陈述的说明，而是可以宽泛地解释权利要求书。
元件列表
1透镜晶片
10，10A传感器模块
11基底
11a凹槽
12树脂材料
13主金属模(master metal mold)
14树脂复制品
15上冲压模
16下冲压模
20图像捕获元件芯片
21图像捕获元件
22穿透电极
23焊盘
24布线层
25焊球
30树脂粘附层
40透明支撑衬底
50透镜模块
51第一透镜
52第二透镜
53第三透镜
61，62粘附层
61A，84，84A，84a第一透镜
85，85A，85a第二透镜
86，86A透镜模块
87光屏蔽支持器(holder)
88，89透镜模块
90电子信息设备
91固态图像捕获装置
92存储部
93显示部
94通信部
95图像输出部
A光学表面
B光学表面的外周端部部分
DL切割线
F1平坦部
F2环形突出部