晶圓級混合式復合透鏡及用于制造其的方法與流程

本公開涉及光學領域，尤其涉及一種晶圓級混合式復合透鏡及用于制造其的方法。

背景技術：

由互補金屬氧化物半導體(CMOS)技術制造的照相機模塊的晶圓級制造有貢獻于大容量消費品(例如，移動設備和機動汽車)中的照相機模塊的包含。

圖1示出被包含于移動設備190的照相機模塊192中的晶圓級透鏡100。圖2是晶圓級透鏡100的示例的現有技術的透鏡200的剖面圖。現有技術的透鏡包括兩個平面基板211、212和樹脂透鏡221-224。間隔件231分離平面基板211和212。透鏡200具有高度202。平面基板212在間隔件232上使得透鏡200可以被布置在照相機模塊192的圖像傳感器(未示出)之上。

透鏡200具有幾項缺點。因為較大的厚度和曲率有貢獻于較低的復制產量，樹脂透鏡221-224的形狀限制可達到的厚度和曲率。平面基板211和212具有各自的厚度241和242。樹脂透鏡221-224具有各自最大的厚度243-246。厚度243-246設置高度202的下限。例如，厚度244和245設置平面基板211和212之間的距離204的下限。若在移動設備190中使用透鏡200，厚度243-246設置照相機模塊192的厚度的下限，且因此約束移動設備190可以多薄。

技術實現要素：

在一個實施例中，公開混合式復合透鏡。混合式復合透鏡包括基板透鏡和樹脂透鏡。基板透鏡具有由凸緣圍繞的第一非平面基板表面，凸緣具有環繞第一非平面基板表面的凸緣表面，凸緣表面與第一非平面基板表面形成鈍角。樹脂透鏡具有沿第一非平面基板表面鄰接基板透鏡的第一非平面樹脂表面。

在另一個實施例中，公開混合式復合透鏡晶圓。混合式復合透鏡晶圓包括基板晶圓和多個樹脂透鏡。基板晶圓具有上表面，上表面具有多個第一非平面表面特征。每個第一非平面表面特征被與第一非平面表面特征成鈍角的上表面的平面區域環繞。多個樹脂透鏡的每個具有具有沿多個第一非平面特征的各自一個鄰接基板晶圓的第一非平面樹脂表面。

在另一個實施例中，公開用于制造晶圓級混合式復合透鏡的方法。方法包括將第一樹脂部分沉積在基板的第一側面的第一非平面特征上。方法還包括將第一樹脂部分形成為第一非平面特征上的第一透鏡。

附圖說明

圖1示出被包含于移動設備的照相機模塊中的晶圓級透鏡。

圖2是圖1的晶圓級透鏡的示例的現有技術的透鏡的剖面圖。

圖3是實施例中可以用作圖1的晶圓級透鏡的晶圓級混合式復合透鏡的剖面圖。

圖4是實施例中包括兩個圖3的晶圓級混合式復合透鏡的堆疊晶圓級混合式復合透鏡的剖面圖。

圖5是示出用于制造圖3的晶圓級混合式復合透鏡的示例性方法的流程圖。

圖6是實施例中每個具有其上有樹脂部分的多個非平面特征的透鏡晶圓的剖面圖。

圖7是實施例中具有根據圖5的方法形成的樹脂透鏡的圖6的透鏡晶圓的剖面圖。

圖8是實施例中根據圖5的方法，具有在多個第二非平面特征的每個上形成的樹脂透鏡的圖7的透鏡晶圓的剖面圖。

具體實施方式

圖3是可以用作移動設備190中晶圓級透鏡100的晶圓級混合式復合透鏡300的剖面圖。晶圓級混合式復合透鏡300包括基板透鏡320和均是凹凸透鏡的樹脂透鏡310、330。基板透鏡320具有上表面321和下表面322。上表面321包括表面321(1，2)，其中表面321(1)是平面的且表面321(2)是非平面的。下表面322包括表面322(1，2)，其中表面322(1)是平面的且表面322(2)是非平面的。樹脂透鏡310具有非平面表面311和312。樹脂透鏡330具有非平面表面331和332。樹脂透鏡310的非平面表面312鄰接基板透鏡320的表面321(2)。相似地，樹脂透鏡330的非平面表面311鄰接基板透鏡320的表面322(2)。

基板透鏡320包括具有邊緣厚度341的凸緣325。凸緣325包括表面321(1)和322(1)，其還可以由凸緣表面表示。樹脂透鏡310具有表面321(1)之上的最大高度343。樹脂透鏡310的非平面表面311可以整體地在表面321(1)的一側。例如，表面321(1)可以是平面的并位于平面323內，使得樹脂310可以整體地在平面323的一側。樹脂透鏡330的非平面表面332可以整體地在包括表面322(1)的平面324的一側。在不脫離其范圍的情況下，樹脂透鏡310和樹脂透鏡330的一個或兩個的部分可以延伸至凸緣325之上。例如，樹脂透鏡310在區域313中的部分在凸緣325的表面321(1)上。

基板透鏡320具有光軸306。樹脂透鏡310和330的至少一個與基板透鏡320共軸。基板透鏡320具有可以超越樹脂透鏡310的最大高度343的中心厚度328。在不脫離其范圍的情況下，中心厚度328可以小于最大高度343。

在距離光軸306的半徑316處，表面321(2)和表面321(1)相遇。在此位置，表面321(1)和表面321(2)以非反射角(non-reflex angle)317相遇。非反射角317可以超越90度，使得其為鈍角。在距離光軸306的半徑336處，表面322(2)和表面332(1)相遇。在此位置，表面322(1)和表面322(2)以非反射角337相遇。非反射角337可以超越90度，使得其為鈍角。

基板透鏡320可以由玻璃、塑料或本領域中已知的其他材料形成。樹脂透鏡310和330可以由紫外線固化環氧樹脂形成。樹脂透鏡310和330可以由相同材料或不同材料形成。

基板透鏡320的表面321(2)可以是球形的，在此情況中，樹脂透鏡310的非平面表面312也是球形的且表面321(2)和312具有相等絕對值的各自的曲率半徑。可選地，表面321(2)可以是非球形的，在此情況中，非平面表面312也是非球形的且表面321(2)和312具有相同的表面輪廓，例如以非球形系數、二次常數和曲率半徑為特征的徑向對稱輪廓(關于光軸306)。基板透鏡320的表面322(2)可以是球形的，在此情況中，樹脂透鏡330的非平面表面331也是球形的且表面322(2)和331具有相等絕對值的各自的曲率半徑。可選地，表面322(2)可以是非球形的，在此情況中，非平面表面331也是非球形的且表面322(2)和表面331具有相同的表面輪廓。

在實施例中，晶圓級混合式復合透鏡300包括樹脂透鏡310且不包括樹脂透鏡330。在此實施例中，每個表面322(1，2)可以是平面的。在不同的實施例中，晶圓級混合式復合透鏡300包括樹脂透鏡330且不包括樹脂透鏡310。在此實施例中，每個表面321(1，2)可以是平面的。

圖4是堆疊的晶圓級混合式復合透鏡400的剖面圖。堆疊的晶圓級混合式復合透鏡400包括被距離404分離且其之間具有間隔件431的兩個共軸的晶圓級混合式復合透鏡300(1)和300(2)。堆疊的晶圓級混合式復合透鏡400具有沿共用光軸306在樹脂透鏡310(1)和310(2)的各自外表面之間的高度402。

樹脂透鏡330(1)和330(2)可以分別整體地在平面323(1)和323(2)的一側。在這樣的情況中，距離404具有不受樹脂透鏡330(1)或330(2)的厚度約束的最小值。在限制的情況中，間隔件431僅包括基板透鏡320(1)和320(2)的平面表面之間的粘合層，使得距離404等于粘合層厚度。與現有技術的透鏡200比較，此在距離404上沒有約束允許高度402小于現有技術的透鏡200的高度202。

圖5是示出用于制造晶圓級混合式復合透鏡300的示例性方法500的流程圖。圖6-8示出透鏡晶圓的剖面圖，這些剖面圖對應方法500的步驟。在下面的說明中，最好一起查看圖6-8。

步驟502是可選的。在步驟502中，方法500形成基板的第一側面上的第一非平面特征。在步驟502的示例中，多個非平面特征621(2)和622(2)在透鏡晶圓620上形成，其的部分示于圖6中。表面621(1)在相鄰的非平面特征621(2)之間。表面622(1)在相鄰的非平面特征622(2)之間。特征621(2)和622(2)分別是晶圓級混合式復合透鏡300(圖3)的上表面321(2)和下表面322(2)的示例。表面621(1)和非平面特征621(2)形成其之間的非反射角617。表面622(1)和非平面特征622(2)形成其之間的非反射角637。非反射角617和非反射角637分別是非反射角317和非反射角337的示例。透鏡晶圓620可以包括多于一百個的非平面特征621(2)和622(2)。

在步驟504中，方法500將第一樹脂部分沉積在第一非平面特征和模具的至少一個上。在步驟504的示例中，將第一樹脂部分630沉積在(a)每個非平面特征622(2)和(b)模具610的多個非平面表面612的每個的至少一個上。圖6示出在每個非平面特征622(2)上的一個第一樹脂部分630。

在步驟506中，方法500利用模具將第一樹脂部分形成為第一非平面特征上的第一透鏡。在步驟506的示例中，利用模具610，將每個第一樹脂部分630形成為各自的樹脂透鏡330，以形成混合式復合透鏡晶圓700，如圖7所示。在實施例中，角637超越90度，與較小的角比較，其便于從樹脂部分630中移除不形成為樹脂透鏡330的任一個的過量的樹脂。

相鄰的樹脂透鏡330由邊緣到邊緣距離702分離，使得樹脂透鏡330在透鏡晶圓620上是不連續的。可選地，透鏡晶圓620可以具有其上橫跨多個非平面特征622(2)的連續的樹脂層。混合式復合透鏡晶圓700可以包括多于一百個的樹脂透鏡330。

步驟508是可選的。在步驟508中，對于基板的第二側面的且與第一非平面特征相對的第二非平面特征，方法500重復步驟504和506。在步驟508的示例中，樹脂透鏡310在透鏡晶圓620的非平面特征621(2)上形成，以形成混合式復合透鏡晶圓800，如圖8所示。在實施例中，非反射角617超越90度，與較小的角比較，其便于移除不形成為樹脂透鏡310的任一個的過量的樹脂。混合式復合透鏡晶圓800可以包括多于一百個的樹脂透鏡310。

步驟510是可選的并適用于當基板是在步驟502中被介紹的具有多個非平面特征的透鏡晶圓(例如，透鏡晶圓620，其上分別形成多個樹脂透鏡)時。在步驟510中，方法500分割基板以形成多個晶圓級混合式復合透鏡。在步驟510的示例中，分割混合式復合透鏡晶圓800以形成多個晶圓級混合式復合透鏡300。混合式復合透鏡300(圖3)的表面321(1)和322(1)分別包括表面621(1)和622(1)(圖6)的部分。

在不脫離其范圍的情況下，上述的和下面所請求的特征可以以各種方式進行組合。以下示例僅示出一些可能的、非限制性的組合：

(A1)混合式復合透鏡包括基板透鏡和樹脂透鏡。基板透鏡具有由凸緣圍繞的第一非平面基板表面，凸緣具有環繞所述第一非平面基板表面的凸緣表面。凸緣表面與第一非平面基板表面形成鈍角。樹脂透鏡具有沿第一非平面基板表面鄰接基板透鏡的第一非平面樹脂表面。

(A2)在如(A1)表示的混合式復合透鏡中，樹脂透鏡可以由紫外線固化樹脂形成。

(A3)在如(A1)和(A2)的一個表示的任一個混合式復合透鏡中，樹脂透鏡可以是凹凸透鏡。

(A4)在如(A1)至(A3)的一個表示的任一個混合式復合透鏡中，第一非平面基板表面可以是球面。

(A5)在如(A1)至(A4)的一個表示的任一個混合式復合透鏡中，凸緣表面可以是平面的并在凸緣表面平面中，且樹脂透鏡的整體可以在凸緣表面平面的一側。

(A6)在如(A1)至(A5)的一個表示的任一個混合式復合透鏡中，基板透鏡可以具有與第一非平面基板表面相對的第二非平面基板表面，且混合式復合透鏡還可以包括具有沿第二非平面基板表面鄰接基板透鏡的第二非平面樹脂表面的第二樹脂透鏡。

(A7)在如(A1)至(A6)的一個表示的任一個混合式復合透鏡中，(a)第一非平面基板表面可以是球面和(b)第二非平面基板表面可以是球面的至少一個成立。

(B1)混合式復合透鏡晶圓包括基板晶圓和多個樹脂透鏡。基板晶圓具有上表面，上表面具有多個第一非平面表面特征。每個第一非平面表面特征由與第一非平面表面特征形成鈍角的上表面的平面區域環繞。多個樹脂透鏡的每個具有沿多個第一非平面特征的各自一個鄰接基板晶圓的第一非平面樹脂表面。

(B2)在如(B1)表示的混合式復合透鏡晶圓中，樹脂透鏡可以由紫外線固化樹脂形成。

(B3)在如(B1)和(B2)的一個表示的任一個混合式復合透鏡晶圓中，樹脂透鏡可以是凹凸透鏡。

(B4)在如(B1)至(B3)的一個表示的任一個混合式復合透鏡晶圓中，基板晶圓可以具有下表面，下表面具有第二非平面表面特征，多個第二非平面表面特征的每個與第一非平面表面特征的各自一個相對，且混合式復合透鏡晶圓還包括多個第二樹脂透鏡，多個第二樹脂透鏡的每個具有沿多個第二非平面表面特征的各自一個鄰接基板晶圓的第二非平面樹脂表面。

(B5)在如(B1)至(B4)的一個表示的任一個混合式復合透鏡晶圓中，(a)每個第一非平面表面特征可以是球面和(b)每個第二非平面表面特征可以是球面的至少一個成立。

(C1)用于制造晶圓級混合式復合透鏡的方法，包括在基板的第一側面的第一非平面特征上沉積第一樹脂部分。方法還包括在第一非平面特征上將第一樹脂部分形成第一透鏡。

(C2)在如(C1)表示的方法中，基板可以包括凸緣區域，凸緣區域具有環繞第一非平面特征且與第一非平面特征的上表面形成鈍角的凸緣表面。

(C3)如(C1)和(C2)的一個表示的任一個方法還可以包括形成第一非平面特征的步驟。

(C4)在如(C1)至(C3)的一個表示的任一個方法中，(a)第一樹脂部分可以是多個第一樹脂部分的一個，(b)第一非平面特征可以是多個非平面特征的一個，(c)第一透鏡可以是多個第一透鏡的一個。在當前述情景(a)、(b)和(c)應用的情況中，沉積的步驟還可以包括將多個第一樹脂部分的每個沉積在基板的第一側面上的多個非平面特征的各自一個上；且形成的步驟還可以包括將多個第一樹脂部分的每個形成為多個第一透鏡的一個。

(C5)在如(C1)至(C4)的一個表示的任一個方法中，多個第一透鏡的每一個關于其它多個第一透鏡可以是不連續的。

(C6)如(C1)至(C4)的一個表示的任一個方法還可以包括步驟(a)將第二樹脂部分沉積在基板的第二側面的與第一非平面特征相對的第二非平面特征上；以及(b)將第二樹脂部分形成為第二非平面特征上的第二透鏡的步驟。

(C7)如(C6)表示的方法還可以包括形成第二非平面特征的步驟。

(C8)在如(C6)和(C7)的一個表示的任一個方法中，(a)第二樹脂部分可以是多個第二樹脂部分的一個，(b)第二非平面特征可以是多個第二非平面特征的一個，(c)第二透鏡可以是多個第二透鏡的一個。在當前述情景(a)、(b)和(c)應用的情況中，沉積的步驟還可以包括將多個第二樹脂部分的每個沉積在基板的第二側面上的多個第二非平面特征的各自一個上。形成的步驟還可以包括將多個第二樹脂部分的每個形成為多個第二透鏡的一個。

在不脫離其范圍的情況下，可以對上述系統和方法做出改變。因此，應該注意的是，在上述描述中包含的或在附圖中示出的方式，應該被理解為說明性的且不具有限制意義。所附權利要求旨在覆蓋在此描述的所有通用和特定特征，以及本方法和本系統的范圍的在語言上的所有聲明應被認為落入其間。