阅读说明：本技术 一种大尺寸透镜阵列加工及组装方法 (Large-size lens array processing and assembling method ) 是由 杨欢 王强 方亮 张辉 李国俊 周崇喜 于 2021-08-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种大尺寸透镜阵列加工及组装方法,该方法包括：(1)选取精抛光的基片作为定位板基板,在基片表面涂布光刻胶；(2)将设计好的掩模板图形通过光刻工艺转移到硅片上；(3)用半导体刻蚀工艺将硅片上的图形刻蚀为相应的孔基板；(4)选取玻璃片作为承载基板,将对准图案沉积在承载基板上；(5)将第(3)步中得到的定位板与承载基板通过对准标记进行对准；(6)将事先加工好的多个透镜,放置入定位板的孔中；(7)在透镜侧面涂布粘接剂,待粘接固化完成后得到透镜阵列。本发明制作的大尺寸透镜阵列,由于有半导体工艺制造的定位板,排布方式灵活,相对位置精度较高,可广泛应用于对透镜阵列位置精度要求较高的成像等领域。(The invention relates to a method for processing and assembling a large-size lens array, which comprises the following steps: (1) selecting a finely polished substrate as a positioning plate substrate, and coating photoresist on the surface of the substrate; (2) transferring the designed mask plate pattern onto a silicon chip through a photoetching process; (3) etching the pattern on the silicon wafer into a corresponding hole substrate by using a semiconductor etching process; (4) selecting a glass sheet as a bearing substrate, and depositing an alignment pattern on the bearing substrate; (5) aligning the positioning plate obtained in the step (3) with the bearing substrate through an alignment mark; (6) placing a plurality of lenses which are processed in advance into holes of a positioning plate; (7) and coating an adhesive on the side surface of the lens, and obtaining the lens array after the bonding and curing are finished. The large-size lens array manufactured by the invention has flexible arrangement mode and higher relative position precision due to the positioning plate manufactured by the semiconductor process, and can be widely applied to the fields of imaging and the like with higher requirements on the position precision of the lens array.)

一种大尺寸透镜阵列加工及组装方法

技术领域

本发明为一种大尺寸透镜阵列加工及组装的方法，该方法通过加工与子透镜相匹配的高精度定位板，将多个子透镜的位置在承载基板上进行固定，从而实现高精度的大尺寸透镜阵列。

背景技术

近几年，随着集成光学和照明光学的发展，对各种排布的透镜阵列形成了巨大的需求。其中大尺寸(通常是单个透镜直径＞1mm)透镜阵列的需求尤为突出，目前大尺寸透镜阵列的常规加工方法包括：1、拼接法，可实现大面积小F数的透镜阵列，缺点主要为累积误差大，透镜位置无法控制；2、半导体刻蚀法，可实现高位置精度的透镜阵列，缺点主要为无法实现大尺寸、小F数的透镜单元；3、激光加工法，与半导体刻蚀法类似，同样无法实现大尺寸、小F数的透镜单元。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种既能够满足位置精度要求又能够实现大尺寸小F数的透镜阵列加工组装方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种大尺寸透镜阵列加工及组装方法，包括以下步骤：

(1)选取精抛光的基片作为定位板基板，在基片表面通过旋涂方式涂布一层光刻胶；

(2)将设计好的掩模板图形通过光刻工艺转移到所述基片上，该掩模板图形中，图形开孔大小与透镜的外形尺寸相当，排列方式与期望得到的透镜排布方式一致；

(3)用半导体刻蚀工艺将基片上的图形刻蚀为相应的孔以形成带有孔的定位板基板，或该带有孔的定位板基板的形成通过高精度机械加工或高精度激光加工的方式获得；

(4)选取精抛光的玻璃片作为承载基板，通过镀铬外加光刻工艺的方式将对准标记沉积在承载基板上；

(5)将第(3)步中得到的定位板基板与承载基板通过所述对准标记进行对准，并采用粘接剂进行粘接固定；

(6)将事先加工好的多个透镜，按照期望的透镜排布方式，将它们一一对应放置入定位板基板的孔中；

(7)在透镜侧面涂布粘接剂，待粘接固化完成后，即可得到所述透镜阵列。

其中，所述基片的材料为光学玻璃、硅、或光学聚合物材料。

其中，所述的步骤(3)中的刻蚀工艺为反应离子刻蚀(RIE)或电感耦合等离子体刻蚀(ICP)。

其中，所述步骤(5)和步骤(7)中粘接剂为环氧类胶或紫外固化胶。

其中，所述步骤(4)中，所述通过镀铬外加光刻工艺的方式将对准标记沉积在承载基板上具体包括：先在承载基板上通过光刻工艺做出对准标记，对准标记的大小和位置与定位板基板上的标记的大小和位置一致，然后用真空溅射工艺在承载基板上镀一层铬，最后将承载基板上对准标记以外的图案用丙酮清洗掉。

本发明与现有技术相比，主要有以下优点：

本发明采用半导体工艺与传统光学加工工艺相结合的方法，实现了单个透镜的尺寸和F数要求，同时也实现了透镜阵列中每个透镜单元的位置精度要求。

附图说明

图1为本发明承载基板与定位板粘接组合示意图；

图2为本发明透镜阵列形成示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容。

实施例1：通过本发明的方法制作37路透镜阵列。图1为本发明实施例1，将承载基板与定位板进行粘接组合的示意图；图2为本发明实施例1，将每个透镜放置入对应孔位中，最终形成透镜阵列的示意图。

具体包括以下步骤：

(1)首先选取尺寸30mm×30mm，厚度为1mm的硅片作为定位板基片，采用甩胶机旋涂一层光刻胶；

(2)将设计好的掩模板图形通过光刻工艺转移到硅片上，本例中的掩模板图形，图形开孔大小为φ3mm，孔间距为3.1mm×3.1mm，排布方式如附图1所示；

(3)用电感耦合等离子体刻蚀(ICP)将硅片上的图形刻蚀为相应的定位板，如图1右上所示；

(4)选取精抛光的石英片作为承载基板，石英片直径为50mm，厚度2mm，先在石英片上通过光刻工艺做出对准标记，标记大小和位置与定位板上的标记大小、位置一致，然后用真空溅射工艺镀一层厚度100nm的铬，最后将对准标记以外的图案用丙酮等有机溶剂清洗掉；

(5)将第(3)步中得到的定位板与承载基板通过对准标记进行对准，采用紫外固化胶进行粘接固定，如图1所示；

(6)37个透镜通过光学冷加工的方式加工好，直径为2.95mm，焦距为10mm，将上述透镜按照期望的排列方式，将它们一一对应放置入定位板的孔中；

(7)在每一个透镜侧面涂布环氧胶，等24小时固化完成，最后得到该透镜阵列。

本发明采用半导体工艺与传统光学加工工艺相结合的方法，实现了单个透镜的尺寸和F数要求，同时也实现了透镜阵列中每个透镜单元的位置精度要求。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。