[发明专利]圆片级球形微透镜阵列的制备方法

权利要求书

1.一种圆片级球形微透镜阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，在硅圆片（4）上分别刻蚀透镜模具微槽（5）阵列和自对准硅模具微槽（1）得到硅圆片模具，透镜模具微槽（5）阵列间刻蚀有微通道（6）相连，透镜模具微槽（5）的宽度至少是微通道宽度的5倍；第二步，在所述硅圆片（4）的透镜模具微槽 （5） 阵列内放置一定量的热释气剂粉末（2）；第三步，将硼硅玻璃圆片与上述硅圆片（4）在真空条件下进行键合，使得硅圆片模具的透镜模具微槽（5）及自对准硅模具槽（1）密封；第四步，将上述键合好的圆片加热至玻璃软化点温度以上并保温一定时间，透镜模具微槽（5）阵列内的热释气剂放出的气体使得软化的玻璃成型，从而获得球形玻璃微腔（9），真空负压力使软化后的玻璃填入自对准硅槽内得到自对准玻璃凸块（8），冷却，再退火；第五步，去除硅圆片（4），从而得到带有自对准玻璃凸块（8）的玻璃模具（7）；第六步，在透镜成型硅圆片（12）上相应位置分别刻蚀出相应的自对准凹槽（81）和透镜控制间距模具凹槽（13）；第七步，为了增强玻璃模具的机械强度，用透光的粘结剂（11）将玻璃模具与较厚的透光平板玻璃粘结起来，对上述制得的玻璃模具（7）和硅模具（12）的表面进行抗粘附处理；第八步，在玻璃模具（7）的球形玻璃微腔（9）内填满UV固化胶（15），并涂满玻璃模具（7）的表面至淹没自对准玻璃凸块（8）高度，然后通过自对准玻璃凸块（8）与自对准凹槽（81）的啮合，使透镜成型硅圆片（12）与玻璃模具（7）自对准；第九步，用紫外光透过玻璃对模具内的UV胶（15）进行固化，经脱模后即可得到圆片级球形微透镜阵列。

2.根据权利要求1所述的圆片级球形微透镜阵列的制备方法，其特征在于，利用正压法制得的球形玻璃微腔作为微透镜成型的模具，利用负压法制得的自对准玻璃凸块来实现模具间的定位和间距精确控制。

3.根据权利要求2所述的圆片级球形微透镜阵列的制备方法，其特征在于，用正压法和负压法在键合片上同时形成球形玻璃微腔和自对准玻璃凸块。

4.根据权利要求3所述的圆片级球形微透镜阵列的制备方法，其特征在于，所述硅圆片（4）为（100）方向的硅圆片，且自对准硅模具槽的图形与（100）硅圆片的（110）方向垂直或平行。

5.根据权利要求1所述的圆片级球形微透镜阵列的制备方法，其特征在于，可通过设计硅模具（4）及透镜成型硅圆片（12）上自对准硅模具槽的开口宽度来精确控制玻璃模具（7）与透镜成型硅圆片（12）间的间距。

6.根据权利要求1所述的圆片级球形微透镜阵列的制备方法，其特征在于，所述的硼硅玻璃圆片为Pyrex7740玻璃圆片。

7.根据权利要求1所述的圆片级球形微透镜阵列的制备方法，其特征在于，所述热释气剂为碳酸钙（CaCO₃）粉末或氢化钛（TiH₂）粉末。

8.根据权利要求1所述的圆片级球形微透镜阵列的制备方法，其特征在于，退火工艺温度为550℃～570℃，退火保温时间约为30min，然后自然冷却至室温。

9.根据权利要求1所述的圆片级球形微透镜阵列的制备方法，其特征在于，第三步所述的粘结采用的方法为阳极键合，阳极键合条件为：电压600V～800V，温度为300℃～500℃，气压为2E-5～8E-5Pa。

10.根据权利要求1所述的圆片级球形微透镜阵列的制备方法，其特征在于，第四步中键合圆片的热成型加热温度为820℃～900℃。

11.根据权利要求1所述的圆片级球形微透镜阵列的制备方法，其特征在于，第六步中气相单分子抗粘附层处理工艺中所采用的试剂为F₁₃-TCS（全氟辛基三氯硅烷）。