JP5410564B2 - チルト補正装置及びこれを用いた接合方法 - Google Patents
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Description
本発明は、チルト補正装置及びこれを用いた接合方法に関する。
従来、携帯電話用カメラ市場が急成長し、ユーザの要求水準が高くなったため、カメラの高解像度化は必須である。しかし、現在の携帯電話のカメラモジュールに適用されているPCB(Printed Circuit Board)とイメージセンサの付着方式は、原材料の加工誤差及び塗布されるボンドの硬化による変形のため、レンズとイメージセンサとのチルト誤差が数十μmの水準に達する。
このようなチルト誤差が発生すると、レンズを通過した像(image)がイメージセンサで焦点が合わなくなって、ぼやけたイメージがディスプレイされる。
このようなチルト誤差を解決するために、ボンディング装置の位置精度、原材料及び設備の加工誤差の改善などに対する研究が行われたが、チルト誤差を数μm以内に減少させるには限界がある。
特に、従来、特許文献1に記載されたように、PCBとイメージセンサを付着した後、レンズハウジングを付着する工程を全て経た後、結果として出る像を観察して不良判定を行う方式により、チルト誤差を減少させる工程が進められた。これを補完するために、従来チルト補正のために適用されている方式は、PCBの上面にレンズハウジングとレンズを整列する際に、実時間で像を観察して整列した後、付着する方式である。
しかし、このような方式の場合、整列のために多くの時間がかかり、量産性が低下し、これを克服するためには、さらに多い装置を保有して生産する方法を取るしかない。しかし、多くの装置を保有して稼動すると、多くの人手が必要となり、メンテナンスの問題が装置保有数に比例して増加するという困難が生じる。
本発明は、前記の問題点を解消するために、PCBとイメージセンサの付着過程で発生するチルトを自動補正するチルト補正装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、前記目的を達成したチルト補正装置を用いた接合方法を提供することを他の目的とする。
前記目的を達成するための本発明のチルト補正装置は、外形フレームを成すブラケット部と、前記ブラケット部の下部面に備えられた動作部と、前記動作部によって上下移動し、上部面に多数の貫通孔を備えたハウジング部と、前記ハウジング部の内部空間に備えられ、前記貫通孔を介して突出する多数の弾性支持部と、を含むものである。
本発明のチルト補正装置において、前記ブラケット部は、下部面を基準に左右両側から直角に上部に延長した形態で備えられる。
本発明のチルト補正装置は、前記ブラケット部の延長された両側面にそれぞれ備えられた左、右ガイド部と、前記ブラケット部の左、右に延長された両側面の端部にそれぞれ備えられたストッパー部と、をさらに含み、前記ハウジング部が前記左、右ガイド部の間に接触する。
本発明のチルト補正装置において、前記ガイド部は、前記ハウジング部が上、下に移動できるように、ローラまたは軸受を内部に備えた構造、またはスライド方式の構造で装着される。
本発明のチルト補正装置において、前記動作部に、油圧または空圧を用いて前記ハウジング部を上下移動させるシリンダー、またはモータを用いて前記ハウジング部を上下移動させる伝動装置を適用する。
本発明のチルト補正装置において、前記弾性支持部は、前記ハウジング部の内部一側に装着された下部支持体と、前記貫通孔から突出される上部支持体と、前記上部支持体と下部支持体とを連結する弾性体と、を含む。
本発明のチルト補正装置において、前記上部支持体は、前記貫通孔を介して突出され、縁に沿って多数の突歯を備えた上端部と、前記弾性体によって下部面が支持され、前記貫通孔に係止される段差を有する下端部と、からなる。
本発明のチルト補正装置において、前記上端部は、前記貫通孔に対して公差(Tolerance)を有して突出され、前記上部支持体は、前記公差と前記弾性体によって6自由度(Six degrees of freedom)を有して動作する。
本発明のチルト補正装置において、前記弾性体は、コイルばね、油圧ばね、空圧ばねのうち何れか一つを用いる。
また、本発明のチルト補正装置を用いた接合方法は、接着剤がPCBに形成されたセルそれぞれの上面に塗布された後、チルト補正装置の上部に位置する段階と、前記チルト補正装置のハウジング部が上部方向に上昇することにより、前記ハウジング部の弾性支持部が前記セルそれぞれの下部面を弾性支持する段階と、電子素子をピックアップ(pick up)し、前記セルの接着剤に対応位置させて加圧する段階と、を含むものである。
本発明のチルト補正装置を用いた接合方法において、前記チルト補正装置の上部に位置する段階は、移送レールを用いて前記PCBを前記チルト補正装置の上部に位置させる。
本発明のチルト補正装置を用いた接合方法は、前記弾性支持する段階において、前記弾
性支持部は、前記ハウジング部の内部一側に装着された下部支持体と、前記ハウジング部の上部面に形成された多数の貫通孔から突出される上部支持体と、前記上部支持体と下部支持体とを連結する弾性体と、を含み、前記上部支持体は、前記多数の貫通孔から突出され、縁に沿って前記セルの下部面に接する多数の突歯を備えた上端部と、前記弾性体によって下部面が支持され、前記貫通孔に係止される段差を有する下端部と、で構成する。
性支持部は、前記ハウジング部の内部一側に装着された下部支持体と、前記ハウジング部の上部面に形成された多数の貫通孔から突出される上部支持体と、前記上部支持体と下部支持体とを連結する弾性体と、を含み、前記上部支持体は、前記多数の貫通孔から突出され、縁に沿って前記セルの下部面に接する多数の突歯を備えた上端部と、前記弾性体によって下部面が支持され、前記貫通孔に係止される段差を有する下端部と、で構成する。
本発明のチルト補正装置を用いた接合方法において、前記上端部は、前記貫通孔に対して公差(Tolerance)を有して突出され、前記上部支持体が前記公差と前記弾性体によって6自由度を有し、前記セルとイメージセンサとの間のチルトを補正する。
本発明のチルト補正装置を用いた接合方法は、前記加圧する段階において、前記電子素子は、イメージセンサを含み、ボンディング装置のヘッド(head)が前記イメージセンサをピックアップして加圧する。
本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は、通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。
本発明によるチルト補正装置を用いて、PCBとイメージセンサのチルトを6自由度による並進と回転運動によって補正するため、接着剤を介してPCBセルとイメージセンサを均一な間隔で接合することができる効果がある。
本発明によるチルト補正装置を用いた接合方法は、PCBセルとイメージセンサとの間のチルト誤差が減少した高解像度カメラモジュールを大量に提供することができる効果がある。
また、本発明の実施例によるチルト補正装置を用いた接合方法は、従来のチルト誤差補正技術に比べて量産性が高くなり、保有すべき装置の台数を減らすため、人件費及び装置投資コストを削減できる効果がある。
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、第1、第2などの用語は、様々な構成要素を説明するために用いられることができるが、前記構成要素は前記用語によって限定されてはならない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するためにのみ用いられる。また、本発明を説明するにあたり、係わる公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例について詳細に説明する。
図1は、本発明の実施例によるチルト補正装置の分解斜視図であり、図2は、本発明の実施例によるチルト補正装置の斜視図であり、図3は、本発明の実施例によるチルト補正装置の正面透視図である。
本発明の実施例によるチルト補正装置100は、PCBとイメージセンサの接合過程で発生するチルトを自動補正するチルト補正装置を例に挙げて説明する。しかし、本発明の実施例によるチルト補正装置100は、これに限定されず、様々な部品の接合過程で発生するチルトを自動補正する装置に応用することができる。
図1に図示されたように、本発明の実施例によるチルト補正装置100は、ブラケット部110、ブラケット部110の下側に備えられた動作部111、ブラケット部110の両側面にそれぞれ備えられた左、右ガイド部121、122、左、右ガイド部121、122の間に接触し、動作部111によって上下移動するハウジング部131、132、ハウジング部131、132の内部空間に備えられる弾性支持部140、及びブラケット部110の左、右上端部にそれぞれ備えられたストッパー部151、152を含むものである。
ブラケット部110は、金属材質を用いてチルト補正装置100の本体の外形フレームを成す部分であって、下部面を基準に両側から直角に上部に突出して延長された「U」状断面の形態を有する。このようなブラケット部110は、チルト補正装置100の外形フレームを成し、多数の構成要素が装着される。
動作部111は、ブラケット部110の下側の上部面に備えられ、下部ハウジング部132を支持して上下移動する部分であり、バルブを介して注入された流体または空気による油圧または空圧を用いて下部ハウジング部132を上下移動させるシリンダーを用いる。勿論、動作部111は、油圧または空圧を用いるシリンダーに代えて、モータなどの伝動装置を用いて下部ハウジング部132を上下移動させることができる。
左、右ガイド部121、122は、ブラケット部110の両側延長部にそれぞれ対応して固定装着され、これらの間に接触するハウジング部131、132が、上、下に移動できるように、例えば、ローラ、軸受などを内部に備えた構造またはスライド方式の構造を有する。
ハウジング部131、132は、左、右ガイド部121、122の間に接触する上部ハウジング部131と下部ハウジング部132とに分けられる。
上部ハウジング部131は、多数の弾性支持部140を備えるための内部空間を備え、上部面に弾性支持部140の上部支持体143が突出される貫通孔131−1を多数形成する。ここで、貫通孔131−1は、上部支持体143のサイズより大きいサイズを有するように貫通形成され、図3に図示されたように、貫通孔と上部支持体143との間に公差(Tolerance:t)を有する。
また、上部ハウジング部131は、上部面の端部両側に突出形成された停止端部を備え、このような停止端部は、ハウジング部131、132の上、下移動過程中にストッパー部151、152に接してハウジング部131、132の上部移動を止める。
下部ハウジング部132は、上部ハウジング部131の下部に嵌合して装着され、動作部111によって上、下移動できるように支持される。このような下部ハウジング部132は、上部面に弾性支持部140が多数装着され、上部ハウジング部131の下部に嵌合して装着される。
弾性支持部140は、下部ハウジング部132の上部面に装着された下部支持体141、上部ハウジング部131の貫通孔131−1から突出される上部支持体143、及び上部支持体143と下部支持体141とを連結する弾性体142で構成することができる。
具体的に、下部支持体141は、下部ハウジング部132の上部面に装着されて弾性体142と結合する部分であり、図1に図示された円筒形の他に、様々な形態で形成されて弾性体142を支持することができる。
弾性体142は、一側が下部支持体141に連結され、他側が上部支持体143の下部を支持する形態で備えられる。このような弾性体142は、上部支持体143の弾性運動を発生させる部材として機能する。
このような弾性体142は、図1の場合、コイルばねに図示されているが、これに限定されず、油圧ばね、空圧ばねなどの弾性機能を有する様々な弾性部材を用いることができる。
上部支持体143は、図2に図示されたように、上部ハウジング部131の貫通孔131−1に対して突出され、縁に沿って突歯143−2を多数備えた上端部、及び弾性体142によって下部面が支持され、貫通孔131−1に係止される段差を有する下端部からなることができる。このような上部支持体143の上端部は、図1に図示されたように、貫通孔131−1の形態に応じて円筒形に図示されているが、これに限定されず、貫通孔131−1から突出される様々な形態で備えられてもよい。
特に、上部支持体143の上端部は、図5に図示されたPCB200の各セル210を支持するために、縁に沿って多数の突歯143−2を互いに対応するように備えることができる。多数の突歯143−2は、PCB200の各セル210の下部面に小さい面積で接してPCB200の各セル210を支持することができる。
この際、上部側で、例えば、ボンディングヘッドがイメージセンサをPCB200の各セル210に加圧して接合する過程中に、弾性体142及び多数の突歯143−2を備えた上部支持体143がPCB200の各セル210とイメージセンサとの間のチルト(tilt)を補正する。
具体的に、弾性体142は、イメージセンサをPCBの各セル210に加圧する過程で発生する衝撃を緩和するとともに、セル210とイメージセンサとの間に均一な力が加えられるようにする。これにより、PCBの各セル210とイメージセンサは、接着剤を介して均一な間隔で接合することができる。
この際、多数の突歯143−2は、PCB200の各セル210を支持するとともに、セル210の下部面に生じ得る凹凸の影響を最小化して、PCBとイメージセンサが接着剤を介して均一な間隔で接合することができるようにする。
また、図4に図示されたように、上部支持体143は、貫通孔131−1に対して公差tを有するように備えられ、このような公差tによって、上部支持体143は、6自由度(Six degrees of freedom)を有して動作することができる。
このような上部支持体143と貫通孔131−1との間の公差tは、以下の式を満たすように形成される。
(D:貫通孔131−1の直径、d:突出された上部支持体143の直径)
ここで、貫通孔131−1の直径(D)は、以下の式で求められ、上部支持体143の最大チルト角(θ)と上部ハウジング部131の厚さ(h)に係る。
(θ:貫通孔131−1が形成された上部ハウジング部131の上部面(図4のX−Y平面)を基準に上部支持体143の最大チルト角、h:貫通孔131−1が形成された上部ハウジング部131の厚さ)
ここで、上部支持体143の最大チルト角(θ)は、以下の式で求められ、上部支持体143がPCBセル210を支持する。
(e:PCBセル210の高さ誤差、W:PCBセル210の幅)
このような関係式のように、上部支持体143は、貫通孔131−1に対して公差tを有し、PCBセル210を支持するとともに、6自由度による並進と回転運動を行うことができる。
従って、上部支持体143は、PCBセル210に対するチルトを6自由度による並進と回転運動により補正するとともにPCBセル210を支持し、接着剤を介してPCBセル210とイメージセンサを均一な間隔で接合することができる。
以下、本発明の実施例によるチルト補正装置を用いた接合方法について、図5を参照して説明する。
図5は、本発明の実施例によるチルト補正装置を用いた接合方法を説明するための例示図である。
本発明の実施例によるチルト補正装置100を用いた接合方法は、PCB200に形成された各セル210に対して上部イメージセンサを接合することを例に挙げて説明する。勿論、本発明の実施例によるチルト補正装置100を用いた接合方法は、これに限定されず、様々な部品の接合過程で発生するチルトを自動補正して接合する方法に応用することができる。
本発明の実施例によるチルト補正装置100を用いた接合方法は、図5に図示されたように、エポキシなどのような接着剤がPCB200に形成されたセル210それぞれの上面に塗布された後、移送レール300に沿って移動してチルト補正装置100の上部に位置する。
この際、本発明の実施例によるチルト補正装置100は、動作部111の上部方向への移動によって、上部ハウジング部131とともに弾性支持部140が垂直上昇して、PCB200のセル210それぞれを弾性支持する。
これと同時に、ダイボンディング(die bonding)装置のヘッド(head)は、イメージセンサ(不図示)をピックアップ(pick up)し、エポキシが塗布されたPCB200のセル210に対応位置させて加圧する。
ここで、ヘッドの押圧と弾性支持部140の弾性支持力によって、エポキシのような接着剤は、セル210の上部面に拡散して均一な扁平度を有し、高温で急速に硬化されながらイメージセンサとセル210の接合が行われる。
特に、上部支持体143が、図4のように、PCBセル210に対するチルトを6自由度による並進と回転運動により補正するとともにPCBセル210を支持するため、接着剤を介してPCBセル210とイメージセンサを均一な間隔で接合することができる。
このように接着剤を介してPCBセル210とイメージセンサをチルト補正して接合することによって、PCBセル210とイメージセンサとの間には、チルトなしに接着剤が均一な厚さで接合することができる。
また、図5に図示された横方向のPCBセル210に対してイメージセンサを接合した後、本発明の実施例によるチルト補正装置100を用いて、他の横方向のPCBセル210にイメージセンサを接合する過程を順に行うことができる。
従って、図5に図示された移送レール300に沿ってPCB200が移動しながら多数のPCBセル210にイメージセンサを接合する過程を順に行うことによって、PCBセル210とイメージセンサの接合を大量に獲得することができる。勿論、PCB200全体のセル210全てに対してチルト補正装置100を用いた接合方法を適用して、イメージセンサの接合を同時に行うこともできる。
これにより、PCBセル210とイメージセンサとの間のチルト誤差が減少した高解像度カメラモジュールを提供することができ、特に、このような高解像度カメラモジュールの大量生産により、収率を向上することができる。
また、本発明の実施例によるチルト補正装置100を用いた接合方法は、従来のチルト誤差補正技術に比べて量産性が高くなり、保有すべき装置の台数を減らすため、人件費及び装置投資コストを削減できる効果がある。
以上、本発明の技術的思想を好ましい実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであって、制限するためのものではないことを注意しなければならない。
また、該当技術分野において通常の知識を有した者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。
本発明は、PCBとイメージセンサの付着過程で発生するチルトを自動補正するチルト補正装置及びこれを用いた接合方法に適用可能である。
100 チルト補正装置
110 ブラケット部
111 動作部
121、122 ガイド部
131 上部ハウジング部(ハウジング部)
131−1 貫通孔
132 下部ハウジング部(ハウジング部)
140 弾性支持部
141 下部支持体(弾性支持部)
142 弾性体 (弾性支持部)
143 上部支持体(弾性支持部)
143−2 突歯
151、152 ストッパー部
200 PCB
210 セル(PCBセル)
300 移送レール
110 ブラケット部
111 動作部
121、122 ガイド部
131 上部ハウジング部(ハウジング部)
131−1 貫通孔
132 下部ハウジング部(ハウジング部)
140 弾性支持部
141 下部支持体(弾性支持部)
142 弾性体 (弾性支持部)
143 上部支持体(弾性支持部)
143−2 突歯
151、152 ストッパー部
200 PCB
210 セル(PCBセル)
300 移送レール
Claims (15)
- 外形フレームを成すブラケット部と、
前記ブラケット部の下部面に備えられた動作部と、
前記動作部によって上下移動し、上部面に多数の貫通孔を備えたハウジング部と、
前記ハウジング部の内部空間に備えられ、前記貫通孔を介して突出する多数の弾性支持部と、
を含むチルト補正装置。 - 前記ブラケット部は、下部面を基準に左右両側から直角に上部に延長した形態で備えられる請求項1に記載のチルト補正装置。
- 前記ブラケット部の延長された両側面にそれぞれ備えられた左、右ガイド部と、
前記ブラケット部の左、右に延長された両側面の端部にそれぞれ備えられたストッパー部と、をさらに含み、
前記ハウジング部が前記左、右ガイド部の間に接触する請求項2に記載のチルト補正装置。 - 前記ガイド部は、
前記ハウジング部が上、下に移動できるように、ローラまたは軸受を内部に備えた構造、またはスライド方式の構造で装着される請求項3に記載のチルト補正装置。 - 前記動作部に、油圧または空圧を用いて前記ハウジング部を上下移動させるシリンダーを適用する請求項1に記載のチルト補正装置。
- 前記動作部に、モータを用いて前記ハウジング部を上下移動させる伝動装置を適用する請求項1に記載のチルト補正装置。
- 前記弾性支持部は、
前記ハウジング部の内部一側に装着された下部支持体と、
前記貫通孔から突出される上部支持体と、
前記上部支持体と下部支持体とを連結する弾性体と、
を含む請求項1に記載のチルト補正装置。 - 前記上部支持体は、
前記貫通孔を介して突出され、縁に沿って多数の突歯を備えた上端部と、
前記弾性体によって下部面が支持され、前記貫通孔に係止される段差を有する下端部と、
からなる請求項7に記載のチルト補正装置。 - 前記上端部は、前記貫通孔に対して公差(Tolerance)を有して突出され、
前記上部支持体は、前記公差と前記弾性体によって6自由度(Six degrees of freedom)を有して動作する請求項8に記載のチルト補正装置。 - 前記弾性体は、コイルばね、油圧ばね、空圧ばねのうち何れか一つを用いる請求項7に記載のチルト補正装置。
- 接着剤がPCBに形成されたセルそれぞれの上面に塗布された後、チルト補正装置の上部に位置する段階と、
前記チルト補正装置のハウジング部が上部方向に上昇することにより、前記ハウジング部の弾性支持部が前記セルそれぞれの下部面を弾性支持する段階と、
電子素子をピックアップ(pick up)し、前記セルの接着剤に対応位置させて加圧する段階と、
を含むチルト補正装置を用いた接合方法。 - 前記チルト補正装置の上部に位置する段階は、
移送レールを用いて前記PCBを前記チルト補正装置の上部に位置させる請求項11に記載のチルト補正装置を用いた接合方法。 - 前記弾性支持する段階において、
前記弾性支持部は、
前記ハウジング部の内部一側に装着された下部支持体と、
前記ハウジング部の上部面に形成された多数の貫通孔から突出される上部支持体と、
前記上部支持体と下部支持体とを連結する弾性体と、を含み、
前記上部支持体は、
前記多数の貫通孔から突出され、縁に沿って前記セルの下部面に接する多数の突歯を備えた上端部と、
前記弾性体によって下部面が支持され、前記貫通孔に係止される段差を有する下端部と
、で構成される請求項11に記載のチルト補正装置を用いた接合方法。 - 前記上端部は、前記貫通孔に対して公差(Tolerance)を有して突出され、
前記上部支持体が前記公差と前記弾性体によって6自由度を有し、前記セルとイメージセンサとの間のチルトを補正する請求項13に記載のチルト補正装置を用いた接合方法。 - 前記加圧する段階において、
前記電子素子は、イメージセンサを含み、
ボンディング装置のヘッド(head)が前記イメージセンサをピックアップして加圧する請求項11に記載のチルト補正装置を用いた接合方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2012-0003885 | 2012-01-12 | ||
KR1020120003885A KR20130083225A (ko) | 2012-01-12 | 2012-01-12 | 틸트 보정 장치 및 이를 이용한 접합 방법 |
Publications (2)
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