JP6011922B2 - カメラモジュールの駆動機構用板バネおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、カメラモジュールの駆動機構用板バネおよびその製造方法に係り、とりわけ半田濡れ性を向上させることができるカメラモジュールの駆動機構用板バネおよびその製造方法に関する。

カメラ付携帯電話などにおいて、オートフォーカスやズーム等を目的として、コイルに流れる電流と、ヨーク及びマグネットにより構成された磁気回路の磁界との相互作用によって、光軸方向にレンズユニットを変位させることができるカメラモジュールの駆動機構（ボイスコイルモーター）が知られている。

このようなカメラモジュールの駆動機構には、レンズユニットを保持しているホルダを筐体に光軸方向に変位可能に支持するための板バネが使用されている。

この板バネは板バネ材を準備し、この板バネ材に対してレジストを用いてエッチングを施し、次に板バネ材の表面のレジストを剥離することにより得られる。

ところで板バネはコイルと接続されて、板バネからコイル側に電流が流される。この場合、板バネとコイルとは、半田により接合されるため、半田濡れ性を向上させることができる板バネが求められている。

すなわち板バネとコイルとはフラックスを含むクリーム半田を用いて接合されるが、量産を考慮して加熱によりフラックスが分解してレンズ等に汚れが蓄積しないよう、加熱による活性度が低いフラックスを含むクリーム半田が用いられる。しかしながら活性度が低いフラックスを含むクリーム半田は半田濡れ性が劣ることも考えられる。

これに加え、板バネ材表面に半田濡れ性を阻害する微量元素が板バネ材料の表面に凝集する「濃化」と呼ばれる現象が発生することを見出した。

特開２００９−１２２３６０

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、レンズ等への汚れを抑えつつ半田濡れ性を向上させることができるカメラモジュールの駆動機構用板バネおよびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、電気的接続端子を含むカメラモジュールの駆動機構用板バネの製造方法において、Ｃｕ系合金からなる板バネ材を準備する工程と、板バネ材をレジストを用いてエッチングして外形加工するとともに、ハーフエッチングして電気的接続端子を形成する工程と、エッチングおよびハーフエッチング後の板バネ材からレジストを剥離する工程と、を備えたことを特徴とするカメラモジュールの駆動機構用板バネの製造方法である。

本発明は、Ｂｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎのいずれか一種以上を含む銅合金からなる板バネ材を準備することを特徴とするカメラモジュールの駆動機構用板バネの製造方法である。

本発明は、上記記載のカメラモジュールの駆動機構用板バネの製造方法により得られた電気的接続端子を含むカメラモジュールの駆動機構用板バネである。

本発明によれば、Ｃｕ系合金からなる板バネ材にハーフエッチングすることにより半田濡れ性を阻害する微量元素を除去することができ、これにより半田との密着性を高めることができる。また、ハーフエッチングすることにより電気的接続端子の表面積が大きくなるので、これにより半田との密着性を高めることができる。

とりわけ板バネ材がＢｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎのいずれか一種以上を含む銅合金からなる場合、板バネ材表面に残る半田濡れ性を阻害する微量元素の濃化エリアを接続端子表面から除去することができ、このことにより、半田濡れ性を高めることができる。

図１はカメラモジュールの駆動機構を示す分解斜視図。 図２はカメラモジュールの駆動機構に組込まれた上部板バネを示す平面図。 図３はカメラモジュールの駆動機構に組込まれた下部板バネを示す平面図。 図４はカメラモジュールを示す概略側面図。 図５（ａ）〜（ｄ）は上部板バネおよび下部板バネの製造方法を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１乃至図４に示すように、本発明によるカメラモジュールの駆動機構１は、カバー２とベース１３とからなる筐体２Ａと、光学系を構成する複数のレンズ２６からなるレンズユニット２６Ａと、筐体２Ａ内に配置されレンズユニット２６Ａを収納してレンズユニット２６Ａの光軸方向へ移動可能なホルダ９と、ホルダ９の外周に設けられたコイル８と、筐体２Ａのベース１３に設けられコイル８に磁界を提供するヨーク６及びマグネット片７とを備えている。

また上部板バネ５が、筐体２Ａのカバー２と、ヨーク６の上部との間に介在され、下部板バネ１１が、筐体２Ａのベース１３とヨーク６の下部との間に介在されている。この場合、上部板バネ５とカバー２との間に、上部板バネ５の厚み調整用の調整板４が設けられている。

また下部板バネ１１とコイル８とは、後述する接続端子１１ｄを介して半田接合されている。

そして下部板バネ１１を介してコイル８に電流を流すことによりホルダ９に上方への力が作用し、レンズユニット２６Ａを上部板バネ５および下部板バネ１１の力に抗して全体として上方へ持上げることができる（図４参照）。

また、入力する電流量を調整することにより、ホルダ９を上方へ移動させる力を変化させ、上部板バネ５および下部板バネ１１の力とのバランスをとることで、ホルダ９の上下移動及びその位置調整を行うことができる。

なお、図４に示すように、筐体２Ａは、中間支持体２１介して基体２０上方に固定され、中間支持体２１には赤外線カットガラス２２支持され、基体２０上には撮像素子２５が配置されている。

このように筐体２Ａを有するカメラモジュールの駆動機構１と、赤外線カットガラス２２を支持する中間支持体２１と、撮像素子２５が配置された基体２０とによりカメラモジュール１Ａが構成されている。

なお、上記構成のうち、上部板バネ５は図２に示すように、筐体２Ａ側の外枠部５ａと、ホルダ９側の内枠部５ｂと、外枠部５ａと内枠部５ｂとの間に設けられたバネ性をもつスプリング部５ｃとを有している。また下部板バネ１１は図３に示すように、筐体２Ａ側の外枠部１１ａと、ホルダ９側の内枠部１１ｂと、外枠部１１ａと内枠部１１ｂとの間に設けられたバネ性をもつスプリング部５ｃとを有している。

次にカメラモジュールの駆動機構１の各構成部分について、更に説明する。

上述のようにカバー２とベース１３とからなる筐体２Ａ内の空間には、レンズユニット２６Ａを保持しているホルダ９がレンズユニット２６Ａの光軸方向へ変位可能に収容されている。

ホルダ９の上下の各円筒縁部には、それぞれ上部板バネ５の内枠部５ｂと下部板バネ１１の内枠部１１ｂが取付けられており、上部板バネ５の外枠部５ａ（図２参照）は筐体２Ａのベース１３に固定されているヨーク６の上面に取付けられ、下部板バネ１１の外枠部１１ａ（図３参照）は筐体２Ａのベース１３に取付けられている。

上記ヨーク６には複数のマグネット片７が接着されており、アクチュエータ機構１の磁気回路を構成している。そしてこの磁気回路により形成された磁界内にコイル８が配置されている。このコイル８はホルダ９の外周に巻回されており、コイル８に電流を供給することによりホルダ９をレンズユニット２６Ａの光軸方向へ変位させることができる。なお、図５において、符号１２により示す部材は外部電源からコイル８へ電流を供給するための導体（フレキシブルプリント基板等）であり、符号４により示す部材は上述のように上部板バネ５の上面に装着される調整板であり、上部板バネ５の厚みを調整するものである。

次に図２乃至図３により、上部板バネ５および下部板バネ１１について更に述べる。

上部板バネ５は図２に示すように四角形状の外枠部５ａと、ホルダ９側のリング状の内枠部５ｂと、外枠部５ａと内枠部５ｂとの間に設けられたバネ性をもつスプリング部５ｃとを有している。

また外枠部５ａとスプリング部５ｃとの間に、上部板バネ５を筐体２Ａのベース１３に固定されているヨーク６の上面に取付ける際の位置決め孔として機能する第１位置決め孔５Ａが設けられている。

この第１位置決め孔５Ａは外枠部５ａの４隅であってスプリング部５ｃとの連結部近傍に設けられている。第１位置決め孔５Ａは筐体２Ａのベース１３に固定されているヨーク６の上面側に設けられた位置決め突起（図示せず）に係合して、上部板バネ５を筐体２Ａのベース１３に固定されているヨーク６の上面側に精度良く位置決めするものである。また第１位置決め孔５Ａ上に上部板バネ５を筐体２Ａのベース１３に固定されているヨーク６の上面へ接着剤（図示せず）を介して接着する接着領域３０が第１位置決め孔５Ａと重ねて形成されている。

また、上部板バネ５のうち内枠部５ｂとスプリング部５ｃとの間に、上部板バネ５をホルダ９に取付ける際の位置決め孔として機能する第２位置決め孔５Ｂが設けられている。

この第２位置決め孔５Ｂはリング状内枠部５ｂのうち、スプリング部５ｃとの連結部１７近傍に設けられている（図２参照）。第２位置決め孔５Ｂは、ホルダ９側に設けられた位置決め突起（図示せず）に係合して上部板バネ５をホルダ９側に精度良く位置決めするものである。また第２位置決め孔５Ｂ上に上部板バネ５をホルダ９へ接着剤（図示せず）を介して接着する接着領域３０が第２位置決め孔５Ｂと重ねて形成されている。

このように上部板バネ５のスプリング部５ｃの両端部を筐体２Ａおよびホルダ９の各々に精度良く位置決めし、かつ堅固に固定することにより、スプリング部５ｃのバネ定数を安定化させることができる。

次に上部板バネ５のスプリング部５ｃについて更に説明する。図２に示すように、スプリング部５ｃは複数の円形状湾曲部と、湾曲部間を連結する直線部とを有している。

次に下部板バネ１１について図３により説明する。

下部板バネ１１は図３に示すように筐体２Ａ側の四角形状の外枠部１１ａと、ホルダ９側のリング状内枠部１１ｂと、外枠部１１ａと内枠部１１ｂとの間に設けられたバネ性をもつスプリング部１１ｃとを有している。

また外枠部１１ａとスプリング部１１ｃとの間に、下部板バネ１１を筐体２Ａのベース１３に取付ける際の位置決め孔として機能する第１位置決め孔１１Ａが設けられている。

この第１位置決め孔１１Ａは外枠部１１ａの４隅であってスプリング部１１ｃとの連結部近傍に設けられている。第１位置決め孔１１Ａは筐体２Ａのベース１３側に設けられた位置決め突起（図示せず）に係合して、下部板バネ１１を筐体２Ａ側に精度良く位置決めするものである。また第１位置決め孔１１Ａ上に下部板バネ１１を筐体２Ａのベース１３へ接着剤（図示せず）を介して接着する接着領域３０が第１位置決め孔１１Ａと重ねて形成されている。

また、下部板バネ１１のうち内枠部１１ｂとスプリング部１１ｃとの連結部１７近傍に、下部板バネ１１をホルダ９に取付ける際の位置決め孔として機能する第２位置決め孔１１Ｂが設けられている。

第２位置決め孔１１Ｂは、ホルダ９側に設けられた位置決め突起（図示せず）に係合して下部板バネ１１をホルダ９側に精度良く位置決めするものである。また第２位置決め孔１１Ｂ上に下部板バネ１１をホルダ９へ接着剤（図示せず）を介して接着する接着領域３０が第２位置決め孔１１Ｂと重ねて形成されている。

また図３において、下部板バネ１１の外枠１１ａには外部の電源に接続される接続端子１１ｅが設けられ、内枠１１ｂにはコイル８側に接続される接続端子１１ｄが設けられ、外部の電源から下部板バネ１１を介してコイル８側へ電流を流すことができる。

ところで、図３に示すように、外枠部１１ａは、互いに離間した一対の外枠部材１１ａ_１、１１ａ_２からなっており、これにより接続端子１１ｅ、１１ｅ同士が短絡しないようになっている。また、内枠部１１ｂは、互いに離間した一対の内枠部材１１ｂ_１、１１ｂ_２からなっており、これにより接続端子１１ｄ、１１ｄ同士が短絡しないようになっている。

次に下部板バネ１１のスプリング部１１ｃについて更に説明する。図３に示すように、スプリング部１１ｃは複数の円形状湾曲部と、湾曲部間を連結する直線部とを有している。

次に、図５（ａ）〜（ｄ）により、上部板バネ５および下部板バネ１１の製造方法について述べる。上部板バネ５および下部板バネ１１はいずれもＢｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎのいずれか一種以上を含む銅合金、とりわけ、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系合金、またはＣｕ−Ｔｉ系合金等のＣｕ系合金からなる金属板（板バネ材）４０をエッチング加工して作製される。

ところで、上部板バネ５および下部板バネ１１は略同様の手法により製造されるが、以下、電気的接続端子１１ｄ、１１ｅを有する下部板バネ１１の製造方法について述べる。

具体的には、まず図５（ａ）に示すように、金属板（板バネ材）４０を準備する。板バネ材４０としては上述した銅合金を用いることができる。

次に図５（ｂ）に示すように、板バネ材４０上にカゼインレジスト（レジスト）４１を塗布し乾燥させる。次にガラスパターンをレジスト４１上に載せ、超高圧水銀灯で所定時間露光する。次にレジスト４１を現像した後、ポストベークを施して、板バネ材４０上に所定パターンをもつレジスト４１が形成される。

この場合、レジスト４１は、板バネ材４０上面に配置された上部レジスト４１ａと、板バネ材４０の下面に配置された下部レジスト４１ｂとを有する。また図５（ｂ）に示すように、板バネ材４０のうち下部板バネ１１の電気的接続端子１１ｄ、１１ｅに対応する部分については、上部レジスト４１ａが開口４５を形成して接続端子１１ｄ、１１ｅに対応する部分の表面が露出している。また下部レジスト４１ｂは、接続端子１１ｄ、１１ｅに対応する部分の裏面を覆っている。

その後、上部レジスト４１ａおよび下部レジスト４１ｂからなるレジスト４１が塗布された板バネ材４０に対して塩化第二鉄溶液のようなエッチング液を用いてエッチングを施す。この場合、エッチングにより板バネ材４０が所定形状をもつよう外形加工される。同時に上部レジスト４１ａの開口４５を介して板バネ材４０がハーフエッチングされ、電気的接続端子１１ｄ、１１ｅが形成される（図５（ｃ））。

次に例えば水酸化ナトリウム溶液等のレジスト剥離液を用いて、板バネ材４０からレジスト４１を剥離する（図５（ｄ）参照）。

次に板バネ材４０が断裁され、バネ形状に個片化され、このようにして板バネ材４０から下部板バネ１１が得られる。

ところで板バネ材４０として、Ｂｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎのいずれか一種以上を含む銅合金を用いる場合、板バネ材４０の表面全域に上記微量元素の濃化エリアが形成される場合があり、この濃化エリアは半田濡れ性低下の原因ともなっている。

本実施の形態においては、ハーフエッチングにより電気的接続端子１１ｄ、１１ｅが形成されるため、板バネ材４０の表面に残る濃化エリアを接続端子１１ｄ、１１ｅ表面から除去することができる。このため接続端子１１ｄ、１１ｅの半田濡れ性低下を抑えることができる。さらにハーフエッチングにより接続端子１１ｄ、１１ｅを形成することができ、接続端子１１ｄ、１１ｅの表面積を大きくすることができ、これにより半田濡れ性を良好に保つことができるとともに、接続端子１１ｄ、１１ｅ表面と半田との密着性を高めることができる。

上記のように半田濡れ性を良好に保つことができるため、量産を考慮したとき、加熱によりフラックスが分解して汚れが蓄積しないよう、コイル８と下部板バネ１１の接続端子１１ｄとの接合部に加熱による活性度が低いフラックスを含むクリーム半田を用いた場合でも、下部板バネ１１の半田濡れ性が良好に保たれているため、接続不良等の障害が発生することはない。

また接続端子１１ｄ、１１ｅをハーフエッチングにより形成することにより接続端子１１ｄ、１１ｅの表面積を増加させて、接続端子１１ｄ、１１ｅ表面と半田との密着性を向上させることができる。

上述のように板バネ材４０を用いてエッチングにより外形加工し、かつハーフエッチングにより接続端子１１ｄ、１１ｅを形成することにより下部板バネ１１を製造することができる。

同様にして上部板バネ５を板バネ材４０から製造することができる。この場合、上部板バネ５は接続端子を有しないため、ハーフエッチングにより接続端子を形成する点を含まないことが相違するのみであり、他は下部体バネ１１の製造方法と同様の製造方法により上部板バネ５を製造することができる。

なお、本実施形態でいう「ハーフエッチング」とは、板バネ材料を略半分の厚みまでエッチングすることに限られず、板バネ材料の表面に存在する濃化エリアを除去する程度までエッチングすることを含むものとする。

次にカメラモジュールの駆動機構の作用について図４により述べる。

図４に示すカメラモジュールの駆動機構において、下部板バネ１１を介してコイル８に電流を流す。このことによりホルダ９に上方への力が作用し、レンズユニット２６Ａを上部板バネ５および下部板バネ１１の力に抗して全体として上方へ持上げることができる（図４参照）。

また、コイル８に流す電流量を調整することにより、ホルダ９を上方へ移動させる力を変化させ、上部板バネ５および下部板バネ１１の力とのバランスをとることで、ホルダ９の上下移動及びその位置調整を行うことができる。

この場合、上部板バネ５および下部板バネ１１の外枠部５ａ、１１ａのうちスプリング部５ｃ、１１ｃとの連結部近傍に第１位置決め孔５Ａ、１１Ａを設け、内枠部５ｂ、１１ｂのうちスプリング部５ｃ、１１ｃとの連結部１７近傍に第２位置決め孔５Ｂ、１１Ｂを設け、更に第１位置決め孔５Ａ、１１Ａおよび第２位置決め孔５Ｂ、１１Ｂ上に重ねて接着領域３０を設ける。このことにより、上部板バネ５および下部板バネ１１のバネ性をもつスプリング部５ｃ、１１ｃの両端部を筐体２Ａのベース１３に固定されているヨーク６、ベース１３およびホルダ９の各々に精度良く位置決めすることができ、かつスプリング部５ｃ、１１ｃの両端部を筐体２Ａのベース１３に固定されているヨーク６、ベース１３およびホルダ９の各々に堅固に固定することができる。

このように上部板バネ５および下部板バネ１１のスプリング部５ｃ、１１ｃの両端部を筐体２Ａのベース１３に固定されているヨーク６、ベース１３およびホルダ９の各々に精度良く位置決めし、かつ堅固に固定することにより、スプリング部５ｃ、１１ｃのバネ定数を安定化させることができる。

このことにより安定したバネ特性をもつカメラモジュールの駆動機構を得ることができる。

具体的には、下部板バネ１１を介してコイル８に電流を流すことにより、電流とマグネット７の磁界とで相互作用が起こり、ホルダ９が上下移動する。このとき上部板バネ５および下部板バネ１１は、バネ定数ｋに応じてホルダ９の動きを抑制する。

この場合、（ｉ）コイル８に流す電流、（ii）マグネット７のもつ磁力、（iii）上部板バネ５および下部板バネ１１のもつバネ定数からなる３つの要素（ｉ）（ii）（iii）に基づいて、ホルダ９の上下移動およびその位置調整を行なってレンズユニット２６Ａによる焦点を調整することができる。

従って、精度良くレンズユニット２６Ａによる調整を行なうためには、上記３つの要素（ｉ）（ii）（iii）、とりわけ要素（iii）を精度良く定め、かつ安定して設計することが求められている。

上述のように、スプリング部５ｃ、１１ｃのバネ定数を安定化させることにより、上記３つの要素（ｉ）（ii）（iii）のうち、とりわけ（iii）上部板バネ５および下部板バネ１１のバネ定数の安定化を図ることができる。このことにより、ホルダ９の上下移動およびその位置調整を精度良く行なって、レンズユニット２６Ａによる焦点を精度良く調整することができる。

また、下部板バネ１１の接続端子１１ｄ、１１ｅは、上述のようにハーフエッチングにより形成されるため、その表面に残る半田濡れ性を阻害する微量元素の濃化エリアをできる限り除去することができる（図５（ａ）〜（ｄ）参照）。このため、下部板バネ１１の接続端子１１ｄ、１１ｅの表面における半田濡れ性を良好に保つことができる。また接続端子１１ｄ、１１ｅはハーフエッチングにより形成されるため、その表面積を大きくすることができ、これにより接続端子１１ｄ、１１ｅと半田との密着性を高めることができる。

従って量産を考慮して、加熱によりフラックスが分解してレンズ等に汚れが蓄積しないよう、コイル８と下部板バネ１１の接続端子１１ｄとの接合部に加熱による活性度が低いフラックスを含むクリーム半田を用いた場合でも、下部板バネ１１の接続端子１１ｄの半田濡れ性が良好に保たれているため、接続不良等の障害が発生することはない。

１ カメラモジュールの駆動機構
１Ａ カメラモジュール
２ カバー
２Ａ 筐体
４ 調整板
５ 上部板バネ
５ａ 外枠部
５ｂ 内枠部
５ｃ スプリング部
５Ａ 第１位置決め孔
５Ｂ 第２位置決め孔
６ ヨーク
７ マグネット片
８ コイル
９ ホルダ
１１ 下部板バネ
１１ａ 外枠部
１１ｂ 内枠部
１１ｃ スプリング部
１１Ａ 第１位置決め孔
１１Ｂ 第２位置決め孔
１２ 導体（フレキシブルプリント基板など）
１３ ベース
１７ 連結部
１８ 幅広部
２０ 基体
２１ 中間支持体
２２ 赤外線カットガラス
２５ 撮像素子
２６ レンズ
２６Ａ レンズユニット
３０ 接着領域
３２ 湾曲部
３３ 直線部
４０ 板バネ材
４１ レジスト
４１ａ 上部レジスト
４１ｂ 下部レジスト
４５ 開口

Claims (2)

1. 電気的接続端子を含むカメラモジュールの駆動機構用板バネの製造方法において、
   Ｃｕ系合金からなる板バネ材を準備する工程と、
   前記板バネ材をレジストを用いてエッチングして外形加工するとともに、ハーフエッチングして電気的接続端子を形成する工程と、
   エッチングおよびハーフエッチング後の板バネ材からレジストを剥離する工程と、
   をことを特徴とするカメラモジュールの駆動機構用板バネの製造方法。
2. Ｂｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎのいずれか一種以上を含む銅合金からなる板バネ材を準備することを特徴とする請求項１記載のカメラモジュールの駆動機構用板バネの製造方法。

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