KR100985962B1 - 마스터렌즈 제작용 금형 및 이 금형을 이용한 마스터렌즈 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마스터렌즈의 제조시 버(burr)를 용이하게 제거할 수 있는 마스터렌즈 제작용 금형 및 이 금형을 이용한 마스터렌즈 제작방법에 관한 것으로, 본 발명은 렌즈부와 플린지부로 이루어진 마스터렌즈를 제작하기 위한 금형에 있어서, 렌즈부를 형성하도록 제1높이를 갖는 제1렌즈홈과 제1렌즈홈 주변의 플린지부를 형성하는 제1평탄부로 이루어진 제1금형; 및 제1높이보다 작은 제2높이를 갖는 제2렌즈홈과 제1평탄부보다 직경을 갖는 제2평탄부로 이루어진 제2금형을 포함하며, 제1금형의 제1높이는 제2금형의 제2높이와 플린지부의 두께의 합과 같은 것을 특징으로 한다.

렌즈, 마스터렌즈, 렌즈부, 플린지부, 금형, 새그, 버

Description

마스터렌즈 제작용 금형 및 이 금형을 이용한 마스터렌즈 제작방법{Die for manufacturing the master lens and method for manufacturing the master lens using the Die}

본 발명은 마스터렌즈 제작용 금형 및 이 금형을 이용한 마스터렌즈 제작방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 카메라모듈에 구비되는 폴리머 렌즈를 복제하여 제조하기 위한 마스터렌즈의 제조시 버(burr)를 용이하게 제거할 수 있는 마스터렌즈 제작용 금형 및 이 금형을 이용한 마스터렌즈 제작방법에 관한 것이다.

현재 소형의 모바일 기기는 단순한 음성통화 기능 외에도 다양한 부가기능을 구비하여 사용자 편의성을 높이고 있다. 최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전에 의하여 데이터 통신 속도의 향상이나 데이터 통신량의 확대가 실형되고, 휴대전화나 노트북 등의 모바일 기기에는 CCD 이미지센서나 CMOS 이미지센서 등이 구비된 고화소의 카메라모듈이 내장되고 있다.

이처럼 고화소 이미지센서가 적용됨에 따라 높은 해상도의 고화질 사진 및 동영상을 촬영할 수 있지만 모바일 기기의 소형화로 인하여 카메라모듈은 더욱 박 형 및 경량으로 제조될 필요가 있다.

카메라모듈의 경량화를 이루기 위하여 카메라모듈에 사용되는 렌즈를 자외선에 경화되는 폴리머를 사용하여 동일 형상으로 다량으로 제작하는 방식이 적용되고 있으며, 이와 같은 방식에서 렌즈를 복제하기 위한 마스터렌즈가 사용되고 있다.

상기와 같은 폴리머 복제 방식의 렌즈 제작 공정은 개략적으로 마스터렌즈를 제작하는 마스터링 공정, 마스터렌즈를 사용하여 렌즈의 금형을 제작하는 스탬핑 공정, 금형에 액상의 폴리머를 주입하여 렌즈 웨이퍼를 제작하는 엠보싱 공정 및 렌즈 웨이퍼를 재단하는 다이싱 공정 등으로 이루어진다.

상기와 같은 전체 렌즈 제작 공정 중 마스터링 공정은 렌즈부와 플린지부를 갖는 마스터렌즈를 제작하기 위하여, 코어에 액상의 폴리머를 1차 적하한 후 자외선에 노광하여 폴리머를 1차 경화하고, 경화된 렌즈부에 액상의 폴리머를 다시 2차 적하하며, 유리 웨이퍼에 렌즈부를 부착한다.

상기와 같은 공정을 수차례 실시함으로써 하나의 유리 웨이퍼에 다수개의 마스터렌즈를 형성하며 이후 유리 웨이퍼를 자외선에 노광함으로써 마스터렌즈를 경화한다.

상기와 같은 일반적인 마스터링 공정은 도 4에 개략적으로 도시되어 있으며, 마스터렌즈(30)를 제작하기 위하여 소정의 새그(sag)를 갖는 렌즈홈(11)이 형성된 금형(10)에 폴리머를 적하한 후 웨이퍼(40)에 차례로 부착시킨다.

그러나, 종래의 마스터링공정에서 금형(10)에 적하된 폴리머가 금형(10)에 인가된 압력에 의해 금형(10)의 테두리부쪽으로 번짐으로써 각 마스터렌즈(30)의 플린지부(32)에 버(burr;50)가 형성되었으며, 이와 같은 버(50)가 렌즈와 렌즈 사이의 정중앙에 위치함으로써 마스터렌즈(30)를 적층하기 위하여 스페이서(60)를 설치하는 데 어려움이 있었다. 즉, 스페이서(60)를 설치하기 위해서는 버(50)를 제거하기 위하여 별도의 버 제거공정이 반드시 수행되어야 하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 다른 새그를 갖는 두 개의 금형을 사용하여 마스터렌즈의 부착과정 동안에 버를 제거할 수 있는 마스터렌즈 제작용 금형 및 이 금형을 이용한 마스터렌즈 제작방법을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 렌즈부와 플린지부로 이루어진 마스터렌즈를 제작하기 위한 금형에 있어서, 상기 렌즈부를 형성하도록 제1높이를 갖는 제1렌즈홈과 상기 제1렌즈홈 주변의 상기 플린지부를 형성하는 제1평탄부로 이루어진 제1금형; 및 상기 제1높이보다 작은 제2높이를 갖는 제2렌즈홈과 상기 제1평탄부보다 작은 직경을 갖는 제2평탄부로 이루어진 제2금형을 포함하며, 상기 제1금형의 제1높이는 상기 제2금형의 제2높이와 상기 플린지부의 두께의 합과 같은 것을 특징으로 하는 마스터렌즈 제작용 금형을 제공할 수 있다.

여기서, 상기 제1금형에 의해 형성된 1차 마스터렌즈의 플린지부에 상기 제2금형에 의한 2차 마스터렌즈가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 1차 마스터렌즈의 플린지부에 형성된 버는 상기 2차 마스터렌즈에 의해 제거되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1렌즈홈의 직경을 D_L이라 하고 제1평탄부의 직경을 D_C₁라고 하며 이웃한 렌즈 사이의 간격을 P_L이라고 하였을 때, 상기 제1평탄부의 직경은 2×P_L - D_L ≤ D_C₁ ≤ 2×P_L + D_L인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2렌즈홈의 직경을 D_L이라 하고 상기 제2평탄부의 직경을 D_C₂라고 하며 이웃한 렌즈 사이의 간격을 P_L이라고 하였을 때, 상기 제1평탄부의 직경은 4/3×P_L - 1/3×D_L ≤ D_C₂ ≤ 2×P_L - D_L - 50㎛인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 마스터렌즈 제작방법은, 1차 마스터렌즈의 렌즈부와 플린지부를 형성하도록 제1높이를 갖는 제1렌즈홈이 형성된 제1금형에 액상의 폴리머를 주입한 후 웨이퍼에 반복적으로 1차 부착하는 단계; 및 상기 1차 마스터렌즈의 플린지부 사이에 2차 마스터렌즈의 렌즈부와 플린지부를 형성하도록 제2높이를 갖는 제2렌즈홈이 형성된 제2금형에 액상의 폴리머를 주입한 후 반복적으로 2차 부착하는 단계;를 포함한다.

여기서, 상기 1차 부착단계는 상기 제1금형에 폴리머를 주입하고 웨이퍼에 부착한 후 상기 제1금형을 이동시키는 과정을 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 2차 부착단계는 상기 제2금형에 폴리머를 주입하고 상기 1차 마스터렌즈의 플린지부로 상기 제2금형을 이동시킨 후 부착하는 과정을 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 높은 새그를 갖는 제1금형을 사용하여 웨이퍼에 마스터렌 즈를 1차 부착한 후, 낮은 새그를 갖는 제2금형을 사용하여 1차 부착된 마스터렌즈의 사이에 마스터렌즈를 2차 부착함으로써, 1차 부착시 발생하는 버를 제거할 수 있다.

즉, 본 발명에 따르면 마스터렌즈의 제작시 버를 제거하는 별도의 디버링 공정 없이도 신뢰성 높은 마스터렌즈를 보다 용이하게 제작할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스터렌즈 제작용 금형 및 이 금형을 이용한 마스터렌즈 제작방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스터렌즈 제작용 금형(100)은 서로 다른 새그(sag)를 갖는 제1금형(110)과 제2금형(120)으로 이루어진다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1금형(110)은 높은 새그를 갖는 제1렌즈홈(111)이 형성되고 제2금형(120)은 낮은 새그를 갖는 제2렌즈홈(121)이 형성된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 단일 웨이퍼(140)에 형성되는 각각의 마스터렌즈(130)는 모두 동일한 새그를 가지고 있어야 하며, 새그는 플린지부(132)의 상면으로부터 렌즈부(131)의 가장 높은 위치까지의 높이를 지칭한다. 즉, 금형의 새그 는 렌즈홈의 높이를 지칭한다.

본 실시예에서, 제1금형(110)의 제1렌즈홈(111)의 새그를 Sag_1이라 하고 제2금형(120)의 제2렌즈홈(121)의 새그를 Sag_2라 하며 마스터렌즈(130)의 플린지부(132)의 두께를 F_L이라 하면, 제1,2금형(110,120)은 다음과 같은 새그를 갖는 제1,2렌즈홈(111,121)이 형성된다.

Sag_1 = Sag_2 + F_L

즉, 제2렌즈홈(121)은 제1렌즈홈(111)보다 플린즈부(132)의 두께(F_L)만큼 작은 새그를 갖도록 형성된다. 이는, 제1금형(110)에 의해 웨이퍼(140)에 부착된 1차 마스터렌즈(130a)의 플린지부(132)에 제2금형(120)에 의해 2차 마스터렌즈(130)가 부착되기 때문에, 2차 마스터렌즈(130)는 1차 마스터렌즈(130a)의 플린지부(132)가 누적됨을 나타낸다.

또한, 본 실시예의 제1,2금형(110,120)은 서로 다른 직경을 갖도록 형성되며, 제1금형(110)에 의해 웨이퍼(140)에 1차 부착된 1차 마스터렌즈의 사이에 제2금형(120)에 의해 2차 마스터렌즈가 부착되도록 제1,2금형(110,120)의 직경이 설정된다.

더 구체적으로는, 제1금형(110)은 렌즈부(131)를 위한 제1렌즈홈(111)과 이 제1렌즈홈(111) 주위의 제1평탄부(112)로 구성되며, 제1,2렌즈홈(111,121)의 직경을 D_L이라 하고 제1금형(110)의 제1평탄부(112)의 직경을 D_C₁라고 하며, 이웃한 렌즈 사이의 간격을 P_L이라고 하였을 때, 제1금형(110)은 다음과 같은 범위 내의 직경을 갖는다.

2×P_L - D_L ≤ D_C₁ ≤ 2×P_L + D_L

마찬가지로, 제2금형(120)은 렌즈부(131)를 위한 제2렌즈홈(121)과 이 제2렌즈홈(121) 주위의 제2평탄부(122)로 구성되며, 제2렌즈홈(121)의 직경을 D_L이라 하고 제2금형(120)의 제2평탄부(122)의 직경을 D_C₂라고 하며, 이웃한 렌즈 사이의 간격을 P_L이라고 하였을 때, 제2금형(120)은 다음과 같은 범위 내의 직경을 갖는다.

4/3×P_L - 1/3×D_L ≤ D_C₂ ≤ 2×P_L - D_L - 50㎛

상기와 같은 수학식 1 내지 3을 만족하는 제1,2금형(110,120)에 따라 제작된 마스터렌즈(130)는 플린지부(132)에 버(150)가 제거될 수 있다.

즉, 제1금형(110)에 의한 마스터렌즈(130a)의 1차 부착시 플린지부(132)에 버(150)가 발생하더라도, 1차 마스터렌즈(130a)의 렌즈부(131) 사이에 제2금형(120)에 의한 마스터렌즈(130)의 2차 부착시 버(150)가 제거될 수 있다.

그리고 제2금형(120)에 의해 발생하는 버는 렌즈부(131)에 대해 일정 간격을 유지하면서도 렌즈부(130)에 치우치도록 함으로써 별도의 버 제거 공정이 필요 없이 마스터렌즈(130)들을 적층할 수 있다.

즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 제2금형(120)에 의한 마스터렌즈(130)의 2차 부착시 마스터렌즈(130)들의 적층을 위한 스페이서(160)가 설치될 부위의 버(150)가 제거될 수 있어 종래기술과는 달리 별도의 버 제거 공정이 요구되지 않을 수 있다.

상기와 같은 수학식 1 내지 3을 만족하는 제1,2금형(110,120)은 다음과 같은 재원을 갖도록 제작될 수 있다.

	Sag_1	Sag_2	F_L	P_L	D_L	D_C1	D_C2
실시예 1	94㎛	89㎛	5㎛	3500㎛	580㎛	7000㎛	6000㎛
실시예 2	221㎛	116㎛	5㎛	3500㎛	1300㎛	7000㎛	5300㎛
실시예 3	62㎛	57㎛	5㎛	3500㎛	1200㎛	7000㎛	5300㎛
실시예 4	157㎛	152㎛	5㎛	3500㎛	1440㎛	7000㎛	5300㎛

여기서, 단일 웨이퍼(140)에 부착되는 마스터렌즈(130)의 플린지부(132)의 두께(F_L)는 항상 일정하게 유지되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 갖는 두 개의 제1,2금형(110,120)을 사용한 버가 제거된 마스터렌즈의 제작방법을 도 3을 참조로 설명한다.

우선, Sag_1을 갖는 제1렌즈홈(111)이 형성된 제1금형(110)에 액상의 폴리머를 주입한 후, 이를 웨이퍼(140)에 부착한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이웃한 렌즈부(131) 사이의 거리(P_L)의 두 배만큼 제1금형(110) 또는 웨이퍼(140)를 이동시킨 후, 다시 제1금형(110)에 주입된 폴리머를 웨이퍼(140)에 부착한다. 이와 같은 1차 부착과정을 수차례 수행함으로써 웨이퍼(140)에 1차 마스터렌즈(130a)가 형성된다. 이때, 도 1에 도시한 바와 같이, 1차 마스터렌즈(130a)의 플린지부(132)의 끝단에 버(150)가 형성될 수 있으나, 버(150)는 제2금형(120)에 의한 2차 부착과정 동안에 제거될 수 있다.

다음, Sag_2를 갖는 제2렌즈홈(121)이 형성된 제2금형(120)에 액상의 폴리머를 주입한 후, 이를 1차 마스터렌즈(130a)의 렌즈부(131) 사이의 플린지부(132) 위에 부착한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이웃한 렌즈부 사이의 거리(P_L)의 두 배만큼 제2금형(120) 또는 웨이퍼(140)를 이동시킨 후, 다시 제2금형(120)에 주입된 폴리머를 다시 플린지부(132) 위에 부착한다. 이때, 1차 마스터렌즈(130a)의 플린지부(132)에 형성된 버(150)가 제2금형(120)에 의해 부착되는 마스터렌즈(130)에 의해 제거될 수 있다. 또한, 제2금형(120)에 의해 발생할 수 있는 버(150)는 렌즈부에 일정 간격을 유지하면서도 렌즈부에 치우치도록 함으로써 별도의 버 제거 공 정 없이도 마스터렌즈(130)들의 적층이 가능할 수 있다.

여기서, 제2렌즈홈(121)의 Sag_2는 제1렌즈홈(111)의 Sag_1보다 플린지부(132)의 두께(F_L)만큼 작게 형성되나, 2차 부착과정 동안에 1차 마스터렌즈(130a)의 플린지부(132)가 누적되기 때문에, 마스터렌즈(130)는 동일한 새그를 갖도록 형성될 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조로 본 발명의 마스터렌즈 제작용 금형 및 이 금형을 이용한 마스터렌즈 제작방법에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.

도 1은 본 발명에 따른 마스터렌즈 제작용 금형 중 제1금형을 개략적으로 나타내는 단면도;

도 2는 본 발명에 따른 마스터렌즈 제작용 금형 중 제2금형을 개략적으로 나타내는 단면도;

도 3은 도 1 및 도 2의 제1,2금형을 사용하여 마스터렌즈를 제작하는 공정을 나타내는 개략적인 흐름도; 및

도 4는 종래기술의 마스터렌즈 제작 공정을 나타내는 개략적인 흐름도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100 : 마스터렌즈 제작용 금형 110 : 제1금형

111 : 제1렌즈홈 112 : 제1평탄부

120 : 제2금형 121 : 제2렌즈홈

122 : 제2평탄부 130 : 마스터렌즈

130a : 1차 마스터렌즈 131 : 렌즈부

132 : 플린지부 140 : 웨이퍼

150 : 버 Sag_1 : 제1금형의 새그

Sag_2 : 제2금형의 새그 D_L : 렌즈홈의 직경

D_C₁ : 제1금형의 직경 D_C₂ : 제2금형의 직경

P_L : 이웃한 렌즈 사이의 간격 F_L이 : 플린지부의 두께

Claims (8)

1. 렌즈부와 플린지부로 이루어진 마스터렌즈를 제작하기 위한 금형에 있어서,

   상기 렌즈부를 형성하도록 제1높이를 갖는 제1렌즈홈과 상기 제1렌즈홈 주변의 상기 플린지부를 형성하는 제1평탄부로 이루어진 제1금형; 및

   상기 제1높이보다 작은 제2높이를 갖는 제2렌즈홈과 상기 제1평탄부보다 작은 직경을 갖는 제2평탄부로 이루어진 제2금형을 포함하며,

   상기 제1금형의 제1높이는 상기 제2금형의 제2높이와 상기 플린지부의 두께의 합과 같은 것을 특징으로 하는 마스터렌즈 제작용 금형.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1금형에 의해 형성된 1차 마스터렌즈의 플린지부에 상기 제2금형에 의한 2차 마스터렌즈가 형성되는 것을 특징으로 하는 마스터렌즈 제작용 금형.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 1차 마스터렌즈의 플린지부에 형성된 버는 상기 2차 마스터렌즈에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 마스터렌즈 제작용 금형.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 제1렌즈홈의 직경을 D_L이라 하고 제1평탄부의 직경을 D_C₁라고 하며 이웃한 렌즈 사이의 간격을 P_L이라고 하였을 때,

   상기 제1평탄부의 직경은 2×P_L - D_L ≤ D_C₁ ≤ 2×P_L + D_L인 것을 특징으로 하는 마스터렌즈 제작용 금형.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 제2렌즈홈의 직경을 D_L이라 하고 상기 제2평탄부의 직경을 D_C₂라고 하며 이웃한 렌즈 사이의 간격을 P_L이라고 하였을 때,

   상기 제1평탄부의 직경은 4/3×P_L - 1/3×D_L ≤ D_C₂ ≤ 2×P_L - D_L - 50㎛인 것을 특징으로 하는 마스터렌즈 제작용 금형.
6. 1차 마스터렌즈의 렌즈부와 플린지부를 형성하도록 제1높이를 갖는 제1렌즈홈이 형성된 제1금형에 액상의 폴리머를 주입한 후 웨이퍼에 반복적으로 1차 부착하는 단계; 및

   상기 1차 마스터렌즈의 플린지부 사이에 2차 마스터렌즈의 렌즈부와 플린지 부를 형성하도록 제2높이를 갖는 제2렌즈홈이 형성된 제2금형에 액상의 폴리머를 주입한 후 반복적으로 2차 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터렌즈 제작방법.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 1차 부착단계는 상기 제1금형에 폴리머를 주입하고 웨이퍼에 부착한 후 상기 제1금형을 이동시키는 과정을 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 마스터렌즈 제작방법.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 2차 부착단계는 상기 제2금형에 폴리머를 주입하고 상기 1차 마스터렌즈의 플린지부로 상기 제2금형을 이동시킨 후 부착하는 과정을 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 마스터렌즈 제작방법.

Images