KR101095186B1 - 모바일 기기용 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 모바일 기기용 액츄에이터는 다수의 렌즈들로 이루어져 초점을 조절하는 렌즈유니트와, 상기 렌즈유니트의 하부에 장착되며 외측 벽부 상에 코일이 권선된 홀더와, 상기 렌즈유니트가 삽입되도록 관통홀이 형성된 보빈을 포함하는 구동부와, 상기 보빈의 상측과 결합된 서스펜션 와이어와, 상기 홀더의 하부에 장착되어 상기 렌즈유니트로부터 인가되는 피사체의 이미지를 전기신호로 변환하는 이미지센서와, 상기 이미지센서를 하부에서 지지하는 센서하우징 및 상기 센서하우징의 일측과 상기 보빈의 일측에 결합되어 전원단으로부터 상기 코일에 전원을 공급하는 FCCL을 포함한다.

모바일 기기용 액츄에이터, FCCL, 전원 인가, 폴리이미드, 동박

Description

모바일 기기용 액츄에이터{Actuator for Mobile device}

본 발명은 모바일 기기용 액츄에이터에 관한 것이다.

최근 휴대폰을 비롯한 모바일 기기의 소형화와 슬림화의 추세에 따라 이에 실장되는 부품의 크기를 줄이는 것이 업계의 화두로 대두되고 있는 가운데, 실장되는 부품의 소형화와 더불어 더욱 향상된 기능을 발휘하기 위한 고집적화 기술이 접목되고 있다.

특히, 현재의 모바일 기기 등에 채용되고 있는 모바일 기기용 액츄에이터는 카메라폰이나 PDA, 스마트폰 및 노트북 컴퓨터 등에 적용되고 있는바, 소비자의 다양한 취향에 맞추어 소형이면서도 고성능의 촬상 기능을 구비하여야 한다.

한편, 최근 모바일 기기용 액츄에이터는 종래 고정형에서 오토포커싱이 가능하도록 구동가능한 렌즈타입으로 변경되는 추세이며, 고화질제품에 대한 수요가 확대됨에 따라 동영상 및 근접촬영시 오토포커싱 기능이 중요하게 대두되고 이다.

일례로, 휴대폰 화소가 1.3M 일 경우에는 고정용렌즈가 사용되는 반면, 화소가 3M, 5M, 8M 일 경우에는 오토포커싱렌즈가 사용된다.

이와 같이 오토포커싱의 적용이 많아지면서 렌즈부를 구동시키기 위한 액츄에이터의 코일에 전원을 공급하는 방법이 다양하게 적용되고 있다.

도 3과 도 4는 종래기술에 따른 모바일 기기용 액츄에이터(10)를 나타낸 것으로, 홀더(11)와, 홀더(11)의 내부에 장착되는 외측요크(12) 및 내측요크(13)와, 외측요크(12) 및 내측요크(13) 사이에 개재되는 코일(14)과, 코일(14)에 결합되며 렌즈모듈을 구비하는 보빈(15)과, 홀더(11)의 양측부에 접합 결합되는 홀더 PCB(16)와, 홀더 PCB(16)를 통해 "X"자 형태로 교차 결합되어 양측 단부가 홀더 PCB(16)와 통전가능하게 본딩 결합되는 서스펜션 와이어(17)로 구성된다.

여기서, 코일(14)은 보빈(15)의 외주면에 결합되어 마그네트(18)의 내측에 배치됨으로써, 코일(14)과 마그네트(18) 사이에서 발생되는 전자기력에 의해 보빈(15)의 상,하 이송이 이루어진다.

또한, 홀더(11)에 결합된 홀더 PCB(16)는 일정한 회로패턴이 형성되어 있으며, 이 회로패턴을 통해 외부로부터 인가되는 전류가 그 상부에 본딩 결합된 서스펜션 와이어(17)에 인가된다.

이와 같이, 종래기술에 따른 모바일 기기용 액츄에이터는 서스펜션 와이어(17)와 코일(14)을 연결하여 전원을 공급하거나, 홀더 PCB(16)와 결합된 서스펜션 와이어(17)에 코일(14)을 연결하여 전원을 공급하였다.

그러나, 이와 같은 방식은 VCM 구조에 따른 모바일 기기용 액츄에이터의 전 원인가방식을 복잡하게 하며 변형이 발생되는 경우가 많았다.

따라서, 모바일 기기용 액츄에이터의 전원인가 방식에 있어서, 취급이 보다 용이하고 변형률이 적은 구조에 대한 연구가 시급한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 모바일 기기용 액츄에이터의 전원인가 방식에 있어서, 취급이 보다 용이하고 변형률이 적은 모바일 기기용 액츄에이터의 전원인가 방식을 제공하는 것이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모바일 기기용 액츄에이터는 다수의 렌즈들로 이루어져 초점을 조절하는 렌즈유니트와, 상기 렌즈유니트의 하부에 장착되며 외측 벽부 상에 코일이 권선된 홀더와, 상기 렌즈유니트가 삽입되도록 관통홀이 형성된 보빈을 포함하는 구동부와, 상기 보빈의 상측과 결합된 서스펜션 와이어와, 상기 홀더의 하부에 장착되어 상기 렌즈유니트로부터 인가되는 피사체의 이미지를 전기신호로 변환하는 이미지센서와, 상기 이미지센서를 하부에서 지지하는 센서하우징 및 상기 센서하우징의 일측과 상기 보빈의 일측에 결합되어 전원단으로부터 상기 코일에 전원을 공급하는 FCCL을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 FCCL은 폴리이미드와, 동박과, 접착제가 적층되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 FCCL은 상기 폴리이미드의 두께가 변경됨에 따라 탄성력이 변경되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 전원단으로부터 코일에 전원을 공급하는 매체를 FCCL로 사용함으로써 VCM의 구조를 간단하게 할 수 있고 취급이 용이하여 변형에 따른 불량이 적다.

또한, FCCL은 탄성력이 있는 폴리이미드가 내장되며, 폴리이미드와 동박의 두께를 조절함으로써 금속재질의 스프링에 비하여 탄성계수를 줄일 수 있다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모바일 기기용 액츄에이터(100)을 나타낸 것으로, 홀더(110)와, 홀더(110)의 양측 벽부 상에 장착되는 코일(111)과, 홀더(110)의 내부에 삽입된 구동부(120)와, 구동부(120)의 상,하부에 장착되는 서스펜션 와이어(121)로 구성된다.

본 발명의 모바일 기기용 액츄에이터(100)는 VCM(Voice coil Motor)이 적용된 타입으로, VCM이란 스피커의 보이스코일에 흐르는 보이스 전류와 영구자석에서 발생하는 자기력 사이에 플레밍 왼손법칙에 의한 힘이 발생하여 스피커의 진동판이 앞뒤로 진동하는 것에 착안하여 개발된모터로, DC모터 또는 스태핑 모터가 회전하 는 것에 비해 짧은 거리를 직선 왕복운동하기 때문에 정밀 트래킹이나 포커싱에 사용될 수 있다

최근, 휴대폰이나 PDA 등과 같은 이동통신단말기에 모바일 기기용 액츄에이터가 장착되는 경우가 많아지고 있으며, 이러한 모바일 기기용 액츄에이터에는 AF(Auto Focusing) 기능이 구비될 수 있는데 AF 기능을 구현하기 위하여 VCM이 사용된다.

보통 모바일 기기용 액츄에이터(100)에서 AF 기능을 구현하기 위해서는 렌즈의 위치를 변화시켜서 특정 피사체에 대한 초점을 맞추게 되는데 이때 렌즈의 위치를 변화시키기 위하여 VCM이 사용되는 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 모바일 기기용 액츄에이터(100)는 구동부(120)를 구성하는 보빈(130)의 내부에 적어도 하나 이상의 렌즈(L)가 적층결합된 렌즈유니트(124)가 그 상부로부터 삽입 장착되고, 홀더(110)의 외측면에는 사방을 감싸도록 케이싱이 결합되며, 홀더(110)의 하부에 이미지센서(140)가 장착된 센서하우징(141)이 밀착결합된다.

홀더(110)는 상, 하부가 개방된 함체형으로 구성되어 내부에 보빈(130)이 장착가능한 소정의 공간이 형성되며, 각 측부의 내측에 코일(111)이 권선된다. 또한, 홀더(110)의 상, 하부에는 상, 하부 홀더덮개(126,125)가 결합된다.

구동부(120)는 사방의 외측벽면에 분극 또는 부분극 마그네트(131)가 장착된다.

홀더(110)의 측벽과 사면이 이격되도록 삽입되는 구동부(120)는, 중앙부에 렌즈유니트(124)가 삽입되는 관통공이 형성된 보빈(130)과, 보빈(130)의 각 측면에 결합되는 마그네트(131)로 구성되며, 마그네트(131)와 코일(111)의 상호작용에 의해서 자체적으로 생성되는 구동력, 즉 전자기력에 의하여 홀더(110) 내에서 보빈(130)이 상, 하부로 구동된다.

여기서, 마그네트(131)는 보빈(130)의 각 측부에 요크(마그네트의 내측면에 구비됨)을 통해 수직결합된다.

또한, 보빈(130)의 상,하부에는 보빈(130)의 유동을 탄성적으로 가압하여 홀더(110) 내에서의 수직이송범위를 제한함과 아울러 좌우 유동을 방지하여 보빈(130)의 구동시 기울어짐(Tilt)을 최소화하기 위한 서스펜션 와이어(121)와 지지판(122)이 각각 결합된다.

서스펜션 와이어(121)는 중앙부가 절곡되어 보빈(130)의 상호 대칭되는 모서리 부위에 고정홈이 구비되어 돌출형성된 서스펜션 와이어(121)의 일측 단부가 고정홈 내에 본딩 결합되고, 그 타측 단부가 자유단으로 형성되어 탄성이 보유될 수 있도록 한다.

따라서, 보빈(130)의 상부 모서리측에 일단부가 본딩 결합된 서스펜션 와이어(121)는 그 자유 단부측이 탄성에 의해서 홀더(110) 내부에 장착된 보빈(130)의 상부를 탄성적으로 지지하게 된다.

한편, 코일(111)은 홀더(110)의 내측면, 즉 보빈(130)에 결합된 마그네 트(131)의 대응 측면에 권선되어 코일(111)에 연결된 전극을 통해 인가되는 전류에 의해 전기장이 생성되며, 이때 코일(111)은 그 대응면에 장착되는 마그네트(131)에 의해 생성된 자기장이 투과하면서 자기장과 전기장의 상호작용으로 생성되는 전자기력에 의해서 보빈(130)의 구동이 이루어지도록 한다.

이와 같이, 전원이 인가된 코일(111)과 마그네트(131)에 의해서 구동되는 보빈(130)은 중앙부에 렌즈유니트(124)가 장착된 상태에서 코일(111)과 마그네트(131)에 의해서 생성된 전자기력으로 홀더(110) 내에서 유동되는 바, 보빈(130)의 구동력이 보빈(130)의 상부를 소정의 탄성으로 가압하는 서스펜션 와이어(121)의 탄성력과 균형을 이루면서 렌즈의 포커싱이 조절된다.

이때, 보빈(130)은 코일(111)과 마그네트(131)를 통해 수직 이송의 구동력이 발생될 때, 전자기력이 발생되지 않은 측부 상으로 기울어짐(tilt)이나 회동이 발생될 수 있다.

하부홀더덮개(125)의 하부에는 렌즈유니트(124)로부터 인가되는 피사체의 이미지를 전기 신호로 변환하는 이미지센서(140)가 장착되며, 이미지센서(140)의 하부에는 이미지센서(140)를 감싸는 센서하우징(141)이 결합된다.

이미지센서(140)는 고가의 신규 CLCC 모듈 대신에 바람직하기로 모바일 기기용 액츄에이터에 직접 칩을 실장하는 COB(Chip On Board)방식이 주로 사용되나, COF(Chip On Flexible Board) 방식이 사용되기도 한다.

세라믹 리드레스 칩 캐리어(CLCC; Ceramic Leadless Chip Carrier)는 광 검출용 이미지센서 칩을 에폭시 등을 사용하여 세라믹 기판 상에 실장하고 유리 덮개 또는 유리기판으로 덮은 후, 이미지 센서 칩을 세라믹 기판에 연결하기 위하여 이미지센서 칩에 연결된 와이어가 세라믹 기판의 바닥에 형성된 접속단자와 연결되고 접속단자에 의해 이미지센서 패키지를 회로기판에 연결시키는 방식으로써, COB 또는 COF 방식에 비해 두께가 두껍다.

센서하우징(141)의 일측에는 코일(111)에 전원을 공급하기 위한 FCCL(Flexible Copper Clad Laminate; 150)이 구비된다.

FCCL(150)는 전자부품의 실장 및 다른 서브회로와의 전기적인 연결을 위해 다른 회로층과 연결되어 있으며, 커넥터 및 하드웨어를 실장하기 위해 사용된다.

최근 FCCL(150)은 전자제품이 소형화되고 복잡해지는 추세에 대응하기 위해 개발되어 내열성, 내굴곡성 및 내약품성이 우수하고 치수변경이 작으며 열에 강한 특성을 가지고 있다.

이러한, FCCL(150)은 단면구조, 양면구조, 양면노출구조가 있으며, 굴곡부분의 연속 반복운동이 필요한 곳의 신호연결용으로 사용되면서 인터페이스 기능을 하고, 폴리이미드(Polyimide), 동박(copper), 접착제(Adhesive)로 이루어져 있다.

여기서, FCCL(150)은 폴리이미드 필름상에 내열 난연성 에폭시계 접착제가 코팅되고, 그 위에 동박이 적층된 복합필름이며, 경박단소나 형태변형 장착이 요구되는 연성회로기판(FPCB)의 일종이다.

이와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 모바일 기기용 액츄에이터(100)의FCCL(170)은 탄성력이 있는 폴리이미드가 내장되며, 폴리이미드와 동박의 두께를 조절함으로써 금속재질의 스프링에 비하여 탄성계수를 최대 1/10까지 줄일 수 있다.

이와 같이, 전원단으로부터 코일(121)에 전원을 공급하는 매체를 FCCL(170)로 사용함으로써 VCM의 구조를 간단하게 할 수 있고 취급이 용이하여 변형에 따른 불량이 적다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 모바일 기기용 액츄에이터는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 모바일 기기용 액츄에이터의 분해 사시도;

도 2는 본 발명에 따른 모바일 기기용 액츄에이터의 결합도;

도 3은 종래기술에 따른 모바일 기기용 액츄에이터의 분해 사시도;

도 4는 종래기술에 따른 모바일 기기용 액츄에이터의 결합도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 모바일 기기용 액츄에이터 110 : 홀더

111 : 코일 120 : 구동부

130 : 보빈 131 : 마그네트

140 : 이미지센서 141 : 센서하우징

150 : FCCL

Claims (3)

1. 다수의 렌즈들로 이루어져 초점을 조절하는 렌즈유니트;

   상기 렌즈유니트의 하부에 장착되며 외측 벽부 상에 코일이 권선된 홀더;

   상기 렌즈유니트가 삽입되도록 관통홀이 형성된 보빈을 포함하는 구동부;

   상기 보빈의 상측과 결합된 서스펜션 와이어;

   상기 홀더의 하부에 장착되어 상기 렌즈유니트로부터 인가되는 피사체의 이미지를 전기신호로 변환하는 이미지센서;

   상기 이미지센서를 하부에서 지지하는 센서하우징; 및

   상기 센서하우징의 일측과 상기 보빈의 일측에 결합되어 전원단으로부터 상기 코일에 전원을 공급하는 FCCL을 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 기기용 액츄에이터.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 FCCL은 폴리이미드와, 동박과, 접착제가 적층되어 이루어진 것을 특징으로 하는 모바일 기기용 액츄에이터.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 FCCL은 상기 폴리이미드의 두께가 변경됨에 따라 탄성력이 변경되는 것을 특징으로 하는 모바일 기기용 액츄에이터.

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