KR101397066B1 - 스티프너로의 절연 물질 도포 방법 및 이의 응용 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 인쇄 공정을 응용하여 전자 부품에 채택되어 전자파 등을 차폐하고 전자 부품의 변형을 방지하는 스티프너의 소정 영역에 절연 물질을 도포하는 방법 및 이러한 공정에 따라 얻어진 스티프너를 적용하여 예를 들어 모바일 단말기 등에 탑재되는 카메라 모듈을 조립, 제조하는 방법을 제안한다. 본 발명에 따라 경제적이고 간편한 방법으로 정확하게 절연 물질이 도포된 스티프너를 형성할 수 있으며, 카메라 모듈의 조립, 제조에 있어서도 공정의 효율성과 경제성을 도모할 수 있을 것으로 기대된다.
Description
본 발명은 전자 부품을 차폐하는데 사용되는 스티프너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 예를 들어 모바일 단말기 등에 탑재되는 카메라 모듈에 포함되어 외부 전자기의 영향으로부터 카메라 모듈을 차폐하는 스티프너의 내측으로 절연 물질을 도포하는 방법 및 이의 응용에 관한 것이다.
전자 산업 기술이 지속적으로 발전하면서 다수의 칩과 부품을 갖는 전자 소자를 채택한 전자 제품이 보급되고 있다. 특히 특정한 기능만을 구현하도록 제안되었던 기존 전자 제품과 달리, 최근의 전자 제품은 '컨버전스(convergence)' 경향에 따라 하나의 제품에 다양한 기능을 구현할 수 있도록 다수의 부품 소자가 모듈 형태로 구성되고 있다.
이와 같은 경향을 반영하여 스마트폰과 같은 모바일 기기는 음성 통화나 메시지 전송 기능과 같은 고유의 통신 모듈 이외에도 다양한 부가 기능을 구비하여 멀티미디어를 구현하고 있다. 그 중에서도 대부분의 모바일 기기에는 피사체를 촬상하기 위한 카메라 모듈을 탑재하고 있는데, 이들 모바일 기기에 다수 탑재되는 다른 모듈로부터 전파되는 전자파로 인하여 카메라 모듈에서 초점 조정 불량과 같은 오작동이 야기될 수 있다. 따라서 최근에는 모바일 기기에 탑재되는 카메라 모듈을 외부의 전자파 간섭(Electro Magnetic Interference, EMI)으로부터 보호하기 위한 차폐 부재가 카메라 모듈의 외측에 결합된다. 이러한 차폐 부재로서 쉴드 캔(shield can) 또는 쉴드 케이스(shield case)를 카메라 모듈의 상부에서 덮는 방법이 채택되었다.
그런데, 최근 모바일 기기에 탑재되는 카메라 모듈을 구성하는 이미지 센서를 비롯한 소자들이 점차 소형화, 박형화, 고밀도화되는 추세에 있고, 이에 따라 카메라 모듈의 크기 역시 소형화되어 외부의 충격에 취약한 단점을 가지고 있다.
이에 따라 최근에는 모바일 기기용 카메라 모듈의 외측에 쉴드 캔과 별도로 금속 소재의 스티프너(stiffener)를 배치하고 있다. 일반적으로 모바일 기기용 카메라 모듈에 배치되는 스티프너는 동, 니켈, 스틸, 스테인리스스틸 등과 같은 강도가 양호한 금속 소재로 성형된다. 이와 같은 강도가 양호한 스티프너를 카메라 모듈의 외측에 형성함으로써, 카메라 모듈을 구성하는 부품들을 실장하기 위한 고온의 리플로우(reflow) 공정에서 카메라 모듈 본체로 가해지는 열적 스트레스를 완화할 수 있을 뿐만 아니라, 외부 충격 등으로 인하여 카메라 모듈 본체에 탑재된 기판이나 기판 등에 배치, 실장된 각종 소자나 전자 부품이 휘거나 뒤틀리는 것과 같이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
일반적으로 모바일 기기에 탑재되는 카메라 모듈 본체를 에워싸는 하우징 부재는 사각 형상을 가지고 있다. 따라서 이 하우징 부재의 하단 외측으로 결합하는 스티프너는 상단이 개방되어 있으며 1-4개의 측벽으로 형성된다. 그런데, 카메라 모듈 본체의 하단으로는 이미지 센서와 연결되고 다수의 소자가 형성된 기판이 위치한다. 따라서 금속 재질로 이루어지는 스티프너의 내측 상면은 기판과 통전되지만, 기판의 측면 사이의 쇼트(short)를 방지하기 위해서 스티프너의 측벽 내주면으로 절연 물질이 개재되어야 한다. 따라서 스티프너의 측벽 내주면으로만 절연 물질을 정확히 형성할 필요가 있다.
종래에는 스티프너의 측벽 내측 영역으로 절연 필름을 부착하는 방법을 사용하였다. 하지만, 절연 필름을 스티프너의 측벽 내주에 일일이 수작업으로 부착하는 공정은 매우 성가신 작업이었을 뿐만 아니라, 절연 필름이 스티프너의 내벽에 적절히 부착되지 못하는 일이 빈번하게 발생하여 생산성이나 수율이 저하될 수밖에 없는 문제점이 있었다.
이를 방지하기 위하여 절연 물질을 스프레이 방식으로 스티프너의 내벽에 도포하기 위한 지그가 대한민국등록특허 제10-1315597호에 제안되었다. 이 특허에서 성형된 스티프너 중에서 절연 물질이 도포되는 영역을 제외한 나머지 부분은 베이스 지그, 클립 지그 및 커버 지그 등 다수의 지그를 사용하여 은폐하고, 노출된 영역으로 절연 물질을 스프레이 방식으로 분사하여 스티프너의 노출된 영역으로 절연 물질을 도포한다. 이 경우에 스티프너의 나머지 영역을 은폐하는 지그에도 절연 물질이 도포되기 때문에, 스프레이 공정을 어느 정도 진행한 뒤에는 지그를 교체하여야 한다. 이처럼 스프레이 방식을 이용하는 경우, 지그를 빈번하게 교체하여야 하므로 생산성이 저하된다. 특히, 지그를 이용하여 스프레이 공정을 사용하는 결과, 스티프너의 내벽으로 절연 물질이 선명하게 도포되지 못하는 등 도포 영역이 균일하게 형성되지 못하는 문제점이 있었다.
아울러, 각각의 모바일 기기에 탑재되는 카메라 모듈의 크기가 상이하기 때문에 스티프너의 크기도 이에 따라 변경되어야 한다. 따라서 지그를 사용하는 스프레이 방식을 채택하는 경우, 카메라 모듈의 크기에 따라 변화되는 스티프너에 맞춰 지그를 변경해야 하는 문제가 있다. 즉, 카메라 모듈 제조사에서 요구하는 스티프너의 크기가 변경될 때마다, 스티프너의 변형된 크기에 맞춰 지그를 교체하여야 하므로 충분한 생산성을 얻기 곤란하였다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 공정이 간편할 뿐만 아니라 스티프너의 크기 변화에 유연하게 대응하여 스티프너의 원하는 영역에 절연 물질을 도포할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 생산성과 생산 수율이 크게 향상되는 공정을 채택한 스티프너의 소정 영역에 절연 물질을 도포하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 공정의 편이성 및/또는 생산성을 도모할 수 있는 스티프너로의 절연 물질 도포 공정을 통하여, 생산 공정의 경제성을 향상시킬 수 있는 모바일 기기에 탑재되는 카메라 모듈의 조립, 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
전술한 목적을 갖는 본 발명은, 스티프너의 절연 물질 도포 영역에 대응되는 형상의 음각부를 부식판의 일면에 형성하는 단계; 상기 부식판의 일면에 형성된 음각부에 절연 물질을 채우는 단계; 상기 부식판에 형성된 상기 절연 물질이 채워진 음각부 내측의 부식판에 접촉한 탄성 패드의 끝단이 압축되고, 상기 탄성 패드의 끝단에 인접한 탄성 패드의 외주면이 상기 절연 물질이 채워진 음각부 내부로 유입되어, 상기 음각부에 채워진 절연 물질을 상기 탄성 패드의 끝단에 인접한 외주면으로 점착하는 단계; 및 상기 절연 물질이 외주면에 점착된 상기 탄성 패드의 끝단이 스티프너의 내측 상면에 접촉하여 압축되고, 상기 탄성 패드의 끝단에 인접한 외주면이 상기 스티프너의 측벽 내주면에 접촉하여, 상기 탄성 패드의 끝단에 인접한 외주면에 점착된 상기 절연 물질을 상기 스티프너의 측벽 내주면에 도포하는 단계를 포함하는 스티프너의 측벽 내주면으로 절연 물질을 도포하는 방법을 제공한다.
일례로, 상기 절연 물질이 측벽 내주면에 도포된 상기 스티프너는 모바일 기기에 탑재되는 카메라 모듈의 전자파 차폐를 위하여 사용될 수 있다.
예시적인 실시형태에서, 상기 절연 물질은 상기 스티프너의 측벽 내주면 하부 영역을 따라 도포될 수 있다.
탄성 패드는 실리콘 수지, 우레탄 수지 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 고분자 소재로 제조될 수 있고, 특히 바람직하게는 실리콘 수지이다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 상기 탄성 패드는 내측이 중공된 사각 기둥 형상을 가지며, 상기 탄성 패드의 끝단에 인접하여 홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
다른 예시적인 실시형태에서, 상기 탄성 패드는 사각 기둥 형상을 가지며, 그 단부는 외측에서 중앙을 향해 하향 만곡되어 있다.
예시적으로, 상기 부식판은, 스틸, 스테인리스스틸, 티타늄, 수지(resin) 및 동(銅)으로 구성되는 군에서 선택되는 물질로 제조될 수 있는데, 특히 바람직하게는 스틸이나 스테인리스스틸이다.
예를 들어, 상기 절연 물질은 잉크 형태로 상기 음각부에 채워지고, 상기 절연 물질을 상기 스티프너의 측벽 내주면에 도포하는 단계 이후에, 상기 도포된 절연 물질을 건조 또는 경화하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
예를 들어 상기 절연 물질은 에폭시 수지, 전-처리된 폴리프로필렌(PP)/폴리에틸렌(PE)/고밀도폴리에틸렌(HDPE), 경질/연질의 폴리비닐클로라이드(PVC)는 물론이고, ABS(acrylonitrile butadiene styrene terpolymer) 수지, 폴리메타크릴산메틸(poly(methylmethacrylate), PMMA)과 같은 아크릴 수지, 폴리이미드와 같은 절연 수지를 사용할 수 있다. 필요하다면, 적절한 희석제나 건조 지연제와 같은 용제를 사용할 수 있다. 사용 가능한 용제로는 n-부틸아세테이트, 에틸아세테이트, 아밀아세테이트, 사이클로헥사논(아농), 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸이소부틸케톤(MIBK), 디아세톤알코올(DAA), 이소프로필알코올(IPA), 디이소부틸케톤(DIBK), 이소포론(isophorone), 에틸셀로솔브(ethyl cellosolve), 부틸셀로솔브(butyl cellosolve), n-부틸알코올, 톨루엔, 자일렌, 오르쏘디클로로벤젠(ortho dichloro benzene, ODCB), 오르쏘클로로톨루엔(ortho chloro toluene, OCT), 트리클로로에틸렌, 메틸살리실레이트(Methyl Salicylate) 등과 같은 희석제, 건조 지연제, 또는 경화제나 건조 촉진제를 사용할 수 있다.
한편, 스티프너의 측벽 내주면으로 절연 물질을 도포하는 단계 이전에, 스티프너의 주변을 절곡 성형하여 측벽을 형성하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 공정에 따라 측벽 내주면에 절연 물질이 도포된 스티프너를 형성하는 단계와; 상기 절연 물질이 측벽 내주면에 도포된 상기 스티프너를 모바일 기기용 카메라 모듈 본체의 외측에 결합하는 단계를 포함하는 모바일 기기용 카메라 모듈의 제조 방법을 제공한다.
예시적으로, 상기 절연 물질이 측벽 내주면에 도포된 상기 스티프너는 카메라 모듈 본체의 하단 외측으로 본딩 결합할 수 있다.
예를 들어, 상기 카메라 모듈은 다수의 렌즈를 수용하는 렌즈 조립체 및 상기 렌즈 조립체를 에워싸는 하우징 부재를 포함하는 렌즈 모듈과, 상기 렌즈 모듈의 저면에 결합하는 센서 모듈을 포함하는 카메라 모듈 본체를 포함할 수 있다.
이때, 상기 모바일 기기용 카메라 모듈 본체는 상기 렌즈 조립체의 외측에 배치되어 전원이 인가되면 상기 렌즈 조립체를 광축 방향으로 구동시키는 액추에이터를 더욱 포함할 수 있다.
예시적으로, 상기 액추에이터는 보이스-코일 모터(Voice-coil Motor, VCM)인 것을 특징으로 하는 MEMS 액추에이터, 압전 소자 액추에이터일 수 있다.
예시적인 하나의 실시형태에 따르면, 절연 물질이 측벽 내주면에 도포된 상기 스티프너는 카메라 모듈 본체 외곽을 형성하는 하우징 부재의 하단 외측에 결합할 수 있다.
본 발명에 따르면 전이체인 패드를 사용하여 절연 물질을 금속 재질로 성형된 스티프너의 절연이 요구되는 영역으로 간편하고, 효율적으로, 그리고 정확하게 도포, 인쇄할 수 있다.
단순히 동일 평면에서 평면으로 절연 물질을 인쇄하는 것이 아니라, 탄성 패드를 통하여 음각부에 채워진 절연 물질을 스티프너의 내측 바닥면이 아니라 측벽 내주면에 정확하게 도포할 수 있다.
특히, 본 발명에 따라 절연 물질을 스티프너의 내주면에 도포하는 공정을 채택하면, 카메라 모듈의 크기에 따라 스티프너의 크기가 변경되더라도 이에 대응하여 음각부 및 패드의 크기 및 형상을 변경하기만 하면 변경된 스티프너에도 절연 물질을 쉽게 도포할 수 있다. 이처럼, 카메라 모듈 제조사의 요청에 따라 스티프너의 형태가 변경되더라도 기존에 사용하였던 복잡한 지그를 폐기할 필요가 없기 때문에, 다양한 형상의 스티프너에 대해서도 매우 융통성 있게 적용할 수 있는 이점을 갖는다.
따라서 스티프너에 절연 물질을 도포하는 과정에서 공정의 편이성, 생산성 및 변경 용이성으로 인하여 스티프너의 형성 및 제조에 있어서 생산 수율이나 경제성을 향상시킬 수 있다. 이처럼 스티프너의 소정 영역에 절연 물질을 도포하는 것과 관련해서 생산성과 경제성을 향상시킬 수 있으므로 절연 물질이 도포된 스티프너가 결합하는 카메라 모듈을 조립, 생산하는 과정에서도 전체적으로 생산성, 생산 수율, 경제성을 도모할 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 절연 물질을 스티프너의 측벽의 소정 영역으로 도포하는 공정을 개략적으로 도시한 플로 차트.
도 2는 본 발명에 따라 스티프너의 측벽에 절연 물질을 도포하기 위하여 준비된 부식판의 소정 영역에 도포 영역에 대응되는 크기의 음각부가 형성된 상태를 개략적으로 도시한 것으로, (a)는 부식판의 상부 사시도이고 (b)는 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따라 스티프너의 측벽에 절연 물질을 도포하기 위하여 부식판의 소정 영역에 형성된 음각부에 절연 물질이 채워진 상태를 개략적으로 도시한 것으로, (a)는 상부 사시도이고 (b)는 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따라 스티프너의 측벽에 절연 물질을 도포하기 위하여 절연 물질이 채워진 음각부가 형성된 부식판에 접근시키는 상태를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따라 사용되는 탄성 패드의 형태를 개략적으로 도시한 것으로, (a)는 탄성 패드의 단부가 다른 영역에 비하여 외측으로 연장된 사각 형상의 탄성 패드를 도시하고 있고, (b)는 탄성 패드의 단부가 중앙을 향하여 만곡하여 테이퍼(taper) 형상의 탄성 패드를 도시하고 있다.
도 6은 본 발명에 따라 스티프너의 측벽에 절연 물질을 도포하기 위하여 절연 물질이 채워진 음각부의 상면으로 탄성 패드가 근접할 때, 탄성 패드의 단부가 압착되면서, 음각부에 채워진 절연 물질이 탄성 패드의 단부 외측으로 점착되는 상태를 도시한 것이다. 도 6a는 탄성 패드가 음각부 내측의 부식판과 접촉된 상태를 도시한 것이고, 도 6b는 음각부 내측의 부식판에 접촉한 탄성 패드의 끝단이 압축되면서 연장되어 외측의 음각부로 삽입되면서 탄성 패드의 외주면으로 절연 물질이 점착되는 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따라 스티프너의 측벽에 절연 물질을 도포하기 위하여 음각부로부터 절연 물질이 점착된 탄성 패드가 부식판에서 이탈하여 성형 가공된 스티프너가 배치된 지그 쪽으로 이동하는 상태를 도시한 것이다. (a)는 개략적인 상부 사시도이고, (b)는 개략적인 측면도이다.
도 8은 본 발명에 따라 스티프너의 측벽에 절연 물질을 도포하기 위하여 절연 물질이 도포된 탄성 패드가 성형 가공된 스티프너 쪽으로 이동한 상태에서 스티프너의 개방된 상면을 통하여 스티프너에 접근한 상태를 도시한 것이다. 도 8a는 개략적인 상부 사시도이고, 도 8b는 개략적인 측면도이며, 도 8c는 스티프너의 내측 상면에 접촉한 탄성 패드의 끝단이 압축되면서 스티프너의 측벽 내주면으로 절연 물질이 전사-도포되는 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 따라 스티프너의 측벽에 절연 물질을 도포하기 위하여 절연 물질이 도포된 탄성 패드가 스티프너의 내측 상면에 접촉하여 스티프너의 측벽 내주면을 따라 절연 물질이 도포된 상태를 도시한 것이다. (a)는 개략적인 상부 사시도이고, (b)는 개략적인 측면도이다.
도 10은 본 발명에 따라 절연 물질이 측벽에 도포된 스티프너가 모바일 기기용 카메라 모듈 본체에 결합되는 상태를 개략적으로 도시한 사시도로서, 상단에 쉴드 캔, 중앙의 카메라 모듈 본체 및 하단의 스티프너가 도시되어 있다.
도 11은 종래의 기술에 따라 스티프너의 측벽 내주면의 도포 영역을 제외한 나머지 영역을 지그를 사용하여 은폐하고, 스프레이 방식으로 노출된 영역으로 절연 물질을 분사한 뒤, 도포 영역을 촬영한 사진.
도 12는 본 발명에 따라 부식판에 형성된 음각부에 절연 물질을 채운 뒤, 실리콘 수지의 탄성 패드를 통하여 스티프너의 측벽 내주면에 절연 물질을 도포한 뒤, 도포 영역을 촬영한 사진.
도 2는 본 발명에 따라 스티프너의 측벽에 절연 물질을 도포하기 위하여 준비된 부식판의 소정 영역에 도포 영역에 대응되는 크기의 음각부가 형성된 상태를 개략적으로 도시한 것으로, (a)는 부식판의 상부 사시도이고 (b)는 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따라 스티프너의 측벽에 절연 물질을 도포하기 위하여 부식판의 소정 영역에 형성된 음각부에 절연 물질이 채워진 상태를 개략적으로 도시한 것으로, (a)는 상부 사시도이고 (b)는 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따라 스티프너의 측벽에 절연 물질을 도포하기 위하여 절연 물질이 채워진 음각부가 형성된 부식판에 접근시키는 상태를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따라 사용되는 탄성 패드의 형태를 개략적으로 도시한 것으로, (a)는 탄성 패드의 단부가 다른 영역에 비하여 외측으로 연장된 사각 형상의 탄성 패드를 도시하고 있고, (b)는 탄성 패드의 단부가 중앙을 향하여 만곡하여 테이퍼(taper) 형상의 탄성 패드를 도시하고 있다.
도 6은 본 발명에 따라 스티프너의 측벽에 절연 물질을 도포하기 위하여 절연 물질이 채워진 음각부의 상면으로 탄성 패드가 근접할 때, 탄성 패드의 단부가 압착되면서, 음각부에 채워진 절연 물질이 탄성 패드의 단부 외측으로 점착되는 상태를 도시한 것이다. 도 6a는 탄성 패드가 음각부 내측의 부식판과 접촉된 상태를 도시한 것이고, 도 6b는 음각부 내측의 부식판에 접촉한 탄성 패드의 끝단이 압축되면서 연장되어 외측의 음각부로 삽입되면서 탄성 패드의 외주면으로 절연 물질이 점착되는 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따라 스티프너의 측벽에 절연 물질을 도포하기 위하여 음각부로부터 절연 물질이 점착된 탄성 패드가 부식판에서 이탈하여 성형 가공된 스티프너가 배치된 지그 쪽으로 이동하는 상태를 도시한 것이다. (a)는 개략적인 상부 사시도이고, (b)는 개략적인 측면도이다.
도 8은 본 발명에 따라 스티프너의 측벽에 절연 물질을 도포하기 위하여 절연 물질이 도포된 탄성 패드가 성형 가공된 스티프너 쪽으로 이동한 상태에서 스티프너의 개방된 상면을 통하여 스티프너에 접근한 상태를 도시한 것이다. 도 8a는 개략적인 상부 사시도이고, 도 8b는 개략적인 측면도이며, 도 8c는 스티프너의 내측 상면에 접촉한 탄성 패드의 끝단이 압축되면서 스티프너의 측벽 내주면으로 절연 물질이 전사-도포되는 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 따라 스티프너의 측벽에 절연 물질을 도포하기 위하여 절연 물질이 도포된 탄성 패드가 스티프너의 내측 상면에 접촉하여 스티프너의 측벽 내주면을 따라 절연 물질이 도포된 상태를 도시한 것이다. (a)는 개략적인 상부 사시도이고, (b)는 개략적인 측면도이다.
도 10은 본 발명에 따라 절연 물질이 측벽에 도포된 스티프너가 모바일 기기용 카메라 모듈 본체에 결합되는 상태를 개략적으로 도시한 사시도로서, 상단에 쉴드 캔, 중앙의 카메라 모듈 본체 및 하단의 스티프너가 도시되어 있다.
도 11은 종래의 기술에 따라 스티프너의 측벽 내주면의 도포 영역을 제외한 나머지 영역을 지그를 사용하여 은폐하고, 스프레이 방식으로 노출된 영역으로 절연 물질을 분사한 뒤, 도포 영역을 촬영한 사진.
도 12는 본 발명에 따라 부식판에 형성된 음각부에 절연 물질을 채운 뒤, 실리콘 수지의 탄성 패드를 통하여 스티프너의 측벽 내주면에 절연 물질을 도포한 뒤, 도포 영역을 촬영한 사진.
본 발명자는 예를 들어 모바일 기기에 탑재되는 카메라 모듈의 외측에 결합하는 스티프너의 소정 영역에 절연 물질을 도포하는 방법을 연구, 개발하여, 절연 잉크를 전사하는 인쇄 방법을 사용하는 경우에 스티프너의 적절한 위치로 절연 물질을 도포할 수 있으며, 스티프너의 크기가 변경되더라도 효율적으로 절연 물질을 변경된 스티프너에 도포할 수 있다는 점에 착안하여 본 발명을 완성하였다. 이하, 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명의 예시적인 실시 형태에 기초하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 '상부', '하부', '수직', '수평' 등과 같은 방향을 나타내는 용어들은 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명의 기술 구성이 기재된 방향으로만 제한되고자 하는 의도는 아니다.
A. 스티프너로의 절연 물질을 도포하는 방법
첨부한 도 1을 참조하면, 본 발명에 따라 스티프너의 소정 영역, 예를 들어 스티프너의 측벽 내주면을 따라 절연 물질을 도포하는 공정을 개략적으로 도시하고 있다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따라 스티프너의 측벽 내주면으로 절연 물질을 도포하기 위한 공정은, 준비된 부식판에 도포 영역에 대응될 수 있는 음각부를 형성하는 단계(S110), 형성된 음각부에 소정의 절연 물질을 채우는 충전 단계(S120), 소정의 탄성력을 갖는 탄성 패드를 부식판에 근접시켜 음각부에 충전된 절연 물질을 탄성 패드의 외주면에 점착하는 단계(S130), 절연 물질이 점착된 탄성 패드를 스티프너의 내측 상면(바닥면 상부)에 근접시켜 절연 물질을 스티프너의 측벽 내주면에 도포하는 단계(S140)를 포함하고, 선택적으로 도포된 절연 물질을 건조 및/또는 경화하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
이들 단계에 대해서 구체적으로 살펴본다. 도 2를 참조하면, 부식판(etching plate, 100)의 일면에 소정 크기의 음각부(110)가 형성되어 있다. 예시적으로 부식판(100)은 스틸, 스테인리스스틸, 티타늄, 수지(resin) 및 동(銅)으로 제조될 수 있다. 절연 물질이 측벽 내주면을 따라 도포되는 스티프너(200, 도 8a 참조)에 대응되는 크기를 가질 수 있는 음각부(110)를 형성하기 위하여 사용될 수 있는 부식판(100)으로서, 평활도, 내마모성, 절연 잉크와의 친화력, 반복 사용 등이 우수한 부식 동판이나 또는 스틸 판을 사용할 수 있다. 또는 필요에 따라, 스틸 등의 강판에 감광액을 묻힌 고분자 수지 부식판이나, 네거티브형의 수지 부식판을 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 하나의 실시형태에 따르면, 부식판(100)으로서 대략 50 ~ 800 g, 바람직하게는 약 100 ~ 400 g의 스틸 재질의 플레이트를 사용할 수 있다.
최종적으로 절연 물질(120, 도 3 참조)이 도포되는 스티프너(200, 도 8a 참조)의 크기 및 형상에 따라, 적절한 크기의 부식판(100)을 선택할 수 있으며, 음각부(110)의 크기(D1, D2) 또는 음각부(110)의 외주면-내주면 사이의 이격 거리(T) 및 음각부의 식각 깊이(H)를 선택할 수 있다. 본 발명에 따른 하나의 실시형태에 따르면, 음각부(110)의 형상 및 크기는 필요에 따라 달라질 수 있지만, 부식판(100)의 일면에 형성되는 음각부(110)의 크기 및 형상은 스티프너(200, 도 8a 참조)의 측벽(210, 도 8a 참조)의 크기, 이 측벽 내주면에 정의될 수 있는 절연 물질 도포 영역(도 9의 (a) 참조)이나 절연 물질의 도포 두께를 고려하여 설계된다.
도 2에 도시된 것과 같이, 절연 물질이 채워질 수 있는 음각부(110)는 가로방향 길이(D1), 세로방향 길이(D2)를 가지며, 내주면-외주면 사이의 이격 거리(T)를 가질 수 있으며, 식각 깊이(H)를 가질 수 있다. 이때, 음각부(110)의 가로방향 길이(D1) 및 세로방향 길이(D2)는 각각 스티프너(200)의 측벽(210) 내주면의 가로방향 길이(d1, 도 8a 참조) 및 세로방향 길이(d2, 도 8a 참조)에 대응될 수 있다. 한편, 음각부(110)의 내주면-외주면 사이의 이격 거리(T)는 스티프너(200)의 측벽(210) 내주면에 형성되는 절연 물질 도포 영역의 높이(h, 도 9의 (a) 참조)에 대응될 수 있다. 또한, 음각부(110)의 식각 깊이(H)는 스티프너(200)의 측벽(210) 내주면에 형성되는 절연 물질(120)의 도포 두께에 대응될 수 있다.
스티프너(200)의 측벽(210) 내주면에 형성되는 절연 물질 도포 영역에 따라 달라질 수 있지만, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따르면, 음각부(110)의 가로방향 길이(D1) 및 세로방향 길이(D2)는 대략 3-10 ㎜, 내주면-외주면 사이의 이격거리(T)는 대략 0.5-2.0 ㎜, 음각부(110)의 깊이(H)는 5-30 ㎛, 바람직하게는 10-20 ㎛일 수 있다. 이때, 또한 부식판(100)에 형성된 음각부(110)가 균일한 깊이로 식각되도록 하여, 절연 물질(120, 도 3 참조)이 탄성 패드(130, 도 4 참조)의 외주면으로 균일한 두께로 점착되도록 유도하는 것이 바람직하다. 부식판(100)에 음각부(110)를 형성하기 위한 방법으로서 화학적 식각 방법이나 레이저 식각 방법 등 잘 알려진 방법을 사용할 수 있다.
도 3을 참조하면, 부식판(100)의 일면에 형성된 음각부(110)에 절연 물질(120)이 채워져 있다. 절연 물질(120)은 예를 들어 액상 잉크 형태의 수지 조성물로서, 최종적으로 스티프너(200, 도 8a 참조)의 측벽(210) 내주면을 따라 도포된다. 절연 물질(120)의 비제한적인 예로서 액상 잉크 형태로 제공되는 에폭시 수지, 전-처리된 폴리프로필렌(PP)/폴리에틸렌(PE)/고밀도폴리에틸렌(HDPE), 경질/연질의 폴리비닐클로라이드(PVC)는 물론이고, ABS(acrylonitrile butadiene styrene terpolymer) 수지, 폴리메타크릴산메틸(poly(methylmethacrylate), PMMA)과 같은 아크릴 수지, 폴리이미드 수지와 같은 절연 수지를 사용할 수 있지만, 그 외에도 다른 절연 수지가 사용될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시형태에 따르면, ps-550g의 인쇄용 절연 잉크를 사용하였다.
바람직한 실시형태에 따르면, 절연 물질(120)은 전술한 절연 수지 이외에도 적절한 희석제나 건조 지연제와 같은 용제가 병용된 절연 잉크를 사용할 수 있다. 사용가능한 용제로는 n-부틸아세테이트, 에틸아세테이트, 아밀아세테이트, 사이클로헥사논(아농), 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸이소부틸케톤(MIBK), 디아세톤알코올(DAA), 이소프로필알코올(IPA), 디이소부틸케톤(DIBK), 이소포론(isophorone), 에틸셀로솔브(ethyl cellosolve), 부틸셀로솔브(butyl cellosolve), n-부틸알코올, 톨루엔, 자일렌, 오르쏘디클로로벤젠(ortho dichloro benzene, ODCB), 오르쏘클로로톨루엔(ortho chloro toluene, OCT), 트리클로로에틸렌, 메틸살리실레이트(Methyl Salicylate) 등과 같은 희석제, 건조 지연제, 또는 경화제나 건조 촉진제를 사용할 수 있다. 그 외에도 절연 잉크에서 사용되는 다른 희석제 및/또는 건조 지연제를 용제로서 사용할 수 있다.
액상의 절연 물질(120)은 1액형 또는 2액형일 수 있으며, 그 외에도 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지를 사용할 수 있는데, 특히 UV 경화성 수지의 경우에는 희석제가 필요하지 않다는 이점을 갖는다. 이 경우에는 절연 물질(120)에는 경화제가 포함될 수 있는데, 후술하는 경화 공정, 예를 들어 열 경화 공정 또는 UV 경화 공정을 통하여 절연 물질(120)을 스티프너(200, 도 8a 참조)의 측벽(210) 내주면에 견고하게 부착할 수 있다.
예를 들어, 절연 물질(120)이 탄성 패드(130, 도 4 참조)의 외주면으로 점착된 뒤에, 이 탄성 패드(130)를 통하여 절연 물질(120)이 스티프너(200, 도 8a 참조)의 측벽(210) 내주면으로 전사, 도포될 수 있도록 절연 물질(120) 내의 용제(희석제 및/또는 건조 지연제)의 첨가량을 조절하는 등의 방법으로 점도를 조절하는 것이 좋다. 바람직하게는 희석제, 건조 지연제 및 건조 촉진제 등의 용제는 절연 물질(120) 중에 30 중량% 이하, 예를 들어 10 ~ 30 중량%로 배합된다.
이어서, 도 4에 도시된 것과 같이 소정의 탄성력을 갖는 탄성 패드(130)를 부식판(100)의 일면에 형성되며 절연 물질(120)이 채워진 음각부(110)에 근접시켜, 절연 물질(120)이 탄성 패드(130)의 단부(132) 외주면으로 점착되도록 한다. 이때, 탄성 패드(130)는 패드 고정부(140)의 하단에 장착될 수 있다.
부식판(100)에 형성되는 음각부(110)의 크기 및/또는 깊이, 절연 물질(120)이 인쇄, 도포되는 스티프너(200, 도 8a 참조)의 재질이나 스티프너(200)의 측벽(210) 내주면의 형상 등에 따라 탄성 패드(130)의 크기, 형상, 경도, 탄성력, 재질을 선택할 수 있다. 전이체로 사용되는 탄성 패드(130)는 부식판(100)과 접촉하여 정전기가 발생하지 않고, 잉크 형태로 음각부(110)에 충전될 수 있는 절연 물질(120)에 대한 전이력과 신축성이 우수하고, 화학적 내구성 및 주형 제작성이 양호한 소재를 사용할 수 있다. 예를 들어 탄성 패드(130)는 실리콘 고무와 같은 실리콘 수지, 우레탄 고무와 같은 우레탄 수지 등을 사용하여 제작할 수 있다.
탄성 패드(130)의 탄성 및/또는 강도는 절연 물질(120)을 탄성 패드(130)의 외주면으로 점착시키고, 탄성 패드(130)의 외주면에 점착된 절연 물질(120)을 스티프너(200, 도 8a 참조)의 측벽(210) 내주면으로 전사하는 데 있어서 중요한 인자일 수 있다. 적절한 탄성력을 갖는 소재를 사용하여 탄성 패드(130)를 제조하여, 절연 물질(120)이 탄성 패드(130)의 단부(132) 외주면을 따라 균일하게 점착될 수 있다. 뿐만 아니라, 탄성 패드(130)에 점착된 절연 물질(120)을 스티프너(200, 도 8a 참조)에 도포할 때에도 인쇄면에 형성될 수 있는 핀 홀(pin hole)이나 이미지의 변형을 방지할 수 있다. 예시적인 실시형태에 따르면, 탄성 패드(130)는 고무경도계(브리넬 경도계)로 측정하여 20 ~ 40 HB, 바람직하게는 25 ~ 35 HB의 탄성도 또는 강도를 갖는 실리콘 수지를 사용할 수 있다.
이때, 탄성 패드(130)의 경도를 조절할 수 있도록 실리콘 오일을 일정 비율로 첨가하여 탄성 패드(130)의 경도를 조절할 수 있는데, 연질의 탄성 패드(130)를 사용할수록 실리콘 오일의 함유량을 증가시키는 방법을 사용할 수 있다. 아울러, 부식판(100)의 음각부(110)에 채워진 절연 물질(120)이 탄성 패드(130)의 외주면으로 충분히 점착, 전이되도록 탄성 패드(130)를 부식판(100)에 근접할 때에는 적절한 압력으로 가압하고, 부식판(100)으로부터의 이탈 속도를 조절하는 것이 바람직하다.
이때, 탄성 패드(130)는 스티프너(200, 도 8a)와 유사하게 전체적으로 사각 기둥 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 탄성 패드(130)의 외주면이 음각부(110)의 내측에 접촉할 수 있도록, 탄성 패드(130)의 가로방향 길이와 세로방향 길이는 각각 음각부(110)의 가로방향 길이(D1) 및 세로방향 길이(D2)에 비하여 약간 작도록 구성할 수 있다. 예를 들어 탄성 패드(130)의 가로방향 길이와 세로방향 길이는 음각부(110)의 가로방향 길이(D1) 및 세로방향 길이(D2)에 비하여 대략 0.05 ~ 1.0 ㎜ 정도 작게 형성할 수 있다.
예시적인 형태의 탄성 패드(130)의 구조가 도 5에 개략적으로 도시되어 있다. 예시적으로 도 5에서는 패드 고정부(140)의 일면에 3개의 탄성 패드(130)가 일렬로 배치된 경우를 도시하고 있지만, 탄성 패드(130)의 개수나 배치 형태는 변경될 수 있다. 도 5의 (a)에서 알 수 있는 것처럼 전체적으로 사각 기둥 형상을 갖는 탄성 패드(130)의 단부(132) 인근에 홈부(134)가 탄성 패드(130)의 외주면을 따라 형성되어 있다. 후술하는 것과 같이, 탄성 패드(130)는 부식판(100) 및 스티프너(200)와 접촉할 때, 종 방향으로 압력을 받는다. 이에 따라 탄성 패드(130)의 단부(132)는 종 방향으로 수축되면서 동시에 횡 방향으로는 외측으로 연장될 수 있다.
탄성 패드(130)의 단부(132) 인근의 외주면을 따라 탄성 패드(130)의 다른 영역에 비하여 두께가 얇은 홈부(134)를 형성함으로써, 탄성 패드(130)가 압력을 받을 때 단부(132) 영역은 더욱 수축될 수 있다. 따라서 절연 물질(120)이 단부(134) 외주면에 점착된 탄성 패드(130)를 스티프너(200, 도 8a)에 접근시켜, 절연 물질(120)을 스티프너의 측벽(210) 내주면으로 도포시킬 때, 측벽(210)과 측벽 사이의 하단 모서리 영역으로도 절연 물질(120)이 균일하게 도포할 수 있다. 아울러, 바람직한 실시형태에 따르면, 탄성 패드(130)의 단부(132)의 끝단 단면으로 중공홀(136)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 탄성 패드(130)가 부식판(100) 및 스티프너(200)의 내측 상면으로 흡착되는 것을 방지하여, 탄성 패드(130)가 이들 부식판(100) 및 스티프너(200)로부터 용이하게 분리될 수 있도록 구성할 수 있다.
한편, 도 5의 (b)를 참조하면, 전체적으로 사각 기둥 형태를 가지는 탄성 패드(130)의 단부(132) 영역의 하단은 중앙부를 향하여 하향 만곡되는 형상을 가질 수 있다. 후술하는 것과 같이, 탄성 패드(130)가 부식판(100) 및 스티프너(200)와 접촉할 때, 종 방향으로 압력을 받는다. 이에 따라 탄성 패드(130)의 단부(132)는 종 방향으로 수축되면서 동시에 횡 방향으로는 외측으로 연장될 수 있다. 탄성 패드(130)의 단부(132) 하단 영역이 중앙부를 향해 하향 만곡되도록 구성함으로써, 절연 물질(120)이 탄성 패드(130)의 단부(132) 외주면의 소정 영역으로 정확히 점착될 수 있으며, 스티프너(200)의 측벽(210) 사이의 하단 모서리 영역에 대해서도 절연 물질(120)을 도포할 수 있다.
부식판(100)의 일면에 형성된 음각부(110)에 채워진 절연 물질(120)이 탄성 패드(130)의 외주면으로 점착되는 과정에 대해서 도 6a 및 도 6b를 참조하면서 설명한다. 먼저 도 6a에 도시된 것과 같이, 음각부(110)와 비교해서 그 크기가 약간 작게 형성된 탄성 패드(130)가 부식판(100)에 접촉할 때, 탄성 패드(130)의 외주면은 음각부(110)의 내측에 인접하게 배치된다. 이때, 도 6b의 상단 좌측에 도시된 것과 같이, 적절한 탄성 및/또는 강도를 가지는 탄성 패드(130)가 음각부(110) 내측의 부식판(100)에 접촉하면서 소정의 압력을 받기 때문에, 탄성 패드(130)의 단부(132)는 종 방향으로 수축되고 횡 방향으로는 외측으로 늘어난다.
이에 따라, 도 6b의 상단 우측에 도시된 것과 같이, 탄성 패드(130)의 단부(132) 영역은 탄성 패드(130)의 외측에 형성된 음각부(110) 안으로 유입되고, 음각부(110) 안에 채워진 절연 물질(120)이 탄성 패드(130)의 단부(132) 외주면을 에워싼다. 이때, 탄성 패드(130)의 단부(132) 영역 중에서 가장 끝단은 음각부(110) 내측의 부식판(100) 상면과의 접촉에 따라 완전히 수축된 상태이므로, 오히려 탄성 패드(130)의 단부(132) 영역 중에서 예를 들어 홈부(134)에 인접한 영역이 음각부(110) 내부로 연장되기 때문에, 절연 물질(120)은 탄성 패드(130)의 단부(132) 영역 중에서 홈부(134)에 인접한 영역과 접촉하게 된다.
이어서, 도 6b의 하단 우측에 도시된 것과 같이, 탄성 패드(130)를 부식판(100)의 상면에서 분리하면, 음각부(110) 안으로 유입되었던 탄성 패드(130)의 단부(132) 외주면을 따라 절연 물질(120)이 점착된다. 이때, 탄성 패드(130)의 단부(132)는 외측으로 연장되면서 음각부(110)의 깊이(H, 도 2 참조)에 해당하는 만큼 채워져 있는 절연 물질(120)로 침지되었다가 분리되기 때문에, 탄성 패드(130)의 단부(132) 외주면을 따라 음각부(110)의 깊이(H, 도 2 참조)에 대응되는 두께의 절연 물질(120)이 점착되는 것이다. 이때, 본 발명의 하나의 실시형태에 따르면, 탄성 패드(130)는 부식판(100)으로 5 ~ 50 ㎏/㎠의 압력, 바람직하게는 10 ~ 30 ㎏/㎠의 압력으로 접촉한다. 탄성 패드(130)와 부식판(100)의 접촉 압력이 전술한 범위 미만이면 음각부(110)에 채워진 절연 물질(120)이 탄성 패드(130)의 외주면으로 충분히 점착되지 못하고, 전술한 범위를 초과하면 절연 물질(120)이 탄성 패드(130)의 외주면에 균일하게 점착되지 못할 수 있다.
이처럼, 본 발명에서는 소정의 탄성 계수를 가지는 탄성 패드(130)가 음각부(110) 내에 채워진 절연 물질(120)과 바로 접촉하는 것이 아니라, 탄성 패드(130)에 가해지는 종 방향의 압력에 의하여 그 단부(132)가 종 방향으로 압축되면서 횡 방향으로 연장되고, 이에 따라 탄성 패드(130)의 단부(132) 영역이 음각부(110) 내의 절연 물질(120)로 침지될 수 있다는 점을 이용한다. 즉, 본 발명에 따르면 부식판(100)의 일면에 형성된 음각부(110) 내의 절연 물질(120)이 탄성 패드(120)의 2차원적인 변형을 통하여 탄성 패드(120)의 외주면을 따라 점착될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 적절한 탄성력을 갖는 탄성 패드(130)를 사용하고, 탄성 패드(130)는 사전에 형성된 음각부(110)와 직접 접촉하지 않는다. 오히려, 탄성 패드(130)는 음각부(110) 내측의 부식판(100)에 먼저 접촉하고 부식판(100)과 접촉할 때의 압력에 의하여 탄성 패드(130)의 단부(132) 영역이 횡 방향으로 연장되면서 그 단부(132)가 음각부(110) 내에 채워진 절연 물질(120)과 접촉한다는 점을 이용하여, 탄성 패드(130)의 외주면으로 절연 물질(120)을 점착시킨다. 이와 같은 특성을 이용함으로써, 예를 들어 다양한 소자 및 전자부품이 배치되어 있는 기판과의 쇼트를 방지하기 위한 목적으로 스티프너(200, 도 8a 참조)의 측벽 내주면을 따라 정확히 절연 물질을 도포할 수 있는데, 이에 대해서 설명한다.
도 7을 참조하면, 절연 물질(120)이 채워진 음각부(110)가 일면에 형성된 부식판(100)으로 탄성 패드(130)가 접촉하고 분리됨에 따라, 탄성 패드(130)의 단부(132) 영역의 외주면으로 절연 물질(120)이 점착된 탄성 패드(130)가 부식판(100)이 형성된 위치로부터 성형 가공된 스티프너(200, 도 8a 참조)가 배치된 지그 쪽으로 이동하는 상태를 보여주고 있다.
이어서, 도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 외주면에 절연 물질(120)이 점착된 탄성 패드(130)가 스티프너(200)의 상부 쪽에서 접근하고 있다. 도면에서는 예시적으로 상면이 개방되어 있으며 3개의 측벽(210)을 갖는 스티프너(200)를 도시하고 있지만, 스티프너(200)의 형태는 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어 스티프너(200)의 측벽(210)의 개수는 1-4개일 수 있다.
음각부(110, 도 2 참조)의 가로방향 길이(D1) 및 세로방향 길이(D2)에 대하여, 스티프너(210)의 내측 가로방향 길이(d1) 및 세로방향 길이(d2)가 대응된다. 스티프너(210)에 비하여 약간 작게 성형된 탄성 패드(130)는 스티프너(200)의 개방된 상단을 통하여 스티프너(210)의 측벽(210) 내측을 따라 접근할 수 있으며, 스티프너(210)의 내측 상면에 접촉한다.
별도로 도시하지는 않았으나, 스티프너(200)의 측벽(210) 내주면으로 절연 물질(120)을 전사, 인쇄하기 전에, 스티프너(200)를 적절한 형태로 성형할 수 있다. 예시적으로 스티프너(200)가 카메라 모듈의 외측 하단을 에워싸는 형태라면, 얇은 판상 형태의 스티프너(200)를 기계적 수단을 이용하여 절곡, 성형되어 소정 개수의 측벽(210)을 가지는 형태로 성형, 가공될 수 있다. 예를 들어 이러한 형태의 스티프너(200)는 다이캐스팅되거나 사출 성형 등의 방식으로 성형될 수 있다. 아울러, 스티프너(200)는 전도성 소재, 예를 들어 아연과 같은 금속으로 제조될 수 있다. 필요한 경우에 스티프너(200)의 외주면에 전기-도금하여 일정 두께를 갖는 도금층을 형성할 수 있는데, 도금층으로는 솔더링시 신뢰성이 양호하고, 전자파 차폐 효율이 우수한 주석과 같은 재료를 사용할 수 있다.
절연 물질(120)이 음각부(110)에 채워진 부식판(100)으로 탄성 패드(130)가 접촉, 분리되면서, 탄성 패드(130)의 단부(132) 외주면으로 절연 물질(120)이 점착된 경우와 유사하게(도 6a 내지 도 6b 참조), 탄성 패드(130)의 단부(132)의 측면 외주면에 점착된 절연 물질(120)은 스티프너(200)의 측벽(210) 내주면으로 전사, 도포된다. 즉, 도 8c의 좌측 상단에 도시된 것과 같이, 스티프너(200)의 내측 크기에 비하여 작게 성형되는 탄성 패드(120)는 스티프너(200)의 측벽(210) 내주면과 접촉하지 않은 상태로 스티프너(200)의 내측 상면에 접근한다. 하지만, 절연 물질(120)이 외주면에 점착된 탄성 패드(130)가 스티프너(200)의 내측 상면에 접촉하면, 탄성 패드(130)는 소정의 압력을 받게 되므로, 탄성 패드(130)의 단부(132)는 종 방향으로 수축된다.
이에 따라, 도 8c의 상단 우측에 도시된 것과 같이, 탄성 패드(130)의 단부 영역(132) 중에서 가장 끝단 영역은 종 방향으로 완전히 수축되고, 탄성 패드(130)의 단부 영역(132) 중에서도 홈부(134, 도 5의 (a) 참조)에 인접한 단부 영역, 즉 절연 물질(120)이 외주면에서 점착되어 있는 영역이 스티프너(200)의 측벽(210) 내주면을 향해 외측으로 연장된다. 따라서 탄성 패드(130)의 단부 영역(132) 중에서도 절연 물질(120)이 외주면에 점착된 영역은 스티프너(200)의 측벽(210) 내주면, 예를 들어 내주면 하단과 접촉하게 되고, 탄성 패드(130)의 외주면에 점착된 절연 물질(120)이 스티프너(200)의 측벽(210) 내주면으로 전사된다.
이어서, 도 8c의 하단 우측에 도시된 것과 같이, 탄성 패드(130)를 스티프너(200)의 내측 상면에서 분리하면, 탄성 패드(130)의 외주면에 점착되었던 절연 물질(120)이 스티프너(200)의 측벽(210) 내주면으로 전사, 도포된다.
이때, 본 발명의 하나의 실시형태에 따르면, 절연 물질(120)이 외부에 접착된 탄성 패드(130)는 스티프너(200)의 내측 상면으로 2 ~ 40 ㎏/㎠의 압력, 바람직하게는 5 ~ 20 ㎏/㎠의 압력으로 접촉한다. 탄성 패드(130)와 스티프너(200)의 접촉 압력이 전술한 범위 미만이면 탄성 패드(130)에 점착된 절연 물질(120)이 스티프너(210)의 측벽(210) 내주면으로 충분히 전사되지 못할 수 있고, 전술한 범위를 초과하면 절연 물질(120)이 스티프너(200)의 측벽(210) 내주면으로 균일하게 전사되지 못할 수 있다.
도 9에 도시된 것과 같이, 탄성 패드(130)가 스티프너(200)의 내측을 통해서 접촉, 분리되면서, 탄성 패드(130)의 외주면에 점착된 절연 물질(120)이 스티프너(200)의 측벽(210) 내주면을 따라 도포된다. 이때, 절연 물질(120)이 도포되는 영역의 높이(h)는 음각부(110, 도 2 참조)의 내주면-외주면 사이의 이격 거리(T, 도 2 참조)에 대응될 수 있다.
필요하다면, 절연 물질(120)이 전사된 스티프너(200)의 도포 영역을 중심으로 절연 물질(120)을 자연 건조하거나 또는 소정의 고온에서 열 경화하거나 또는 UV 경화 공정을 이용하여 건조/경화시킨다(도 1의 S150 단계). 이 과정에서 용제로 사용된 희석제, 건조 지연제, 건조 촉진제 등은 증발하거나 제거되고, 절연 물질(120)이 스티프너(200)의 측벽(210) 내주면에 견고하게 도포될 수 있다. 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니지만, 탄성 패드(130)에 점착된 절연 물질(120)을 스티프너(200)의 측벽(210) 내주면으로 전사시키는 인쇄 작업은 분당 15-30회 정도 수행될 수 있다.
예시적으로 도 9에서는 스티프너(200)가 3개의 측벽(210)을 갖는 것으로 도시하였으나, 스티프너(200)는 대향되는 면에만 2개의 측벽을 가지거나 또는 개방되는 면이 없이 4개의 측벽을 가질 수도 있다. 또한 절연 물질(120)은 스티프너(200)의 측벽(210)의 내주면 중에서 하단 영역으로 도포될 수 있지만, 필요하다면 측벽(210) 내주면 전체로 도포될 수 있다.
본 발명에 따르면 간단한 전이 인쇄 방법을 통하여 소정 크기 및 형태를 가지는 스티프너의 내주면 중 적절한 영역으로 절연 물질을 도포할 수 있다. 특히 카메라 모듈 제조사의 요청이나 필요에 따라 스티프너의 크기가 변경되더라도, 비교적 간단하게 부식판과 탄성 패드를 변경된 스티프너에 일치하도록 제작할 수 있으므로, 스프레이 방식의 절연 물질 도장 공정에서 스티프너의 대부분을 덮는 지그 자체를 다시 제작하여야 하는 번거로움을 회피할 수 있다.
아울러, 전이체로 사용된 탄성 패드는 50,000 - 80,000회 가량의 인쇄를 반복하여 사용할 수 있다. 따라서 스티프너의 도포 영역을 제외한 나머지 대부분의 영역을 덮는 지그(zig)를 사용하는 스프레이 방식의 경우에는 지그의 표면으로 절연 물질이 적층되어 지그를 빈번하게 교체하여야 하는 문제점이 있었으나, 본 발명에 따르면 특정 크기의 스티프너의 소정 영역에 절연 물질을 도포하는데 있어서 충분한 생산성과 경제성을 도모할 수 있다.
B. 모바일 기기용 카메라 모듈의 제조/조립 방법
본 발명에 따라 절연 물질(120)이 측벽(210) 내주면의 소정 영역에 도포된 스티프너(200)는 예를 들어 모바일 기기용 카메라 모듈 본체에 결합될 수 있다. 도 10에서는 모바일 기기용 카메라 모듈(300)의 개략적인 분해 사시도를 도시하고 있다. 도시된 것과 같이 카메라 모듈 본체(310)의 상단 외측으로 금속 또는 플라스틱 재질의 쉴드 캔(400)이 에워싸고 있으며, 본 발명에 따라 소정 영역에 절연 물질(120)이 도포된 스티프너(200)가 카메라 모듈 본체(310)의 하단 외측을 에워싸도록 구성된다.
예시적으로, 카메라 모듈 본체(310)는 통상적으로 다수의 렌즈가 광축을 따라 정렬, 적층되는 형태로 중앙에 배치되는 렌즈 조립체(320)와, 이 렌즈 조립체(320)를 수용하는 렌즈 배럴(330)을 갖는다. 아울러, 필요한 경우에 촬상되는 피사체에 대한 자동 초점 조절을 위하여 렌즈 조립체(320)를 광축 방향으로 구동하기 위한 렌즈 액추에이터(340)가 렌즈 배럴(330)의 외주면을 따라 배치될 수 있다.
이와 같은 렌즈 액추에이터(340)의 예로서는 마그네트-요크-구동 코일 사이에서 발생하는 로렌츠의 힘을 이용하는 VCM(voice-coil Motor) 방식 이외에도, 압전 소자를 이용한 방식 또는 MEMS(Microelectromechanical systems) 방식을 이용한 방식이 채택될 수 있다. 아울러, 카메라 모듈 본체(310)는 필요하다면 렌즈 배럴(330) 및 렌즈 액추에이터(340)의 외곽을 에워싸는 하우징 부재(360)가 형성될 수 있다. 하우징 부재(360)는 폴리카보네이트와 같은 절연 소재로 제조될 수 있는데, 별도로 도시하지는 않았지만, 하우징 부재(360)는 상단의 커버와 하단의 베이스로 구분될 수 있다. 아울러, 렌즈 배럴(330)의 상단과 하단에 탄성 스프링이 배치되어, 렌즈 조립체(320)가 광축 방향으로 이동하고 원래의 위치로 복귀할 때 복원력을 제공할 수 있다.
또한, 별도로 도시하지는 않았으나, 카메라 모듈 본체(310)의 하우징 부재(360)의 하단 내측으로 렌즈 유닛을 통해 입사되는 광(光) 중에서 근적외선 영역의 파장을 제거하기 위한 적외선 차단 필터(IR Cut filter)가 본딩될 수 있다. 아울러, 하우징 부재(360)의 하단으로 기판에 전기적으로 연결되는 이미지 센서가 배치된다. 카메라 모듈 본체(310)를 구성하는 각각의 부품들을 적절한 위치에 배치한 뒤, 솔더 크림을 적절한 위치에 도포하고 리플로우 공정을 통해서 이들 부품들을 적절한 위치에 실장할 수 있다.
카메라 모듈 본체(310)가 조립되면, 하면이 개방되어 있는 쉴드 캔(400)의 측면 하단에 형성되는 체결홀(410)이 하우징 부재(360) 중 베이스의 측면에 형성된 돌기(370)로 끼워짐으로써, 쉴드 캔(400)은 카메라 모듈 본체(310)의 상단 및 외측 영역 대부분을 에워싸도록 결합한다. 이러한 형태의 쉴드 캔(400)을 채택함으로써, 렌즈 액추에이터(340)가 외부로 노출되지 않게 하여, 이물질이 촬상 영역으로 유입되는 것을 방지할 수 있고, 외부 전자 부품에서 방출되는 전자파 간섭(EMI)을 차폐하여 전자파로 인한 카메라 모듈(300)에서의 초점 불량과 같은 촬상 에러를 방지할 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 9를 통해서 설명한 것과 같은 공정을 통해서 예를 들어 측벽(210) 내주면을 따라 절연 물질(120)이 도포되어 있는 스티프너(200)는 카메라 모듈 본체(310)의 외측으로 결합한다. 하나의 실시형태에 따르면, 절연 물질(120)이 도포된 스티프너(200)는 카메라 모듈 본체(310)의 외측을 구성하는 하우징 부재(360)의 하단 외측으로 결합할 수 있다. 예를 들어, 절연 물질(120)이 측벽에 도포된 스티프너(200)는 하우징 부재(360)의 하단 외측에 적절한 본딩제를 도포하고, 스티프너(200)를 하우징 부재(360)의 외측에 밀착시킨 뒤, 본딩제를 UV 등을 이용하여 경화시키는 방법을 통해서 하우징 부재(360)의 외측에 결합된다. 선택적으로, 하우징 부재(360)의 하단 외측면이나 기판의 소정 영역에 솔더 크림을 도포하고, 스티프너(200)를 하우징 부재(360)에 밀착시킨 뒤, 리플로우 공정을 통해서 스티프너(200)를 하우징 부재(360)의 외측이나 기판의 상면에 결합시킬 수도 있을 것이다.
또는 하우징 부재(360)의 외측 상단에 접지 단자(미도시)를 구비하고, 스티프너(200)의 측벽 하단이 전도성 솔더를 매개로 전기적으로 연결되도록 구성하고, 리플로우 공정에서 스티프너(200)가 하우징 부재(360)의 외측에 안정적으로 결합되도록 유도할 수 있을 것이다. 이때, 전술한 것과 같이 스티프너(200)의 측벽(210) 내주면의 소정 영역으로 절연 물질(120)이 도포되어 있기 때문에, 하우징 부재(360) 하단에 결합되는 기판과의 쇼트를 방지할 수 있다.
이하, 예시적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 기재된 발명으로 한정되는 것은 결코 아니다.
비교예 : 스프레이 방식을 이용하여 스티프너 측벽 도포
대한민국등록특허 제10-1315597호에 기재된 스티프너 부품의 도장용 지그를 이용하여 스티프너의 내주면의 절연 물질 도포 영역을 제외한 영역을 차폐한 뒤, 절연 물질을 스프레이 방식으로 도포하였다. 스티프너의 측벽 내주면으로의 도포 상태가 도 11에 도시되어 있다. 도시된 것과 같이, 도포 영역과 비-도포 영역 사이에 절연 물질이 균일하게 분사되지 못하여, 카메라 모듈과 결합할 때 쇼트의 우려가 있음을 확인하였다.
실시예 : 부식판 및 탄성 패드를 이용하여 스티프너 측벽 도포
본 발명에 따라 부식판에 음각부를 형성하고, 절연 물질을 채운 뒤, 탄성 패드를 사용하여 절연 물질을 그 외주면에 점착하고, 스티프너의 측벽 내주면에 절연 물질을 도포하였다. 부식판으로서 0.25t의 스틸 재질을 사용하였고, 음각부의 식각 깊이는 15 ㎛으로 하였다. 절연 물질로서는 인쇄용 절연 잉크 ps-550g를 사용하였고, 탄성 패드로서 고무경도계로 측정하여 25-35 정도인 실리콘 수지를 사용하였다. 탄성 패드를 부식판에 접촉할 때 5 ~ 50 ㎏/㎠의 압력을 가하였으며, 절연 물질이 점착된 탄성 패드를 스티프너에 접촉할 때 2 ~ 40 ㎏/㎠의 압력을 가하였다.
스티프너의 측벽 내주면으로의 도포 상태가 도 12에 도시되어 있다. 비교예에서와 달리, 도포 영역과 비-도포 영역이 확실히 구분되었으며, 도포 영역과 비-도포 영역이 띠 모양으로 균일하게 도포되어 있다. 따라서 본 발명에 따라 절연 물질이 도포된 스티프너를 카메라 모듈의 외측에 결합하면, 기판과의 사이에서 쇼트를 확실히 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 형태에 기초하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 전술한 실시 형태로 제한되는 것은 결코 아니다. 오히려, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 전술한 실시 형태에 기초하여 다양한 변형과 변경을 용이하게 추고할 수 있을 것이다. 예를 들어 본 명세서에서는 주로 모바일 기기용 카메라 모듈에 결합되는 스티프너에 대해서 설명하였으나, 기판에 탑재되는 전자 소자나 전자 부품을 외부 전자기파로부터 차폐하고 이들 소재의 변형을 방지하기 위해서 사용되는 스티프너의 측벽 내주면으로 절연 물질을 도포하는 경우에 적용될 수 있다. 하지만, 그와 같은 변형과 변경은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다는 사실은 첨부하는 청구의 범위를 통하여 더욱 분명해질 것이다.
100 : 부식판 110 : 음각부
120 : 절연 물질 130 : 탄성 패드
132 : 탄성 패드 단부 200 : 스티프너
210 : 측벽 300 : 카메라 모듈
310 : 카메라 모듈 본체 320 : 렌즈 조립체
330 : 렌즈 배럴 340 : 렌즈 액추에이터
360 : 하우징 부재 400 : 쉴드 캔
120 : 절연 물질 130 : 탄성 패드
132 : 탄성 패드 단부 200 : 스티프너
210 : 측벽 300 : 카메라 모듈
310 : 카메라 모듈 본체 320 : 렌즈 조립체
330 : 렌즈 배럴 340 : 렌즈 액추에이터
360 : 하우징 부재 400 : 쉴드 캔
Claims (10)
- 스티프너의 절연 물질 도포 영역에 대응되는 형상의 음각부를 부식판의 일면에 형성하는 단계;
상기 부식판의 일면에 형성된 음각부에 절연 물질을 채우는 단계;
상기 부식판에 형성된 상기 절연 물질이 채워진 음각부 내측의 부식판에 접촉한 탄성 패드의 끝단이 압축되고, 상기 탄성 패드의 끝단에 인접한 탄성 패드의 외주면이 상기 절연 물질이 채워진 음각부 내부로 유입되어, 상기 음각부에 채워진 절연 물질을 상기 탄성 패드의 끝단에 인접한 외주면으로 점착하는 단계; 및
상기 절연 물질이 외주면에 점착된 상기 탄성 패드의 끝단이 스티프너의 내측 상면에 접촉하여 압축되고, 상기 탄성 패드의 끝단에 인접한 외주면이 상기 스티프너의 측벽 내주면에 접촉하여, 상기 탄성 패드의 끝단에 인접한 외주면에 점착된 상기 절연 물질을 상기 스티프너의 측벽 내주면에 도포하는 단계를 포함하는 스티프너의 측벽 내주면으로 절연 물질을 도포하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 절연 물질이 측벽 내주면에 도포된 상기 스티프너는 모바일 기기에 탑재되는 카메라 모듈의 전자파 차폐를 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 스티프너의 측벽 내주면으로 절연 물질을 도포하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 절연 물질은 상기 스티프너의 측벽 내주면 하부 영역을 따라 도포되는 것을 특징으로 하는 스티프너의 측벽 내주면으로 절연 물질을 도포하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 탄성 패드는 실리콘 수지, 우레탄 수지 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 고분자 소재로 제조되는 것을 특징으로 하는 스티프너의 측벽 내주면으로 절연 물질을 도포하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 탄성 패드는 내측이 중공된 사각 기둥 형상을 가지며, 상기 탄성 패드의 끝단에 인접하여 홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 스티프너의 측벽 내주면으로 절연 물질을 도포하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 탄성 패드의 하단은 중앙부를 향하여 하향 만곡되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 스티프너의 측벽 내주면으로 절연 물질을 도포하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 부식판은, 스틸, 스테인리스스틸, 티타늄, 수지(resin) 및 동(銅)으로 구성되는 군에서 선택되는 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 스티프너의 측벽 내주면으로 절연 물질을 도포하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 절연 물질은 잉크 형태로 상기 음각부에 채워지고, 상기 절연 물질을 상기 스티프너의 측벽 내주면에 도포하는 단계 이후에, 상기 도포된 절연 물질을 건조 또는 경화하는 단계를 더욱 포함하는 스티프너의 측벽 내주면으로 절연 물질을 도포하는 방법.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 하나의 항에 기재된 방법에 따라 측벽 내주면에 절연 물질이 도포된 스티프너를 형성하는 단계와;
상기 절연 물질이 측벽 내주면에 도포된 상기 스티프너를 모바일 기기용 카메라 모듈 본체의 외측에 결합하는 단계를 포함하는 모바일 기기용 카메라 모듈의 제조 방법.
- 제 9항에 있어서, 상기 절연 물질이 측벽 내주면에 도포된 상기 스티프너는 카메라 모듈 본체의 하단 외측으로 본딩 결합되는 것을 특징으로 하는 모바일 기기용 카메라 모듈의 제조 방법.
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