KR101558056B1

KR101558056B1 - 렌즈 성형용 금형장치

Info

Publication number: KR101558056B1
Application number: KR1020130142243A
Authority: KR
Inventors: 문양호; 이인; 권기복; 김용진
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2015-10-06
Also published as: TW201520026A; KR20150058906A; CN104647704A

Abstract

본 발명은 렌즈 성형용 금형장치에 관한 것으로, 렌즈캐비티가 형성된 제1금형 및 상기 제1금형의 중심 영역에 구비되고, 상기 제1금형에 비해 열전도도가 높은 소재로 형성된 제2금형을 포함한다.

Description

렌즈 성형용 금형장치{MOLD DEVICE FOR FORMING LENS}

본 발명은 렌즈 성형용 금형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라용 렌즈를 성형할 수 있는 렌즈 성형용 금형장치에 관한 것이다.

최근 휴대 전화나 스마트폰 등의 휴대용 모바일기기는 그 기술의 발전과 더불어 단순히 전화기능 뿐만 아니라 음악, 영화, TV, 게임 등으로 멀티 컨버전스로 사용되고 있으며, 멀티 컨버전스로의 전개를 이끌어 가는 것 중의 하나로서 카메라 모듈(Camera module)이 가장 대표적이라 할 수 있다. 이러한, 카메라 모듈에는 여러 개의 렌즈가 광축방향으로 적층되어 사용된다.

일반적으로 광학산업 분야에서 사용되는 렌즈는 사출성형에 의해 제작되고, 이를 위해 사용되는 사출금형은 높은 정밀도와 내구성을 요구한다. 특히, 휴대용 모바일기기의 카메라 모듈에서 사용되는 초소형 렌즈의 경우, 크기가 작은 만큼 요구 정밀도가 매우 높을 수밖에 없다.

종래에 카메라 모듈용 렌즈의 제조는 렌즈 성형용 금형장치를 이용하여 제조할 수 있는데, 렌즈 성형용 금형장치는 사출 수지를 공급하는 런너와, 사출 수지가 제공되는 캐비티 및 런너와 캐비티 사이에 연결되도록 구비되며, 런너로부터 공급되는 사출 수지를 캐비티로 주입시키는 게이트로 구성된다.

이를 이용한 카메라 모듈용 렌즈는 가동측 형판과 고정측 형판 사이에 형성된 캐비티로 런너와 게이트를 이용하여 용융된 사출 수지를 주입하고, 이를 냉각하여 성형된 카메라 모듈용 렌즈를 제조할 수 있다.

이와 같은, 카메라 모듈용 렌즈의 외관, 물성 및 치수정밀도는 금형 시의 온도제어에 의존하는 바가 크며, 금형 시 온도제어에 따라 렌즈 성형후 다음 렌즈를 성형하는 성형 공정의 사이클 시간을 단축하고, 성형성을 개선할 수 있으며, 렌즈의 형상과 치수 정밀도를 유지할 수 있다.

특히, 카메라 모듈용 렌즈의 전체 제조 시간 중 대부분이 냉각을 위한 시간으로 소모되므로, 카메라 모듈용 렌즈의 생산성을 향상시키기 위하여 냉각 시간을 단축시키는 것이 필요하다.

한국공개특허공보 제2009-0087719호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 본 발명은 카메라 모듈용 렌즈의 제조시 냉각 시간을 단축할 수 있는 렌즈 성형용 금형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 카메라 모듈용 렌즈의 사출시 발생되는 가스를 원활히 배출할 수 있는 렌즈 성형용 금형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 성형용 금형장치는 렌즈캐비티가 형성된 제1금형 및 상기 제1금형의 중심 영역에 구비되고, 상기 제1금형에 비해 열전도도가 높은 소재로 형성된 제2금형을 포함한다.

여기서, 상기 제2금형은 상기 렌즈캐비티와 연결되어 사출 원료를 공급하는 런너가 구비될 수 있다.

이때, 상기 제1금형은 철(Fe) 또는 철(Fe)을 포함하는 철합금 소재로 형성될 수 있다.

그리고 상기 제2금형은 구리(Cu) 또는 구리(Cu)를 포함하는 구리 합금 소재로 형성될 수 있다.

한편, 상기 제2금형은 상기 제1금형의 상면 비하여 함몰되게 형성될 수 있다.

아울러, 상기 제1금형과 제2금형 사이에 갭(Gap)이 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1금형은 상기 제1금형의 외곽을 따라 폐곡선 형태로 형성된 제1냉각채널을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제2금형은 상기 제2금형의 외곽을 따라 폐곡선 형태로 형성된 제2냉각채널을 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 성형용 금형장치는 렌즈캐비티가 형성된 제1금형에 비해 열전도도가 높은 소재로 형성되는 제2금형에 사출 원료가 공급되어 열이 집중되는 런너가 형성되고, 제1금형과 제2금형에 각각 냉각채널이 형성됨으로써, 카메라 모듈용 렌즈의 제조시 냉각 시간을 단축할 수 있으므로, 카메라 모듈용 렌즈의 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 제2금형이 제1금형에 비해 내측으로 함몰되게 형성되고, 제2금형과 제1금형 사이에 형성된 갭이 형성됨으로써, 카메라 모듈용 렌즈의 사출시 발생되는 가스를 원활히 배출할 수 있으므로, 가스로 인한 렌즈의 불량발생을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 성형용 금형장치를 나타낸 단면도.
도 2는 도 1의 상부금형 또는 하부금형을 나타낸 평면도.
도 3은 도 1의 상부금형과 하부금형이 분리된 모습을 나타낸 단면도.
도 4a 및 4b는 종래의 렌즈 성형용 금형장치와, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 성형용 금형장치를 이용한 렌즈 성형 시 온도 변화를 비교하여 나타낸 그래프.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 성형용 금형장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 상부금형 또는 하부금형을 나타낸 평면도이며, 도 3은 도 1의 상부금형과 하부금형이 분리된 모습을 나타낸 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 성형용 금형장치는 카메라 모듈용 렌즈를 사출 성형할 수 있는 금형장치에 관한 것으로, 한 번의 사출 공정에 복수의 렌즈들을 동시에 형성하는 멀티 캐비티 구조의 금형장치를 개시한다.

본 발명의 실시예에 따른 렌즈 성형용 금형장치는 렌즈(L)가 형성되는 공간인 렌즈캐비티(110)를 제공하는 상부 금형(200) 및 하부 금형(300)으로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 상부 금형(200) 및 하부 금형(300)은 서로 밀착되거나, 이격되도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 상부 금형(200)과 하부 금형(300) 중 어느 하나는 고정되도록 형성될 수 있으며, 나머지 다른 하나는 가동되도록 형성되어 가동에 따라 상부 금형(200) 또는 하부 금형(300)이 서로 밀착되거나, 이격 될 수 있다. 본 실시예에서는 상부 금형(200)이 고정되고, 하부 금형(300)이 가동되도록 형성되어 서로 밀착되거나, 이격 될 수 있다.

상기 상부 금형(200)과 하부 금형(300)은 대체로 동일한 구성들로 이루어지며, 상부 금형(200)과 하부 금형(300)의 구성들은 서로 상하 대칭되는 구조를 가질 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 상부 금형(200)에 대해 상세히 설명하는 것으로 하부 금형(300)에 대한 구체적인 설명을 간소화한다.

상기 상부 금형(200)은 제1금형(210)과 제1금형(210)의 중심 영역에 구비된 제2금형(220)으로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 제1금형(110)에는 렌즈캐비티(110)가 형성될 수 있다.

이때, 상기 렌즈캐비티(110)는 렌즈(L)의 외관을 성형하는 공간으로, 렌즈(L)의 형상과 동일하게 형성될 수 있으며, 제1금형(110)에 등간격으로 복수개가 형성될 수 있다.

여기서, 상기 렌즈캐비티(110)는 상부 금형(200) 및 하부 금형(300) 중 적어도 하나에 구비되거나, 상부 금형(200) 또는 하부 금형(300)에 각각 형성되어 상부 금형(200) 및 하부 금형(300)의 밀착시 렌즈캐비티(110)가 형성될 수 있다. 이때, 렌즈캐비티(110)의 일측에는 후술되는 런너(120)로부터 공급되는 사출 원료를 렌즈캐비티(110) 내부로 주입시키는 게이트(111)가 형성될 수 있다.

상기 제2금형(220)은 제1금형(210)의 중심 영역에 구비되는 것으로, 제1금형(210)에 비해 열전도도가 높은 소재로 형성될 수 있다.

예컨대, 상기 제1금형(210)은 철(Fe) 또는 철(Fe)을 포함하는 철합금 소재로 형성될 수 있으며, 열전도도가 29 ~ 30W/m℃를 가질 수 있다. 이에 반해, 상기 제2금형(220)은 구리(Cu) 또는 구리(Cu), 베릴륨(Be) 및 코발트(Co)를 포함하는 구리 합금 소재로 형성될 수 있으며, 제1금형(210)에 비해 높은 열전도도인 100 ~ 105W/m℃를 가지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 제2금형(220)에는 외부로부터 사출 원료가 주입되는 스프루(121)와, 스프루(121)를 통해 주입되는 사출 원료를 렌즈캐비티(110)로 이동시키는 로드(122)를 포함하는 런너(120)가 구비될 수 있다.

이때, 상기 로드(122)는 렌즈캐비티(110)에 대응되어 같은 갯수가 구비될 수 있으며, 하나의 스프루(121)에 복수개의 로드(122)가 연결되도록 구비될 수 있다.

특히, 상기 스프루(121)와 복수개의 로드(122)가 연결되는 분기점이 제2금형(220)의 중심부에 위치하도록 구비되는 것이 바람직하다.

즉, 제1금형(210)에 렌즈캐비티(110)가 형성되고, 용융되어 높은 온도를 가진 사출 원료가 가장 먼저 공급되어 가장 많은 열이 집중되는 런너(120)가 제1금형(210) 보다 높은 열전도도를 가지는 제2금형(220)에 형성됨으로써, 집중되는 열을 바르게 분산시켜 국부적인 온도 상승을 방지하고, 냉각 시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 각각의 렌즈캐비티(110) 간의 온도 밸런스를 일정하게 유지하면서 냉각시킬 수 있으므로, 렌즈의 불량 발생을 줄이고, 고품질의 렌즈를 생산할 수 있다.

한편, 상기 제2금형(220)은 제1금형(210)의 상면 비하여 함몰되게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 제1금형(210)과 제2금형(220)은 소정의 높이 차이(T₁)를 가질 수 있으며, 제1금형(210)과 제2금형(220)의 높이 차이(T₁)는 5 ~ 7㎛일 수 있다.

또한, 상기 제1금형(210)과 제2금형(220)의 사이에는 갭(Gap)(400)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 갭(Gap)(400)은 제1금형(210)과 제2금형(220)의 조립시 제1금형(210)과 제2금형(220)의 사이에 형성되는 것으로, 10 ~ 15㎛로 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 제1금형(210)과 제2금형(220)의 높이 차이(T₁)와 제1금형(210)과 제2금형(220)의 사이에 형성된 갭(Gap)(400)을 통하여 렌즈(L)의 사출 공정의 진행시 캐비티(110) 또는 런너(120) 내에 발생되는 가스(gas)가 배출될 수 있으므로, 렌즈(L)에 발생되는 보이드(void)와 같은 가스로 인한 불량 발생을 방지할 수 있다.

한편, 상기 제1금형(210)과 제2금형(220)에는 각각 냉각수가 공급되는 냉각채널(510,520)이 구비될 수 있다.

여기서, 상기 제1금형(210)에는 제1금형(210)의 외곽을 따라 폐곡선 형태로 형성된 제1냉각채널(510)이 구비되고, 제2금형(220)에는 제2금형(220)의 외곽을 따라 폐곡선 형태로 형성된 제2냉각채널(520)이 구비될 수 있다.

즉, 상기 제1금형(210)과 제2금형(220)에 각각 제1냉각채널(510)과 제2냉각채널(520)이 구비됨으로써, 렌즈의 사출 성형시 공급된 사출 원료의 냉각 시간을 단축할 수 있으므로, 카메라 모듈용 렌즈의 생산성을 향상시킬 수 있다.

이때, 본 실시예에서는 제1냉각채널(510)과 제2냉각채널(520)이 모두 구비된 것으로 설명하였으나, 제1금형(210)에 형성되는 제1냉각채널(510)은 설계자의 설계에 따라 생략될 수 있다.

상기 하부 금형(300)은 앞서 설명한 상부 금형(200)의 제1금형(210)과 제2금형(220) 및 냉각채널(510,520)과 상하 대칭되도록 구비된 제1금형(310), 제2금형(320) 및 냉각채널(510,520)이 포함될 수 있다. 다만, 상기 하부 금형(300)에는 사출 원료가 주입되는 스프루(121)가 생략될 수 있다.

도 4a 및 4b는 종래의 렌즈 성형용 금형장치와, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 성형용 금형장치를 이용한 렌즈 성형 시 온도 변화를 비교하여 나타낸 그래프이다.

도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 종래의 렌즈 성형용 금형장치의 경우 사출 원료가 주입되는 스프루(121) 부분의 온도가 최대 148℃까지 상승하고, 렌즈캐비티(110), 게이트(111) 및 로드(122) 부분의 온도도 대략 138℃까지 상승한 후 냉각되는데 많은 시간이 소요되나, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈 성형용 금형장치의 경우 스프루(121), 렌즈캐비티(110), 게이트(111) 및 로드(122) 부분의 최대 온도가 132 ~ 136℃ 사이의 온도 분포를 가지며, 빠르게 냉각되는 것을 확인할 수 있다. 특히, 온도가 집중되는 스프루(121) 부분의 경우 종래의 렌즈 성형용 금형장치 보다 빠르게 냉각되는 것을 확인할 수 있다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

110 : 렌즈캐비티 120 : 런너
121 : 스프루 122 : 로드
200 : 상부 금형 210 : 제1금형
220 : 제2금형 300 : 하부 금형
310 : 제1금형 320 : 제2금형
400 : 갭 510 : 제1냉각채널
520 : 제2냉각채널

Claims

렌즈캐비티와 게이트가 형성된 제1금형; 및
상기 제1금형의 중심 영역에 구비되고, 상기 제1금형에 비해 열전도도가 높은 소재로 형성된 제2금형을 포함하되,
상기 제1금형은 전체가 동일한 열전도도를 갖는 소재로 형성되는 렌즈 성형용 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 제2금형은
상기 렌즈캐비티와 연결되어 사출 원료를 공급하는 런너가 구비되는 렌즈 성형용 금형장치.
제2항에 있어서,
상기 제1금형은
철(Fe) 또는 철(Fe)을 포함하는 철합금 소재로 형성되는 렌즈 성형용 금형장치.
제3항에 있어서,
상기 제2금형은
구리(Cu) 또는 구리(Cu)를 포함하는 구리 합금 소재로 형성되는 렌즈 성형용 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 제2금형은
상기 제1금형의 상면 비하여 함몰되게 형성되는 렌즈 성형용 금형장치.
제5항에 있어서,
상기 제1금형과 제2금형 사이에 갭(Gap)이 형성되는 렌즈 성형용 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 제2금형은
상기 제2금형의 외곽을 따라 폐곡선 형태로 형성된 제2냉각채널을 더 포함하는 렌즈 성형용 금형장치.
제7항에 있어서,
상기 제1금형은
상기 제1금형의 외곽을 따라 폐곡선 형태로 형성된 제1냉각채널을 더 포함하는 렌즈 성형용 금형장치.