KR102586718B1 - 프레스 타입 웨이퍼 렌즈 성형 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

프레스 타입 웨이퍼 렌즈 성형 장치 및 방법을 개시한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 수지를 가압하여 웨이퍼 렌즈 형태로 경화시켜 성형시키는 금형에 있어서, 수지를 가압하여 수지가 웨이퍼 렌즈로 성형될 수 있도록 하는 상부금형 및 수지를 주입받아 수지가 상기 상부금형에 의해 가압될 수 있도록 지지하는 하부금형을 포함하며, 상기 상부금형은 상기 하부금형을 바라보는 제1 면에 돌기 또는 오목부 중 어느 하나 및 상기 제1 면의 끝단에 구현된 돌출부를 포함하고, 상기 하부금형은 상기 상부금형을 바라보는 제2 면에 돌기 또는 오목부 중 어느 하나 및 상기 제2 면의 끝단부에 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 금형을 제공한다.

Description

프레스 타입 웨이퍼 렌즈 성형 장치 및 방법{Apparatus and Method for Forming Press Type Wafer Lens}
본 발명은 프레스 타입의 웨이퍼 렌즈를 성형하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적으로, 수지 재질의 원료는 금형에 의해 성형됨으로써 소형 카메라용 렌즈로 제조된다. 제작된 렌즈 성형물은 하나의 얇은 판에 여러 개의 렌즈가 배열된 형태를 가지며, 이를 렌즈 어레이(Lens Array) 또는 웨이퍼 렌즈(Wafer Lens)라고 한다.
이와 같은 웨이퍼 렌즈는 사출 성형 렌즈와 달리, 매우 얇은 박형 형태를 갖기 때문에, 통상 상부 금형과 하부 금형이 수지를 프레싱하는 형태로 제조된다. 종래의 웨이퍼 렌즈 제조 공정이 도 9 및 10에 도시되어 있다.
도 9 및 10은 종래의 웨이퍼 렌즈 제조 공정을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 하부 금형(910) 상으로 웨이퍼 렌즈로 제조될 수지(310)가 주입된다. 하부 금형(910)의 상부 금형을 바라보는 면(914) 상에는 수지가 경화될 때 렌즈 형태로 제조될 수 있도록 렌즈 형상을 갖는, 복수의 오목부(918)가 구현되어 있다. 반대로, 상부 금형(920)의 하부 금형을 바라보는 면(924) 상에는 수지가 렌즈 형태로 제조될 수 있도록 렌즈 형상을 갖는, 복수의 돌기(928)가 구현되어 있다.
이에 따라, 상부 금형(920)이 하부 금형(910)을 향해 하강하며 수지를 프레싱(Pressing)하게 되고, 프레싱하는 상태에서 수지가 경화됨에 따라 웨이퍼 렌즈로 제조된다.
다만, 종래의 하부 금형 및 상부 금형 내 서로를 바라보는 면(914, 924)은 평평한 형태로 구현되어 왔다. 가장 끝쪽에 위치하여 웨이퍼 렌즈로 제조될 수지(1010a, 1010b)는 중력 또는 표면장력에 의해 하부 금형의 면(914)을 따라 퍼지는 현상이 발생하게 된다. 이에 따라, 양 끝에 위치한 수지(1010a, 1010b)는 온전히 상부 금형(920)에 의해 프레싱되지 못해, 제조되어야 할 렌즈의 형상을 온전히 갖지 못하는 문제가 빈번하게 발생해 왔다.
이러한 문제를 해소하고자 종래에는 필요한 수지의 양보다 더 많은 양을 주입하여 모든 위치에서 상부 금형(920)에 의한 프레싱을 받을 수 있도록 하였다. 그러나 이는 필요량보다 많은 양의 수지가 주입되어야 했기에, 렌즈 제조비용의 상승을 야기했다.
본 발명의 일 실시예는, 적정량의 수지를 주입하더라도 모든 위치에서 온전한 형태의 렌즈로 성형될 수 있도록 한 금형, 이를 포함한 웨이퍼 렌즈 성형 장치 및 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 수지를 가압하여 웨이퍼 렌즈 형태로 경화시켜 성형시키는 금형에 있어서, 수지를 가압하여 수지가 웨이퍼 렌즈로 성형될 수 있도록 하는 상부금형 및 수지를 주입받아 수지가 상기 상부금형에 의해 가압될 수 있도록 지지하는 하부금형을 포함하며, 상기 상부금형은 상기 하부금형을 바라보는 제1 면에 돌기 또는 오목부 중 어느 하나 및 상기 제1 면의 끝단에 구현된 돌출부를 포함하고, 상기 하부금형은 상기 상부금형을 바라보는 제2 면에 돌기 또는 오목부 중 어느 하나 및 상기 제2 면의 끝단부에 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 금형을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 상부 금형은 상기 하부금형을 바라보는 제1 면에 돌기 또는 오목부 중 어느 하나를 기 설정된 간격마다 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 하부 금형은 상기 상부금형을 바라보는 제2 면에 돌기 또는 오목부 중 어느 하나를 기 설정된 간격마다 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 돌출부의 폭은 상기 홈의 폭보다 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 홈 간 최소 간격은 상기 돌출부 간 최소 간격보다 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 돌출부 및 상기 홈의 폭 차이와 상기 홈간 최소간격 및 상기 돌출부 간 최소간격의 차이는 서로 동일한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 수지를 가압하여 웨이퍼 렌즈 형태로 경화시켜 성형시키는 웨이퍼 렌즈 성형장치에 있어서, 상기 하부금형과 상기 상부금형과 수지를 주입하는 수지 공급모듈과 수지를 경화시키는 열처리 모듈과 상기 하부금형을 상기 수지 공급모듈이 수지를 주입하는 위치로 이동시키는 하부금형 이동모듈과 상기 상부금형을 상기 하부금형 상에서 상기 하부금형과 가까워지도록 하강시키거나, 상기 하부금형으로부터 멀어지도록 상승시키는 상부금형 이동모듈 및 상기 뤠이퍼 렌즈 성형장치 내 각 구성의 동작을 제어하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 렌즈 성형장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 수지는 열 경화성 수지인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 하부금형 이동모듈은 상기 수지가 상기 수지 공급모듈로부터 상기 하부금형의 제1 면 상에 주입될 수 있도록 상기 하부금형을 이동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 웨이퍼 렌즈 성형장치는 상기 하부금형, 상기 상부금형 및 상기 수지 공급모듈을 모니터링하는 모니터링 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 모니터링 모듈은 상기 하부금형으로 온전히 수지가 주입되고 있는지 여부 및 상기 상부금형과 상기 하부금형이 온전히 정렬하였는지 여부를 촬영하여 상기 제어모듈로 전달하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 웨이퍼 렌즈 성형장치가 수지를 가압하여 웨이퍼 렌즈 형태로 경화시켜 성형시키는 방법에 있어서, 하부금형으로 수지를 주입하는 주입과정과 상기 상부금형으로 수지를 가압하는 가압과정과 상기 수지를 열 경화시키는 경화과정 및 상기 상부금형을 상기 수지로부터 분리하는 분리과정을 포함하며, 상기 상부금형은 상기 하부금형을 바라보는 제1 면에 돌기 또는 오목부 중 어느 하나 및 상기 제1 면의 끝단에 구현된 돌출부를 포함하고, 상기 하부금형은 상기 상부금형을 바라보는 제2 면에 돌기 또는 오목부 중 어느 하나 및 상기 제2 면의 끝단부에 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 렌즈 성형방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 상부금형 및 상기 하부금형은 상기 제1 면 및 상기 제2 면에 각각 돌기 또는 오목부 중 어느 하나를 기 설정된 간격마다 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 적정량의 수지를 주입하더라도 모든 위치에서 온전한 형태의 렌즈로 성형될 수 있어, 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 렌즈 성형장치를 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 렌즈 성형장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상·하부 금형을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상·하부 금형 내 일부 구성의 길이와 간격을 도시한 도면이다.
도 5 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 렌즈 성형장치에 의해 수지가 렌즈로 성형되는 공정을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 렌즈 성형장치가 수지를 렌즈로 성형하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 9 및 10은 종래의 웨이퍼 렌즈 제조 공정을 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 렌즈 성형장치를 도시한 모식도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 렌즈 성형장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 렌즈 성형장치(100)는 하부금형 이동모듈(210), 상부금형 이동모듈(220), 하부금형(230), 상부금형(240), 수지 공급모듈(250), 열처리모듈(260) 및 제어모듈(270)을 포함한다. 나아가, 웨이퍼 렌즈 성형장치(100)는 모니터링 모듈(280)을 더 포함할 수 있다.
웨이퍼 렌즈 성형장치(100)는 웨이퍼 렌즈로 제조될 수지를 금형에 주입하여, 금형으로 가압(Pressing)하고 경화함으로서 수지를 웨이퍼 렌즈로 제조한다. 이때, 웨이퍼 렌즈 성형장치(100)는 수지가 갖는 표면장력 및 수지가 받는 중력에 의한 영향에 의해 가장 끝단에서 수지가 금형에 온전히 가압되지 못하는 종래의 문제를 해소하였다.
하부금형 이동모듈(210)은 제어모듈(270)의 제어에 따라 하부금형(230)을 이동시킨다. 하부금형 이동모듈(210)은 하부금형(230)의 일 측에 연결되어 있으며, 수지 공급모듈(250)이 하부금형(230)의 표면에 렌즈용 액상 수지를 공급할 수 있는 정위치로 하부금형(230)을 이동시킨다. 하부금형 이동모듈(210)은 하부금형(230)을 동, 서, 남, 북 방향으로 이동시킴으로써, 하부금형(230)이 기 설정된 방향으로 위치하도록 한다. 그리고 열처리모듈(260)에 의해 렌즈용 액상 수지가 완전히 경화되면, 하부금형 이동모듈(210)은 하부금형(230)을 웨이퍼 렌즈로부터 분리시킨다.
하부금형 이동모듈(210)은 복수의 이동 유닛을 구비할 수 있다. 이동 유닛은 롤러 또는 로봇 아암 등으로 구성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 하부금형(230)을 흠집없이 이동시킬 수 있는 수단이면 어떠한 것으로 대체되어도 무방하다.
수지 공급모듈(250)에 의해 하부금형(230)의 표면으로 렌즈용 액상 수지가 공급되면, 상부금형 이동모듈(220)은 제어모듈(270)의 제어에 따라 상부금형(240)를 하부금형(230) 상에 위치시킨다.
상부금형 이동모듈(220)은 제어모듈(270)의 제어에 따라 상부금형(240)을 상승시키거나 하강시킨다. 상부금형 이동모듈(220)은 상부금형(240)의 일 측에 고정되어 있으며, 유압 방식 등에 의해 상부금형(240)를 상승시키거나 하강시킬 수 있다. 이에 의해, 상부금형(240)는 하부금형(230)의 표면에 배치된 렌즈용 액상 수지를 가압(Pressing)할 수 있다. 그리고 열처리모듈(260)에 의해 렌즈용 액상 수지가 완전히 경화되면, 상부금형 이동모듈(220)은 상부금형(240)을 상승시켜 금형과 경화된 수지를 분리한다.
상부금형 이동모듈(220)은 복수의 이동 유닛을 구비할 수 있다. 이동 유닛은 롤러 또는 로봇 아암 등으로 구성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상부금형(240)을 흠집없이 이동시킬 수 있는 수단이면 어떠한 것으로 대체되어도 무방하다.
하부금형(230)은 수지를 주입받아, 상부금형에 의해 수지가 가압될 수 있도록 수지를 지지한다. 하부금형(230)은 하부금형 이동모듈(210)에 의해 정위치로 이동되며 수지를 주입받아 지지한다. 하부금형(230)은 수지가 가압되어 경화되며 웨이퍼 렌즈의 형상으로 구현될 수 있도록 하는 오목부(도 3을 참조하여 후술)를 포함한다. 이에 따라, 수지가 하부금형(230)으로 주입된 후, 상부금형에 의해 프레싱되고 열처리모듈(260)에 의해 경화되며 렌즈로 성형될 수 있다.
상부금형(240)은 수지를 가압하여 수지가 웨이퍼 렌즈로 성형될 수 있도록 한다. 상부금형(240)은 상부금형 이동모듈(220)에 의해 하부금형(230) 상으로 이동하며, 하부금형(230) 상에 수지가 온전히 주입되었을 경우 수지를 가압한다. 상부금형(240)은 수지가 가압되어 경화되며 웨이퍼 렌즈의 형상으로 구현될 수 있도록 하는 돌기(도 3을 참조하여 후술)를 포함한다. 수지의 가압과 경화가 완료된 경우, 상부금형(240)은 상부금형 이동모듈(220)에 의해 (경화된) 수지로부터 분리된다.
이때, 하부금형(230) 및 상부금형(240)은 각각 주입된 수지가 상부금형(240)에 의해 가압될 경우, 각 끝단으로 퍼지는 현상을 최소화할 수 있도록 하는 형상을 갖는다. 이에 따라, 종래와 같이 수지를 렌즈로 성형함에 있어, 성형된 웨이퍼 렌즈의 각 끝단의 품질이 떨어지는 문제를 방지할 수 있다. 각 금형의 형상에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조하여 후술한다.
수지 공급모듈(250)은 하부금형(230)의 표면으로 렌즈용 액상 수지를 공급한다. 렌즈용 액상 수지는 열에 의해 경화되는 성질을 갖는 열 경화성 수지, 예를 들어, 페놀 수지, 요소 수지 및 멜라민 수지 등으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 수지 공급모듈(250)은 니들(Needle) 등을 사용하여 렌즈용 액상 수지를 토출하거나 드롭(Drop)시키는 방법으로 공급할 수 있다. 수지 공급모듈(250)은 제어모듈(270)의 제어에 의해 기 설정된 양만큼의 렌즈용 액상 수지를 공급한다.
열처리모듈(260)은 렌즈용 액상 수지를 경화시키기 위해 수지로 열을 가한다. 전술한 대로, 주입되는 수지는 열경화성 수지이기 때문에, 열처리모듈(260)에 의해 가해지는 열로 경화될 수 있다. 열처리모듈(260)은 공간을 가열(Heating)하거나, 상부금형(240)에 열을 가하여 렌즈용 액상 수지를 경화시킨다. 열처리모듈(260)은 열 또는 기 설정된 대역의 파장을 갖는 자외선(UV)등을 사용하여 렌즈용 액상 수지를 경화시킬 수 있다.
제어모듈(270)은 웨이퍼 렌즈 성형장치(100) 내 각 구성의 동작을 제어한다.
제어모듈(270)은 하부금형 이동모듈(210)을 제어하여 하부금형(230)을 적정 위치로 이동시킨다. 제어모듈(270)은 수지 공급모듈(250)이 수지를 공급하는 지점으로 하부금형(230)을 이동시키도록 하부금형 이동모듈(210)을 제어한다. 하부금형(230)이 수지를 공급받을 수 있는 지점까지 이동한 경우, 제어모듈(270)은 하부금형(230)으로 수지를 공급하도록 수지 공급모듈(250)을 제어한다.
하부금형(230)으로 수지가 주입된 경우, 제어모듈(270)은 상부금형(240)이 하부금형(230) 상에 위치할 수 있도록 상부금형 이동모듈(220)을 제어한다. 이때, 전술한 대로, 하부금형(230)과 상부금형(240)은 각각 수지가 퍼지는 현상을 최소화할 수 있는 형상을 구비하고 있다. 하부금형(230)과 상부금형(240)의 형상은 서로 맞물릴 수 있도록 구현되기에, 형상을 정렬하는 것으로 용이하게 각 금형(230, 240)들의 정렬이 가능해진다. 제어모듈(270)은 각 금형(230, 240)에 구현된 형상을 정렬함으로서, 각 금형(230, 240)을 정렬할 수 있다.
각 금형(230, 240)이 정렬된 후, 제어모듈(270)은 상부금형 이동모듈(220)을 제어하여 상부금형(240)이 수지를 가압하도록 한다. 제어모듈(270)은 가압을 진행하며, 열처리 모듈(260)을 제어하여 수지를 경화시키도록 한다.
경화가 완료된 경우, 제어모듈(270)은 경화된 수지로부터 상부금형(240)이 분리되도록 상부금형 이동모듈(220)을 제어한다. 이와 같은 제어모듈(270)의 제어에 따라 수지가 웨이퍼 렌즈로 성형된다.
나아가, 웨이퍼 렌즈 성형장치(100)는 모니터링 모듈(280)을 포함할 수 있다. 모니터링 모듈(280)은 웨이퍼 렌즈 성형장치(100) 내 각 구성, 특히, 하부금형(230), 상부금형(240) 및 수지 공급모듈(250)을 모니터링하여, 온전히 금형들이 정위치로 이동하였는지 여부, 온전히 각 금형들이 정렬하였는지 여부 및 하부금형(230)으로 수지가 온전히 주입되었는지 여부를 촬영한다. 모니터링 모듈(280)은 촬영한 영상을 제어모듈(270)로 전달함으로서, 제어모듈(270)이 각 구성을 제어하는데 보다 원활히 제어할 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상·하부 금형을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 하부금형(230)은 오목부(234) 및 홈(236)을 포함하고, 상부금형(240)은 돌기(246) 및 돌출부(249)를 포함한다. 다만, 도 3에는 수지를 렌즈 형상으로 성형하기 위해 하부금형(230)에 오목부(234)가, 상부 금형(240)에 돌기(246)가 구현된 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 각 금형에 양자가 바뀌어 구현될 수도 있고 오목부 또는 돌기 중 어느 하나가 양 금형 모두에 구현될 수도 있다.
하부금형(230)의 상부금형(240)을 바라보는 제1 면(232)에 오목부(234)가 구현된다. 오목부(234)는 상부금형(240)의 돌기(246)와 함께 렌즈의 형상을 형성하여, 수지가 상부금형(240)에 의해 가압될 경우 웨이퍼 렌즈의 형상을 갖도록 한다. 수지를 웨이퍼 렌즈로 성형하기 위해, 오목부(234)는 하부금형(230)의 제1 면(232)에 기 설정된 간격마다 구현될 수 있다.
하부금형(230)의 제1 면(232) 내 끝단부에 홈(236)이 구현된다. 홈(236)은 제1 면(232)에 충분한 양의 수지가 주입될 수 있도록 제1 면(232)의 끝단부에 구현되며, 제1 면(232)의 끝단에 가드부(238)가 구현될 수 있도록 끝단으로부터 가드부(238)만큼의 간격은 떨어져 구현된다. 하부금형(230)의 제1 면(232)에 홈(236)이 구현됨에 따라, 상부금형(240)이 수지를 가압하기 위해 하강할 경우 각 끝단부에서 수지가 상부금형으로부터 온전히 가압되지 못하는 현상을 방지할수 있다.
또한, 홈(236)이 제1 면(232) 내 끝단부에 구현되며 가드부(238)가 형성된다. 가드부(238)는 상부금형(240)에 의해 홈(236)으로 흘러 넘친 수지가 외부로 배출되는 것을 방지한다.
상부금형(240)의 하부금형(230)을 바라보는 제2 면(243)에 돌기(246)가 구현된다. 돌기(246)는 오목부(234)와 함께 렌즈의 형상을 형성하여, 수지를 웨이퍼 렌즈의 형상으로 성형시킨다. 돌기(246), 역시, 오목부(234)와 마찬가지로 상부금형(240)의 제2 면(243)에 기 설정된 간격마다 구현될 수 있다. 기 설정된 간격마다 구현됨에 있어, 돌기(246)는 오목부(234)와 대응되는 위치에 구현됨으로서 수지를 어레이 형태의 렌즈로 성형할 수 있도록 한다.
상부금형(240)은 제2 면(243)의 끝단에 돌출부(249)를 형성한다. 돌출부(249)는 제2 면(243)의 끝단에 구현됨에 따라, 상부금형(240)이 수지를 가압하는 경우, 수지가 퍼지는 정도를 감소시킨다. 상부금형에 돌출부(249)가 없는 종래의 금형이 수지를 가압할 경우, 수지는 가압에 의해 제한없이 퍼질 수 있으며, 수지의 각 끝단은 중력 또는 표면장력에 의해 상부금형으로부터 온전한 가압을 받지 못하게 된다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 상부금형(240)은 돌출부(249)가 끝단에 구현되어 있기에, 수지가 가압에 의해 제한없이 퍼지는 것을 방지하며, 적어도 하부금형의 제1 면(232) 상에 주입된 수지는 모든 부분에서 상부금형의 가압을 받을 수 있도록 한다.
이처럼, 하부금형의 제1 면(232) 상에 주입된 수지가 모든 부분에서 상부금형(240)의 가압을 받을 수 있도록 홈(236), 돌출부(249), 돌출부간 최소 간격 및 홈간 최소간격은 도 4와 같이 구현된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상·하부 금형 내 일부 구성의 길이와 간격을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 홈(236)의 폭을 a'으로, 돌출부(249)의 폭을 a로 정의하면, a'이 a보다 크도록 설정된다. 또한, 하부금형 내에서 홈과 인접한 홈 간 최소 간격을 b'으로, 상부금형 내에서 돌출부와 인접한 돌출부 간 최소 간격을 b라 정의하면, b가 b' 보다 크도록 설정된다. 이에 따라, 상부금형(240)이 하부금형(230)으로 근접할 경우 홈(236)으로 돌출부(249)가 진입하게 되는데, 하부금형(230)의 제1 면(232)과 돌출부(249)간 일부 간격이 형성된다. b와 b'이 동일하여 돌출부(249)와 제1 면(232)이 틈없이 온전히 밀착될 경우, 수지가 경화되며 수지 내에 기공이나 홀 등이 발생하게 된다. 이를 방지하기 위해, 돌출부(249)와 제1 면(232) 간에 틈이 형성되며, 경화과정에서 발생할 수 있는 공기 등이 배출될 수 있도록 한다. 또한, 과주입된 수지가 전술한 틈으로 배출될 수 있도록 한다.
이때, a' 및 a 간 길이차이와 b 및 b'간 길이차이는 기 설정된 길이, 예를 들어, 5mm 이하일 수 있다. 각 길이차이가 기 설정된 길이 이하이어야, 경화과정에서 공기 등이 온전히 배출되면서도, 수지가 돌출부(249)에 의해 지지되어 퍼지는 현상을 최소화할 수 있다.
또한, a'-a와 b-b'는 동일하게 구현될 수 있다. 양자가 동일해야 각 금형이 정위치에 배치되어 수지를 가압하는 과정에서 금형 간에 충돌하는 일이 최소화될 수 있다.
이처럼 구현된 하부금형(230) 및 상부금형(240)에 의해, 수지는 도 5 내지 7에 도시된 바와 같이 주입되어 경화된다.
도 5 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 렌즈 성형장치에 의해 수지가 렌즈로 성형되는 공정을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 하부금형(230)의 제1 면(232) 상으로 수지(310)가 주입된다.
도 6을 참조하면, 상부금형(240)이 하부금형(230)을 향해 하강하며 수지(310)를 가압한다. 이때, 전술한 바와 같이 상부금형(240) 내 돌출부(249)는 수지가 퍼지는 현상을 방지하는 동시에, 돌출부(249)와 홈(236)이 온전히 밀착되지 않아 일부의 수지는 틈 사이로 배출될 수 있도록 한다. 돌출부(249)에 의해 경화될 수지 끝단까지도 상부금형(240)에 의해 온전히 가압될 수 있으며, 경화과정에서 생성되는 공기 등은 틈 사이로 온전히 배출될 수 있다. 이에 따라, 수지는 성형되어야 할 형태로 온전히 경화될 수 있다.
도 7을 참조하면, 수지의 경화가 진행되며, 경화가 완료되면 상부금형(240)이 경화된 수지로부터 멀어진다. 이에 따라, 전 부분에서 온전한 형태의 웨이퍼 렌즈가 성형될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 렌즈 성형장치가 수지를 렌즈로 성형하는 방법을 도시한 순서도이다.
웨이퍼 렌즈 성형장치(100)는 하부금형(230)으로 수지를 주입한다(S810).
웨이퍼 렌즈 성형장치(100)는 상부금형(240)으로 수지를 가압한다(S820).
웨이퍼 렌즈 성형장치(100)는 수지를 열 경화시킨다(S830).
웨이퍼 렌즈 성형장치(100)는 열 경화 후 상부금형(240)을 수지로부터 분리한다(S840).
도 8에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 각 도면에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 8은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 8에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 웨이퍼 렌즈 성형장치
210: 하부금형 이동모듈
220: 상부금형 이동모듈
230, 910: 하부금형
232: 제1 면
234, 918: 오목부
236: 홈
238: 가드부
240, 920: 상부금형
243: 제2 면
246, 928: 돌기
249: 돌출부
250: 수지 공급모듈
260: 열처리모듈
270: 제어모듈
280: 모니터링 모듈
310: 수지

Claims (13)

  1. 수지를 가압하여 웨이퍼 렌즈 형태로 경화시켜 성형시키는 금형에 있어서,
    수지를 가압하여 수지가 웨이퍼 렌즈로 성형될 수 있도록 하는 상부금형; 및
    수지를 주입받아 수지가 상기 상부금형에 의해 가압될 수 있도록 지지하는 하부금형을 포함하며,
    상기 상부금형은 상기 하부금형을 바라보는 제1 면에 돌기 또는 오목부 중 어느 하나 및 상기 제1 면의 끝단에 구현된 돌출부를 포함하고,
    상기 하부금형은 상기 상부금형을 바라보는 제2 면에 돌기 또는 오목부 중 어느 하나, 상기 제2 면의 끝단부에 구현되는 홈 및 상기 홈으로 흘러넘친 수지가 외부로 배출되는 것을 방지하는 가드부를 포함하고,
    상기 돌기 및 오목부는 렌즈의 형상을 형성하여, 수지가 상기 상부금형에 의해 가압될 경우, 웨이퍼 렌즈의 형상을 갖도록 하고,
    상기 상부 금형은 상기 하부금형을 바라보는 제1 면에 돌기 또는 오목부 중 어느 하나를 기 설정된 간격마다 포함하고,
    상기 하부 금형은 상기 상부금형을 바라보는 제2 면에 돌기 또는 오목부 중 어느 하나를 기 설정된 간격마다 포함하고,
    상기 홈은 상기 제2 면의 끝단에 가드부가 구현될 수 있드록 끝단으로부터 상기 가드부의 간격만큼 떨어져 구현되고,
    상기 상부금형은 끝단에 돌출부를 포함함에 따라, 수지가 가압에 의해 제한없이 퍼지는 것을 방지하여, 수지의 각 끝단이 중력 도는 표면장력에 의해 상부금형으로부터 온전한 가압을 받지 못하는 문제를 해소하고,
    상기 홈의 폭이 상기 돌출부의 폭보다 크도록 구현되고, 상기 돌출부 간 최소 간격이 상기 홈 간 최소간격보다 크도록 구현되며,
    상기 홈의 폭과 상기 돌출부의 폭의 차이가 상기 돌출부 간 최소 간격과 상기 홈 간 최소간격의 차이와 동일하게 구현됨으로써, 각 금형이 정위치에 배치되어 수지를 가압하는 과정에서 금형 간에 충돌이 발생하는 것을 최소화하는 것을 특징으로 하는 금형.
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  6. 삭제
  7. 수지를 가압하여 웨이퍼 렌즈 형태로 경화시켜 성형시키는 웨이퍼 렌즈 성형장치에 있어서,
    제1항의 하부금형;
    제1항의 상부금형;
    수지를 주입하는 수지 공급모듈;
    수지를 경화시키는 열처리 모듈;
    상기 하부금형을 상기 수지 공급모듈이 수지를 주입하는 위치로 이동시키는 하부금형 이동모듈;
    상기 상부금형을 상기 하부금형 상에서 상기 하부금형과 가까워지도록 하강시키거나, 상기 하부금형으로부터 멀어지도록 상승시키는 상부금형 이동모듈; 및
    상기 웨이퍼 렌즈 성형장치 내 각 구성의 동작을 제어하는 제어모듈
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 렌즈 성형장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수지는,
    열 경화성 수지인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 렌즈 성형장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 하부금형 이동모듈은,
    상기 수지가 상기 수지 공급모듈로부터 상기 하부금형의 제1 면 상에 주입될 수 있도록 상기 하부금형을 이동시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 렌즈 성형장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 하부금형, 상기 상부금형 및 상기 수지 공급모듈을 모니터링하는 모니터링 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 렌즈 성형장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 모니터링 모듈은,
    상기 하부금형으로 온전히 수지가 주입되고 있는지 여부 및 상기 상부금형과 상기 하부금형이 온전히 정렬하였는지 여부를 촬영하여 상기 제어모듈로 전달하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 렌즈 성형장치.
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  13. 삭제
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