KR20140111217A - 렌즈 액츄에이터, 카메라 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마그네트와 코일의 상호 작용에 의하여 피사체에 대한 초점 조절을 수행하는 렌즈 액츄에이터, 이를 포함하는 카메라 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터는 렌즈 조립체를 수용하는 캐리어 및/또는 구동 부재의 외측을 에워싸며 이를 지지하는 케이스 부재가 금속 재질로 제조된다. 따라서 프레스 성형 등에 의하여 어레이 형태로 렌즈 액츄에이터를 구성하는 부품들을 제조할 수 있고, 용접 공정을 통하여 이들 부품들을 조립하거나 고온에서 열경화를 통하여 견고하게 부품들을 조립할 수 있으며, 부품 조립 후에 안정적으로 마그네트에 대한 탈자가 가능하다.

Description

렌즈 액츄에이터, 카메라 모듈 및 그 제조 방법{LENS ACTUATOR, CAMERA MODULE AND PROCESS OF MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 렌즈 액츄에이터 및 카메라 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모바일 기기에 장착되는 렌즈 액츄에이터, 이 렌즈 액츄에이터를 포함하는 카메라 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
전자 통신 기술이 지속적으로 발전하면서, 하나의 기기에 다양한 기능을 갖는 정보 통신 기술이 융합되는 디지털 컨버전스(Digital Convergence)가 주목을 받고 있다. 대표적으로 기본적인 통화 기능뿐만 아니라 디지털 카메라, MP3, 방송, 금융, 인터넷 등을 구현하고 있는 휴대용 모바일 기기를 들 수 있다.
휴대용 모바일 기기에 장착되는 카메라 모듈에는 피사체에 대한 초점 조절을 위하여 렌즈 액츄에이터가 탑재되는데, 그 중에서 이른바 보이스-코일 모터(Voice-Coil Motor, 이하, VCM) 방식의 렌즈 액츄에이터가 가장 일반적으로 사용된다. 보이스-코일 액츄에이터(Voice-Coil Actuator, VCA)라고도 일컬어지는 VCM 방식이란, 마그네트와 코일 사이의 상호작용을 통하여 피사체에 대한 초점을 조절하는 방식을 말하는데, 도 1은 종래 VCM 방식을 채택한 렌즈 액츄에이터를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1에 도시한 것과 같이, 종래 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터(1)는 통상적으로 다수인 초점 조절용 렌즈(L)로 이루어진 렌즈 유닛이 수용된 렌즈 배럴(10)의 외측으로 체결된 캐리어(12)와, 이 캐리어(12)의 외주를 따라 구동 부재로서의 마그네트(22), 마그네트의 자력을 제어하기 위한 요크(24) 및 코일(26)이 배치되어 있다. 한편, 캐리어(12) 및 구동 부재의 상단에 배치되는 상부 커버(27)와, 구동 부재의 외측을 감싸는 하부 커버(28) 및 캐리어(12)의 하단을 지지하는 베이스(30)가 형성되어 있는데, 베이스(30)의 하단 내주에는 도시하지 않은 필터와 고해상도 이미지 센서가 구비되어 있다.
이에 따라, 자력을 발생하는 마그네트(22)와, 마그네트(22)에 대향 배치되며 외부의 전류가 공급되는 코일(26)의 상호작용에 의하여 캐리어(12) 및 그 내부에 수용된 렌즈 배럴(10)이 광축 방향을 따라 상하 이동함에 따라, 렌즈 배럴(10) 내부에 수용된 렌즈(L)와 그 하부에 배치되는 이미지 센서(미도시)와의 상대적인 거리가 조절되어 피사체에 대한 초점 조절이 이루어진다. 이때, 캐리어(12)가 광축 방향으로 이동할 때, 탄성력을 제공할 수 있도록 캐리어(12)의 상단과 하단에 각각 상부 스프링(32) 및 하부 스프링(34)이 배치된다.
그런데 종래의 렌즈 액츄에이터(1)에서 캐리어(12), 커버(27, 28) 및 베이스(30)는 통상적으로 폴리카보네이트와 같은 절연 수지의 플라스틱 재질로서 사출 성형을 통하여 제조된다. 따라서 이들 부품들을 성형한 뒤에 별개로 절단한 뒤에 렌즈 액츄에이터(1)로 조립하여야 하므로 공정상 효율이 저하된다. 아울러, 플라스틱 재질로 제조되므로 금속 재질의 다른 부품들, 예를 들어 마그네트(22), 요크(24) 및 코일(26)과 함께 조립될 때 결합력이 취약할 뿐만 아니라, 이들 플라스틱 재질의 부품이 변성되지 않는 낮은 온도에서 본딩제를 경화시켜야 하므로 부품들 사이의 접착이나 결합이 견고하지 않다.
아울러, 플라스틱 재질의 특성 상 높은 온도, 예를 들어 150℃ 이상의 온도에서는 이들 플라스틱 재질의 부품이 변성될 우려가 있기 때문에, 표면 실장 기술(Surface Mounting Technology, SMT)을 이용하여 이들 부품들을 납땜(soldering)의 방법으로 결합하는 리플로우(reflow) 공정에서는 플라스틱 재질의 변성 온도보다 낮은 온도에서 실장 공정을 진행하여야 하므로, 충분한 납땜이 이루어지지 않는다. 특히, 고온의 리플로우 공정이 진행되는 과정에서 피사체에 대한 초점 조절과 관련한 구동력을 발휘하기 위하여 필수적인 마그네트(22)가 탈자(demagnetizing)되어, 즉 마그네트(22)의 자성이 손실 또는 열화되는 문제점도 있었다.
뿐만 아니라, 종래 캐리어(12)가 플라스틱 재질로 제조되기 때문에, 코일(26)을 비롯한 구동 부재를 캐리어(12)의 외주에 직접 부착하는데 어려움이 존재한다. 따라서 종래의 렌즈 액츄에이터(1)에 있어서 코일(26)은 캐리어(12)의 하단 외주에 외측을 향하여 연장되어 있는 걸림단의 상단에 안착되는데, 코일(26)을 안착시키기 위하여 이 걸림단은 코일(26)의 외주에 비하여 외측으로 더 연장되어 있다.
이에 따라 걸림단이 형성되지 않은 캐리어(12)의 외주에서 걸림단의 외주까지의 거리(d1)는 코일(26)의 내경과 외경 사이의 두께에, 코일(26)의 외주에서부터 걸림단의 외주까지의 거리를 더하여야 하므로, 캐리어(12)의 최대 외경은 걸림단이 형성되지 않은 캐리어(12)의 외경에, 캐리어(12)의 외주에서 걸림단의 외주까지의 거리(d1)를 더한 크기(t)를 최소한 갖는다. 뿐만 아니라, 코일(26)을 배치하기 위해서는 캐리어(12)의 하부는 걸림단의 광축 방향의 두께에 코일(26)의 높이를 더한 크기(h1)를 가져야 하므로, 캐리어(12)의 광축 방향의 전체 길이 역시 이를 반영하여 'h'의 높이를 가져야 한다. 즉, 종래 렌즈 액츄에이터(1)의 중앙을 형성하는 캐리어(12)는 최소한의 크기(즉, 가로 방향으로는 최소한 t, 높이는 최소한 h)를 가질 수밖에 없으므로, 그런데 점차 소형화, 경량화가 요구되는 모바일 기기에 탑재되는 카메라 모듈을 구성하는 렌즈 액츄에이터(1)의 전체적인 크기를 줄이는데 한계가 존재하였다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 조립 공정의 효율성을 증가시킬 수 있으며, 각각의 부품들이 보다 견고하게 고정, 결합할 수 있는 렌즈 액츄에이터, 카메라 모듈 및 이들의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고온의 조립 공정에 의한 마그네트의 탈자를 보완할 수 있으며, 용접 공정에 의하여 부품간 결합이 가능하며 어레이 형태로 구성 부품들을 제공할 수 있는 렌즈 액츄에이터, 카메라 모듈 및 이들의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 소형화가 가능한 렌즈 액츄에이터, 카메라 모듈 및 이들의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
전술한 목적을 갖는 본 발명은 마그네트와 코일의 상호 작용을 통하여 피사체에 대한 초점을 조절하는 렌즈 액츄에이터로서, 렌즈 조립체를 수용하는 캐리어; 상기 캐리어의 외주를 따라 배치되는 마그네트와, 상기 마그네트에서 발생하는 자속을 제어하는 요크와, 전원을 인가받는 코일을 포함하는 구동 부재; 및 상기 캐리어 및 상기 구동 부재의 외측을 에워싸는 커버와, 상기 캐리어 및 상기 구동 부재를 지지하는 베이스를 포함하는 케이스 부재를 포함하며, 상기 캐리어, 상기 커버, 및 상기 베이스 중에서 적어도 하나는 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 렌즈 액츄에이터를 제공한다.
예를 들어, 상기 금속은 알루미늄, 마그네슘, 텅스텐, 니켈, 티타늄, 크롬 및 이들의 산화물 및 이들 금속 또는 다른 금속과의 합금으로 구성되는 군에서 선택될 수 있으며, 선택적으로 상기 케이스 부재는 상기 베이스를 지지하는 센서 홀더를 더욱 포함할 수 있으며, 상기 캐리어, 상기 커버, 및 상기 베이스는 모두 금속으로 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 전술한 렌즈 액츄에이터; 및 상기 케이스 부재의 하단에 조립되며, 상기 렌즈 액츄에이터를 통과한 빛을 수광하는 결상 영역을 갖는 이미지 센서를 포함하는 모바일 기기용 카메라 모듈을 제공한다.
또한, 본 발명은 마그네트와 코일을 포함하는 구동부의 상호 작용을 통하여 피사체에 대한 초점을 조절하는 렌즈 액츄에이터의 제조 방법으로서, 커버의 저면에 마그네트와 상기 마그네트에서 발생하는 자속을 제어하는 요크를 적층하여 마그네트 조립체를 조립하는 단계; 렌즈 조립체를 수용할 수 있는 캐리어의 외측에 코일을 배치하고, 상기 코일이 배치된 캐리어의 저면을 베이스와 결합하여 베이스 조립체를 형성하는 단계; 및 상기 마그네트 조립체와 상기 베이스 조립체를 결합하는 단계를 포함하고, 상기 캐리어, 상기 커버, 및 상기 베이스 중에서 적어도 하나는 금속으로 제조되며, 상기 캐리어, 상기 커버, 및 상기 베이스 중에서 적어도 하나는 프레스 성형, 다이캐스팅 또는 에칭 성형 공정을 통하여 제조되는 것을 특징으로 하는 렌즈 액츄에이터의 제조 방법을 제공한다.
이때, 상기 베이스 조립체를 형성하는 단계에서, 상기 베이스의 저면으로 센서 홀더를 결합하는 단계를 더욱 포함할 수 있으며, 상기 캐리어, 상기 커버, 및 상기 베이스는 모두 금속으로서 프레스 성형, 다이캐스팅, 에칭 성형 공정을 통하여 제조될 수 있다. 일례로, 상기 캐리어, 상기 커버, 및 상기 베이스 중에서 적어도 하나는 프레스 성형을 통하여 어레이 형태로 공급될 수 있다.
또한, 본 발명은 보이스-코일 모터 방식의 카메라 모듈을 제조하는 방법으로서, 렌즈 유닛을 수용할 수 있는 캐리어, 상기 캐리어의 외주를 따라 배치되며 보이스-코일 모터를 구성하는 구동 부재, 및 상기 구동 부재를 감싸는 커버 및 베이스를 포함하는 케이스 부재를 포함하는 렌즈 액츄에이터를, 기판 상에 이미지 센서가 본딩된 이미지 센서 모듈에 결합하는 단계 - 상기 캐리어 및 상기 케이스 부재 중에서 적어도 하나는 금속으로서, 프레스 성형, 다이캐스팅 또는 에칭 성형 공정을 통하여 제조됨; 상기 렌즈 액츄에이터가 결합된 이미지 센서 모듈을 리플로우를 통과시켜, 카메라 모듈을 이루는 부품들을 실장하는 단계; 및 상기 리플로우를 통과한 렌즈 액츄에이터를 구성하는 마그네트에 자성을 부여하는 착자 단계를 포함하는 카메라 모듈의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 보이스-코일 모터 방식의 카메라 모듈을 제조하는 방법으로서, 렌즈 유닛을 수용할 수 있는 캐리어, 상기 캐리어의 외주를 따라 배치되며 보이스-코일 모터를 구성하는 구동 부재, 및 상기 구동 부재를 감싸는 커버 및 베이스를 포함하는 케이스 부재를 포함하는 렌즈 액츄에이터를, 기판 상에 이미지 센서가 본딩되며 센서 홀더 내주에 결합된 이미지 센서 모듈에 결합하는 단계 - 상기 캐리어, 상기 커버 및 상기 베이스 중에서 적어도 하나는 금속으로서, 프레스 성형, 다이캐스팅 또는 에칭 성형 공정을 통하여 제조됨; 상기 렌즈 액츄에이터가 결합된 이미지 센서 모듈을 리플로우를 통과시켜, 카메라 모듈을 이루는 부품들을 실장하는 단계; 및 상기 리플로우를 통과한 렌즈 액츄에이터를 구성하는 마그네트에 자성을 부여하는 착자 단계를 포함하는 카메라 모듈의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에서는 렌즈 조립체를 수용하는 캐리어, 구동 부재를 에워싸고 지지하는 캐리어 부재 중 적어도 일부가 금속으로 가공, 성형된다. 따라서 이들 재질은 프레스, 다이캐스팅, 에칭 및 기계 가공 등을 통하여 성형될 수 있으며, 예를 들어 150℃ 이상의 온도에서도 변형이 일어나지 않는다. 따라서 예를 들어 SMT 공정과 같은 구성 부품들의 실장 공정에서 마그네트가 탈자되었을 경우에도 이를 보완할 수 있으며, 금속 성분이기 때문에 전기 용접, 레이저 용접, 마찰 용접, 아크 용접 및 플라즈마 용접을 통해서 이들을 결합할 수 있으며, 또는 고온의 접착 공정이 가능하므로 견고하게 결합될 수 있다.
아울러, 이들 금속 부품들을 예를 들어 프레스 성형을 통하여 어레이형태로 공급할 수 있어서 렌즈 액츄에이터를 조립할 때 지그 역할이 가능한 어레이 구조를 채택할 수 있어서 조립 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 코일을 캐리어의 외주에 직접 부착할 수 있으므로, 캐리어의 크기와 높이를 줄일 수 있어서, 캐리어가 중앙에 형성되는 렌즈 액츄에이터의 크기를 줄일 수 있어서, 카메라 모듈의 소형화를 유도할 수 있는 이점을 갖는다.
도 1은 종래 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터를 구성하는 부품들의 결합 관계를 개략적으로 도시한 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터를 개략적으로 도시한 외관 사시도.
도 4a 및 도 4b는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 라인을 따라 절단한 단면도로서, 도 4a는 절개된 상태의 단면도이고, 도 4b는 절단 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터의 제조 공정을 개략적으로 도시한 플로 차트.
도 6a는 예를 들어 프레스 성형 공정을 통하여 어리에 형태로 공급되는 각각의 커버로 상단 탄성 부재, 마그네트 및 요크가 적층되어 연속적으로 마그네트 조립체가 조립되는 과정을 도시한 도면이고 도 6b는 본 발명에 따른 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터를 구성하는 마그네트 조립체의 개략적인 사시도.
도 7a는 어레이 형태의 캐리어에 코일이 연속적으로 부착되는 과정을 도시한 도면이고, 도 7b는 캐리어-코일-하부 탄성 부재가 어레이 형태의 베이스와 연속적으로 결합되는 과정을 도시한 도면이며, 도 7c는 본 발명에 따른 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터를 구성하는 베이스 조립체의 개략적인 사시도.
도 8은 마그네트 조립체와, 베이스 조립체를 결합한 상태의 렌즈 액츄에이터의 개략적인 사시도.
도 9는 렌즈 액츄에이터의 외측에 실드 케이스를 부착한 상태의 렌즈 액츄에이터를 도시한 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터를 채택한 카메라 모듈의 제조 공정을 개략적으로 도시한 플로 차트.
도 11은 본 발명의 렌즈 액츄에이터에 이미지 센서 모듈을 결합한 상태의 카메라 모듈의 단면도.
도 12는 본 발명에 따라 리플로우를 통과하여 부품들이 실장된 카메라 모듈에 예시적인 착자 수단을 접근시켜 마그네트를 착자하는 상태를 개략적으로 도시한 도면.
도 13은 본 발명에 따라 리플로우를 통과한 카메라 모듈에 후-착자 공정을 수행하여, 렌즈 액츄에이터를 구성하는 마그네트가 일예로서 광축 방향으로 분극된 상태를 도시한 단면도.
도 14는 본 발명에 따라 렌즈 액츄에이터의 중앙으로 렌즈 조립체가 체결되어, 최종적으로 조립이 완료된 카메라 모듈의 단면도.
본 발명을 설명하기 전에 일부 용어의 의미는 다음과 같다. 본 명세서에서 '금속' 또는 '금속 재질'이란, 1개 이상의 금속 또는 금속 합금, 이들의 금속산화물을 포함하며, 이들 금속의 기능을 강화. 향상시키거나 가공성을 개선하기 위한 첨가제가 함유되어 있는 금속, 금속 합금 또는 금속산화물을 포함하는 의미로 해석된다. 첨가제로는 부식 방지제, 계면활성제, 강도 향상제, 난연 첨가제, 융점 조절제, 방청제, 에멀션화제, 변색방지제 등을 들 수 있다. 예를 들어, 금속 수산화물, 금속 탄산염, 금속 인산염과 같은 금속 무기산염이나 금속아세트산염과 같은 금속유기산염, 금속유기화합물이나, 탄소나노튜브(CNT), 탄소나노와이어(CNW), 흑연(graphite)이나, 무기산염 등과 같은 무기물 성분, 지방산, 지방산 에스테르, 알코올인산염 등의 금속 첨가제를 들 수 있다.
본 명세서에서 '어레이(array)' 또는 '어레이 형태'란 하나 이상의 라인을 통하여 부품을 실질적으로 동시에 제조하거나 순차적으로 공급하는 형태를 의미한다. 도면에서는 예시적으로 1행의 어레이를 통하여 특정 구성 부품이 4개가 일렬로 배열되어 제조, 공급되는 상태를 보여주고 있다. 하지만, 1행은 물론이고 다수의 행 및/또는 열을 통하여 하나 이상의 부품이 제조, 공급될 수 있다.
본 명세서에서는 피사체 쪽을 상단, 상측으로 기재하고, 피사체 쪽에 대향되는 이미지 센서 모듈이 형성된 쪽을 하단, 하측으로 기재하지만 이는 단순히 설명의 편의를 위한 것이라는 점에 유의하여야 한다. 이하 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명에 대해서 설명한다.
본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터의 구성에 대하여 첨부하는 도 2 내지 도 4b를 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터(100)는 렌즈 조립체(110, 도 14 참조)가 내부에 체결될 수 있도록 중공 형상의 캐리어(210)와, 캐리어(210)의 외주를 따라 배치되며, 보이스-코일 모터(VCM) 방식의 구동 부재(120)와, 상기 캐리어(210) 및 구동 부재(120)의 상단 외측 및 외주를 에워싸는 동시에 이들을 지지하는 케이스 부재(130)를 포함하고 있다. 아울러, 구동 부재(120)에서 발생하는 구동력에 의하여 캐리어(210)의 광축 방향으로의 이동을 제어할 수 있도록 캐리어(210)의 상단과 하단에 각각 탄성 부재(402, 404)가 연결되어 있다.
캐리어(210)는 피사체에 대한 촬상을 위하여 적절한 곡률 및 크기를 가지는 다수의 렌즈(L1 내지 L4, 도 14)로 구성되는 렌즈 조립체(110, 도 14)를 내부에 수용, 체결할 수 있도록 그 내주에 나사산이 형성되어 있는 대략 원통 형상의 중공체이다. 따라서 캐리어(210)가 광축 방향으로 가동하면, 그 내부에 수용된 렌즈 조립체(110, 도 14) 역시 광축 방향으로 이동하므로, 피사체에 대한 초점 거리가 변경되면서 자동-초점 조절을 구현한다. 본 발명에 따른 캐리어(210)는 금속으로 제조될 수 있는데, 일례로, 캐리어(210)는 알루미늄, 마그네슘, 텅스텐, 니켈, 티타늄, 크롬 및 이들의 산화물 및 이들 금속 또는 다른 금속과의 합금으로 구성되는 군에서 선택되는 금속으로 제조될 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄, 알루미나 및 알루미늄과 다른 금속과의 합금일 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 캐리어(210)는 프레스 성형, 다이캐스팅 성형, 에칭 성형 및/또는 기계 가공 성형 등의 방법으로 가공될 수 있다.
VCM 방식의 구동 부재(120)는 캐리어(210)의 외주를 따라 배치되는데, 구동 부재(120)는 자계를 발생하는 마그네트(310), 마그네트(310)에서 발생하는 자속을 제어하기 위한 요크(320, 330) 및 외부 전원으로부터 전원을 인가받는 코일(220)로 구성될 수 있다.
마그네트(310)는 캐리어(210)의 상단 외주와 일정 간격 이격된 형태로 배치될 수 있도록 중공되어 있으며, 마그네트(310)는 광축 방향의 평면에서 볼 때 대략 원통 형상이다. 특히, 후술하는 사각 형상 커버(410)의 변부(邊部, 412)에 대응하는 마그네트(310)의 변부(312a)는 직선 형태로 절단되는 형태, 즉 면취되어 있는 반면, 커버(410)의 네 모서리에 해당하는 각부(角部, 414)에 대응되는 마그네트(310)의 모서리부(312b)는 소정의 곡률을 갖는 곡면 형태로 만곡되어 있다. 이에 따라 마그네트(310)는 커버(410)의 내측으로만 배치될 수 있다. 마그네트(310)는 예를 들어 네오듐계 소재일 수 있지만, 그 외에도 VCM 방식의 영구자석을 위하여 사용된 소재가 사용될 수 있다.
마그네트(310)로부터 발생하는 자력의 흐름(자속)을 특정 방향으로만 제어할 수 있도록 자기투과율이 우수한 철, 니켈, 냉간압연강 등의 도전성 물질로 제조되는 요크(320, 330)가 마그네트(310)의 상단, 하단 및 내주를 에워싸는 형태로 배치된다. 예를 들어, 마그네트(310)의 상단 및 내주를 따라 연장되는 대략 "ㄱ"자 형태의 단면을 갖는 제 1 요크(내측 요크, 320)가 배치되고, 마그네트(310)의 외주 쪽 저면에서 대략 "ㄱ"자 형태의 단면을 가지면서 하향 연장되어 마그네트(310)를 지지하는 제 2 요크(외측 요크, 330)가 배치된다.
제 1 요크(320)의 상단(322)은 하단(324)에 비하여 외측으로 확장되어 있다. 제 1 요크(320)의 외측으로 확장된 상단(322) 구조로 인하여, 상단 탄성 부재(402)는 제 1 요크(320)의 상단(322)에 안착될 수 있을 뿐만 아니라, 마그네트(310)의 상면이 제 1 요크(320)의 상단(322)의 저면과 면접함으로써 마그네트(310)가 안정적으로 배치될 수 있다. 한편, 제 2 요크(330)의 상단(332) 역시 그 하단(334)에 비하여 외측으로 확장되어 마그네트(310)가 안정적으로 지지될 수 있다.
아울러, 제 1 요크(320) 및 제 2 요크(330)는 광축 방향의 평면에서 볼 때 대략 원형이지만, 이들 요크의 상단(322, 332)의 외주 단면은 전술한 마그네트(310)에 대응되는 형태이다. 즉, 커버(410)의 변부(412)에 대응되는 요크 상단(322, 332)의 변부(323a, 333a)는 직선 형태로 절취되어 있는 반면, 커버(410)의 각부(414)에 대응되는 모서리부(323b, 333b)는 만곡되어, 요크(320, 330)가 커버(410)의 내주에 배치될 수 있다. 한편, 제 2 요크(330) 하단(334)의 외주 영역 중에서 제 2 요크(330) 상단의 모서리부(333b)에 대응되는 외주에는 외측으로 연장된 돌출단(336)이 형성되어 있다. 돌출단(336)의 중앙으로 체결홈(338)이 형성되어 있는데, 커버(410)의 각부(414)에서 하향 연장된 체결부(416) 하단의 체결단(418)이 삽입됨으로써, 후술하는 마그네트 조립체(300, 도 6a 참조)가 조립될 수 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 것과 같이, 제 1 요크(320) 상단(322) 저면은 마그네트(310)의 상단과 면접하고, 제 1 요크(320)의 하단(324) 외주는 마그네트(310)의 내주에 대향적으로 배치되어, 제 1 요크(320)가 마그네트(310)의 상단과 내주를 에워싸는 형태로 배치된다. 특히 제 1 요크(320)의 하단(324) 내주는 캐리어(210)의 외주와 밀착되어 있지만, 제 1 요크(320)의 하단(324) 외주는 마그네트(310)의 내주와 소정 간극을 두고 대향하도록 배치되어 있다. 이에 따라 마그네트(310)의 상단 내주에서 발생하는 자속의 누설을 감소시킬 수 있고, 마그네트(310)로부터 발생하는 자속이 광축에 수직한 방향으로만 흐를 수 있도록 유도한다.
또한, 마그네트(310)의 외측 저면과 제 2 요크(330)의 상단(332)이 면접할 수 있도록 제 2 요크(330)의 상단(332)은 외측으로 연장되어 있는 반면, 제 2 요크(330)의 하단(334) 내경은 마그네트(310)의 내경에 비하여 큰 중공을 이루도록 형성되어 있다. 제 2 요크(330)의 하단(334) 내주는 캐리어(210)의 하단 외주에 밀착, 배치되는 코일(220)의 외주와 대향적으로 배치될 수 있는데, 이에 따라 마그네트(310)의 저면으로부터 발생하는 누설 자속을 억제함으로써, 자속을 효율적으로 제어할 수 있다. 즉, 마그네트(310)에서 발생한 자속은 렌즈 액츄에이터(100)의 직경 방향, 광축에 수직한 방향으로만 흐를 수 있도록 제어되고, 마그네트(310)에 의해 발생한 자기장이 코일(220)로 집중되기 때문에, 렌즈 액츄에이터(100)의 구동력을 향상시킬 수 있다.
한편, 외부 전원(미도시)과 전기적으로 연결되어 피사체에 대한 초점 조절 과정에서 소정의 전류가 인가되면 마그네트(310)에서 발생하는 자기장과 상호작용함으로써, 로렌츠의 힘에 의한 구동력을 생성시킬 수 있도록 권선된 형태의 코일(220)이 캐리어(210)의 하단 외주에 밀착, 배치된다. 도 4b에 도시한 것과 같이, 코일(220)의 상면은 마그네트(310)의 저면과 이격되는 형태로 배치되어 있기 때문에, 캐리어(210)의 광축 방향 이동으로 인하여 코일(220)이 광축 방향으로 이동할 수 있는 공간이 마련된다. 이때, 코일(220)의 내주는 제 1 요크(320)의 하단(324) 외주와 대향적으로 배치되고, 코일(220)의 외주는 제 2 요크(340)의 하단(334) 내주와 대향적으로 배치되어 있다.
따라서 외부 전원(미도시)으로부터 코일(220)로 전류가 인가되면 코일(220)에 전계가 형성되고, 코일(220)의 주위에는 마그네트(310)로부터 요크(320, 340)를 경유하는 방향으로 자계가 형성되어 있으므로, 로렌츠의 힘에 의해서 코일(220)과 결합되어 있는 캐리어(210)는 자계 방향에 수직한 광축 방향으로 구동된다. 즉, 상술한 것과 같은 배치를 갖는 마그네트(310) 및 코일(220)에 따른 유도자기력에 의하여 캐리어(210)가 광축 방향으로 상향 또는 하향 직선 운동을 하게 된다. 코일(220)은 일반적으로 구리 합금-선을 사용하여 대략 원통 형상으로 권취해서 형성된다. 예를 들어, 코일(220)의 양 끝단은 센서 홀더(430)의 저면으로부터 하향 도출되는 형태로서 구리 합금 등의 도체로 이루어진 전극(미도시)으로 후술하는 리플로우 공정을 통한 납땜 등의 방법으로 각각 접속될 수 있다. 선택적으로 코일(220)로 전류를 인가시키기 위하여 예를 들어 코일(220)의 양 끝단을 탄성부재(402, 404)에 연결하고, 탄성부재의 단부를 전극으로 접속시키는 방법을 채택할 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면 금속 재질의 코일(220)은 금속 재질의 캐리어(210)의 외주에 용접 공정 등을 통하여 직접 연결될 수 있으므로, 캐리어(210)의 외주에 코일(220)을 안착시키기 위한 걸림단이 필요 없다. 따라서 캐리어(210)의 외경에서부터 실질적으로 코일(220)의 직경(d2)에 해당하는 만큼만 외측으로 돌출되기 때문에, 캐리어(210)의 광축 방향에 수직한 방향의 크기는 코일(220)을 포함하더라도 캐리어(210)의 자체의 외경에 코일(220)의 내경과 외경 사이의 두께 "d2"만을 더한 거리인 "T"에 불과하고, 이는 종래 캐리어의 최대 외경 "t"에 비하여 작다. 아울러, 광축 방향에 있어서도 캐리어(210)의 외측으로 코일(220)의 높이에 해당하는 "h2" 정도의 크기만 요구되므로(즉, 걸림단의 높이에 해당하는 거리가 감소하므로), 캐리어(210)의 높이 "H" 역시 종래 캐리어의 높이 "h"에 비하여 작다. 이처럼 캐리어(210)의 크기를 감소시킬 수 있으므로 동일한 구동력을 갖는 렌즈 액츄에이터(100)를 종래에 비하여 소형화할 수 있다.
한편, 광축을 따라 상하 왕복 운동을 반복하는 캐리어(210) 및 코일(220)과, 위치가 고정되는 마그네트(310) 및 요크(320, 330) 사이를 중개하여 구동 부재(120)에 의한 구동력에 대한 복원력을 제공하고, 코일(220)로 급전 경로를 제공할 수 있도록, 캐리어(210)의 상단과 하단에 탄성부재(402, 404)가 배치된다. 탄성부재(402, 404)는 예를 들어 원주를 따라 파형의 홈이 형성되는 물결무늬 판-스프링으로서, 외부 충격을 완화시키면서 복원력을 향상시킬 수 있다.
상단 탄성 부재(402)의 내주 영역은 캐리어(210)의 상단에 안착되는데, 예를 들어 열-코킹 공정을 이용하거나 본딩제를 캐리어(210)의 상단 및/또는 상단 탄성 부재(402)의 저면에 도포하고 UV 경화 공정이나 열경화에 의하여 결합할 수 있다. 또는 솔더 크림을 캐리어(210)의 상단 및/또는 상단 탄성 부재(402)의 저면에 도포한 뒤 후술하는 리플로우 공정(s1040)을 통하여 상단 탄성 부재(402)의 내주 영역을 캐리어(210)의 상단과 결합, 부착할 수 있다.
이때, 상단 탄성 부재(402)의 외주 영역은 커버(410)와 제 1 요크(320) 사이에 개재되어 있지만, 상단 탄성 부재(402)의 내주 영역은 캐리어(210)의 상단에 열-코킹 또는 본딩 등의 방법으로 결합되어 있다. 상단 탄성 부재(402)의 내주 영역 상면에서 구속하는 수단이 없으므로, 캐리어(210)의 광축 방향 이동에 대응하여 상단 탄성 부재(402)의 내주 영역은 탄성력에 따라 그 위치를 변경하여 광축 방향으로 상승, 하강할 수 있다. 반면, 상단 탄성 부재(402)의 외주 영역은 커버(410)의 저면과 제 1 요크(320)의 상면 사이에 개재, 고정되어 있으므로, 캐리어(210)의 광축 방향 이동에도 불구하고, 상단 탄성 부재(402)의 외주 영역의 위치는 고정된다.
한편, 하단 탄성 부재(404)는 제 1 하단 탄성 부재(404a) 및 제 2 하단 탄성 부재(404)로 구분되는 형태로 형성될 수 있다. 제 2 탄성 부재(404)의 모서리부에는 관통홀(405)이 형성되어 있어서, 커버(410)의 각부(414)에서 하향 연장된 체결부(416) 하단의 체결단(418)이 삽입될 수 있다. 이에 따라 하단 탄성 부재(404)가 커버(410)와 베이스(420) 사이에서 안정적으로 개재될 수 있다.
하단 탄성 부재(404)의 외주 영역은 제 2 요크(330)의 저면과 베이스(420)의 상면 사이에 밀착, 개재되어 있는 반면, 하단 탄성 부재(404)의 내주 영역은 예를 들어 캐리어(210)의 하단에 본딩 또는 열-코킹 등의 방법으로 결합되어 있을 뿐이므로 하단 탄성 부재(404)의 내주를 저면에서 구속하는 별도의 수단이 존재하지 않는다. 따라서 캐리어(210)가 광축 방향을 따라 이동하는 경우, 하단 탄성 부재(404)의 외주 영역은 그 위치가 고정되는 반면, 하단 탄성 부재(404)의 내주 영역은 캐리어(210)의 이동에 대응하여 광축 방향으로 탄성적으로 그 위치가 가변될 수 있다.
상단 탄성부재(402)는 캐리어(210) 상단 및 제 1 요크(320)의 상면에 안착되도록 배치되고, 하단 탄성부재(404)는 캐리어(210)의 저면과 베이스(420)의 상면 사이에 배치된다. 따라서 탄성부재(402, 404)는 구동 부재(120)에서 발생하는 구동력에 대한 반발력을 발휘함으로써 피사체에 대한 초점 조절 과정에서 캐리어(210)가 급속하게 광축 방향으로 이동하는 것을 방지한다. 아울러, 캐리어(210)의 외주를 따라 부착되는 코일(220)로 전류를 인가하기 위한 급전 경로를 제공할 수 있도록, 예를 들어 하단 탄성 부재(402)로 급전 단자(미도시)가 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 케이스 부재(130)는 캐리어(210) 및 구동 부재(120)를 수용하는 동시에 렌즈 액츄에이터(100)의 외형을 제공한다. 이를 위하여 본 발명의 케이스 부재(130)는 대략 사각 형상의 커버(410), 베이스(420) 및 선택적으로 센서 홀더(430)를 포함하며, 필요에 따라 실드 케이스(440, 도 9 참조)가 결합된다.
커버(410)는 캐리어(210) 및 구동 부재(120)의 상단 외측을 에워싸는 대략 4각 형상의 부재로서, 사각형의 각 변을 형성하는 변부(邊部, 412)와 각각의 변부(412) 사이의 모서리 영역, 즉 각부(角部, 414)를 형성한다. 각부(414)의 체결부(416)는 구동 부재(120)의 모서리부 외측을 에워쌀 수 있도록 하향 연장되며, 체결부(416) 하단의 체결단(418)은 제 2 요크(330)의 외주에 형성된 돌출단에 형성된 체결홈(338) 및 하단 탄성 부재(404)의 모서리 영역에 형성된 관통홀(405)로 내입되어 이들 부품을 안정적으로 결합할 수 있다.
하단 탄성 부재(420)의 저면으로 대략 4각 형상의 중공부를 갖는 베이스(420)가 배치된다. 베이스(420)의 중공 영역 인근에 상향 돌출하는 걸림단(422)이 형성되어 있어서, 베이스(420) 상단에 안착되는 하단 탄성 부재(404)의 내주가 이 걸림단(422)의 저면으로 개재되고, 이에 따라 하단 탄성 부재(404)가 베이스(420) 상단에 안착될 수 있다.
베이스(420)의 하단으로는 캐리어(210)의 하단을 지지하는 센서 홀더(430)가 결합되어, 렌즈 액츄에이터(100)의 하단 외형을 제공한다. 센서 홀더(430)의 중앙은 중공 영역인 윈도우로서, 캐리어(210) 내에 수용된 렌즈 조립체(110, 도 14)를 관통한 피사체에 대한 촬상 영역을 제공한다. 후술하는 것처럼, 센서 홀더(430)의 내주로는 적외선 차단 필터(630, 도 11)가 배치되며, 센서 홀더(430)의 하단 내주로 기판(610, 도 11) 상에 배치된 촬상 소자로서의 이미지 센서(620, 도 11)가 본딩된 이미지 센서 모듈(600, 도 11)이 결합, 탑재되어, 렌즈 액츄에이터(100)를 통하여 결합된 피사체를 촬상하여 전기 신호로 변환한다.
케이스 부재(130)를 형성하는 커버(410) 및 베이스(420) 중에서 적어도 하나는 금속 재질로 제조된다. 일례로 커버(410) 및/또는 베이스(420)는 알루미늄, 마그네슘, 텅스텐, 니켈, 티타늄, 크롬 및 이들의 산화물 및 이들 금속 또는 다른 금속과의 합금으로 구성되는 군에서 선택되는 금속으로 제조될 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄, 알루미나 및 알루미늄과 다른 금속과의 합금일 수 있다. 이에 따라 커버(410) 및/또는 베이스(420)는 프레스 성형, 다이캐스팅 성형, 에칭 성형 및/또는 기계 가공 성형 등의 방법으로 가공될 수 있다. 반면, 센서 홀더(430)는 예를 들어 유리가 함유된 폴리카보네이트와 같은 절연 수지로 제조되며, 예를 들어 사출 성형을 통하여 제조될 수 있다.
이어서, 본 발명에 따른 렌즈 액츄에이터(100)의 제조 방법에 대해서 첨부하는 도 5 내지 도 9를 참조하면서 설명한다. 렌즈 액츄에이터(100)의 상단을 구성하는 마그네트 조립체(300)를 형성하기 위하여, 프레스 성형, 다이캐스팅, 에칭 성형 및 기계 가공 등의 공정을 통하여 중공부를 갖는 금속 재질의 커버(410)를 형성한다(s510). 이어서, 금속 재질의 커버(410)의 저면으로 순차적으로 상단 탄성 부재(402), 제 1 요크(320), 마그네트(310) 및 제 2 요크(330)를 순차적으로 적층하여 마그네트 조립체(300)를 형성한다(s520).
전술한 것과 같이, 커버(410)의 각부(414)를 구성하는 체결부(416)는 하향 연장되어 있어서, 커버(410)의 내측에 배치되는 상단 탄성 부재(402), 요크(320, 330) 및 마그네트(310)의 외측을 에워쌀 수 있다. 제 1 요크(320)의 상단(322, 도 2)이 상단 탄성 부재(402)의 외측 영역의 저면을 압박하도록 배치되고, 제 1 요크(320)의 하단(324, 도 2) 외주와 커버(410)의 내주 사이로 마그네트(310)가 이격 배치된다. 제 2 요크(330)의 상단(332, 도 2)은 마그네트(310)의 저면과 면접되는 형태로 배치되고, 제 2 요크(330)의 하단(334, 도 2) 내주는 제 1 요크(320)의 하단(324, 도 2)의 외주와 대향되는 형태로 배치된다.
이때, 요크(320, 330) 상단(322, 324, 도 2)의 변부(323a, 333a, 도 2) 및 마그네트(310)의 변부(312a, 도 2)는 직선 형태로 절취되어 있고, 커버(410)의 변부(412, 도 2) 역시 이에 대응하여 직선 형태이다. 따라서 요크(320, 330) 상단(322, 324, 도 2)의 변부(323a, 333a, 도 2) 및 마그네트(310)의 변부(312a, 도 2)는 커버(410)의 변부(412, 도 2)의 내주에 대응하여 배치될 수 있다. 또한, 요크(320, 330) 상단(322, 332, 도 2)의 모서리부(323b, 333b, 도 2) 및 마그네트(310)의 모서리부(312b, 도 2)는 일정한 곡률을 가지면서 만곡되어 있는데, 커버(410)의 각부(414, 도 2)에서 하향 연장되는 체결부(416)의 내주 역시 이에 대응하여 내측으로 만곡된 곡면을 형성하고 있다. 따라서 요크(320, 330) 상단(322, 324, 도 2)의 모서리부(323b, 333b, 도 2) 및 마그네트(310)의 모서리부(312b, 도 2)는 커버(410)의 각부(414, 도 2) 중 하향 연장되는 체결부(416)의 내주에 대응하여 배치될 수 있다. 이에 따라, 상단 탄성 부재(402), 제 1 요크(320), 마그네트(310) 및 제 2 요크(330)가 커버(410)의 내측에 배치될 수 있다.
후술하는 것과 같이, 본 발명에서는 렌즈 액츄에이터(100)와 이미지 센서 모듈(600, 도 11)을 결합한 뒤에 1회의 리플로우 공정을 수행하는데, 렌즈 액츄에이터(100)를 구성하는 마그네트(310)가 착자(着磁)한 채로 리플로우 공정을 수행하면 자성(磁性)이 열화되거나 손실될 수 있다. 따라서 통상적으로 VCM 방식의 렌즈 액츄에이터를 조립할 때 착자된 상태의 마그네트를 사용하는 것과 달리, 본 발명의 렌즈 액츄에이터(100) 조립 단계에서 마그네트(310)는 착자되지 않은 상태로서, 커버(410)의 저면에 적층, 배치될 수 있다. 선택적으로 마그네트(310)는 예를 들어 광축 방향으로 분극된 상태로 커버(410)의 저면에 적층, 배치될 수 있으며, 리플로우 공정(s1040) 이후의 착자 공정(s1050)에서 재-착자될 수도 있다.
이때, 금속 재질의 커버(410)는 프레스 성형 등의 가공을 통하여 어레이 형태로 공급될 수 있다. 따라서 도 6a에 도시한 것과 같이, 예를 들어 하나의 라인에 다수의 커버(410a, 410b, 410c, 410d)가 어레이 형태로 공급될 수 있으며, 각각의 커버(410a, 410b, 410c, 410d)의 내측으로 상단 탄성 부재(402), 제 1 요크(320), 마그네트(310) 및 제 2 요크(330)가 순차적으로 적층될 수 있다. 종래의 커버는 플라스틱 재질로 사출 성형에 의하여 제조되기 때문에, 각각의 사출 성형물로서의 커버를 절단하고, 절단된 각각의 커버에 상단 탄성 부재, 마그네트 및 요크를 배치하여야 한다. 반면, 본 발명에 따른 커버(410)는 금속 재질로서 프레스 성형, 다이캐스팅 성형, 에칭 성형 및/또는 기계 가공 공정 등의 어레이 형태로 하나 이상의 라인에 동시에 다수의 커버(410)를 제조, 공급할 수 있으며, 공급된 커버(410) 각각에 상단 탄성 부재(402), 마그네트(310) 및 요크(320, 330)를 배치하기만 하면 마그네트 조립체(300)를 형성할 수 있으므로 조립 공정의 효율성을 도모할 수 있다.
아울러, 커버(410)의 저면에 최종적으로 적층되는 제 2 요크(330)의 외주에 외측으로 연장된 돌출단(336, 도 2)에 형성된 체결홈(338)으로 커버(410)의 각부(414)에서 하향 연장된 체결부(416) 하단의 체결단(418)이 내입되어, 커버(410)의 내측으로 상단 탄성 부재(404), 마그네트(310) 및 요크(320, 330)가 안정적으로 배치될 수 있어서 견고한 마그네트 조립체(300)를 형성한다.
필요에 따라, 상단 탄성 부재(402), 제 1 요크(320), 마그네트(310) 및 제 2 요크(330)가 커버(410) 저면의 내측으로 안정적으로 조립될 수 있도록, 예를 들어 커버(410)의 하향 연장된 체결부(416)의 내주에 솔더 크림을 인쇄하고, 후술하는 리플로우 공정(s1040)을 통해서 상단 탄성 부재(402), 마그네트(310) 및 요크(320, 330)를 커버(410)의 내측에 실장함으로써, 보다 견고한 마그네트 조립체(300)를 형성할 수 있다. 또는 마그네트 조립체(300)를 구성하는 부품들이 모두 금속 재질이기 때문에, 커버(410)의 저면에 상단 탄성 부재(402), 제 1 요크(320), 마그네트(310), 제 2 요크(330)가 적층된 상태에서 전기 용접, 레이저 용접, 마찰 용접, 아크 용접 및 플라즈마 용접 등의 공정을 통해서 이들을 결합할 수 있다.
렌즈 액츄에이터(100)의 상단을 구성하는 마그네트 조립체(300)를 형성하는 단계(s510)와 병행적으로 예를 들어 프레스 성형 등에 의하여 베이스(420) 등을 형성한다(s530). 이어서 캐리어(210), 코일(320), 베이스(420) 및 센서 홀더(430) 등을 결합하여 베이스 조립체(200)를 형성하여(s540), 렌즈 액츄에이터(100)의 하단을 구성한다. 도 7a에 도시된 것과 같이 금속 재질의 캐리어(210)의 외주를 따라 코일(220)을 결합한다. 커버(410)와 마찬가지로 금속 재질의 캐리어(210)는 프레스 성형 등의 어레이 형태로 하나 이상의 라인에 동시에 다수의 캐리어(210a, 210b, 210c, 210d)를 제조, 공급할 수 있으므로, 공급된 각각의 캐리어(210a, 210b, 210c, 210d)의 외주에 전도성 금속, 예를 들어 구리-합금으로 제조되는 코일(220)을 결합할 수 있다.
캐리어(210)와 코일(220)은 모두 금속 재질이기 때문에, 캐리어(210)의 외주에 솔더 크림을 도포하고 후술하는 리플로우 공정을 통한 납땜 등의 방법을 채택하여 코일(220)을 캐리어(210)의 외주에 결합시킬 수 있다. 또는 캐리어(210)의 외주에 본딩제를 도포하고 본딩제를 통하여 코일(220)이 캐리어(210)의 외주에 도포될 수 있다. 캐리어(210)와 코일(220)은 모두 금속 재질로서 고온에서도 변성이 되지 않기 때문에, 고온에서 경화되는 본딩제를 사용함으로써 캐리어(210)의 외주에 코일(220)이 견고하게 결합될 수 있다. 또는 캐리어(210)의 외주에 코일(220)을 밀착시킨 상태에서, 전기 용접, 레이저 용접, 마찰 용접, 아크 용접 및 플라즈마 용접 등의 공정을 통해서 이들을 결합할 수 있다.
이어서, 예를 들어 코일(220)이 외주에 결합된 캐리어(210)의 저면으로 판상 스프링일 수 있는 하단 탄성 부재(404)가 결합된다. 캐리어(210)의 저면으로 하단 탄상 부재(404)를 결합하기 위한 방법으로 적절한 본딩제를 사용하여 UV 경화 또는 열경화시키거나, 코킹 공정을 사용할 수 있다. 선택적으로, 캐리어(210)의 저면 및/또는 하단 탄성 부재(404)의 상면으로 솔더 크림을 도포한 뒤, 후술하는 리플로우 공정(s1010)을 통해서 캐리어(210)의 하단으로 하단 탄성부재(404)를 안정적으로 고정, 부착하는 방법을 채택할 수 있다. 또는 전기 용접, 레이저 용접, 마찰 용접, 아크 용접 및 플라즈마 용접 등의 공정을 통해서 이들을 결합할 수 있다.
이어서, 도 7b에 도시된 것과 같이 캐리어(210)의 외주에 코일(220)이 배치되고 캐리어(210)의 저면에 하단 탄성 부재(404)가 결합된 코일 조립체의 저면으로 베이스(420)가 결합된다. 금속 재질일 수 있는 베이스(420)는 프레스 성형, 다이캐스팅, 에칭 성형 및/또는 기계 가공 성형을 통하여 제조될 수 있다. 따라서 도 7b에 도시된 것과 같이 어리에 형태로 하나 이상의 라인에 동시에 다수의 베이스(420a, 420b, 420c, 420d)를 공급할 수 있고, 공급된 각각의 베이스(420a, 420b, 420c, 420d)의 상면으로 캐리어(210)-코일(220)-하단 탄성 부재(404)로 구성되는 코일 조립체를 결합할 수 있다. 베이스(420)를 코일 조립체와 결합하기 위한 방법으로 베이스(420)의 중공부 외측 상면에 적절한 본딩제를 도포하는 방법을 채택할 수 있으며, 바람직하게는 베이스(420)의 상면에 솔더 크림을 적절한 두께로 도포한 뒤, 후술하는 리플로우 공정(s1010)을 통하여 베이스(420)를 캐리어(210) 및/또는 제 2 요크(340)의 하단에 견고하게 결합시킬 수 있다. 또는 전기 용접, 레이저 용접, 마찰 용접, 아크 용접 및 플라즈마 용접 등의 공정을 통해서 베이스(420)를 코일 조립체의 저면에 결합할 수도 있다.
이어서, 선택적으로 베이스(420)의 하단으로 중공부를 갖는 센서 홀더(430)가 결합할 수 있다. 일례로 센서 홀더(430)는 이미지 센서(620, 도 11)과 결합하기 전에, 렌즈 액츄에이터(100)의 하단을 구성하는 베이스 조립체(200)를 구성하여 베이스(420)의 하단에 결합할 수도 있다. 선택적으로 센서 홀더(430)는 렌즈 액츄에이터(100)의 베이스 조립체(200)를 형성하는 과정에서 베이스(420)와 결합되지 않을 수 있다. 이 경우, 센서 홀더(430)는 내주 및 하단에 각각 적외선 차단 필터(630, 도 11)와 이미지 센서 모듈(600, 도 11)이 결합된 상태에서, 즉 센서 홀더(430)가 이미지 센서 모듈(600)을 구성한 상태에서 렌즈 액츄에이터(100)와 결합될 수 있다.
베이스(420)와 센서 홀더(430)를 결합하기 위하여, 센서 홀더(430)의 상면에 본딩제를 도포하거나 센서 홀더(430)의 상면에 솔더 크림을 적절한 두께로 도포한 뒤, 후술하는 리플로우 공정을 통하여 센서 홀더(430)를 베이스(420)의 저면에 납땜하는 방법을 채택할 수 있다.
예를 들어 센서 홀더(430) 내주에는 렌즈 유닛을 통해 입사되는 광(光) 중에서 근적외선 영역의 파장들을 제거하기 위한 적외선 차단 필터(IR cut filter, 630, 도 11) 및 이미지 센서 모듈(600, 도 11)이 결합될 수 있다. 최종적으로 조립되는 카메라 모듈에서 피사체로부터 가장 먼 쪽에 배치되는 이미지 센서(620, 도 11)는 광-신호를 전기적 신호로 변환하여 화상을 형성할 때 가시광선 영역은 물론 근적외선 영역도 감지하기 때문에, 이미지 센서로 광 신호가 도달하기 전에 적외선 차단 필터(630)를 통하여 근적외선 영역의 파장들을 제거한다. 적외선 차단 필터(630)는 유리 또는 플라스틱 원판에 굴절율이 상이한 2가지 물질(TiO2, SiO2 또는 Ta2O5/SiO2)을 교대로 증착시킨(30-40층) 적외선 차단 필터층을 증착, 형성한 광학 필터로 구성된다.
적외선 차단 필터(630)를 센서 홀더(430)의 내주에 부착하기 위한 방법으로서, 예를 들어 센서 홀더(430)의 중앙 개방부인 윈도우 주변을 따라 베이스(430)의 저면에 형성되는 필터 안착부(미도시)에 본딩제를 도포하고 적외선 차단 필터(630)를 이 안착부에 재치, 안착시킨 뒤 UV 경화하는 방법을 고려해 볼 수 있다. 바람직하게는 센서 홀더(430) 저면의 필터 안착부에 솔더 크림을 도포한 뒤, 적외선 차단 필터(630)를 재치, 안착시킨 뒤에 경화 공정이나 후술하는 리플로우 공정을 통해서 센서 홀더(430)의 저면에 적외선 차단 필터(630)를 고정, 부착할 수 있다. 예를 들어, 센서 홀더(430)의 저면에는 적외선 차단 필터(630)가 부착되어, 최종적으로 렌즈와 이미지 센서(620) 사이에 배치되기 때문에, 이미지 센서(620)로 유입되는 과도한 장파장의 빛을 차단할 수 있다. 이러한 과정을 통하여 도 7c에 도시되어 있는 것과 같은 베이스 조립체(200)를 제조한다.
이어서, 전술한 방법에 따라 각각 제조된 마그네트 조립체(300, 도 6b)와 베이스 조립체(200, 도 7c)를 결합(s550)하여, 도 8에 도시한 것과 같은 렌즈 액츄에이터(100)의 상단과 하단의 외형을 제공한다. 이때, 커버(410)의 각부(414)의 하향 연장된 체결부(416) 하단에 형성된 체결단(418)은 하단 탄성 부재(404)의 모서리에 형성된 관통홀(405, 도 2)로 내삽될 수 있다.
커버(410)의 저면과 베이스(420)의 상면이 안정적으로 결합할 수 있도록 마그네트 조립체(300)와 베이스 조립체(200)를 결합하는 과정에서 본딩제를 사용할 수 있다. 예를 들어 커버(410)의 각부(414) 중 하향 연장되는 체결부(416)의 저면이나 이에 대응되는 베이스(420)의 모서리부 상면에 본딩제를 도포하여 UV 경화 또는 열경화에 의하여 결합하는 방법이나, 베이스(420)의 상면에 솔더 크림을 도포한 뒤 후술하는 리플로우 공정(s1040)을 통하여 마그네트 조립체(300)의 외측을 이루는 커버(410)와 베이스 조립체(200)를 구성하는 베이스(420)가 안정적으로 결합할 수 있다. 또는 커버(410)와 베이스 조립체(200)를 전기 용접, 레이저 용접, 마찰 용접, 아크 용접 및 플라즈마 용접 등의 공정을 통하여 결합하여 마그네트 조립체(300)와 베이스 조립체(200)를 결합할 수도 있다.
한편, 도 8에 도시한 것과 같이, 렌즈 액츄에이터(100)의 상단 외형을 제공하는 커버(410)는 각부(414) 영역만이 하향 연장되어 있기 때문에, 마그네트 조립체(300)와 베이스 조립체(300)를 결합한 상태에서 마그네트(310) 등의 구동 부재는 외부로 노출되어 있다. 따라서 외부로 노출된 구동 부재의 틈을 통하여 이물질이 촬상 영역으로 유입되거나, 렌즈 액츄에이터(100)가 장착되는 모바일 통신 기기에 탑재되는 다른 전자 모듈에서 발생하는 자계에 의하여 피사체에 대한 초점 조절 에러가 발생할 수 있다. 아울러, 충격 흡수 및 차광성 향상을 도모할 필요가 있으므로, 필요에 따라 선택적으로 렌즈 액츄에이터(100)의 상단으로 실드 케이스가 결합하는 공정이 수행될 수 있다(s560).
즉, 도 9에 도시한 것과 같이, 중공부를 가지며 길게 연장된 측면을 갖는 대략 4각의 실드 케이스(440)를 센서 홀더(430))와 결합한다. 실드 케이스(440)를 센서 홀더(430)와 결합하는 경우에도 적절한 본딩제를 사용한 뒤 UV 경화시키는 방법을 채택하거나, 또는 센서 홀더(430) 상면에 도포된 솔더 크림이 후술하는 리플로우 공정에서 용해되면서 실드 케이스(440)가 센서 홀더(430)에 안정적으로 고정, 부착될 수 있다. 실드 케이스(440)는 고밀도 우레탄 폼으로도 제조될 수 있으나, 바람직하게는 다른 케이스 부재(130, 도 3)와 동일한 금속으로 제조될 수 있다.
이에 따라, 캐리어(210)의 외주를 따라 마그네트(310), 요크(320, 3304) 및 코일(220)로 구성되는 구동 부재(120, 도 4a)가 배치되어 있으며, 구동 부재(120)의 상단, 외측 및 하단으로는 커버(410), 베이스(420), 센서 홀더(430) 및 실드 케이스(440)와 같은 케이스 부재(130, 도 3)가 에워싸는 구조를 갖는 렌즈 액츄에이터(100)가 조립된다.
계속해서, 전술한 렌즈 액츄에이터(100)를 포함하는 카메라 모듈(500)의 제조 공정에 대해서 첨부하는 도 10 내지 도 14를 참조하여 설명한다. 먼저 기판(610, 도 11) 상에 렌즈로부터 입사되는 빛을 전기적인 신호로 변환하는 촬상 소자로서의 이미지 센서(620, 도 11)를 본딩하여 이미지 센서 모듈(600, 도 11)을 형성한다(s1010). 이미지 센서(620)는 예를 들어 CMOS(상보성금속산화막반도체)나 CCD(전하결합소자)와 같은 촬상 소자일 수 있다. 이미지 센서(620)를 기판(610)에 본딩하여 이미지 센서 모듈을 형성하는 방법으로는 와이어 본딩 방식인 COB(Chip On Board)이나, 외부로 돌출된 접합부를 갖는 범프를 사용하는 플립-칩(Flip-Chip) 방식인 COF(Chip On Film) 방식, 또는 다이본딩(Die bonding) 방식을 고려해 볼 수 있고, 바람직하게는 COB 방식을 사용한다.
다만, 종래에 카메라 모듈(300, 도 11)을 제작하기 위한 공정에서는 소정의 회로 패턴이 형성된 기판에 촬상 소자로서 이미지 센서(620), ISP(image signal processor) 및 커패시터 등의 각종 전자 부품 및 반도체 소자들은 물론이고 카메라 모듈(300, 도 11)의 노이즈를 방지하기 위한 수동 소자를 접착시켜 이미지 센서 모듈(600, 도 11)을 형성한 뒤, 이미지 센서 모듈(600)을 구성하는 다양한 부품들을 기판(610, 도 11)에 표면실장하기 위하여 대략 250℃ 이상의 고온에서 리플로우(reflow)를 통과하는 공정이 진행된다. 하지만, 본 발명에 따르면 후술하는 것과 같이 렌즈 액츄에이터(100)와 결합이 완료된 이후에 렌즈 액츄에이터(100)-이미지 센서 모듈(600)이 동시에 리플루오를 통과시킨다.
와이어 본딩 방식인 COB 방식을 통하여 이미지 센서(620)를 기판(610) 상에 본딩하기 위한 공정은 잘 알려져 있다. 예를 들어, 베어칩(bare chip) 상태의 이미지 센서(620)와 수동 부품을 기판(610)의 상면에 직접 부착하여 와이어 본딩하고, ISP를 기판(610)의 하면에 직접 부착하여 와이어 본딩한 후, 기판(610)의 하면으로 인캡슐레이션(encapsulation)하는 와이어 본딩부를 보호하는 방법이나, ISP는 와이어 본딩하지 않고 범프 본딩하는 방법도 제시되고 있다. 보다 구체적으로 살펴보면, 예를 들어 일면 또는 양면에 구리층이 얇게 코팅된 동박적층판(Copper Clad Laminate, CCL)인 기판(610) 상에 에칭용 필름과 노광용 필름을 덮고 노광-현상-식각(에칭) 공정을 진행하여 구리층에 소정의 회로 패턴과 와이어 본딩 패드를 형성한다. 이어서, 회로 패턴을 보호하기 위한 PSR((print solder register)층을 형성하고, 노광용 필름을 사용하여 노광시켜 와이어 본딩 패드를 현상한 뒤, 와이어 본딩 패드 상에 니켈 도금층이나 금 도금층을 형성하여 구리층과의 혼합을 방지하고 경도를 유지한다.
본 발명과 관련해서, 이미지 센서 모듈(600)만이 표면 실장되는 것은 아니지만, 렌즈 액츄에이터(100)와 결합한 상태에서도 표면 실장 공정이 진행된다. 따라서 이미지 센서(620)가 장착되는 기판(610)의 상면이나 이미지 센서(620)의 저면에는 솔더링(soldering)에 의해 장착 가능한 표면 실장용 패드가 형성되어 있고, 솔더(solder) 크림이 인쇄된 기판(610) 상면에 형성된 와이어 본딩 패드에 이미지 센서(620)를 와이어 본딩으로 결합하고, 동시에 커패시터, 저항, 다이오드 트랜지스터 등의 각종 전자 부품 및 반도체 소자나 카메라 모듈의 노이즈를 방지하기 위한 수동 소자를 기판(610) 상에 배치, 안착시킨다. 동시에 기판(610)의 하면에 와이어 본딩 패드를 형성하여 ISP를 와이어 본딩하거나, 범프 본딩 패드를 형성하여 ISP 범프 본딩하는 공정이 진행될 수 있음은 물론이다.
한편, 플립칩 본딩 방법을 사용한다면, 예를 들어 중앙의 윈도우를 형성하고 커패시터와 저항 등의 전자 부품 및 수동 소자 등이 배치되는, 통상적으로 가요성이 있는 폴리이미드 등의 수지 기판인 연성인쇄회로기판의 배면과 이미지 센서(620) 사이에 이방성 도전성 필름(Anisotropic Conductive Film, ACF)을 삽입한 후 압착하여 부착하거나, 연성인쇄회로기판의 배면과 이미지 센서(620) 사이에 비-전도성 액상폴리머(Non-Conductive Polymer, NCP)를 넣고 가압하여 부착하는 방법이나 초음파를 이용하여 부착하는 방법이 사용될 수 있다.
이때, 렌즈 액츄에이터(100)의 센서 홀더(430)의 내주에 렌즈를 통과한 입사광 중에서 적외선을 차단하기 위한 적외선 차단 필터(630)가 장착되어 있지 않는 경우라면, 배면에 이미지 센서(620)가 부착된 연성인쇄회로기판의 상면에 예를 들어 본딩제를 도포한 뒤 적외선 차단 필터(630)를 부착하고 본딩제를 UV 등으로 경화시킴으로써, 적외선 차단 필터(630)가 부착된 형태의 이미지 센서 모듈(600)이 형성될 수 있다. 이때, 이미지 센서 모듈(600)로서 도면에서는 기판(610)과 이미지 센서(620)만을 도시하였다. 하지만, 만약 센서 홀더(430)가 렌즈 액츄에이터(100)의 베이스 조립체(200)를 구성하지 않는 경우라면, 기판(610) 상에 본딩 연결된 이미지 센서(620)가 하단에 결합되어 있는 센서 홀더(430)가 이미지 센서 모듈을 구성할 수 있다.
기판(610)에 이미지 센서(620)를 본딩하여 각종 부품들이 실장되기 전의 이미지 센서 모듈(600)을 형성하는 단계(s1010)와 병행하여, 전술한 도 5 내지 도 9를 통하여 상술한 절차를 따라 제조된 VCM 방식을 채택한 렌즈 액츄에이터(100)가 조립된다(s1020). 이때, 이미지 센서 모듈(600)에 센서 홀더(430)가 포함되는 경우(즉, 렌즈 액츄에이터(100)의 하단을 구성하는 베이스 조립체(200)의 조립 공정에 센서 홀더(430)가 결합되지 않는 경우), 이미지 센서 모듈(600)을 구성하는 센서 홀더(430)는 렌즈 액츄에이터(100)의 하단 외형을 제공하는 베이스(420)의 저면으로 결합될 수 있다. 이때, 렌즈 액츄에이터(100)를 구성하는 베이스(420)와 이미지 센서 모듈(600)을 구성하는 센서 홀더(430)를 결합하기 위하여, 센서 홀더(430)의 상면에 본딩제를 도포하거나 센서 홀더(430)의 상면에 솔더 크림을 적절한 두께로 도포한 뒤, 후술하는 리플로우 공정(s1040)을 통하여 센서 홀더(430)를 베이스(420)의 저면에 납땜하는 방법을 채택할 수 있다.
이어서 각각 조립된 이미지 센서 모듈(600)과 렌즈 액츄에이터(100)를 결합하여(s1030), 도 11에 도시된 것과 같은 카메라 모듈(500)을 형성한다. 예를 들어 렌즈 액츄에이터(100)의 마그네트(310)가 착자되지 않거나 또는 광축 방향으로 분극된 상태에서, 이미지 센서 모듈(600)과 렌즈 액츄에이터(100)가 결합된 카메라 모듈(500)이 형성된다. 이미지 센서 모듈(600)과 렌즈 액츄에이터(100)를 결합하기 위한 방법으로, 예를 들어 이미지 센서(620) 및 전자 소재 등의 부품이 본딩되거나 배치된 기판(610)의 가장자리 영역에 위치 결정 역할을 하는 홀을 가공한다. 아울러, 렌즈 액츄에이터(100)의 케이스 부재(130, 도 3) 중에서도 렌즈 액츄에이터(100)의 하단 외형을 제공하는 센서 홀더(430)의 하단 중공부측 내주에는 내측을 향하여 돌출되는 가이드가 형성되어 있어서, 이미지 센서 모듈(600)과 결합할 때 그 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 이때, 기판(610)의 상면은 솔더 크림에 의해 전면적으로 도포되거나 인쇄되도록 구성하여, 센서 홀더(430)의 하향 연장된 가장자리가 기판(610)의 상면에 형성된 홀(미도시)로 끼워질 때, 솔더 크림이 센서 홀더(430))의 하단 가장자리 영역으로 자연스럽게 도포되도록 구성할 수 있다.
이어서, 이미지 센서 모듈(600)에 렌즈 액츄에이터(100)가 결합된 카메라 모듈(500) 전체를 리플로우(reflow)를 통과시켜(s1040), 이미지 센서 모듈(600)을 구성하는 이미지 센서(620) 및 각종 전자 부품들이 기판(610)에 안정적으로 부착되도록 하는 동시에, 렌즈 액츄에이터(100)를 구성하는 각종 부품들이 소정의 위치에 안정적으로 접합, 고정될 수 있다. 특히 본 발명에서는 카메라 모듈(500)을 구성하는 대부분의 부품이 금속이므로 고온의 리플로우에서 변성이 일어나지 않는다.
전술한 것과 같이, 이미지 센서 모듈(600)을 형성하는 과정에서 기판(610) 상에 인쇄된 솔더 크림이 리플로우를 통과하면서 용융에 의한 솔더링 접합으로 전기적인 연결 수단 없이 이미지 센서(620)나 각종 전자 소자들이 접합, 고정될 수 있다. 또한, 렌즈 액츄에이터(100)를 구성하는 각종 부품들의 표면 및 이들 부품 사이에 도포되거나 인쇄된 솔더 크림으로 인하여, 렌즈 액츄에이터(100)를 구성하는 각종 부품들 역시 리플로우를 통과하면서 용융에 의한 솔더링 접합으로 안정적으로 접합될 수 있다. 기판(610)의 상면에 형성된 솔더 크림이 용융되면서 이미지 센서 모듈(600)과 렌즈 액츄에이터(100) 역시 본 단계를 통하여 안정적으로 고정, 부착될 수 있다. 본 발명에 따르면 단 1회의 리플로우 공정을 통해서 이미지 센서 모듈(600)과 렌즈 액츄에이터(100)를 접합하여 카메라 모듈(500)을 형성한다.
카메라 모듈(500) 전체가 리플로우를 통과하여 부품들의 실장이 완료되면, 마그네트(310)에 자성을 부여하는 착자 공정이 수행된다(s1050). 종래에는 착자가 완료된 마그네트(310)가 조립된 렌즈 액츄에이터(100)를 조립한 상태에서 고온의 리플로우 공정을 수행하였다. 대략 250℃ 이상의 리플로우 공정에 의하여 VCM 방식의 구동부를 구성하는 마그네트의 자성이 열화되는 문제점이 존재하였으나, 본 발명에서는 리플로우 공정 이후에 마그네트(310)에 자성을 부여하는 공정이 수행되기 때문에, 고온의 리플로우를 통과하면서 마그네트(310)의 자성이 열화될 염려가 없으며, 리플로우 공정에 의하여 열화된 마그네트(310)를 재-착자하여 자성을 유지할 수 있다. 즉, 종래 카메라 모듈에서는 리플로우 공정을 통하여 마그네트의 자성이 열화되거나 손실됨으로 인하여, 최종적으로 제조된 카메라 모듈을 통해서 원하는 구동력이 발휘되지 못하고, 이에 따라 피사체에 대한 초점 조절이 원활히 수행되지 못하는 문제점이 발생하였지만, 본 발명에서는 이러한 문제점을 해소할 수 있다.
마그네트(430)에 자성을 부여하기 위한 착자 공정은 적절한 착자 수단(700)을 사용할 수 있는데, 도 12에서는 예시적으로 이른바 펄스 자장에 의한 착자 수단(700)을 예시하고 있다. 하지만, 그 외에도 전자석을 이용하는 이른바 정-자장에 의한 착자 수단을 채택하거나, 전원 공급부와 자계를 유도하는 요크(yoke)로 구성될 수 있다. 특히, 펄스 자장 방법을 통해서 단기간에 착자가 가능하여 착자 사이클을 높일 수 있어서 생산성이 높기 때문에 바람직하다.
예를 들어, 도 12에 도시한 것과 같은 펄스 착자 수단(700)을 사용하는 경우, 리플로우 공정(s1040)이 완료된 카메라 모듈(500)의 외부에, 솔레노이드 형태로 권선된 공심 코일(710)을 카메라 모듈(500)의 상부 쪽에서 접근시키고, 예를 들어 콘덴서와 같은 전원(720)에 저장된 전하를 전기적으로 연결된 공심 코일(710)을 설치한 자기 회로에 순간적으로 방전시켜 펄스 자장을 형성한다. 이에 따라 예를 들어 네오듐계의 물질과 같은 자성체인 마그네트(310)의 원자 자석들이 외부 자계와 평행하게 정렬되어 외부로 자력선을 방출할 수 있도록 착자되어, 마그네트(310)에 자성을 부여한다. 마그네트(310)를 착자시키기 위한 방법으로서 예를 들어 순간적으로 높은 직류 전류를 공심 코일(710)에 충분히 크게 흘려 넣어 강한 자계(자장)를 만들고 해당 자계 내에 자성체인 마그네트(310)를 포함한 카메라 모듈(500)을 넣음으로써, 마그네트(410)에 자성을 부여하는 착자 처리가 수행될 수 있다.
이때, 착자용으로 사용된 공심 코일(710)에 의하여 형성되는 자계의 방향이 광축 방향이 되도록 카메라 모듈(500)을 공심 코일(710)에 배치할 수 있다. 예를 들어, 공심 코일(710)에 의한 자계의 방향이 사전에 착자될 수 있는 마그네트(310)의 착자 방향과 동일한 방향이 될 수 있도록 카메라 모듈(500)을 원통 형상의 공심 코일(710)의 내측에 배치한다. 이에 따라 리플로우 공정(s1040)에 의하여 열화된 마그네트(310)의 자력을 본 공정에서 보완할 수 있다. 예를 들어 렌즈 액츄에이터를 구성하는 케이스 부재(130, 도 3)에서 자성체일 수 있는 금속 재질인 상부의 커버(410)는 사각 통 형상이고, 하부의 베이스(420) 및 센서 홀더(430)는 중공부를 갖는 개방된 형태이므로, 광축 방향의 착자가 가능하다. 이때, 다수의 카메라 모듈(500)이 광축 방향으로 동시에 공심 코일(710) 중에 겹치도록 배치하여 다수의 카메라 모듈(500) 내에 배치된 마그네트(310)를 동시에 착자할 수도 있다.
일반적으로 자성체에 대하여 포화에 가까운 착자 상태를 얻기 위해서는 자발보자력의 적어도 1.5 배 정도의 착자 자장 강도가 요구되지만, 네오듐계의 자석은 자발보자력에 관계없이 1600 [KA/m] (20 KOe) 이상의 자장이 있으면 충분하다. 예를 들어 네오듐계의 마그네트(310)를 착자하기 위한 하나의 방법으로서 펄스 자장을 이용하는 경우에 콘덴서 펄스 타입의 전원(720)은 1500 V 이상의 전압과 2000 ㎌ 이상의 정전 용량이 요구된다. 이와 같은 펄스 방식을 이용하여 마그네트(310)를 착자하고자 하는 경우, 과전류가 유발된 자장이 마그네트(310)로의 침투가 방해되어 착자가 불충분할 수 있다. 이를 방지하기 위해서, 가능한 한 자기 회로의 시정수를 크게 하여 펄스-폭이 커지도록 할 필요가 있는데, 펄스-폭을 예를 들어 1-10 밀리 초(milli-second) 정도로 길게 하는 것이 바람직하다.
이때, 바람직하게는 렌즈 액츄에이터(100)의 광축 방향 상단에서 소정의 직류 전류가 인가되는 코일이나 솔레노이드 등의 착자 수단(700)을 렌즈 액츄에이터(100)의 상부를 통해 접근시키고, 렌즈 액츄에이터(100)의 상단이 이 착자 수단(700)을 통과하게 되면, 렌즈 액츄에이터(100)의 상단에 배치되는 마그네트(310)가 착자될 수 있다. 이러한 착자 과정을 통하여, 예를 들어 도 13에 도시된 것과 같이 마그네트(310)는 상단이 S극, 하단이 N극으로 분극될 수 있다. 물론, 필요에 따라 마그네트(310)는 상단이 N극, 하단이 S극으로 분극되는 형태로 착자될 수 있다.
이어서, 마그네트(310)에 대한 착자 공정이 완료된 후(s1050), 렌즈 액츄에이터(100) 중앙의 중공 영역을 통하여 통상적으로 다수의 초점 조절 렌즈가 내부에 수용되어 있는 렌즈 조립체(110)를 결합, 체결한다(s1060). 예를 들어, 도 14에 도시된 것과 같이, 캐리어(210)의 내주면에 형성된 나사산에 대응되는 나사산이 외주에 형성된 렌즈 조립체(110)를 캐리어(210) 상단을 통하여 캐리어(210) 내부로 배치되고, 나사 결합을 통하여 캐리어(220) 내부에 렌즈 조립체(110)가 체결된다. 이와 같이 본 발명에서는 고온의 리플로우 공정을 완료한 뒤에 렌즈 조립체(110)를 카메라 모듈(500)에 결합, 체결하기 때문에, 플라스틱 재질로 구성된 렌즈(L1, L2, L3, L4)를 사용하더라도 열에 의한 손상을 방지할 수 있다.
전술한 공정을 통해서 카메라 모듈(500)의 조립 및 실장이 완료되면 통상의 VCM 방식에 따른 피사체에 대한 초점 조절이 가능하다. 즉, 특정 피사체로부터 유입된 빛이 렌즈(L1 내지 L4)를 통과하면서 상이 반전되어 이미지 센서(620)의 표면에 결상되는데, 예를 들어 나사 결합에 의해서 캐리어(210) 내주에 체결된 렌즈 조립체(110)를 회전시키면서 최적의 포커스가 맞춰진 지점에서 렌즈 조립체(110)와 캐리어(210)의 유격 사이로 본딩제를 주입하는 등의 방법으로 렌즈 조립체(110)를 렌즈 액츄에이터(100)에 접착, 고정시킬 수 있다.
이러한 방법으로 제작된 카메라 모듈(500)을 통해서 피사체에 대한 초점 조절은 구동 부재(120, 도 4a) 사이의 상호작용에 의해 수행된다. 즉, 코일(220)에 소정의 전류가 인가되면, 마그네트(310)에 의해 생성되는 자기장이 코일(220)을 투과하여, 자기장과 전기장의 상호작용에 의한 전자기력, 즉 로렌츠의 힘이 발생한다. 즉, 외부의 전자 회로로부터 코일(220)과 연결되어 있는 전극(미도시)을 통해 코일(220)로 전류가 인가되면 코일(220)에 전계가 형성된다. 그런데, 코일(220)의 주위에는 마그네트(310)로부터 요크(320, 330)를 경유하는 방향으로 자계가 형성되어 있으므로, 로렌츠의 힘에 의해서 코일(220)과 결합되어 있는 캐리어(210) 및 그 내부에 조립된 렌즈 조립체(110)가 자계 방향에 수직한 광축 방향으로 구동될 수 있다. 이에 따라 렌즈 조립체(110) 내부에 수용되는 다수의 렌즈(L1 내지 L4)와 이미지 센서(620) 사이의 상대적인 거리에 따라 피사체에 대한 초점 조절이 이루어질 수 있다.

Claims (10)

  1. 마그네트와 코일의 상호 작용을 통하여 피사체에 대한 초점을 조절하는 렌즈 액츄에이터로서,
    렌즈 조립체를 수용하는 캐리어;
    상기 캐리어의 외주를 따라 배치되는 마그네트와, 상기 마그네트에서 발생하는 자속을 제어하는 요크와, 전원을 인가받는 코일을 포함하는 구동 부재; 및
    상기 캐리어 및 상기 구동 부재의 외측을 에워싸는 커버와, 상기 캐리어 및 상기 구동 부재를 지지하는 베이스를 포함하는 케이스 부재를 포함하며,
    상기 캐리어, 상기 커버 및 상기 베이스 중에서 적어도 하나는 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 렌즈 액츄에이터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 금속은 알루미늄, 마그네슘, 텅스텐, 니켈, 티타늄, 크롬 및 이들의 산화물 및 이들 금속 또는 다른 금속과의 합금으로 구성되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 렌즈 액츄에이터.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 케이스 부재는 상기 베이스를 지지하는 센서 홀더를 더욱 포함하며, 상기 캐리어, 상기 커버 및 상기 베이스는 모두 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 렌즈 액츄에이터.
  4. 마그네트와 코일의 상호 작용을 통하여 피사체에 대한 초점을 조절하는 렌즈 액츄에이터로서, 렌즈 조립체를 수용하는 캐리어; 상기 캐리어의 외주를 따라 배치되는 마그네트와, 상기 마그네트에서 발생하는 자속을 제어하는 요크와, 전원을 인가받는 코일을 포함하는 구동 부재; 및 상기 캐리어 및 상기 구동 부재의 외측을 에워싸는 커버와, 상기 캐리어 및 상기 구동 부재를 지지하는 베이스를 포함하는 케이스 부재를 포함하는 렌즈 액츄에이터; 및
    상기 케이스 부재의 하단에 조립되며, 상기 렌즈 액츄에이터를 통과한 빛을 수광하는 결상 영역을 갖는 이미지 센서를 포함하며, 상기 캐리어, 상기 커버 및 상기 베이스 중에서 적어도 하나는 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 모바일 기기용 카메라 모듈.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 케이스 부재는 상기 베이스를 지지하는 센서 홀더를 더욱 포함하며, 상기 캐리어, 상기 커버 및 상기 베이스는 모두 금속으로 제조되는 것을 특징으로 모바일 기기용 카메라 모듈.
  6. 마그네트와 코일을 포함하는 구동부의 상호 작용을 통하여 피사체에 대한 초점을 조절하는 렌즈 액츄에이터의 제조 방법으로서,
    커버의 저면에 마그네트와 상기 마그네트에서 발생하는 자속을 제어하는 요크를 적층하여 마그네트 조립체를 조립하는 단계;
    렌즈 조립체를 수용할 수 있는 캐리어의 외측에 코일을 배치하고, 상기 코일이 배치된 캐리어의 저면을 베이스와 결합하여 베이스 조립체를 형성하는 단계; 및
    상기 마그네트 조립체와 상기 베이스 조립체를 결합하는 단계를 포함하고,
    상기 캐리어, 상기 커버 및 상기 베이스 중에서 적어도 하나는 금속으로 제조되며, 상기 캐리어, 상기 커버 및 상기 베이스 중에서 적어도 하나는 프레스 성형, 다이캐스팅 또는 에칭 성형 공정을 통하여 제조되는 것을 특징으로 하는 렌즈 액츄에이터의 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 베이스 조립체를 형성하는 단계에서, 상기 베이스의 저면으로 센서 홀더를 결합하는 단계를 더욱 포함하며, 상기 캐리어, 상기 커버 및 상기 베이스는 모두 금속으로서 프레스 성형, 다이캐스팅 또는 에칭 성형 공정을 통하여 제조되는 것을 특징으로 하는 렌즈 액츄에이터의 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 캐리어, 상기 커버, 및 상기 베이스 중 적어도 하나는 프레스 성형을 통하여 어레이 형태로 공급되는 것을 특징으로 하는 렌즈 액츄에이터의 제조 방법.
  9. 보이스-코일 모터 방식의 카메라 모듈을 제조하는 방법으로서, 렌즈 유닛을 수용할 수 있는 캐리어, 상기 캐리어의 외주를 따라 배치되며 보이스-코일 모터를 구성하는 구동 부재, 및 상기 구동 부재를 감싸는 커버, 베이스 및 센서 홀더를 포함하는 케이스 부재를 포함하는 렌즈 액츄에이터를, 기판 상에 이미지 센서가 본딩된 이미지 센서 모듈에 결합하는 단계 - 상기 캐리어, 상기 커버 및 상기 베이스 중에서 적어도 하나는 금속으로서, 프레스 성형, 다이캐스팅 또는 에칭 성형 공정을 통하여 제조됨;
    상기 렌즈 액츄에이터가 결합된 이미지 센서 모듈을 리플로우를 통과시켜, 카메라 모듈을 이루는 부품들을 실장하는 단계; 및
    상기 리플로우를 통과한 렌즈 액츄에이터를 구성하는 마그네트에 자성을 부여하는 착자 단계를 포함하는 카메라 모듈의 제조 방법.
  10. 보이스-코일 모터 방식의 카메라 모듈을 제조하는 방법으로서, 렌즈 유닛을 수용할 수 있는 캐리어, 상기 캐리어의 외주를 따라 배치되며 보이스-코일 모터를 구성하는 구동 부재, 및 상기 구동 부재를 감싸는 커버 및 베이스를 포함하는 케이스 부재를 포함하는 렌즈 액츄에이터를, 기판 상에 이미지 센서가 본딩되며 센서 홀더 내주에 결합된 이미지 센서 모듈에 결합하는 단계 - 상기 캐리어, 상기 커버 및 상기 베이스 중에서 적어도 하나는 금속으로서, 프레스 성형, 다이캐스팅 또는 에칭 성형 공정을 통하여 제조됨;
    상기 렌즈 액츄에이터가 결합된 이미지 센서 모듈을 리플로우를 통과시켜, 카메라 모듈을 이루는 부품들을 실장하는 단계; 및
    상기 리플로우를 통과한 렌즈 액츄에이터를 구성하는 마그네트에 자성을 부여하는 착자 단계를 포함하는 카메라 모듈의 제조 방법.
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