KR20150060868A - 카메라 모듈 및 티탄 동박 - Google Patents

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KR20150060868A
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제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤
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Abstract

렌즈 (3) 와, 렌즈 (3) 를 광축 방향의 초기 위치로 탄성 지지하는 스프링 부재 (9a, 9b) 와, 스프링 부재 (9a, 9b) 의 탄성력에 저항하는 전자력을 일으켜 렌즈 (3) 를 광축 방향으로 구동 가능한 전자 구동 수단 (11) 과, 전자 구동 수단 (11) 에 공급되는 구동 전류를 제어하는 제어 수단 (12) 을 구비하고, 스프링 부재 (9a, 9b) 가, 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 350 이상의 비커스 경도를 갖는 카메라 모듈 (1) 이다.

Description

카메라 모듈 및 티탄 동박{CAMERA MODULE AND TITANIUM-COPPER FOIL}
본 발명은 카메라 모듈 및 티탄 동박에 관한 것이다.
종래부터 휴대 전화 등의 소형 전자 기기에 탑재되는 카메라 모듈의 렌즈 구동 방식으로서, 스프링 부재의 탄성력에 저항하는 전자력으로 렌즈를 이동시킴으로써 오토포커스 동작을 실시하는 기술이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조).
이러한 종류의 렌즈 구동 방식을 채용한 카메라 모듈에는, 렌즈를 광축 방향의 초기 위치로 탄성 지지하는 압축 코일 스프링이나 판스프링 등의 스프링 부재와, 스프링 부재의 탄성력에 저항하는 전자력을 일으켜 렌즈를 광축 방향으로 구동 가능한 코일이나 마그넷을 포함하는 전자 구동 수단과, 전자 구동 수단에 공급되는 구동 전류를 제어함으로써 렌즈를 소정 위치로 이동시키는 제어 수단이 구비되어 있다. 그 동작 원리에 대해서 간단히 설명하면, 전자 구동 수단의 코일로 통전되어 있지 않을 때, 스프링 부재는 렌즈를 초기 위치로 유지하고 있지만, 전원으로부터 전자 구동 수단의 코일로 구동 전류가 공급되면, 스프링 부재의 탄성력에 저항하는 전자력이 일어나 코일이 렌즈와 일체적으로 광축 방향으로 이동한다. 그 때문에, 구동 전류의 크기를 제어 수단으로 제어함으로써, 렌즈를 광축 상의 원하는 위치로 이동시킨다고 하는 오토포커스 동작을 실시할 수 있게 되어 있다.
일본 공개특허공보 2004-280031호 일본 공개특허공보 2009-115895호
그런데, 전술한 렌즈 구동 방식을 채용하고 있는 카메라 모듈에 있어서, 렌즈를 유지하고 있는 스프링 부재를 크게 탄성 변형시키고 있을 때 광축 방향으로 강한 충격이 가해지면, 이 스프링 부재가 탄성의 비례 한계를 초과하여 변형되어 원래 상태로 되돌아가지 않게 될 위험성이 높다. 즉, 이러한 종류의 카메라 모듈을 탑재한 휴대 전화 등의 소형 전자 기기를 사용자가 잘못해서 낙하시켰을 때에, 그 카메라 모듈의 렌즈가 초기 위치에서 크게 떨어진 위치로 이동되어 있으면, 낙하에 의한 충격으로 스프링 부재가 자신의 비례 한계를 초과하여 과도하게 변형되어 버릴 우려가 있다. 비례 한계를 초과하여 변형되어 버린 스프링 부재는 이른바 주저앉음이 발생되어 버리기 때문에, 이후 오토포커스 동작을 정상적으로 실시하는 것이 곤란해지는 경우가 있다.
본 발명은, 이와 같은 종래 기술의 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 스프링 부재의 주저앉음을 억제할 수 있어, 낙하 등의 충격이 가해져도 동작 불량이 발생되기 어려운 카메라 모듈 및 티탄 동박을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자들은 카메라 모듈의 스프링 부재에 대한 티탄 동박의 적용을 검토하였다. 티탄 구리는, C1990 (JIS 등록 합금, 3.2 질량％ Ti-나머지 Cu), NKT322 (JX 닛코 일석 금속 (주) 의 개발 합금, 3.2 질량％ Ti-0.2 질량％ Fe-나머지 Cu) 등으로서 실용화되어 있고, 고내력을 가지며 응력 완화 특성도 우수하다는 점에서, 구리 합금 중에서 가장 주저앉음이 발생되기 어려운 재료 중 하나로서 알려져 있다. 본 발명자들은, 티탄 동박의 비커스 경도 또는 티탄 동박의 극표면의 조성을 적정 범위로 제어함으로써 티탄 동박의 주저앉음 특성을 개선시킬 수 있어, 카메라 모듈의 스프링 부재로서 바람직하게 사용할 수 있는 것을 알아냈다.
이상의 지견을 기초로 하여 완성한 본 발명은, 일 측면에 있어서, 렌즈와, 렌즈를 광축 방향의 초기 위치로 탄성 지지하는 스프링 부재와, 스프링 부재의 탄성력에 저항하는 전자력을 일으켜 렌즈를 광축 방향으로 구동 가능한 전자 구동 수단과, 전자 구동 수단에 공급되는 구동 전류를 제어하는 제어 수단을 구비하는 카메라 모듈로서, 스프링 부재가, 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 350 이상의 비커스 경도를 가지며, 두께가 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만이다.
본 발명은 다른 일 측면에 있어서, 렌즈와, 렌즈를 광축 방향의 초기 위치로 탄성 지지하는 스프링 부재와, 스프링 부재의 탄성력에 저항하는 전자력을 일으켜 렌즈를 광축 방향으로 구동 가능한 전자 구동 수단과, 전자 구동 수단에 공급되는 구동 전류를 제어하는 제어 수단을 구비하는 카메라 모듈로서, 스프링 부재가, 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 표면으로부터 0.1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도가, 표면으로부터 1 ㎛ 의 깊이에 있어서의 Ti 농도의 0.6 배 이상이며, 두께가 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만이다.
본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 렌즈와, 렌즈를 광축 방향의 초기 위치로 탄성 지지하는 스프링 부재와, 스프링 부재의 탄성력에 저항하는 전자력을 일으켜 렌즈를 광축 방향으로 구동 가능한 전자 구동 수단과, 전자 구동 수단에 공급되는 구동 전류를 제어하는 제어 수단을 구비하는 카메라 모듈로서, 스프링 부재가, 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 350 이상의 비커스 경도를 가지고, 표면으로부터 0.1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도가, 표면으로부터 1 ㎛ 의 깊이에 있어서의 Ti 농도의 0.6 배 이상이며, 두께가 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만이다.
본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 스프링 부재의 탄성력에 저항하는 전자력으로 렌즈를 이동시킴으로써 오토포커스 동작을 실시하는 카메라 모듈로서, 스프링 부재가, 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 350 이상의 비커스 경도를 가지며, 두께가 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만이다.
본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 스프링 부재의 탄성력에 저항하는 전자력으로 렌즈를 이동시킴으로써 오토포커스 동작을 실시하는 카메라 모듈로서, 스프링 부재가, 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 표면으로부터 0.1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도가, 표면으로부터 1 ㎛ 의 깊이에 있어서의 Ti 농도의 0.6 배 이상이며, 두께가 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만이다.
본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 스프링 부재의 탄성력에 저항하는 전자력으로 렌즈를 이동시킴으로써 오토포커스 동작을 실시하는 카메라 모듈로서, 스프링 부재가, 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 350 이상의 비커스 경도를 가지고, 표면으로부터 0.1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도가, 표면으로부터 1 ㎛ 의 깊이에 있어서의 Ti 농도의 0.6 배 이상이며, 두께가 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만이다.
본 발명에 관련된 카메라 모듈은 다른 일 실시양태에 있어서, 스프링 부재가, 0.17 ∼ 0.23 질량％ 의 Fe 를 추가로 함유한다.
본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 350 이상의 비커스 경도를 가지며, 두께가 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만인 티탄 동박이다.
본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 표면으로부터 0.1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도가, 표면으로부터 1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도의 0.6 배 이상이며, 두께가 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만인 티탄 동박이다.
본 발명은 또 다른 일 측면에 있어서, 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 350 이상의 비커스 경도를 가지고, 표면으로부터 0.1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도가, 표면으로부터 1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도의 0.6 배 이상이며, 두께가 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만인 티탄 동박이다.
본 발명에 관련된 티탄 동박은 일 실시양태에 있어서, 0.17 ∼ 0.23 질량％ 의 Fe 를 추가로 함유한다.
본 발명에 의하면, 스프링 부재의 주저앉음을 억제할 수 있어, 낙하 등의 충격이 가해져도 동작 불량이 발생되기 어려운 카메라 모듈 및 티탄 동박을 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 카메라 모듈의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 3 은 도 1 의 카메라 모듈의 동작의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 실시형태에 관련된 티탄 동박 (실선) 과 종래의 티탄 동박 (점선) 의 깊이 방향의 Ti 농도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5 는 본 발명의 실시형태에 관련된 카메라 모듈에 바람직한 스프링 부재의 합계 가공도 (r) 와 비커스 경도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6 은 본 발명의 실시형태에 관련된 스프링 부재의 박 두께를 0.028 ㎜ 로 한 경우의 비커스 경도와 P 값의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7 은 본 발명의 실시형태에 관련된 스프링 부재의 박 두께를 0.052 ㎜ 로 한 경우의 비커스 경도와 P 값의 관계를 나타내는 그래프이다.
-카메라 모듈-
첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 설명한다. 이하의 도면은 모식적인 것으로, 두께와 평균 치수의 관계, 각 층의 두께의 비율 등은 현실의 것과는 상이한 점에 유의해야 한다. 또, 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수의 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다. 또, 본 명세서에 있어서는, 설명의 편의에 따라 「위」, 「아래」의 용어를 적절히 사용하는데, 이것은 도 1 또는 도 3 에 있어서의 상하 관계를 가리키며, 「위」는 카메라로부터 피사체로 향하는 위치 관계를 나타낸다.
본 발명의 실시형태에 관련된 카메라 모듈 (1) 은, 도 1 에 예시하는 바와 같이, 렌즈 (3) 와, 렌즈 (3) 를 광축 방향의 초기 위치로 탄성 지지하는 스프링 부재 (9a, 9b) 와, 스프링 부재 (9a, 9b) 의 탄성력에 저항하는 전자력을 일으켜, 렌즈 (3) 를 광축 방향으로 구동 가능한 전자 구동 수단 (11) (요크 (2), 마그넷 (4), 코일 (6)) 과, 전자 구동 수단 (11) 에 공급되는 구동 전류를 제어하는 제어 수단 (12) 을 구비한다.
렌즈 (3) 는, 캐리어 (5) 내에 수용되어 있다. 캐리어 (5) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이 바닥면부를 가진 원통 형상 구조의 합성 수지 등에 의한 성형품으로, 중앙 위치에서 렌즈 (3) 를 유지한다. 캐리어 (5) 의 외주면 상에는 미리 성형된 코일 (6) 이 접착되어 있다. 코일 (6) 의 더욱 외측에는 마그넷 (4) 이 배치되어 있다. 마그넷 (4) 은 직경 방향으로 자화되어 있다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 마그넷 (4) 은 요크 (2) 내에 수용된다. 요크 (2) 는 연철 등의 자성체로, 상면부가 닫힌 コ 자형의 원통 형상을 이루고, 원통상의 내벽 (2a) 과 외벽 (2b) 을 가진다. 마그넷 (4) 및 코일 (6) 은, 내벽 (2a) 과 외벽 (2b) 사이에 형성된 공간 내에 배치된다. 이 요크 (2) 는, 수지 성형품 등으로 구성된 베이스 (7) 상에 탑재된다. 코일 (6), 마그넷 (4) 및 요크 (2) 는, 카메라 모듈 (1) 의 전자 구동 수단 (11) 으로서 기능한다. 즉, 코일 (6) 에 구동 전류가 공급되면, 마그넷 (4) 및 요크 (2) 에 의해, 스프링 부재 (9a, 9b) 의 탄성력에 저항하는 소정의 전자력이 일어난다.
베이스 (7) 상에는, 요크 (2) 를 덮도록 배치된 수지 성형품 등으로 구성된 프레임 (8) 이 배치된다. 베이스 (7) 의 바닥면에는, 캡 (10b) 이 장착된다. 프레임 (8) 의 상부에는 캡 (10a) 이 장착된다.
스프링 부재 (9a, 9b) 는 동일품이며, 동일한 위치 관계로 캐리어 (5) 를 양단으로부터 사이에 두고 지지함과 함께, 코일 (6) 로의 급전 경로로서 기능하고 있다. 스프링 부재 (9a, 9b) 의 외주부의 1 개 지점은, 외측으로 돌출시켜 급전 단자로서 기능시키고 있다. 코일 (6) 의 일방의 리드선은, 캐리어 (5) 의 내주면에 형성한 홈 안을 통과하여 상방으로 연신되고, 스프링 부재 (9a) 에 납땜되어 있다. 코일 (6) 의 타방의 리드선은, 캐리어 (5) 의 바닥면에 형성한 홈 안을 통과하여 하방으로 연신되고, 스프링 부재 (9b) 에 납땜되어 있다. 스프링 부재 (9a) 는, 캐리어 (5) 의 바닥부와 베이스 (7) 에 고착되고, 스프링 부재 (9a) 는, 캐리어 (5) 의 최상부와 프레임 (8) 상에 고착된다.
스프링 부재 (9a, 9b) 는 모두 최외주부가 각각 프레임 (8) 과 베이스 (7) 에 고정되어 있으며, 내주부 120°마다의 절결홈부가 캐리어 (5) 에 끼워 맞춰지며, 열 코킹 등에 의해 고정된다. 스프링 부재 (9b) 와 베이스 (7) 및 스프링 부재 (9a) 와 프레임 (8) 사이는, 접착 및 열 코킹 등에 의해 고정되어 있다.
상기 서술한 바와 같이, 스프링 부재 (9a, 9b) 는 동일한 형상이며, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이 동일한 위치 관계로 장착하고 있기 때문에, 캐리어 (5) 가 상방으로 이동했을 때의 축 어긋남을 억제할 수 있다. 코일 (6) 은, 권선 후에 가압 성형하여 제작되기 때문에, 마무리 외경의 정밀도가 향상되어, 소정의 좁은 갭에 용이하게 배치할 수 있다. 캐리어 (5) 는, 최하 위치에서 베이스 (7) 에 맞닿고, 최상 위치에서 요크 (2) 에 맞닿기 때문에, 상하 방향에 맞댐 기구를 구비하게 되어, 캐리어 (5) 가 탈락되는 것을 방지하고 있다.
스프링 부재 (9a, 9b) 의 소재로는, 개량된 티탄 동박제 판스프링을 사용한다. 이 티탄 동박은 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 및 필요에 따라 0.17 ∼ 0.23 질량％ 의 Fe 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 350 이상의 비커스 경도를 갖는 것, 또는 티탄 동박 표면에 있어서, 표면으로부터 0.1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도가, 표면으로부터 1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도의 0.6 배 이상인 것을 특징으로 한다. 이로써, 스프링 부재 (9a, 9b) 의 이른바 주저앉음 특성이 개선되기 때문에, 스프링 부재 (9a, 9b) 에 낙하 등의 충격이 가해져도 동작 불량이 발생되기 어렵게 된다.
제어 수단 (12) 은, 스프링 부재 (9a, 9b), 스프링 부재 (9a, 9b) 에 접속된 코일 (6) 및 도시를 생략한 전력 공급 수단에 전기적으로 접속되어 있어, 코일 (6) 로의 통전 및 코일 (6) 로 공급되는 구동 전류의 크기를 제어한다.
도 3 은, 코일 (6) 에 전류를 인가하여 전자력을 일으켜, 렌즈 (3) 를 구비한 캐리어 (5) 를 상방으로 이동시켰을 때의 단면도를 나타내고 있다. 전원으로부터 스프링 부재 (9a, 9b) 의 급전 단자에 소정의 구동 전류가 공급되면, 급전 단자에 접속된 코일 (6) 에 전류가 흘러 캐리어 (5) 에 도 3 의 지면 상방으로의 전자력이 작용한다. 한편, 캐리어 (5) 에는, 연결된 2 개의 스프링 부재 (9a, 9b) 의 복원력 (초기 위치로의 탄성력) 이 하방으로 작용한다. 캐리어 (5) 의 상방으로의 이동 거리는, 전자력과 복원력이 거의 같은 위치가 된다. 캐리어 (5) 의 이동량은, 코일 (6) 에 인가하는 구동 전류의 크기에 의해 결정된다.
이 때, 스프링 부재 (9a) 는 캐리어 (5) 의 상면을 지지하고, 스프링 부재 (9b) 는 캐리어 (5) 의 하면을 지지하고 있기 때문에, 복원력은 캐리어 (5) 의 상면 및 하면에서 균등하게 하방으로 작용하게 되어, 렌즈 (3) 의 축 어긋남을 작게 억제할 수 있다.
따라서, 캐리어 (5) 의 상방으로의 이동시에 리브 등에 의한 가이드는 필요 없다. 가이드에 의한 슬라이딩 마찰이 없기 때문에, 캐리어 (5) 의 이동량은, 순수하게 전자력과 복원력의 균형으로 지배되게 되어, 원활하고 정밀도가 양호한 렌즈 (3) 의 이동을 실현하고 있다. 이로써 렌즈 흔들림이 적은 오토포커스를 달성하고 있다.
또한, 마그넷 (4) 은 원통 형상으로 하여 설명하였지만, 이것에 구애받는 것은 아니며, 3 내지 4 분할하여 래디얼 방향으로 자화시키고, 이것을 요크 (2) 의 외벽 (2b) 의 내면에 첩부 (貼付) 하여 고착시켜도 된다.
또한, 본 발명은, 도 1 ∼ 도 3 에 나타내는 카메라 모듈 (1) 의 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 스프링 부재의 탄성력에 저항하는 전자력으로 렌즈를 이동시킴으로써 오토포커스 동작을 실시하는 것이 가능한 일반적인 카메라 모듈의 스프링 부재로서, 본 발명의 실시형태에 관련된 티탄 동박 및 스프링 부재를 적용 가능한 것은 물론이다. 이와 같이, 본 발명은, 여기에서는 기재하고 있지 않은 여러 가지 실시형태를 포함하는 것은 물론이고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형하여 실시된다.
-티탄 동박-
다음으로, 본 발명에 관련된 티탄 동박에 대해서 상세히 서술한다.
(합금 성분)
Ti 농도는 2.9 ∼ 3.5 질량％ 로 한다. 티탄 구리에서는, 용체화 처리에 의해 Cu 매트릭스 중에 Ti 를 고용시키고, 시효 처리에 의해 미세한 석출물을 합금 중에 분산시킴으로써, 강도 및 도전율을 향상시킨다. Ti 농도가 2.9 질량％ 미만이 되면, 석출물의 석출이 불충분해져 원하는 강도가 얻어지지 않는다. Ti 농도가 3.5 질량％ 를 초과하면, 굽힘성이 열화된다. 또, 강도를 더욱 향상시키기 위해서, 0.17 ∼ 0.23 질량％ 의 Fe 를 함유할 수 있다.
티탄 구리의 대표적인 합금인 C1990 의 경우, 그 화학 조성은 JIS H 3130 (2006년) 에 있어서, Ti : 2.9 ∼ 3.5 질량％, Cu＋Ti : 99.5 질량％ 이상으로 규격화되어 있으며, 0.5 질량％ 미만의 불순물을 함유하는 것이 허용되어 있다. 티탄 구리의 불순물로는, 예를 들어 용탕에 첨가하는 탈산제의 잔류 (Al, Si, B, P 등), 용해로의 노벽이나 용탕 피복제로부터의 혼입 (Al, Si, C, B, Na, Zr, Cr 등), 주원료인 전기 구리가 비교적 고농도로 함유하는 불순물 (Ag 등), 스크랩 원료로부터의 혼입 (S 등), 분위기 가스로부터의 혼입 (O, N 등) 등을 들 수 있다. 본 발명의 효과를 보다 양호하게 발휘시키기 위해서는, 불순물의 총량은 0.1 질량％ 인 것이 바람직하고, 0.05 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.01 질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
(경도)
경도가 상승하면 비례 한계가 높아져, 주저앉음이 발생되기 어려워진다. 비커스 경도가 350 이상이 되면, 카메라 모듈의 스프링재로서 사용한 경우에, 낙하 충격에 의한 동작 불량이 현저히 개선된다. 비커스 경도의 상한값은, 내낙하 충격 특성의 면에서는 규제받지 않지만, 티탄 동박의 비커스 경도가 500 을 초과하는 경우는 적다.
(표면 조성)
Ti 는 Cu 와 비교하여 현저히 산화되기 쉽다. 이 때문에 박의 제조 프로세스에 있어서, 용체화 처리 등의 열처리시에, 고농도의 Ti 를 함유하는 산화 스케일이 재료 표면에 생성되고, 산화 스케일 바로 아래에 Ti 농도가 모지 (母地) 보다 낮은 부분 (이하, Ti 결핍층이라고 한다) 이 생긴다. 이것은 고 Ti 의 산화 스케일이 성장하는 과정에 있어서, 모지의 Ti 가 산화 스케일측으로 확산되기 (이동하기) 때문이다. 그 후, 산세나 기계 연마에 의해 산화 스케일을 제거하면, 박 표면에 Ti 결핍층이 노출된다.
Ti 결핍층의 강도 (비례 한계) 는, Ti 농도가 변화되지 않은 부위와 비교해서 낮다. Ti 결핍층은 매우 얇기 때문에, 그 재료 특성에 대한 영향은, 인장 시험이나 경도 시험으로는 검출되기 어렵지만, 굽힘 응력을 부가한 경우에 주저앉음으로서 현재화되는 경우가 있다. 굽힘 변형에서는 재료 표면에 최대 응력이 발생되기 때문에, 굽힘에 의한 주저앉음 특성은, 재료 표층부의 강도의 영향을 받기 쉬운 것이다. 또, 재료가 얇을수록 주저앉음 특성에 미치는 Ti 결핍층의 영향은 커진다.
표면으로부터 0.1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도를, 표면으로부터 1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도의 0.6 배 이상, 보다 바람직하게는 0.8 배 이상으로 조정하면 주저앉음이 발생되기 어려워져, 낙하 충격에 의한 동작 불량이 현저히 개선된다.
도 4 는 GDS (글로 방전 발광 분광 분석법) 를 이용하여 본 발명의 실시형태에 관련된 티탄 동박 (본 발명품) 및 종래의 티탄 동박 (종래품) 의 표면을 Ar 스퍼터링으로 깎으면서 성분 분석을 실시함으로써, 깊이 방향의 Ti 농도의 변화를 구한 것이다. 시료 A (도 4 중 실선) 는 본 발명품, 시료 B (도 4 중 파선) 는 종래품에 상당한다. 표면으로부터 1 ㎛ 의 깊이는 Ti 농도의 변화가 발생되지 않은 위치로서 정의한 것으로, 이 위치에서의 Ti 농도를 기준으로 하여, 표면으로부터 0.1 ㎛ 의 위치에서의 Ti 농도를 평가한다. 표면으로부터 1 ㎛ 의 위치에서도 Ti 농도가 감소되고 있는 (수속되고 있지 않은) 경우에는, 더 깊은 위치의 Ti 농도를 기준으로 하면 된다.
(박의 두께)
티탄 동박의 두께가 0.1 ㎜ 이상이 되면, 스프링 부재 (9a, 9b) 의 탄성력이 과대해지고, 렌즈 구동에 필요한 전자력도 증대된다. 그 결과, 카메라 모듈이 대형화되고, 렌즈의 구동 정밀도가 열화되는 등의 문제가 발생한다.
또, 표면 조성의 제어에 의해, 티탄 동박을 판스프링으로서 사용했을 때의 주저앉음이 개선되는 효과는, 박 두께가 0.1 ㎜ 미만이 되면 발현되고, 박이 얇아질수록 현저해진다. 마찬가지로, 스프링 부재 (9a, 9b) 에 사용하는 티탄 동박의 표면 조성 제어에 의해, 오토포커스 모듈이 낙하 충격을 받았을 때의 스프링 부재의 주저앉음이 개선되어 오토포커스 모듈의 동작 불량이 억제되는 효과도, 박 두께가 0.1 ㎜ 미만이 되면 발현되고, 박이 얇아질수록 현저해진다.
그래서, 본 발명의 티탄 동박의 두께를 0.1 ㎜ 미만, 바람직하게는 0.08 ㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.05 ㎜ 이하로 한다.
한편, 티탄 동박의 두께가 0.01 ㎜ 미만이 되면, 스프링재로서의 스프링력이 부족하다. 특히, 오토포커스 모듈의 스프링 부재 (9a, 9b) 로서 사용하는 경우에는, 원하는 탄성력을 얻기 위해서, 스프링 부재에 의해 큰 변형을 주는 것이 필요해진다. 그 결과, 낙하 충격을 받았을 때, 스프링 부재에 주저앉음이 발생되기 쉬워지고, 이것은 오토포커스 모듈의 동작 불량을 초래한다. 그래서, 본 발명의 티탄 동박의 두께를 0.01 ㎜ 이상, 바람직하게는 0.02 ㎜ 이상으로 한다.
(제조 방법)
티탄 동박의 일반적인 제조 프로세스에서는, 먼저 용해로에서 전기 구리, Ti 등의 원료를 용해하여, 원하는 조성의 용탕을 얻는다. 그리고, 이 용탕을 잉곳으로 주조한다. 티탄의 산화 손모를 방지하기 위해서, 용해 및 주조는 진공 중 또는 불활성 가스 분위기 중에서 실시하는 것이 바람직하다. 그 후, 다음의 순서로 원하는 두께 및 특성을 갖는 박으로 마무리한다.
(1) 열간 압연 (온도 800 ∼ 1000 ℃, 두께 5 ∼ 20 ㎜ 정도까지)
(2) 면삭 (산화 스케일 제거)
(3) 냉간 압연
(4) 용체화 처리 (750 ∼ 900 ℃ 에서 5 ∼ 300 초간, 수랭)
(5) 연마
(6) 냉간 압연
(7) 시효 처리 (350 ∼ 550 ℃ 에서 2 ∼ 20 시간)
(8) 연마
(9) 냉간 압연
(10) 변형 제거 어닐링 (300 ∼ 600 ℃ 에서 5 초 ∼ 10 시간)
(11) 연마
열간 압연 (1) 은 일반적인 티탄 구리의 조건에서 실시하는 것이 가능하다. 용체화 처리 (4) 에서는, 주조시나 열간 압연시에, 정출 또는 석출된 조대한 Cu-Ti 화합물 입자를 Cu 모지 중에 용해시킨다. 시효 처리 (5) 에서는, Cu3Ti 또는 Cu4Ti 의 미세 입자를 석출시키고, 이 미세 석출물에 의해 합금의 강도가 상승한다.
냉간 압연 (6) 및 (9) 는 고강도화를 위해서 실시하는 것이다. 비커스 경도를 350 이상으로 조정하기 위해서는, 냉간 압연 (6) 및 냉간 압연 (9) 의 합계 가공도 (r) 를 90 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 단, r 이 99.5 ％ 를 초과하면, 재료의 가공성이 저하되어, 압연시에 재료가 균열되는 경우가 있다. 여기에서, r 은 다음 식으로 정의한다.
r (％) ＝ (t0 － t)/t0 × 100
(t0 : 연마 (5) 후의 두께, t : 냉간 압연 (9) 후의 두께)
변형 제거 어닐링 (10) 은, 냉간 압연 (9) 을 실시하는 경우에 이 냉간 압연에 의해 저하되는 스프링 한계값 등을 회복시키기 위해서 임의로 실시하는 것이다.
연마 (5), (8), (11) 은, 열처리 (4), (7), (10) 에 의해 발생된 표면의 산화 스케일을 제거하기 위해서 실시한다. 이 연마는, 화학 연마로 실시해도 되고, 기계 연마로 실시해도 된다. 또, 화학 연마와 기계 연마를 병용해도 된다. 화학 연마액에는, Cu 에 대한 강한 부식력을 갖는, 황산-과산화수소 용액, 염화제2철 용액, 염화제2구리 용액, 질산 용액 등을 사용한다. 기계 연마의 대표적인 방법은, 연마 입자를 매립한 회전식 버프를 사용하는 버프 연마이다.
열처리 (4), (7), (10) 중에서는, 재료의 표면 산화는 용체화 처리 (4) 에서 가장 현저하다. 이것은, 처리 온도가 가장 높은 것에 의한 것이다. 따라서, 표면으로부터 0.1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도를 높이기 위해서는, 용체화 처리 (4) 에서의 표면 산화를 억제하는 것이 중요하고, 그러기 위해서는, 예를 들어 가열로 중의 산소 농도를 저감시키는 것이 유효하다. 또, 연마 (5) 에 의한 표면 제거량을 늘리는 것에 의해서도, 표면으로부터 0.1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도를 높일 수 있다.
(용도)
본 발명의 티탄 구리는, 주저앉음이 발생되기 어렵다는 특징을 살리고, 카메라 모듈 이외의 여러 가지 부품의 스프링 부재로서도 바람직하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 커넥터, 단자, 소켓, 릴레이 등의 전자 기기 부품을 들 수 있다.
실시예
이하에 본 발명의 실시예를 나타내는데, 이들 실시예는 본 발명 및 그 이점을 보다 잘 이해하기 위해서 제공하는 것으로, 발명이 한정되는 것을 의도하는 것은 아니다.
실험 재료 (실시예) 로서, C1990 및 NKT322 의 조성을 갖는 합금 (이하, 본 실시예에 관련된 이들 합금을 C1990, NKT322 라고 기재한다) 을 제조하고, 경도, 표면 조성, 박 두께가, 카메라 모듈의 내낙하 충격성에 미치는 영향을 조사하였다. 여기에서, C1990 은 JIS H 3130 (2006년) 에 등록되어 있는 합금으로, 2.9 ∼ 3.5 질량％ (대표값 3.2 질량％) 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 구성되어 있다. 또, NKT322 는 JX 닛코 일석 금속 (주) 가 개발한 합금으로, 2.9 ∼ 3.4 질량％ (대표값 3.2 질량％) 의 Ti 및 0.17 ∼ 0.23 질량％ 의 Fe (대표값 0.2 질량％) 를 가지며, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 구성되어 있다.
진공 용해로 중에서 전기 구리를 용해하여 합금 원소를 첨가한 후, 반연속 주조에 의해 두께 150 ㎜, 폭 500 ㎜ 의 직방체 형상의 잉곳을 제조하였다. 이 잉곳을 열간 압연으로서, 950 ℃ 에서 3 시간 가열 후, 10 ㎜ 까지 압연하였다. 다음으로, 열간 압연판 표면의 산화 스케일을 제거하기 위해서, 표면의 면삭을 실시하였다. 면삭 후의 재료의 두께는 8 ㎜ 였다. 그 후, 다음의 공정순으로 냉간 압연 및 열처리를 실시하여, 두께가 0.052 ㎜ 및 0.028 ㎜ 인 박을 제조하였다.
(1) 냉간 압연 1 : 목표로 하는 박의 두께 및 비커스 경도에 따라 소정의 두께까지 냉간 압연하였다.
(2) 용체화 처리 : 800 ℃ 에서 10 초간 ∼ 300 초간 가열하였다. 가열 시간은 어닐링 후의 재결정립의 평균 직경이 5 ∼ 20 ㎛ 의 범위가 되도록 적절히 조정하였다. 또한, 가열 분위기를 대기, Ar, CO 로 변화시켜, 재료 표면의 산화 스케일의 두께, 그리고 산화 스케일 바로 아래의 Ti 농도 및 Ti 결핍층의 두께를 조정하였다.
(3) 연마 1 : 황산-과산화수소 용액에 의해 화학 연마한 후, 회전식 버프에 의해 기계 연마하여, 표면의 산화 스케일 및 그 바로 아래의 소지 (素地) 를 제거하였다. 그 때, 황산-과산화수소 용액의 농도 및 각 연마의 실시 시간에 의해, 표면의 연마 깊이를 0.3 ∼ 1.0 ㎛ 의 범위에서 여러 가지로 변화시켰다.
(4) 냉간 압연 2 : 목표로 하는 박의 두께 및 비커스 경도에 따라 소정의 두께까지 냉간 압연하였다.
(5) 시효 처리 : 450 ℃ 에서 5 시간, Ar 분위기 중에서 가열하였다.
(6) 연마 2 : 황산-과산화수소 용액에 의해 화학 연마한 후, 회전식 버프에 의해 기계 연마하여, 표면의 산화 스케일을 제거하였다. 표면의 연마 깊이는 0.02 ㎛ 정도였다.
(7) 냉간 압연 3 : 목표로 하는 박의 두께까지 압연하였다.
냉간 압연 (7) 이 된 박 시료의 표면에 대해, 상기 GDS 분석을 실시하여, 표면으로부터 0.1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도 ([％ Ti]0.1) 및 표면으로부터 1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도 ([％ Ti]1) 를 측정하고, 다음 식으로 정의하는 표면의 티탄 농도비 (RTi) 를 구하였다.
RTi ＝ [％ Ti]0.1/[％ Ti]1
도 4 의 시료 A 는, 두께 : 0.028 ㎜, 합계 가공도 (r) : 98 ％, 용해화 처리 : CO 분위기에서 30 초 가열, 연마 1 : 0.5 ㎛ 의 조건에서 제조되며, RTi ＝ 0.90 이 된 C1990 이다. 또, 상기 도 4 의 시료 B 는, 두께 : 0.028 ㎛, 합계 가공도 (r) : 98 ％, 용해화 처리 : 대기 중에서 30 초 가열, 연마 1 : 0.5 ㎛ 의 조건에서 제조되며, RTi ＝ 0.43 이 된 C1990 이다.
또, JIS Z 2244 에 준거하여, 마이크로 비커스 경도를 측정하였다. 도 5 에는, 상기 합계 가공도 (r) 와 비커스 경도의 관계를 나타낸다. R 이 90 ％ 이상이 되면, 350 이상의 비커스 경도가 안정적으로 얻어지고 있다.
다음으로, 냉간 압연이 된 박 시료를 사용하여 스프링 부재 (9a, 9b) 를 제작하고, 도 1 ∼ 3 에 나타낸 구조의 카메라 모듈 (1) 을 조립하였다. 동일한 박 두께의 시료에 대해서는, 카메라 모듈의 구조를 동일한 것으로 하였다. 제작한 카메라 모듈에 대하여, 캐리어 (5) 가 이동을 개시할 때의 전류값 (IBmin) 및 캐리어 (5) 의 이동량이 최대가 될 때의 전류값 (IBmax) 을 구하였다. 다음으로, 그 카메라 모듈을 2 m 의 높이에서 플로어면으로 낙하시키고, 낙하 후의 카메라 모듈에 대하여, 캐리어 (5) 가 이동을 개시할 때의 전류값 (IAmin) 을 측정하였다. 이들 측정값으로부터, 다음 식에 의해 P 값을 구하였다.
P (％) ＝ ｜(IBmin － IAmin)｜/IBmax × 100
P 값은 낙하에 수반하는 이동 개시시 전류의 변화 (절대값) 를 최대 이동시 전류로 나눈 값으로, P 값이 작을수록 낙하 충격에 의한 동작 안정성이 우수하다고 할 수 있다.
도 6 및 도 7 에 각각 박 두께가 0.028 ㎜ 및 0.052 ㎜ 일 때의 비커스 경도와 P 값의 관계를 나타낸다. 비커스 경도가 350 이상이 되면, 또 RTi 값이 0.6이상이 되면, P 값이 저하되는, 즉 낙하 충격에 의한 동작 불량이 개선되는 것을 알 수 있다.

Claims (11)

  1. 렌즈와,
    상기 렌즈를 광축 방향의 초기 위치로 탄성 지지하는 스프링 부재와,
    상기 스프링 부재의 탄성력에 저항하는 전자력을 일으켜 상기 렌즈를 광축 방향으로 구동 가능한 전자 구동 수단과,
    상기 전자 구동 수단에 공급되는 구동 전류를 제어하는 제어 수단을 구비하는 카메라 모듈로서,
    상기 스프링 부재가, 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 350 이상의 비커스 경도를 가지며, 두께가 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  2. 렌즈와,
    상기 렌즈를 광축 방향의 초기 위치로 탄성 지지하는 스프링 부재와,
    상기 스프링 부재의 탄성력에 저항하는 전자력을 일으켜 상기 렌즈를 광축 방향으로 구동 가능한 전자 구동 수단과,
    상기 전자 구동 수단에 공급되는 구동 전류를 제어하는 제어 수단을 구비하는 카메라 모듈로서,
    상기 스프링 부재가, 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 표면으로부터 0.1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도가, 표면으로부터 1 ㎛ 의 깊이에 있어서의 Ti 농도의 0.6 배 이상이며, 두께가 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  3. 렌즈와,
    상기 렌즈를 광축 방향의 초기 위치로 탄성 지지하는 스프링 부재와,
    상기 스프링 부재의 탄성력에 저항하는 전자력을 일으켜 상기 렌즈를 광축 방향으로 구동 가능한 전자 구동 수단과,
    상기 전자 구동 수단에 공급되는 구동 전류를 제어하는 제어 수단을 구비하는 카메라 모듈로서,
    상기 스프링 부재가, 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 350 이상의 비커스 경도를 가지고, 표면으로부터 0.1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도가, 표면으로부터 1 ㎛ 의 깊이에 있어서의 Ti 농도의 0.6 배 이상이며, 두께가 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  4. 스프링 부재의 탄성력에 저항하는 전자력으로 렌즈를 이동시킴으로써 오토포커스 동작을 실시하는 카메라 모듈로서,
    상기 스프링 부재가, 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 350 이상의 비커스 경도를 가지며, 두께가 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  5. 스프링 부재의 탄성력에 저항하는 전자력으로 렌즈를 이동시킴으로써 오토포커스 동작을 실시하는 카메라 모듈로서,
    상기 스프링 부재가, 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 표면으로부터 0.1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도가, 표면으로부터 1 ㎛ 의 깊이에 있어서의 Ti 농도의 0.6 배 이상이며, 두께가 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  6. 스프링 부재의 탄성력에 저항하는 전자력으로 렌즈를 이동시킴으로써 오토포커스 동작을 실시하는 카메라 모듈로서,
    상기 스프링 부재가, 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 350 이상의 비커스 경도를 가지고, 표면으로부터 0.1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도가, 표면으로부터 1 ㎛ 의 깊이에 있어서의 Ti 농도의 0.6 배 이상이며, 두께가 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만인 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스프링 부재가, 0.17 ∼ 0.23 질량％ 의 Fe 를 추가로 함유하는 카메라 모듈.
  8. 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 350 이상의 비커스 경도를 가지며, 두께가 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만인 것을 특징으로 하는 티탄 동박.
  9. 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 표면으로부터 0.1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도가, 표면으로부터 1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도의 0.6 배 이상이며, 두께가 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만인 것을 특징으로 하는 티탄 동박.
  10. 2.9 ∼ 3.5 질량％ 의 Ti 를 함유하고, 잔부가 구리 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 350 이상의 비커스 경도를 가지고, 표면으로부터 0.1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도가, 표면으로부터 1 ㎛ 의 깊이 위치에 있어서의 Ti 농도의 0.6 배 이상이며, 두께가 0.01 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만인 것을 특징으로 하는 티탄 동박.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    0.17 ∼ 0.23 질량％ 의 Fe 를 추가로 함유하는 티탄 동박.
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