TWI717955B - 模組組裝的公差補償方法及結構 - Google Patents

模組組裝的公差補償方法及結構 Download PDF

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蔡新德
楊聰明
吳宗鴻
林明彥
張騏麟
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Abstract

一種模組組裝的公差補償方法及結構，本發明方法使用一模組及一壓合治具，該模組具備一基準參考面及一組裝基準面，該組裝基準面上具有至少三個補償基準凸點，該補償基準凸點高度大於補償量，該壓合治具具備一校對參考面，其步驟包括：調整該模組或該壓合治具兩者其中之一位置，讓該基準參考面與該校對參考面相互平行；該壓合治具以該校對參考面施壓於該補償基準凸點，改變每個該補償基準凸點的凸點頂面位置；該壓合治具脫離該補償基準凸點，並由多個該凸點頂面構成一預備基準面，該預備基準面平行於該基準參考面；藉此讓該模組由多個該補償基準凸點所形成的該預備基準面，提供後續構件組裝的精確接合。

Description

模組組裝的公差補償方法及結構
本發明為一種模組組裝的公差補償方法及結構的技術領域，尤其一種對模組化產品組裝後產生的公差進行調整，維持後續構件組裝的精度。
隨著時代的變遷與進步，原本附屬於手機的拍照功能，漸漸取代了傳統的相機市場，不僅如此，手機愈做愈薄，但對影像品質的要求愈來愈高，在在都增加了手機拍照模組設計與製造的難度，特別是鏡頭與影像感測元件之間的相對傾角與距離等需求精度要求愈來愈高，傳統靠機械定位的組裝生產方式，已漸漸無法滿足影像高階市場需求，因此市場上出現六軸主動式調整機來作相關參數的調整，但此類設備成本高，且生產效率低。有鑑於此本發明人思考改良的方法。
為解決上述之問題，本發明主要目的是提供一種模組組裝的公差補償方法及結構，該模組可為攝影頭模組的半成品或成品，藉由在該模組上形成經補償及校正所產生的預備基準面，作為後續構件組裝的基準面，以符合精密組裝的要求。
為達上述之目的，本發明為一種模組組裝的公差補償方法，使用一模組及一壓合治具，該模組具備一基準參考面及一組裝基準面，該組裝基準 面上具有至少三個補償基準凸點，該補償基準凸點高度大於補償量，該壓合治具具備一校對參考面，其步驟包括：調整該模組或該壓合治具兩者之一位置，讓該基準參考面與該校對參考面相互平行；該壓合治具以該校對參考面施壓於該補償基準凸點，改變每個該補償基準凸點的凸點頂面位置；該壓合治具脫離該補償基準凸點，並由多個該凸點頂面構成一預備基準面，該預備基準面平行於該基準參考面且兩者之間距離為設定值。
本發明為一種模組組裝的公差補償結構，該模組具備一基準參考面及一組裝基準面，該組裝基準面上具有至少三個補償基準凸點，每個補償基準凸點具有一凸點頂面，多個該凸點頂面構成一預備基準面，該預備基準面平行該基準參考面且兩面之間距離為設定值。
在本發明較佳實施例中，該補償量是該基準參考面及該組裝基準面之間的偏移角度與距離。
在本發明較佳實施例中，進一步包括測量該基準參考面與該校對參考面之間的傾角或距離，其量測時機是在調整該基準參考面與該校對參考面之前，或是以該校對參考面施壓於該補償基準凸點之前。
在本發明較佳實施例中，該補償基準凸點是以點膠水方式成型於該組裝基準面上，在壓合過程中改變尚未凝固的該補償基準凸點的該凸點頂面位置，之後固化該膠水。
在本發明較佳實施例中，該膠水固化後只會固定於該組裝基準面且不會黏固於該壓合治具。
在本發明較佳實施例中，該補償基準凸點是直接成型於該組裝基準面上，該壓合治具為一種超音波加壓設備或熱壓成型設備，在壓合過程中以超音波或熱壓方式改變每個該補償基準凸點的該凸點頂面位置。
在本發明較佳實施例中，多個該補償基準凸點是平均分佈於該組裝基準面上。
本發明具有下列幾項具體的功效：1． 本發明校正後的該預備基準面是準確對應於該基準參考面，該基準參考面為關鍵料件的核心基準面，如此就能維持後續與其他構件組裝的精度；2． 運用於本發明方法的操作機器，設備成本低使用方便，有助於操作者以快速及方便的方式完成攝像頭模組的精準校正；3． 本發明的方便能廣泛應用於攝像頭模組中各構件的校正及公差補償，以提升產品的生產效率。
101~103:步驟
2:模組
21:基準參考面
22:組裝基準面
23:補償基準凸點
231:凸點頂面
24:預備基準面
25:濾光片
26:支架
27:電路板
28:影像感測晶片
3:壓合治具
31:校對參考面
3A:壓合治具
301~306:步驟
401~407:步驟
51:鏡頭
52:音圈馬達
521:外框
522:內框
53:支架
531:外階
532:內階
54:電路板
55:影像感測器
2A:模組
2B:模組
2C:模組
2D:模組
2E:模組
圖1為本發明模組組裝的公差補償方法流程圖；圖2A為本發明方法的操作示意圖(一)；圖2B為本發明方法的操作示意圖(二)；圖2C為本發明方法的操作示意圖(三)；圖3為本發明方法之減料補償方式的詳細流程圖；圖4為本發明方法之加料補償方式的詳細流程圖；圖5A為圖4之方法的操作示意圖(一)；圖5B為圖4之方法的操作示意圖(二)； 圖5C為圖4之方法的操作示意圖(三)；圖6為攝影頭模組的分解圖；圖7A為本發明運用於攝影頭模組的第一種實施例圖(一)；圖7B為本發明運用於攝影頭模組的第一種實施例圖(二)；圖8A為本發明運用於攝影頭模組的第二種實施例圖(一)；圖8B為本發明運用於攝影頭模組的第二種實施例圖(二)；圖9A為本發明運用於攝影頭模組的第三種實施例圖的立體圖；圖9B為本發明運用於攝影頭模組的第三種實施例圖另一角度的立體圖；圖10A為本發明運用於攝影頭模組的第四種實施例圖(一)；圖10B為本發明運用於攝影頭模組的第四種實施例圖(二)；圖11A為本發明運用於攝影頭模組的第五種實施例圖的立體圖
圖11B為本發明運用於攝影頭模組的第五種實施例圖另一角度的立體圖。
以下借由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟悉此技術領域的人士可由本說明書所揭示的內容輕易地瞭解本發明的其他優點及功效。本發明也可借由其他不同的具體實例加以施行或應用，本發明說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。
如圖1所示，為本發明模組組裝的公差補償方法的流程圖。如圖2A所示，本發明方法會使用一模組2及一壓合治具3。該模組2可為攝影頭模組，詳細內容於之後段落再作描述。該模組2具備一基準參考面21及一組裝基準面22，該組裝基準面22上具有至少三個補償基準凸點23。該補償基準凸點23高度 大於補償量。該壓合治具3具備至少一校對參考面31。本發明模組組裝的公差補償方法其步驟包括：
步驟101：調整該模組2或該壓合治具3兩者其中之一位置，讓該基準參考面21與該校對參考面31相互平行；如圖2A所示。
步驟102：該壓合治具3以該校對參考面31施壓於該補償基準凸點23，改變每個該補償基準凸點23的凸點頂面231位置；如圖2B所示。
步驟103：該壓合治具3脫離該補償基準凸點23，由多個該凸點頂面231構成一預備基準面24(此為虛擬面，圖中以假想線表示)，該預備基準面24平行於該基準參考面21且兩者之間距離為設定值；如圖2C。
接著就本發明的方法，配合一實際的產品作更清楚的解說：如圖2A所示，該模組2為一攝影頭模組的半成品，包括一濾光片25、一支架26、一電路板27、以及一影像感測晶片28。該影像感測晶片28設置於該電路板27上。該濾光片25設置於該支架26中央區域。該支架26固定於該電路板27上，使該濾光片25面對該影像感測晶片28。在本實施例中，該基準參考面21是於該影像感測晶片28頂面，該組裝基準面22是於該支架26頂面環設於該濾光片25周圍的表面。因每個構件基本上都有容許公差，但當各構件組裝後，多個公差相互影響，可能導致該組裝基準面22與該基準參考面21之間產生不當的傾角或偏移高度，後續若直接以該組裝基準面22與其他構件組裝，將會使偏差量加大，影響產品精度。
本發明模組組裝的公差補償方法則能解決此問題，如圖2C所示，依本發明方法所完成的公差補償結構，其是在該組裝基準面22設有至少三個補償基準凸點23，經校正及補償後改變補償基準凸點23的凸點頂面231的高度，且 由多個凸點頂面231構成一預備基準面24，由於該預備基準面24與關鍵料件(如影像感測晶片28)上的該基準參考面21平行且高度正確，故可確保後續與其他構件組裝的精度，例如維持攝像頭模組光軸的一致性，進而維持攝像頭模組所需的精度。
在上述方法及結構中，依該補償基準凸點23成型於該組裝基準面22上方式的不同，本發明可進一步區分為以下兩種方式：
一、減料補償方式：此方式是在模組2成型時，於該組裝基準面22直接形成該補償基準凸點23，並在該壓合治具3下降時，以熱壓或超音波加工方式改變該補償基準凸點23頂面位置。在本實施例中，該壓合治具3可為一超音波加壓設備或熱壓成型設備。該如圖3所示，為此方式配合本發明方法所構成的詳細步驟流程圖，此架構亦可參考圖2A~圖2C，其步驟如下所示：
步驟301：預先於該組裝基準面22四周形成少三個該補償基準凸點23，該補償基準凸點23高度大於補償量，該補償量是指該基準參考面21及該組裝基準面22之間的偏移角度與距離；
步驟302：量測該基準參考面21與該校對參考面31的傾角。由於本實施例中該濾光片25為可過濾紅外線的透明玻璃，故在量測該組裝基準面22與該校對參考面31的傾角上並無困難；
步驟303：調整該模組2或該壓合治具3兩者其中之一位置，讓該基準參考面21與該校對參考面31相互平行。
步驟304：量測該基準參考面21與該校對參考面31之間的高度差；
步驟305：該壓合治具3以該校對參考面31以超音波或熱壓方式施壓於該補償基準凸點23，改變每個該補償基準凸點23的凸點頂面231位置，但不壓制到該組裝基準面22；
步驟306：該壓合治具3脫離該補償基準凸點23，由多個該凸點頂面231構成一預備基準面24，讓該預備基準面24平行於該基準參考面21且兩者之間距離為設定值。
二、加料補償方式：該補償基準凸點23是以添加膠水於該組裝基準面22上，之後在膠水凝固前由該壓合治具3A下降，進而調整該補償準點23的凸點頂面231位置。在本實施例中，該膠水可使用光固化膠水，該壓合治具3A則需搭配備光固化設備，但並不以此為限。如圖4所示，為此方式配合本發明的方法所構成的詳細步驟流程圖，請一併參考圖5A~圖5C。
步驟401：量測該基準參考面21與該校對參考面31的傾角；
步驟402：於該組裝基準面22四周至少三處點上膠水，以形成該補償基準凸點23，該補償基準凸點23高度大於傾角及高度補償量，如圖5A所示；
步驟403：調整該模組2或該壓合治具3A兩者其中之一位置，讓該基準參考面21與該校對參考面31相互平行。
步驟404：量測該基準參考面21與該校對參考面31之間的高度差；
步驟405：該壓合治具3A以該校對參考面31施壓於該補償基準凸點23，改變每個該補償基準凸點23的凸點頂面231位置，但不壓制到該組裝基準面22，如圖5B所示；
步驟406：將作為該補償基準凸點23的膠水固化；其中所選用的膠水必須為只能固化於該組裝基準面22上，但不會固化於該壓合治具3A之校對參考面31上的材料。
步驟407：該壓合治具3A脫離該補償基準凸點23，由多個該凸點頂面231構成一預備基準面24，該預備基準面24平行於該基準參考面21且兩者之間距離為設定值。
此加料補償方式在加工上較為方便，在量測傾角後再點膠水，能精準控制膠量及高度，進而降低該補償基準凸點23的高度。
本發明方法及結構是在該模組2上定義一基準參考面21及一組裝基準面22，並在該組裝基準面22上形成至少三個補償基準凸點23。但是該模組2並非僅限單一物品，且基準參考面21與組裝基準面22也會依加工需求作調整，最終確保組裝時維持關鍵料件與其他料件之間能精準配合。以下本發明將運用於攝影頭模組的各構件中，並以不同實施例作說明，如圖6所示，該攝影頭模組包括一鏡頭51、一音圈馬達52、一支架53、一電路板54、一影像感測器55，此為未運用本發明方法的原始結構圖，之後各構件並會相互組裝在一起。
如圖7A、圖7B所示，為本發明運用於攝影頭模組的第一種實施例圖，但有兩種型態。在本實施例中，該模組2A包括一鏡頭51及一音圈馬達52。該基準參考面21定義於該鏡頭51頂面位置。該音圈馬達52底部包括一外框521及一內框522，該組裝基準面22可定義於該外框521底面(如圖7A)或內框522底面(如圖7B)。該補償基準凸點23則形成於相對的該組裝基準面22上。此目的是用以補償音圈馬達52的靜態傾角。
如圖8A、圖8B所示，為本發明運用於攝影頭模組的第二種實施例圖，但有兩種型態。在本實施例中，該模組2B包括一支架53、一電路板54、一影像感測器55。該基準參考面21定義於該影像感測晶片55頂面，該支架53頂面具有呈環狀階梯的一外階531及一內階532。該組裝基準面22可定義於外階531頂面(如圖8A)及內階532(如圖8B)頂面。該補償基準凸點23則形成於相對的該組裝基準面22上。此目的是補償該組裝基準面22與該影像感測晶片55之間的傾角及距離，便於後續構件精準的對合。
如圖9A、圖9B示，為本發明運用於攝影頭模組的第三種實施例圖。在本實施例中，該模組2C為包括一支架53、一電路板54、一影像感測器55。該基準參考面21定義於該影像感測晶片55頂面。該組裝基準面22定義於該電路板54底面。該補償基準凸點23則形成於該組裝基準面22上。此目的是作為本模組2C與其他模組配合組裝時能相互平行對準。
如圖10A、圖10B所示，為本發明運用於攝影頭模組的第四實施例圖，但有兩種型態。在本實施例中，該模組2D為包括一支架53、一電路板54、一影像感測器55。該基準參考面21定義於該電路板54已補償校正後的基準面，此基準面可採用如圖9B所示位置。該支架53頂面具有環狀階梯的一外階531及一內階532。該組裝基準面22可定義於外階531頂面(如圖10A)及內階532頂面(如圖10B)。該補償基準凸點23則形成於相對應的該組裝基準面22上。此目的作為與組裝接合的基準面。
如圖11A、圖11B所示，為本發明運用於攝影頭模組的第五實施例圖。在本實施例中，該模組2E為包括一支架53、一電路板54、一影像感測器55。該基準參考面21定義於該圈馬達支架53已校正補償後的基準面，此基準面圖如圖8A或圖8B所示。該組裝基準面22定義於該電路板54底部。該補償基準凸點23形成於該組裝基準面22上。此目的是作為本模組2E與其他模組配合組裝時能相互平行對準。
綜合以上所述，本發明模組組裝的公差補償方法及結構，是在原本欲與其他構件組裝的該組裝基準面22上，另以至少三個補償基準凸點23經補償校正後，以多個該凸點頂面231形成新的該預備基準面24，由於該預備基準面 24與關鍵料件上的該基準參考面21平行且高度正確，就能確保後續各構件組裝的精度，所需的設備更為簡化，操作上更為容易且快速，符合專利之申請要件。
然而，上述實施例僅例示性說明本發明的功效，而非用於限制本發明，任何熟習此技術領域的人士均可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。此外，在上述實施例中的元件的數量僅為例示性說明，也非用於限制本發明。因此本發明的權利保護範圍，應如以下的申請專利範圍所列。
101~103:步驟

Claims (8)

  1. 一種模組組裝的公差補償方法，使用一模組及一壓合治具，該模組具備一基準參考面及一組裝基準面，該組裝基準面上具有至少三個補償基準凸點，該補償基準凸點高度大於補償量，該壓合治具具備一校對參考面，其步驟包括：調整該模組或該壓合治具兩者其中之一位置，讓該基準參考面與該校對參考面相互平行；該壓合治具以該校對參考面施壓於該補償基準凸點，改變每個該補償基準凸點的凸點頂面位置；該壓合治具脫離該補償基準凸點，由多個該凸點頂面構成一預備基準面，該預備基準面平行於該基準參考面且兩者之間距離為設定值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之模組組裝的公差補償方法，該補償量是該基準參考面及該組裝基準面之間的偏移角度與距離。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之模組組裝的公差補償方法，進一步包括測量該基準參考面與該校對參考面之間的傾角或距離，其量測時機是在調整該基準參考面與該校對參考面之前，或是以該校對參考面施壓於該補償基準凸點之前。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之模組組裝的公差補償方法，該補償基準凸點是以點膠水方式成型於該組裝基準面上，在壓合過程中改變尚未凝固的該補償基準凸點的該凸點頂面位置，之後固化該膠水。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之模組組裝的公差補償方法，該膠水固化後只會固定於該組裝基準面且不會黏固於該壓合治具。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之模組組裝的公差補償方法，其中該補償基準凸點是直接成型於該組裝基準面上，該壓合治具為一種超音波加壓設備或熱壓成型設備，在壓合過程中以超音波或熱壓方式改變每個該補償基準凸點的該凸點頂面位置。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之模組組裝的公差補償方法，多個該補償基準凸點是平均分佈於該組裝基準面上。
  8. 一種模組組裝的公差補償結構，該模組具備一基準參考面及一組裝基準面，該組裝基準面上具有至少三個補償基準凸點，每個補償基準凸點具有一凸點頂面，多個該凸點頂面構成一預備基準面，該預備基準面平行該基準參考面且兩者之間距離為設定值。
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