KR102119390B1 - 소형 카메라용 오토포커싱 액츄에이터 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

소형 카메라용 오토포커싱 액츄에이터 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 AF 액츄에이터는 카메라 모듈의 공간부 내에 설치되는 AF 액츄에이터로서, 내측에 렌즈가 결합되고, 외측에는 댐핑 도체가 설치되고 코일이 권선되는 렌즈 캐리어; 상기 렌즈 캐리어의 상면과 하면에 각각 설치되는 상부 스프링 및 하부 스프링; 및 상기 댐핑 도체에 상응하여 상기 공간부를 형성하는 하우징에 설치되는 자석을 포함할 수 있다.

Description

소형 카메라용 오토포커싱 액츄에이터 및 그 제조방법{Auto focusing actuator for small camera and making method thereof}

본 발명은 소형 카메라에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소형 카메라용 오토포커싱 액츄에이터(AF actuator) 및 그 제조방법에 관한 것이다.

모바일 폰과 같은 모바일용 기기에는 촬영, 영상통화 등의 목적으로 소형 카메라가 사용되고 있다. 소형 카메라는 오토포커싱(Auto Focusing) 기능을 구현하기 위한 AF 액츄에이터(AF Actuator 혹은 VCM)를 구비하고 있다.

도 1은 AF 액츄에이터가 적용된 카메라 모듈의 단면도이고, 도 2는 오토포커싱 동작 시 인가되는 전류에 관한 그래프이며, 도 3은 인가전류 변화에 따른 구동파트 응답궤적을 나타낸 그래프이다.

도 1을 참조하면, 카메라 모듈(1)에는 하우징(10) 내에 렌즈(21), 렌즈 캐리어(20) 및 코일(22)을 포함하는 AF 액츄에이터가 설치된다.

AF 액츄에이터의 하단에는 PCB(12) 및 센서(13)가 설치된다. 센서(13)는 렌즈(21)를 통해 입사되는 이미지를 센싱하는 이미지센서일 수 있으며, PCB(12)는 센서(13)에서 발생한 이미지 신호를 처리하는 이미지 신호 처리부, 오토포커스를 위한 목표 위치값으로 이동시키기 위한 제어부를 포함할 수 있다.

여기서, AF 액츄에이터는 오토포커싱 기능을 구현하기 위해 렌즈(21)의 상, 하 구동이 가능하도록 렌즈(21)를 고정하는 렌즈 캐리어(20)의 외측에 코일(22)을 권선하고, 코일(22)과 마주하는 위치에 자석(11)을 배치한 구조를 가진다. 필요 시 코일(22)에 전류를 인가하면 코일(22)과 자석(11) 간에 발생하는 전자기력을 이용하여 오토포커싱을 수행한다. 일단이 하우징(10)에 고정되고, 타단이 렌즈 캐리어(20)의 상부면 및 하부면에 각각 접하는 복수의 스프링(14, 15)을 이용하여 상하 방향으로 탄성력을 제공함으로써 초기 상태로 손쉽게 복원될 수 있다.

AF 액츄에이터가 장착된 카메라 모듈(1)은 오토포커싱 동작 시에 렌즈(21)를 포함한 렌즈 캐리어(20), 코일(22)을 포함하는 구동파트가 코일(22)에 인가되는 전류에 의해 초기 상태(Infinite)에서 AF 상태(Macro)로 이동한다.

이 때 센서(13) 상면에서부터 렌즈(21) 상면까지의 거리(A)는 구동파트의 이동량이 더해져 A+B가 된다(도 1의 (b) 참조).

오토포커싱 동작 시 인가되는 전류는 도 2에 도시된 것과 같다. 여기서, X축은 인가전류(mA), Y축은 구동파트의 이동량(㎛)이다.

도 2의 (a)는 초기 상태에서 AF 상태로 전환되는 경우에 관한 그래프이다. 인가전류가 αmA가 될 때까지 구동파트의 이동은 없다. αmA 이후 구동파트가 이동하며, βmA 에서 초기 상태, γmA에서 AF 상태이다.

도 2의 (b)는 AF 상태에서 초기 상태로 전환되는 경우에 관한 그래프이다. 도 2의 (a)에 도시된 동작과는 역순이 된다.

AF 액츄에이터를 포함하는 카메라 모듈(1)이 동작하게 되면, 렌즈(21)를 포함하는 구동파트는 무한초점위치(초기 상태, Infinite)로 이동하기 위해 βmA가 인가되며, 오토포커싱 동작을 위해서는 γmA 또는 "γmA~βmA" 사이의 전류가 인가된다.

도 1의 (b)에 도시된 구동파트의 이동량 B는 렌즈(21)로부터 피사체까지의 거리에 따라 조정되며, 구동파트는 초기 상태로부터 AF 상태까지 이동하면서 도 3에 도시된 것과 같은 특성을 보이게 된다.

도 3에서 오버슈트(overshoot)는 {{ΔP/SettlingStroke}×100}(%)이다.

ΔP는 최대 피크(Max Peak)값이고, SettlingStroke는 입력(인가전류) 변화에 따른 출력(구동파트 응답궤적) 목표 위치값으로, 오토포커싱을 위한 구동파트 목표 위치값(P1-P0)이다.

에러밴드(error band)는 출력(구동파트 응답궤적)의 안정화(settling) 스펙(spec)이며, 안정화 시간(SettlingTime[ms])은 입력(인가전류) 변경시점부터 출력(구동파트 응답궤적)이 안정화되는 시간, 즉 T1-T0이다.

여기서, ΔP가 작을수록 안정화 시간이 짧아지며, 안정화 시간이 짧을수록 카메라 모듈(1)에서 오토포커싱 동작 시간이 단축된다. 이는 카메라 성능, 즉 피사체 사진 촬영 시 포커싱 속도와 영상 촬영 시 피사체의 움직임 또는 피사체의 변경 시 포커싱 속도와 관련 있다.

기존 AF 액츄에이터에서는 안정화 시간 단축을 위해 댐퍼 본드(Damper Bond)를 사용하거나 전류를 인가하는 구동 IC(Driver IC)에서 댐핑(Damping) 효과를 도모하였다. 댐퍼 본드의 경우 도포량이나 도포위치 등에 따라 댐핑 효과 편차가 발생하여 관리가 어려운 문제점이 있었다. 구동 IC에서 댐핑 효과 구현이 가능하지만, AF 액츄에이터 간의 개체별 편차로 인해 양산품의 안정화 시간 편차를 최소화하는 것에는 한계가 있었다.

또한, 기존 AF 액츄에이터는 제조 시 액츄에이터 외부로 노출된 하부 스프링 단자를 통해 전류를 인가하여 렌즈 캐리어 외측에 권선된 코일로 전류가 인가되도록 코일의 리드선과 하부 스프링을 직접 납땜하였다.

하지만, 이러한 작업 방식은 제조 공정 간 코일 리드선의 단선이 빈번하게 발생하여 공정 불량율이 증가하고 제조 비용이 상승하는 원인이 되었다. 또한, 제품 신뢰성 시험(낙하시험 및 진동시험) 시 코일 단선 불량의 원인이 되었다.

한국공개특허 10-2010-0129930호 (2010.12.10 공개) - 오토 포커스 카메라 모듈

본 발명은 별도의 댐퍼 본드를 사용하지 않고 구동 IC의 댐핑 효과와 함께 스트로크의 최대 피크값(ΔP)을 작게 하여 카메라 모듈의 오토포커싱 동작 시 안정화 시간을 줄여 오토포커싱 동작시간을 단축시킬 수 있는 소형 카메라용 오토포커싱 액츄에이터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 댐핑 도체를 활용하여 납땜부의 구조 및 납땜 공정을 변경함으로써 제조공정에서의 불량 발생을 최소화하고 제품 신뢰성 확보를 도모할 수 있는 소형 카메라용 오토포커싱 액츄에이터의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 카메라 모듈의 공간부 내에 설치되는 AF 액츄에이터로서, 내측에 렌즈가 결합되고, 외측에는 댐핑 도체가 설치되고 코일이 권선되는 렌즈 캐리어; 상기 렌즈 캐리어의 상면과 하면에 각각 설치되는 상부 스프링 및 하부 스프링; 및 상기 댐핑 도체에 상응하여 상기 공간부를 형성하는 하우징에 설치되는 자석을 포함하는 AF 액츄에이터가 제공된다.

상기 댐핑 도체는 상기 렌즈 캐리어의 하면에서 일정 길이만큼 돌출되는 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부의 외측면이 상기 코일의 리드선과 납땜되고, 상기 돌출부의 내측면이 상기 하부 스프링과 납땜되어 전기적 연결을 수립할 수 있다.

상기 렌즈 캐리어의 외측에는 상기 댐핑 도체가 삽입 설치되는 도체홈이 형성되며, 상기 도체홈에는 상기 렌즈 캐리어의 하면과 연통되는 연결홈이 형성되어, 상기 돌출부가 상기 연결홈 내에 삽입될 수 있다.

한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, AF 액츄에이터의 제조방법으로서, 렌즈 캐리어의 외측에 댐핑 도체를 설치하고 코일을 권선하는 단계-여기서, 상기 댐핑 도체는 상기 렌즈 캐리어의 하면에서 일정 길이만큼 돌출되는 돌출부를 포함함-; 상기 코일로부터 코일 리드선을 선정리하여 상기 댐핑 도체의 돌출부 상에 정렬하는 단계; 상기 코일 리드선과 상기 돌출부를 1차 납땜하는 단계; 상기 렌즈 캐리어의 하면에 하부 스프링을 조립하는 단계; 및 상기 하부 스프링과 상기 돌출부를 2차 납땜하는 단계를 포함하는 AF 액츄에이터의 제조방법이 제공된다.

상기 1차 납땜 단계에서 상기 코일 리드선을 상기 돌출부의 외측면에 납땜할 수 있다.

상기 2차 납땜 단계에서 상기 하부 스프링을 상기 돌출부의 내측면과 납땜할 수 있다.

상기 1차 납땜 및 상기 2차 납땜에 의해 상기 하부 스프링, 상기 돌출부 및 상기 코일 리드선 사이에 전기적 연결이 수립될 수 있다.

상기 하부 스프링을 조립하기 이전에, 상기 코일 혹은 상기 코일 리드선이 단선된 경우 권선된 상기 코일을 제거하고, 상기 렌즈 캐리어를 재활용할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 별도의 댐퍼 본드를 사용하지 않고 구동 IC의 댐핑 효과와 함께 스트로크의 최대 피크값(ΔP)을 작게 하여 카메라 모듈의 오토포커싱 동작 시 안정화 시간을 줄여 오토포커싱 동작시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 댐핑 도체를 활용하여 납땜부의 구조 및 납땜 공정을 변경함으로써 제조공정에서의 불량 발생을 최소화하고 제품 신뢰성 확보를 도모할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 AF 액츄에이터가 적용된 카메라 모듈의 단면도,
도 2는 오토포커싱 동작 시 인가되는 전류에 관한 그래프,
도 3은 인가전류 변화에 따른 구동파트 응답궤적을 나타낸 그래프,
도 4는 와전류를 설명하기 위한 도면,
도 5는 와전류에 의한 댐핑 혹은 제동 효과를 설명하기 위한 도면,
도 6은 와전류 댐핑 효과를 AF 액츄에이터에 적용하기 위한 개념도,
도 7은 인가전류 변화에 따른 구동파트 응답궤적을 나타낸 그래프,
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 단극착자 자석을 이용한 AF 액츄에이터의 분해도,
도 9는 도 8에 도시된 AF 액츄에이터의 조립도,
도 10은 도 8에 도시된 AF 액츄에이터의 일부 단면도,
도 11은 렌즈 캐리어, 댐핑 도체, 코일을 권선하는 과정을 나타낸 도면,
도 12는 AF 액츄에이터 제조 시 코일 리드선 및 하부 스프링의 기존 납땜 방식의 일례를 나타낸 도면,
도 13은 가라게 권선 방식을 나타낸 도면,
도 14는 AF 액츄에이터 제조 시 코일 리드선 및 하부 스프링의 기존 납땜 방식의 일례에 따른 납땜 취약점을 설명하기 위한 도면,
도 15는 가라게 권선 방식에 따른 납땜 취약점을 설명하기 위한 도면,
도 16은 와전류 댐핑이 적용된 AF 액츄에이터의 댐핑 도체 형상과 형합 상태를 나타낸 도면,
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 와전류 댐핑 효과 및 납땜 공정 개선을 동시에 구현한 댐핑 도체 형상과 형합 상태를 나타낸 도면,
도 18은 코일 권선까지 완료된 렌즈 캐리어를 나타낸 도면,
도 19 내지 도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 캐리어 및 하부 스프링 간의 납땜 순서를 나타낸 도면,
도 23은 종래 코일과 하부 스프링의 전기적 연결을 위한 납땜 공정의 순서도,
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일과 하부 스프링의 전기적 연결을 위한 납땜 공정의 순서도.

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.

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 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

제1, 제2 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.

본 명세서에서 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 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 4는 와전류를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 와전류에 의한 댐핑 혹은 제동 효과를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 와전류 댐핑 효과를 AF 액츄에이터에 적용하기 위한 개념도이며, 도 7은 인가전류 변화에 따른 구동파트 응답궤적을 나타낸 그래프이다.

본 발명에서는 댐핑(제동) 효과를 발생시키기 위해 와전류(Eddy Current)를 이용한다. 와전류는 자기장의 변화에 의해 도체 내부에서 유도되는 전하의 움직임으로, 소용돌이 전류, 푸코 전류라고도 한다.

도 4에 도시된 것과 같이, 자석(11)에 인접한 도체(30)가 화살표 방향(C 방향)으로 이동 시 도체(30) 내부에는 유도전류(I)가 발생한다.

플레밍의 왼손법칙에 따라 유도전류(I)와 자속(자기장)(B)에 의해 도체(30)에는 도체(30)의 이동 방향과는 반대 방향으로 이동하는 힘(댐핑력 또는 제동력)이 발생한다.

도 5를 참조하면, 자속(자기장) 내에서 도체가 이동할 경우, 와전류에 의해 도체는 이동 방향과 반대 방향으로 힘(F)이 발생하며, 이는 자속밀도(B)와 도체의 이동속도(V)에 비례한다.

따라서, 도체의 이동속도가 빠를수록 이동방향과는 반대방향으로 이동하려는 힘이 커지며, 댐핑 또는 제동의 효과가 커진다.

이러한 와전류 댐핑 방식을 AF 액츄에이터에 적용하기 위한 개념도가 도 6에 도시되어 있다.

도 6을 참조하면, 렌즈 캐리어(20)의 외측에 도체(30)를 설치한 후 그 위에 코일(22)을 권선하며, 하우징에는 도체(30) 및 코일(22)과 마주하는 위치에 자석(11)이 배치된 구조를 가진다.

코일(22)에 전류를 인가하면 코일(22)과 자석(11) 간에 발생하는 전자기력에 의해 렌즈 캐리어(20)가 이동하게 된다(도 6의 (b)에서는 상방으로 이동). 이러한 렌즈 캐리어(20)의 이동에 의해 도체(30)도 함께 이동하게 되고, 자석(11)에 의한 자기장 내에서 도체(30)가 이동하고 있어 와전류가 발생하여 이동방향과는 반대방향(도 6의 (b)에서는 하방)으로 힘을 가함으로써 댐핑(혹은 제동)이 이루어진다.

와전류 댐핑에 따른 구동파트의 구동 응답궤적이 도 7에 도시되어 있다.

도 3에 도시된 구동 응답궤적과 비교할 때, 스트로크의 최대 피크값(ΔP)이 현저하게 줄어들었으며, 이로 인해 안정화 시간(T2-T0)도 상당히 단축됨을 확인할 수 있다.

이하에서는 이러한 와전류 댐핑을 적용하기 위한 AF 액츄에이터를 포함하는 카메라 모듈의 구조에 대해 관련 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자석을 이용한 AF 액츄에이터의 분해도이고, 도 9는 도 8에 도시된 AF 액츄에이터의 조립도이며, 도 10은 도 8에 도시된 AF 액츄에이터의 일부 단면도이고, 도 11은 렌즈 캐리어, 댐핑 도체, 코일을 권선하는 과정을 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 AF 액츄에이터(100a)는 렌즈(121), 하우징(110), 상부 스프링(114), 자석(111a), 코일(122), 렌즈 캐리어(120), 댐핑 도체(130), 하부 스프링(115), 베이스(116)를 포함한다.

하우징(110)과 베이스(116)가 AF 액츄에이터(100a)의 기본 골격을 형성한다. 하우징(110)은 실드 캔(shield can)일 수 있다. 베이스(116)는 PCB 상에 장착되는 부분으로, 하우징(110)과 결합하여 공간부를 형성한다.

렌즈 캐리어(120) 내에는 렌즈(121)가 설치되며, 렌즈 캐리어(120)의 외측에는 댐핑 도체(130)가 삽입 설치되고, 그 외측에 코일(122)이 권선된다.

도 11을 참조하면, 렌즈 캐리어(120)의 외측에는 코일(122) 권선을 위한 코일홈(150)이 음각으로 형성되어 있다. 그리고 코일홈(150) 내에는 댐핑 도체(130)의 삽입 설치를 위한 도체홈(160)이 음각으로 형성되어 있다. 따라서, 도체홈(160) 내에 댐핑 도체(130)가 설치되고, 이후 코일홈(150) 내에 코일(122)이 권선된다.

다시 도 8을 참조하면, 자석(111a)은 하우징(110)에 설치되되, 렌즈 캐리어(120)에 설치된 댐핑 도체(130)에 상응하는 위치에 설치된다. 여기서, 댐핑 도체(130)와 자석(111a)은 서로 1:1 대응하도록 동일한 수량(도면에서는 4개가 예시되어 있음)이 설치될 수 있다.

본 실시예에서 자석(111a)은 단극착자 자석 혹은 양극착자 자석일 수 있다. 상, 하로 구분되는 2개의 극성을 가지는 양극착자 자석의 경우 코일(122)이 상, 하 2개로 이루어질 수 있다.

상부 스프링(114)은 외측이 하우징(110)에 고정되고 내측이 렌즈 캐리어(120)의 상부면에 부착될 수 있다. 여기서, 상부 스프링(114)과 하우징(110) 사이에는 스페이서(117)가 마련되어, 렌즈 캐리어(120), 즉 렌즈(121)의 상, 하 이동을 위한 공간을 마련해 줄 수 있다.

하부 스프링(115)은 일단이 하우징(110)에 고정되고 타단이 렌즈 캐리어(120)의 하부면에 부착될 수 있다.

본 실시예에 따른 AF 액츄에이터(100a)에서 오토포커싱 동작을 위해 렌즈 캐리어(120)에 권선된 코일(122)에 소정 크기의 전류가 입력되면, 코일(122)과 하우징(110)에 설치된 자석(111a) 간에 발생하는 전자기력에 의해 렌즈 캐리어(120)가 상승한다.

이러한 렌즈 캐리어(120)의 이동에 상응하여 렌즈 캐리어(120)에 설치된 댐핑 도체(130) 역시 자석(111a)에 의한 자기장 내에서 이동하게 된다. 이 경우 전술한 것과 같이 댐핑 도체(130)에 와전류가 발생하게 되고, 와전류에 의한 댐핑력(제동력)이 이동방향과는 반대로 작용하게 된다.

따라서, 댐핑 도체(130)에 의한 와전류 댐핑 효과에 의해 도 7에 도시된 것과 같이 초기 상태에서 AF 상태로 전환될 때 안정화 시간을 단축시킬 수 있게 된다.

본 실시예에서는 코일에 전류가 인가되어 렌즈 캐리어가 광축 방향으로 이동할 때, 댐핑 도체에 와전류가 발생하는 것을 특징으로 한다. 이 와전류에 의해 댐핑 도체에는 렌즈 캐리어의 이동 방향과는 반대되는 방향으로의 댐핑력(제동력)이 발생하게 된다.

본 실시예에서 렌즈 캐리어에 권선된 코일의 내측에 댐핑 도체가 설치된 경우를 가정하여 설명하였다. 하지만, 댐핑 도체가 코일의 외측에 배치될 수도 있음은 물론이다.

그리고 코일과 댐핑 도체는 서로 전기적으로 접속되지 않도록, 코일의 외주면이 절연될 수 있다.

댐핑 도체는 대응되는 자석과 마주보도록 배치된 금속 또는 도금품일 수 있다. 또한, 댐핑 도체는 비자성체로서, 예를 들어 구리 혹은 구리를 포함한 합금일 수 있다. 댐핑 도체의 두께는 0.01mm 내지 0.5mm일 수 있다. 또한, 마주보는 자석의 크기(가로x세로)와 같거나 작을 수 있다.

본 실시예에 의하면, AF 액츄에이터에 와전류 댐핑을 적용함으로써 모바일 폰 또는 모바일 기기에서 사용하는 카메라 모듈이 오토포커싱 기능 사용 시에 혹은 사진 또는 동영상 촬영 시에 안정화 시간을 단축하여 기존 오토포커싱 기능이 탑재된 촬상 장치에 비해 빠르게 오토포커싱 기능을 구현하여 사용자 만족도를 높일 수 있다.

특히 동영상 촬영 시 피사체의 이동이나 피사체의 변경 시 신속한 오토포커싱 동작으로 선명한 화질 구현이 가능하다.

도 12는 AF 액츄에이터 제조 시 코일 리드선 및 하부 스프링의 기존 납땜 방식의 일례를 나타낸 도면이고, 도 13은 가라게 권선 방식을 나타낸 도면이다.

도 12 및 도 13에서 (a)는 측면도, (b)는 하부에서 올려다본 도면, (c)는 납땜 부분의 확대도이다.

AF 액츄에이터는 하부 스프링 단자를 통해 코일에 전류를 인가하기 위해서 도 12에 도시된 것과 같은 방식을 사용한다.

도 12를 참조하면, 공정은 단순한 듯 하지만 코일 리드선(coil lead wire)(201)의 납땜을 위해 코일(122)의 외곽의 절연층(피복)을 제거하는 공정 후 납땜을 하게 된다(납땜부(202) 참조). 절연층 제거 또는 납땜을 위한 위치 확보를 위해 코일 정렬 시 코일 리드선(201)의 단선이 발생할 수 있다.

또한, 신뢰성 시험(낙하시험 또는 진동시험) 시 AF 액츄에이터에 전해지는 외부 충격에 의해 하부 스프링(115)의 유동이 발생하며, 코일 리드선(201)의 단선을 유발하고, 이는 불량의 원인이 된다.

도 13에는 도 12의 공정 상 문제점과 신뢰성 확보를 위한 대안으로 적용된 가라게 권선 방식이 도시되어 있다.

코일 리드선(211)이 소정 높이를 가지는 가라게 권선(212)을 형성하고, 가라게 권선(212)의 일부가 납땜되는 구조를 가진다(납땜부(213) 참조).

이러한 가라게 권선 방식의 경우 가라게 권선 조건 확보가 어렵고, 권선 시에도 불량이 발생하며, 권선 후 납땜을 위해서는 별도의 절연층(피복) 제거 공정이 필요하다.

또한, 가라게 권선을 위한 가라게의 최소 필요 높이에 의해 AF 액츄에이터 내부에 별도의 가라게 도피 공간 확보가 필요한 한계가 있다.

도 14는 AF 액츄에이터 제조 시 코일 리드선 및 하부 스프링의 기존 납땜 방식의 일례에 따른 납땜 취약점을 설명하기 위한 도면이고, 도 15는 가라게 권선 방식에 따른 납땜 취약점을 설명하기 위한 도면이다.

도 14에는 도 12에 도시된 코일 리드선 납땜 방식의 취약점이 도시되어 있다. 도 14의 (b)는 (a)를 하부에서 올려다본 모습이다.

코일 리드선(201)이 직접 하부 스프링(115)의 표면에 납땜되는 방식으로, 하부 스프링(115)의 유동 발생 시 코일(122)과 납땜부(202) 사이에 단선이 발생할 가능성이 있다. 그리고 납땜 작업을 위해 코일 리드선(201)의 절연층(구간 A)이 제거되어야 한다.

도 15에는 도 13에 도시된 가라게 권선 방식의 취약점이 도시되어 있다. 도 15의 (b)는 (a)를 하부에서 경사지게 올려다본 모습이다.

가라게 권선 방식을 위해서는 구간 B와 같은 가라게 높이 확보가 필요하여, AF 액츄에이터 내부에 별도의 도피부가 필요하다. 또한, 구간 C는 하부 스프링(115)과의 납땜을 위해 가라게 권선(212)의 절연층(피복)을 제거하는 공정이 별도로 필요하기도 하다.

도 16은 와전류 댐핑이 적용된 AF 액츄에이터의 댐핑 도체 형상과 형합 상태를 나타낸 도면이고, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 와전류 댐핑 효과 및 납땜 공정 개선을 동시에 구현한 댐핑 도체 형상과 형합 상태를 나타낸 도면이며, 도 18은 코일 권선까지 완료된 렌즈 캐리어를 나타낸 도면이다.

도 16을 참조하면, 렌즈 캐리어(121)의 외측에는 코일 권선을 위한 코일홈이 형성되고, 코일홈 내에는 댐핑 도체(130)의 삽입 설치를 위한 도체홈이 형성되어 있다. 도체홈에는 댐핑 도체(130)가 삽입 설치되어 오토포커싱 동작 시에 와전류 댐핑 효과를 발생시킨다.

본 실시예에서는 도 17에 도시된 것과 같이 와전류 댐핑 효과도 발생시키면서 납땜 공정도 개선하여 전술한 문제점을 해결하고자 한다.

이를 위한 본 실시예에 따른 AF 액츄에이터의 렌즈 캐리어(300)에도 댐핑 도체(130a, 130b)가 설치된다. 이 때 댐핑 도체는 사각 판재 형상의 제1 댐핑 도체(130a) 세트와, 사각 판재 형상의 몸체(131) 및 몸체(131)에서 하부로 돌출되는 돌출부(132)를 가지는 제2 댐핑 도체(130b) 세트를 포함한다.

도면에 도시된 것과 같이 댐핑 도체가 4개로 이루어진 경우, 서로 마주보는 2개의 댐핑 도체는 제1 댐핑 도체(130a)로 이루어지고, 또 다른 서로 마주보는 2개의 댐핑 도체는 제2 댐핑 도체(130b)로 이루어질 수 있다.

렌즈 캐리어(300)에는 코일홈 및 도체홈(310)이 형성된다. 또한, 렌즈 캐리어(300)에는 제2 댐핑 도체(130b)가 설치되는 부분에 돌출부(132)가 끼움 결합하고, 코일홈과 렌즈 캐리어(300)의 하면이 서로 연통되게 하는 연결홈(312)이 도체홈(310)의 하측으로 연장되도록 추가적으로 형성된다.

연결홈(312)을 가지는 도체홈(310) 내에 제2 댐핑 도체(130b)가 삽입 설치되면, 돌출부(132)의 끝단은 렌즈 캐리어(300)의 하면을 통과하여 돌출된다.

도 18을 참조하면, 렌즈 캐리어(300)에 댐핑 도체(130a, 130b)의 설치가 완료된 이후 코일(122)이 권선된다.

도 19 내지 도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 캐리어 및 하부 스프링 간의 납땜 순서를 나타낸 도면이다. 여기서, 도 21 및 도 22는 하측에서 바라본 모습을 나타내고 있다.

도 19에서 댐핑 도체(130a, 130b)가 설치되고 코일(122)이 권선된 렌즈 캐리어(300)에 대해서 코일(122)에서 연결되는 코일 리드선(320)을 돌출부(132) 외측면에 정렬한다.

그리고 코일 리드선(320)의 절연층을 제거한다. 절연층을 제거하는 공정은 이전과 동일하지만, 하부 스프링 조립 이전에 사전 서브 라인에서 작업 가능하며, 코일 리드선(320) 단선 시에는 코일(122)을 제거하여 렌즈 캐리어(300)의 재활용이 가능한 장점이 있다.

도 20에서 절연층이 제거된 코일 리드선(320)과 댐핑 도체의 돌출부(132) 외측면을 납땜한다(제1 납땜부(330) 생성). 여기까지는 사전 서브 라인에서 작업이 진행된다.

도 21은 하부에서 경사지게 올려다본 모습으로, AF 액츄에이터의 메인 공정에서 하부 스프링(115)을 렌즈 캐리어(300)의 하면에 위치 고정한다.

그리고 도 22에서는 고정된 하부 스프링(115)과 렌즈 캐리어(300)의 하면으로 돌출된 돌출부(132)의 내측면을 서로 납땜한다(제2 납땜부(340) 생성).

이로 인해 메인 공정 간에는 별도의 코일 리드선 절연층 제거 및 선정리 과정이 불필요하여, AF 액츄에이터 제조 공정이 단순화될 수 있다.

본 실시예에서는 와전류 댐핑 효과를 발생시키는 댐핑 도체가 코일과 하부 스프링의 전기적 연결을 위한 커넥터(connector)로서 기능하게 된다.

도 23은 종래 코일과 하부 스프링의 전기적 연결을 위한 납땜 공정의 순서도이고, 도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일과 하부 스프링의 전기적 연결을 위한 납땜 공정의 순서도이다.

도 23을 참조하면, 종래의 납땜 공정은 다음과 같다.

우선 렌즈 캐리어에 코일 권선을 완료한다(S11).

그리고 코일이 권선된 렌즈 캐리어의 하부에 하부 스프링을 조립한다(S12).

이후 권선된 코일로부터 코일 리드선을 뽑아 하부 스프링 쪽으로 선정리한다(S13).

하부 스프링 쪽으로 정렬된 코일 리드선은 절연층을 제거한다(S14).

그리고 코일 리드선과 하부 스프링을 납땜한다(S15).

종래 방식에 의하면, 메인 공정 간에 코일 리드선 정렬 및 절연층 제거 공정이 포함되어 코일 단선과 같은 공정 불량 발생 시 렌즈 캐리어의 재활용이 불가능하다. 또한, 앞서 설명한 것과 같이 제품 신뢰성 측면에서도 시험 진행 간 코일 단선에 의한 불량 발생 가능성이 높다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 댐핑 도체를 활용한 코일 리드선 납땜 공정이 도 24에 도시되어 있다. 본 실시예에 따른 납땜 공정은 다음과 같다.

도 18에 도시된 것과 같이 돌출부(132)를 가지는 댐핑 도체(130b)를 형합시킨 렌즈 캐리어(300)에 코일 권선을 완료한다(S21).

이후 코일(122)로부터 코일 리드선(320)을 뽑아 돌출부(132) 외측면 상에 정렬시킨다(S22). 코일 리드선(330)에 대해 절연층을 제거하고(S23), 절연층이 제거된 코일 리드선(330)을 돌출부(132) 외측면에 납땜한다(S24, 1차 납땜, 제1 납땜부(330) 형성). 여기까지는 AF 액츄에이터의 메인 공정이 아니라 렌즈 캐리어를 제작하는 서브 공정에 포함될 수 있다.

이후 렌즈 캐리어(300)의 하면에 하부 스프링(115)을 조립한다(S25).

하부 스프링의 조립이 완료되면, 하부 스프링(115)과 돌출부(132) 내측면을 서로 납땜하여 전기적으로 연결시킨다(S26, 2차 납땜, 제2 납땜부(340) 형성).

2차례에 걸친 납땜으로 인해 하부 스프링(115)과 돌출부(132), 그리고 코일(122)이 전기적으로 연결되어, 외부에서 인가된 전류가 하부 스프링(115)에서 돌출부(132)를 지나 코일(122)로 전달될 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에서는 코일 리드선과 댐핑 도체(특히 돌출부)의 납땜 공정을 별도의 사전작업으로 관리 가능하여, 하부 스프링이 조립되기 이전에 1차 납땜 작업이 진행되므로 코일 단선 발생 시 권선된 코일 제거 후 렌즈 캐리어의 재활용이 가능하다.

또한, 메인 공정에서는 코일 리드선의 선정리 및 절연층 제거 등의 공정이 삭제되어, 메인 공정을 단순화시킬 수 있고, 이를 통해 AF 액츄에이터의 제조 비용을 절감할 수 있다.

추가적으로 신뢰성 시험 진행 시 코일 리드선과 댐핑 도체의 납땜부가 렌즈 캐리어와 일체화되어 있어 코일 단선에 의한 불량 발생 가능성이 없다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100a: AF 액츄에이터
110: 하우징 114: 상부 스프링
115: 하부 스프링 116: 베이스
117: 스페이서 111a: 자석
120: 렌즈 캐리어 121: 렌즈
122: 코일 130: 댐핑 도체
150: 코일홈 160: 도체홈
130a: 제1 댐핑 도체 130b: 제2 댐핑 도체
131: 몸체 132: 돌출부
300: 렌즈 캐리어 310: 도체홈
312: 연결홈 320: 코일 리드선
330: 제1 납땜부 340: 제2 납땜부

Claims (8)

1. 카메라 모듈의 공간부 내에 설치되는 AF 액츄에이터로서,
   내측에 렌즈가 결합되고, 외측에는 댐핑 도체가 설치되고 코일이 권선되는 렌즈 캐리어;
   상기 렌즈 캐리어의 상면과 하면에 각각 설치되는 상부 스프링 및 하부 스프링; 및
   상기 댐핑 도체에 상응하여 상기 공간부를 형성하는 하우징에 설치되는 자석을 포함하되,
   상기 댐핑 도체는 상기 렌즈 캐리어의 하면에서 일정 길이만큼 돌출되어 상기 코일과 상기 하부 스프링 사이의 전기적 연결을 수립하는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 AF 액츄에이터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 돌출부의 외측면이 상기 코일의 리드선과 납땜되고, 상기 돌출부의 내측면이 상기 하부 스프링과 납땜되어 전기적 연결을 수립하는 것을 특징으로 하는 AF 액츄에이터.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 렌즈 캐리어의 외측에는 상기 댐핑 도체가 삽입 설치되는 도체홈이 형성되며,
   상기 도체홈에는 상기 렌즈 캐리어의 하면과 연통되는 연결홈이 형성되어, 상기 돌출부가 상기 연결홈 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 AF 액츄에이터.
   
4. AF 액츄에이터의 제조방법으로서,
   렌즈 캐리어의 외측에 댐핑 도체를 설치하고 코일을 권선하는 단계-여기서, 상기 댐핑 도체는 상기 렌즈 캐리어의 하면에서 일정 길이만큼 돌출되는 돌출부를 포함함-;
   상기 코일로부터 코일 리드선을 선정리하여 상기 댐핑 도체의 돌출부 상에 정렬하는 단계;
   상기 코일 리드선과 상기 돌출부를 1차 납땜하는 단계;
   상기 렌즈 캐리어의 하면에 하부 스프링을 조립하는 단계; 및
   상기 하부 스프링과 상기 돌출부를 2차 납땜하는 단계를 포함하는 AF 액츄에이터의 제조방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 1차 납땜 단계에서 상기 코일 리드선을 상기 돌출부의 외측면에 납땜하는 것을 특징으로 하는 AF 액츄에이터의 제조방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 2차 납땜 단계에서 상기 하부 스프링을 상기 돌출부의 내측면과 납땜하는 것을 특징으로 하는 AF 액츄에이터의 제조방법.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 1차 납땜 및 상기 2차 납땜에 의해 상기 하부 스프링, 상기 돌출부 및 상기 코일 리드선 사이에 전기적 연결이 수립되는 것을 특징으로 하는 AF 액츄에이터의 제조방법.
   
8. 제4항에 있어서,
   상기 하부 스프링을 조립하기 이전에,
   상기 코일 혹은 상기 코일 리드선이 단선된 경우 권선된 상기 코일을 제거하고, 상기 렌즈 캐리어를 재활용하는 것을 특징으로 하는 AF 액츄에이터의 제조방법.

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