KR20120089299A - 미세기계 투영 장치 및 미세기계 투영 장치의 제조 방법 - Google Patents

미세기계 투영 장치 및 미세기계 투영 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1, 제2 및 제3 섹션(30, 31, 32)을 포함하는 지지부(2)[이때, 상기 제2 섹션(31)은 제1 및 제3 섹션(30, 32) 사이에 놓이며 휠 수 있도록 형성된다]와, 제1 섹션(30)에 장착된 미러(6)와, 제3 섹션(32)에 장착된 광원(15)을 포함하는 미세기계 투영 장치(1)에 관한 것이며, 이때 제2 섹션(31)은 광원(15)의 광선(16)이 미러(6)를 향해 배향되도록 휜다.

Description

미세기계 투영 장치 및 미세기계 투영 장치의 제조 방법{MICROMECHANICAL PROJECTION DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A MICROMECHANICAL PROJECTION DEVICE}
본 발명은 미세기계 투영 장치 및 미세기계 투영 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
이러한 미세기계 투영 장치는 예컨대 바코드 스캐너 또는 이동 전화와 같은 휴대용 기기에서 사용되어, 기기 외측의 투영면에 상을 형성할 수 있다. 상기 유형의 미세기계 투영 장치는 예컨대 DE 602 04 343 T2호에 설명되어 있다.
출원인에게 내부적으로 공지되어 있는 미세기계 투영 장치는 조정 가능한 미러와, 알루미늄 주조 하우징 내에 수용되는 레이저 광원을 포함한다. 미세기계 칩의 형태를 갖는 상기 미러는, 레이저 광원에 의해 발생된 레이저 광선이 미러에 입사하여 알루미늄 주조 하우징의 윈도우를 통해 투영면에 투영되도록, 레이저 광원에 대해 포지셔닝된다.
미러와 레이저 광원 간의 포지셔닝을 위해, 특수한 리세스들을 내부에 구비한 알루미늄 주조 하우징이 형성된다. 미러와 레이저 광원은 상기 리세스들 내에 고정된다. 미러와 레이저 광원은 와이어를 통해 제어 전자 장치와 전기 접촉한다.
종래의 방법들과 비교할 때, 특허청구범위 제1항에 규정된 본 발명에 따른 미세기계 투영 장치와, 제6항에 규정된 미세기계 투영 장치의 제조 방법은, 우선은 평평한 지지부에 미러와 광원이 조립 기술적으로 간단하게 장착될 수 있다는 장점을 갖는다. 이를 위해서는 예컨대 단순한 갠트리 로봇(gantry robot)이 적합하다. 후속해서, 미러에 대한 광원의 목표 위치를 구현하기 위해 제2 섹션이 휠 수 있다. 따라서, 제1 지점에서 지지부의 복잡한 장착을 실행하는 것도 가능하다. 후속해서, 광원과 미러 서로 간의 정확한 포지셔닝을 위한 제2 섹션의 휨은, 정확한 포지셔닝이 실행될 수 있도록, 비교적 어려운 프로세스가 수행되거나 상응하는 기기가 존재하는 제2 지점에서 실행될 수 있다.
각각의 종속항들에 기재된 특징들은 본 발명의 대상의 바람직한 개선예 및 개선 사항들에 관한 것이다.
본원에서 "미세기계 투영 장치"는 미세기계 부품들을 구비한 투영 장치를 의미한다.
본 발명의 바람직한 개선예에 따라, 미세기계 투영 장치, 특히 미러 및/또는 광원의 전자식 및/또는 전자 기계식 부품들은 상기 부품들이 지지부에 장착된 후, 그러나 제2 섹션을 휘기 전에 성능이 검사될 수 있다. 이는 기능성을 갖는 지지부만이 전자식 및/또는 전자 기계식 부품들과 함께 복잡한 휨 프로세스를 겪는다는 장점을 갖는다. 이로써, 예를 들어 결함이 있는 납땜점으로 인해 기능에 결함을 갖는 지지부와 부품들은 불필요한 추가의 비용이 들지 않도록 조기에 선별될 수 있다.
본 발명의 바람직한 개선예에 따라, 미세기계 투영 장치의 전자식 및/또는 전자 기계식 부품들은 휘는 도중에 전기식으로 작동할 수 있다. 이러한 "전기식 작동"은 특히 광원이 광선을 발생시키는 것을 의미한다. 이로써 미러에 대한 광원의 정확한 포지셔닝이 쉬워진다.
본 발명의 실시예들은 도면에 도시되어 있으며 이하의 상세한 설명에서 더 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세기계 투영 장치의 측면도이다.
도 2는 도 1의 미세기계 투영 장치의 사시도이다.
도 3은 도 1의 관점 A를 확대하여 도시한 도면이다.
도면들에서 동일한 도면 부호들은 다른 언급이 없는 한, 동일하거나 기능면에서 동일한 요소들을 표시한다.
도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 미세기계 투영 장치(1)가 측면도로 도시되어 있으며, 도 2에는 상기 투영 장치(1)가 사시도로 도시되어 있다.
투영 장치(1)는 지지부(2)를 포함한다. 지지부(2)는 실질적으로 평평한 제1 섹션(30)과, 휜 제2 섹션(31)과, 실질적으로 평평한 제3 섹션(32)으로 구성된다. 본 발명의 실시예에 따라 3개의 섹션들(30, 31, 32)은 휠 수 있는 회로 기판("가요성 회로 기판")의 하나의 부재로부터 형성된다. 물론, 3개의 섹션들(30, 31, 32)을 상이한 재료 부재들(즉, 예를 들면 휠 수 있는 1개의 회로 기판과 2개의 경직 회로 기판들)로부터 제조해서 영역(5)에서 조립하는 것도 고려할 수 있다. 이 경우 제2 섹션(31)만이 휠 수 있는 재료로 제조될 수 있다.
제1 섹션(30)에는 조정 가능한 반사면(7)을 갖는 미러(6)가 장착된다. 미러(6)는 바람직하게 미세기계 칩(예컨대, MEMS 칩)으로서 형성된다. 미러(6)의 한쪽 측면에는 상기 미러를 보호하는 유리층(8)이 제공된다. 미러(6)의 다른 쪽 측면은 제어 칩(9)(예컨대, ASIC 칩)에 장착될 수 있다. 특히, 제어 칩(9)은 바람직하게 반사면(7)의 조정과, 추후에 더 상세히 설명되는 광원을 제어한다. 미러(6)에는 바람직하게 본딩 와이어(10)가 제공되며, 이는 도 1의 관점 A에서 도시한 도 3에도 도시되어 있다. 본딩 와이어(10)는 제1 섹션(30)의 도체(미도시)의 접점(11)에 미러(6)를 접촉시킨다. 상기 접점(11)이 보일 수 있도록, 제1 섹션(30)은 부분적으로 절단되어 도시된다. 본딩 와이어(10)에는 글로브 탑 패시베이션(glob-top passivation) 층(12)이 도포된다. 제어 칩(9)은 바람직하게 플립 칩(flip-chip) 기술로 제1 섹션(30)에 조립된다.
대안적으로, 미러(6)와 제어 칩(9)은 제1 섹션(30)에 서로 나란히 장착될 수도 있다. 또한, 미러(6)는 마찬가지로 플립 칩 기술로 제어 칩(9)에 조립될 수도 있다. 이 경우에는 본딩 와이어(10)를 이용한, 전술한 접촉이 생략될 수 있다.
미러(6) 반대편 제1 섹션(30)의 측면에 그리고, 실질적으로 미러(6)에 대해 마주 놓이도록, 바람직하게 보강 요소(13)가 장착된다. 보강 요소(13)는 제어 칩(9)의 기계적 부하를 감소시키기 위해 섹션(30)을 보강한다. 특히 보강 요소(13)는 제2 섹션(31)의 휨으로 인해 형성된 휨력을 저지한다. 휨 요소(13)는 예컨대 금속(특히, 알루미늄 또는 특수강) 또는 플라스틱을 포함할 수 있다.
제3 섹션(32)은 본 실시예에 따라 레이저 광원으로서 형성된 광원(15)을 포함한다. 광원(15)은, 상기 광원에 의해 발생된 광선(16)이 미러(6)의 반사면(7)에 입사하도록 포지셔닝된다. 이를 위해 제2 섹션(31)은 거의 반원형 형상을 갖는다. 대안적으로, 제2 섹션은 U자형 또는 단지 L자형으로 구성될 수도 있거나, 그 중간에 위치하는 방향을 가질 수 있다. 광원(15)을 제어하는 구동기는 제어 칩(9) 내에 집적될 수 있다.
제3 섹션(32)은 유지 수단(17)에 의해 제1 섹션(30)에 대해 제 위치에 유지된다. 도 1에서 유지 수단(17)은 일점 쇄선으로 표시되어 있다. 유지 수단(17)은 보강 요소(13) 영역의 제1 섹션(30)에 제3 섹션(32)을 각각 연결하는 2개의 유지 섹션들(18)로 구성되며, 이는 도 2에서 알 수 있다. 바람직하게, 유지 섹션(18)은 마주 놓여 있는 섹션들(30 및 32)의 좁은 측면들에 각각 고정, 특히 접착된다.
더욱이, 추가의 전기 부품들[예를 들어, 변압기(19) 및 커패시터(20)]이 제1 섹션(30)에 장착될 수 있다. 또한, 예컨대 제1 섹션(30)의 자유 단부에 단자(21)가 제공될 수 있으며, 상기 단자에 의해 투영 장치(1)가 추가의 기기에 전기적으로 연결될 수 있다.
섹션들(30, 31, 32)이 회로 기판으로서 형성되는 본 실시예의 경우, 앞서 명시적으로 설명하지 않았을지라도, 전기 부품들(6, 9, 15, 19, 20, 21) 모두가 제1, 제2 또는 제3 섹션(30, 31 또는 32)의 도체(미도시)에 전기적으로 연결, 특히 납땜되는 것은 분명하다.
이하에서는 투영 장치(1)의 기능 원리가 간략하게 설명된다.
광원(15)은, 미러(6)의 반사면(7)에 도달해서 상기 반사면으로부터 투영 장치(22)에 투영되는 광선(16)을 발생시킨다. 제어 칩(9)은 미러(6)를 제어하며, 이때 미러는 그 반사면(7)을 조정한다. 이는 예컨대 단자(21)에 의해 제어 칩(9) 내에 결합되는 신호들에 따라 실행된다. 반사면(7)의 조정과 이에 따라 투영면(22)에 수반되는 광선(16)의 운동은 투영면에 상을 형성한다.
계속해서, 투영 장치(1)의 제조 방법이 설명된다.
실질적으로 처음에는 평평한 지지부(2)가 제1 단계에서 제공된다.
제2 단계에서, 지지부(2)의 제1 섹션(30)의 하부 측에 보강 요소(13)가 부착, 특히 접착될 수 있다.
제3 단계에서는 예컨대 갠트리 로봇(미도시)을 이용하여 전기식 및 전자 기계식 부품들(9, 15, 19, 20, 21 또는 6)이 지지부(2)의 각각의 섹션들(30 및 32)의 상부 측에 포지셔닝되고 접촉한다. 본 실시예에 따라, 먼저 제어 칩(9)은 플립 칩 기술로 제1 섹션(30)에 장착된다. 그 후(그러나, 그와 동시에 또는 그 전에도 가능), 변압기(19), 커패시터(20), 단자(21) 및 설명하지 않은, 추가의 임의의 전기 부품들이 제1 섹션(30)에 장착될 수 있다. 또한, 광원(15)은 제3 섹션(32)에 장착된다. 이후, 미러(6)는 제어 칩(9)에 적층되며 접촉 와이어(10)에 의해 제1 섹션(30)의 접점(11)에 연결된다. 이때 노출된 접촉 와이어(10)는 글로브 탑으로 주조된다.
제조된 중간 제품 즉, 전기식 및 전자 기계식 부품들(9, 15, 19, 20, 21 또는 6)과 지지부(2)는 제4 단계에서 성능이 검사된다. 이를 위해 적합한 검사 장치(미도시)가 단자(21)에 연결되어 특정 검사를 실행할 수 있다. 이에 따라 결함을 갖는 중간 제품이 인지되어 선별될 수 있다.
바람직하게, 제1 내지 제4 단계는 비교적 집약적으로 작업이 수행되기 때문에 제1 지점에서 실행된다. 그 후, 검사를 마친 중간 제품은 특정의 노하우를 요하는 후속 단계들이 실행되는 제2 지점으로 이송된다.
제5 단계에서는 바람직하게 휨 장치(미도시)를 이용하여 제2 섹션(31)이 거의 반원형으로 휜다. 이와 같이 휘는 도중에, 전기식 및 전자 기계식 부품들(9, 15, 19, 20, 21 또는 6)은 바람직하게 작동 모드로 전환된다. 특히 광원(15)은, 상기 광원이 광선(16)을 발생시키도록 전환될 수 있다. 제2 섹션(31)이 충분히 많이 휘면, 광선(16)은 미러(6)의 반사면(7)에 도달해서 상기 반사면으로부터 투영면(22)에 투영된다. 바람직하게 측정 장치(미도시)는 투영면(22)에서의 광선(16)의 위치를 측정해서 적합한 신호들을 휨 장치에 제공하며, 상기 휨 장치는 요구 조건에 맞게 광원(15)의 최적의 위치가 검출되도록 상기 신호들에 따라 제2 섹션(31)을 휜다.
제6 단계에서는 제3 섹션(32)이 제1 섹션(30)에 연결된다. 이를 위해, 사전에 제조된 유지 수단(17)의 유지 섹션(18)이 섹션들(30 및 32)에 연결된다. 유지 수단(17)은 바람직하게 사출 성형 방법으로 제조된, 예컨대 플라스틱 부품일 수 있다.
유지 수단(17)은 투영 장치(1)가 내부에 집적될 수 있는 기기(미도시)의 하우징에 의해서도 형성될 수 있다. 이로써 부품이 절약될 수 있다.
투영 장치(1)에 대해 설명한 바람직한 실시예들은 투영 장치(1)의 제조 방법에도 상응하게 적용될 수 있으며 그 역도 가능하다.

Claims (8)

  1. 제1, 제2 및 제3 섹션(30; 31; 32)을 포함하는 지지부(2)[이때, 상기 제2 섹션(31)은 제1 및 제3 섹션(30; 32) 사이에 놓이며 휠 수 있도록 형성된다]와,
    제1 섹션(30)에 장착된 미러(6)와,
    제3 섹션(32)에 장착된 광원(15)을 포함하는 미세기계 투영 장치(1)이며,
    제2 섹션(31)은 광원(15)의 광선(16)이 미러(6)를 향해 배향될 수 있도록 휘는, 미세기계 투영 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제2 섹션(31)은 거의 반원형, U자형 또는 L자형으로 휘는, 미세기계 투영 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 제2 섹션(31)은 가요성 회로 기판으로서 형성되는, 미세기계 투영 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 섹션(30)에 대해, 휜 제2 섹션(31) 및/또는 제3 섹션(32)을 제 위치에 유지하는 유지 수단(17)이 제공되는, 미세기계 투영 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 광원(15) 및/또는 미러(6)를 제어하는 제어 칩(9)이 제공되며, 미러(6)는 미세기계 칩으로서 형성되고 제어 칩(9)은 제1 섹션(30)과 미러(6) 사이에 배치되는, 미세기계 투영 장치.
  6. 미세기계 투영 장치(1), 특히 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 미세 기계 투영 장치의 제조 방법이며,
    실질적으로 평평한 지지부(2)를 제공하는 단계와,
    지지부(2)의 제1 섹션(30)에 미러(6)를 장착하는 단계와,
    지지부의 제3 섹션(32)에 광원(15)을 장착하는 단계와,
    광원(15)의 광선(16)이 미러(6)를 향해 배향될 수 있도록, 제1 및 제3 섹션(30, 32) 사이에 위치한 지지부(2)의 제2 섹션(31)을 휘는 단계를 포함하는, 미세기계 투영 장치의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 전자식 및/또는 전자 기계식 부품들(9, 15, 19, 20, 21; 6), 특히 미러(6) 및/또는 광원(15)은 상기 부품들이 지지부(2)에 장착된 이후, 그러나 제2 섹션(31)을 휘기 전에 성능이 검사되는, 미세기계 투영 장치의 제조 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 전자식 및/또는 전자 기계식 부품들(9, 15, 19, 20, 21; 6), 특히 미러(6) 및/또는 광원(15)은 상기 부품들이 지지부(2)에 장착된 이후, 휘는 도중에 전기식으로 작동하는, 미세기계 투영 장치의 제조 방법.
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