KR20170017044A - 카메라 모듈용 솔더링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예는 카메라 모듈용 솔더링 장치로서, 솔더링 볼에 레이저 빔을 조사하는 레이저 모듈과, 촬상장치를 통해 카메라 모듈 및 기판을 탐지하는 비전 시스템과, 카메라 모듈 및 기판을 지지하고 얼라인을 하는 스테이지와, 상기 레이저 모듈, 비전 시스템, 및 스테이지와 전기적으로 연결되어 이들을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈용 솔더링 장치를 제공한다.

Description

카메라 모듈용 솔더링 장치{SOLDERING DEVICE FOR CAMERA MODULE}

본 발명은 카메라 모듈용 솔더링 장치에 관한 것이다.

휴대폰(스마트폰) 등을 비롯하여 최근 IT제품에 있어 경박단소화가 뚜렷한 트렌드가 되었다. 이에 따라 전자기기에 포함된 부품, 예컨대 카메라 모듈 등의 부품도 점차 소형화되면서, 이에 따라 적절한 미세한 와이어링이나 접점 연결의 필요성이 커지게 되었다.

따라서, 카메라 모듈의 전극과 기판을 연결하는 솔더링 작업에 요구되는 정밀도가 높아지게 됨에 따라, 이러한 고정밀 솔더링이 가능한 장비의 개발이 요구되고 있다.

한편, 전자기기의 열 방출 등의 필요성으로 카메라 모듈의 하우징 재료가 제한되기도 한다. 예컨대, 카메라 모듈 하우징이 SUS에 Ni 코팅한 재료에서, 휴대폰 자체 발열의 방출이 용이한 Cu 및 Ni 코팅으로 변경될 경우, 냉납 및 미납의 문제가 발생할 수 있다. 이러한 카메라 모듈과 기판의 결합 불량 문제는 도 1 및 도 2의 도면에서도 확인할 수 있다. 특히 도 2의 사진에서는 솔더링 불량 부위가 적색 원 내에 표시되어 있다.

이에 따라 고신뢰성의 새로운 카메라 모듈 솔더링 장치가 요구되고 있다. 특히 고정밀 작업이 가능하고, 신규한 모듈 재료(방열효과가 있는 모듈 재료)를 채택한 경우에도 확실한 솔더링을 보장할 수 있는 솔더링 장치가 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 착안되었다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 카메라 모듈용 솔더링 장치로서, 솔더링 볼에 레이저 빔을 조사하는 레이저 모듈과, 촬상장치를 통해 카메라 모듈 및 기판을 탐지하는 비전 시스템과, 카메라 모듈 및 기판을 지지하고 얼라인을 하는 스테이지와, 상기 레이저 모듈, 비전 시스템, 및 스테이지와 전기적으로 연결되어 이들을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈용 솔더링 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 고신뢰성, 고정밀의 새로운 카메라 모듈 솔더링 장치를 제공할 수 있다. 이 장치에서는 방열효과가 있는 카메라 모듈 재료가 사용되는 경우에도 확실한 레이저 본딩이 가능하다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 카메라 모듈 하우징과 기판의 솔더링 불량/양호를 나타내는 개념도이다.
도 2는 종래기술에 의한 솔더링 불량을 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈용 솔더링 장치의 사시도이다.
도 4는 도 3에 따른 카메라 모듈용 솔더링 장치의 블록 구성도이다.
도 5는 솔더볼 픽업 유닛이 솔더볼을 픽업하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 솔더볼을 변형시키고 페이스트 디핑하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 솔더볼을 이용하여 솔더링하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 8은 카메라 모듈 안착부가 회동하는 모습을 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

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.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈용 솔더링 장치의 사시도이며, 도 4는 도 3에 따른 카메라 모듈용 솔더링 장치의 블록 구성도이다.

도시된 바와 같이, 솔더링 장치는 다음과 같은 구성요소를 포함한다.

1. 레이저 모듈(laser module)

솔더링을 주목적으로 하며, 솔더링 볼을 열로 용융하여 솔더링한다. 열 효과를 높이기 위하여 LD 파장대역의 laser를 적용할 수 있다. 레이저의 파장대역은 900 내지 990nm일 수 있다.

2. 비전 시스템(vision system)

카메라 모듈을 가공테이블에 올려놓으면 비전 카메라는 카메라 모듈의 한 점을 기준으로 하여 현재 위치를 저장한다. 이 위치를 기준으로 솔더링 위치까지 직교 로봇을 이용하여 이동시킨 후 솔더링할 수 있도록 위치 기준점을 측정한다.

비전 시스템의 얼라인 정확도는 예컨대 10마이크로미터 이하로 할 수 있으며, 조명으로서 고휘도 백색 LED를 사용할 수 있다.

3. 스테이지(stage)

비전시스템에서 얼라인 데이터 신호를 받아 가공물을 XY축을 이용하여 얼라인하고, 제어기에서 받은 X-Y 데이터 위치를 연속적으로 이동시킨다. Z축은 포커스 조절용이며, θ축은 옵션으로 포함할 수 있다.

스테이지와 2축 로봇 제어기를 하나의 로봇 시스템으로 구성할 수도 있다. 스테이지의 스트로크는 X축 및 Y축은 각각 300mm, Z축은 100mm가 되도록 할 수 있다.

4. 제어기(controller)

레이저, 스캐너, 스테이지, 비전 및 기타 유틸리티 관련 데이터를 통합 관리하고 제어한다. PC 컨트롤러를 사용할 수 있으며, 인터페이스 카드는 PCI방식을 사용할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈용 솔더링 장치를 이용한 솔더링 공정을 이하 설명한다.

도 5는 솔더볼 픽업 유닛이 솔더볼을 픽업하는 과정을 나타낸 도면이며, 도 6은 솔더볼을 변형시키고 페이스트 디핑하는 과정을 나타낸 도면이며, 도 7은 솔더볼을 이용하여 솔더링하는 과정을 나타낸 도면이다.

솔더링 공정시, 먼저 도 5에서와 같이 솔더볼 픽업 유닛(solder ball pickup unit)이 솔더볼을 픽업한다.

이후, 도 6에서와 같이 솔더볼을 변형시키고 페이스트(paste)를 디핑(dipping)시킨다. 솔더볼을 변형시키면 솔더볼의 위치가 고정되어 안정적인 후속 솔더링 작업이 가능하며, 솔더링되는 부위의 형상 및 접합성능도 향상된다.

이후, 도 7에서와 같이 카메라 PCB 및 패드면에서 솔더링을 진행한다.

위 3가지 공정 순서에 따라 실험을 실시하였다. 실험은 500마이크로미터의 크기의 솔더볼을 사용하여 LD laser로 2.1초 조사하여 수행하였다. 그 결과 미세 피치의 전극에 대해서 안정적으로 솔더링 작업이 이루어졌음을 확인할 수 있었다.

공정 전과정에서 비전이 활용된다. 예컨대 솔더볼을 픽업했는지 유무, 카세트에 솔더볼이 인서트되었는지 유무는 모두 비전을 통해 탐지할 수 있다.

솔더볼의 안착시 흘러내림 문제를 방지하기 위해, PCB간격별 모듈을 설치하고, 솔더링할 카메라의 PCB 간격별로 탈부착 가능한 모듈을 추가할 수 있다.

도 8은 카메라 모듈 안착부가 회동하는 모습을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 카메라 모듈이 안착되어 있는 안착부는 좌우측으로 회동할 수 있다. 예컨대 카메라 모듈의 좌측면에 솔더볼을 인서트하여 레이저 솔더링을 한 후에, 안착부를 회동시켜 카메라 모듈의 우측면에 솔더볼을 인서트하여 레이저 솔더링을 할 수 있다.

본 발명에 따른 솔더링 장치를 써서 솔더링 실험을 하였다. 실험시 카메라 모듈의 전극은 Cu 상에 Ni이 코팅된 재료이며(카메라 모듈 하우징), 이를 PCB, 즉 HTTC 상에 Au 코팅된 기판에 솔더링한다.

카메라 모듈 하우징이 금속으로 이루어져 방열효과가 있기 때문에 레이저 조사를 적절히 하지 않으면 솔더링 온도까지 상승하지 않는다. 직경 300 마이크로미터의 laser beam을 직경 200 마이크로미터의 SnAg 와이어에 조사하는 경우, 하우징에는 가열효과가 충분하지 않다. 즉 HTTC 및 SnAg wire의 요구온도인 160도는 달성할 수 있으나, Cu의 요구온도인 160도에는 미달하는 실제 80도 정도의 가열효과만 보인다.

그에 반하여, 직경 300 마이크로미터의 laser beam을 전극에 조사하고 아울러 동 laser beam을 직경 200 마이크로미터의 SnAg 와이어에 조사하는 경우, 카메라 모듈 하우징과 HTTC, SnAg를 동시에 가열하여 전체적으로 고른 온도분포를 얻게 된다. 즉, HTTC, SnAg wire, 및 Cu 모두 요구온도인 160도의 온도를 달성하게 된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (1)

1. 카메라 모듈용 솔더링 장치로서,
   솔더링 볼에 레이저 빔을 조사하는 레이저 모듈과,
   촬상장치를 통해 카메라 모듈 및 기판을 탐지하는 비전 시스템과,
   카메라 모듈 및 기판을 지지하고 얼라인을 하는 스테이지와,
   상기 레이저 모듈, 비전 시스템, 및 스테이지와 전기적으로 연결되어 이들을 제어하는 제어기
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈용 솔더링 장치.

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