WO2016124184A1 - Kameramodul sowie verfahren zur herstellung - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a camera module with an image sensor chip having circuit carrier and a
  • Fer ⁇ ner the invention relates to a method for producing such a camera module according to the invention.
  • Such camera modules are used in vehicles recording the
  • Vehicle environment to use the image data for a variety of functions such. For example, for lane detection, traffic sign recognition, high-beam assistance, collision warning, pedestrian recognition, etc., on the basis of the evaluated image data interventions in vehicle control systems, for example. Braking ⁇ or engine controls are performed. For the use of such camera modules as Fixfokusdorfsystem at sesas ⁇ assistance systems, the quality is the same critical terms FOCUSSING and tilting.
  • These camera modules generally have a structure consisting of a support plate serving as a printed circuit board and an image sensor mounted thereon
  • Optics module with a lens housing optics housing.
  • a generic camera module is known from DE 103 44 67 AI, which can be mounted without adjustment and sieraufwand.
  • This camera module includes a Heidelbergungsträ ⁇ ger, one arranged on the circuit substrate packaged image sensor and an optics and an optics housing umfas ⁇ sendes optics module.
  • a support is designed as an annular collar on which the optical module can be supported.
  • a disadvantage Kame ⁇ ramodul wherein this can be considered that an image sensor with a specially designed housing is required.
  • the first object is achieved by a camera module having the features of patent claim 1.
  • the optical housing is connected to the circuit carrier via the least ⁇ least three press-in pins with a predetermined distance to the scarf ⁇ tion carrier.
  • the press-fit pins serve as mechanical connection means for mounting the optical module on the circuit carrier.
  • the A ⁇ presspins are designed in their stiffness so that their stability Sta ⁇ affect not by a mechanical shock, by the own weight of the optical module or by other influences will enced.
  • the relative position of the optical module to scarf ⁇ tion carrier remains stable.
  • a simple adjustment of the optical module perpendicular to the scarf ⁇ tion carrier can perform because the Einpresspins are displaced in the insertion direction. Also can be compensated by different Einpresstiefen the pressed Einpastepins a tilting of the optical module relative to the image sensor.
  • the at least three press-in pins are formed so flexible that the optical housing is adjusted by utilizing the flexibility of the A ⁇ press pins by means of an adjustment machine effected relative change in position with respect to the circuit carrier to the image sensor chip.
  • the Einpresspins have a rigidity, which means that they by mechanical shock or dead weight or other influences no flexibility aufwei ⁇ sen, but can be bent by an adjustment machine for adjusting the optical module relative to the image sensor chip.
  • Optical housing to the circuit carrier differing one press connections of the circuit carrier formed with a regular pattern of Einpresslöchern, with which the
  • Optics housing is adjusted by a selection of the at least three Ein ⁇ press holes relative to the circuit substrate in a direction parallel to the circuit carrier level. This allows by an appropriate selection of at least three Ein ⁇ press holes already Vorj ust mich in an xy plane parallel to the circuit board to then make a final adjustment by means of an adjustment machine using the flexibility of Einpresspins. It is also possible to carry out a final adjustment by an appropriate selection of the insertion holes depending on the design and accuracy requirements, without subsequently an adjustment on the flexibility of Einpresspins would be required.
  • the press-in holes on the circuit carrier may be arranged in rows and columns at equal intervals to form a regular pattern. Also, other patterns, such as, for example, a plurality of staggered rings usable.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the adjusted or pre-aligned optics housing means of a distance to the circuit carrier bridging adhesive connection is connected to the circuit substrate with ⁇ . On the one hand, this seals the gap between the optical housing and the circuit carrier and, on the other hand, improves the press-fit connection of the optical housing to the circuit carrier. Furthermore, a development of the invention provides that on the side facing away from the optical module side of the circuit ⁇ carrier protruding Einpresspins are formed with a voltage applied to the scarf ⁇ carrier carrier Lotansammlung. With Such additional soldering, for example by wave soldering, additionally stabilizes the pressfit connection.
  • Optics module formed with the circuit carrier.
  • the ⁇ nen the press-fit pins not only as a mechanical connection ⁇ medium between the optical module and the circuit board, but also for making contact with electrical or electronic components see the optical module.
  • an electrical function can thus, for example, an autofocus, an electric heater for the lenses of the lens, polarizers or active electro-optical filter can be realized.
  • the second object is achieved by a method having the features of claim 8.
  • the at least three press-in pins are formed so flexible that the optical housing is adjusted by utilizing the flexibility of the one ⁇ press pins by a relative change in position with respect to the circuit carrier by means of an adjustment machine on the image ⁇ sensor chip.
  • Optics module and the circuit substrate to change the optical module in its position for adjustment to the image sensor chip by bending the press-fit pins or move. This also over-bending of the press-fit pins may be required to a possible rebound of the press-fit pins to kompensie ⁇ ren.
  • the circuit carrier is formed with a regular pattern of Einpresslöchern to create a plurality of, in the relative position of the optical housing to the circuit substrate differing press-in, with which by a selection of the at least three Einpresslöchern the
  • Optics housing is in a plane parallel to the circuit board level relative to the circuit carrier end or pre-adjusted.
  • the optical module is then made using the flexibility of Einpastepins using an adjustment machine, the final adjustment.
  • the adjusted optical housing is connected to the circuit carrier by means of a bonding connection bridging its distance from the circuit carrier.
  • this seals the gap between the optical housing and the circuit carrier and on the other hand improves the press-in connection of the optical housing with the circuit carrier.
  • press-in pins are formed with a voltage applied to the circuit carrier Lotansammlung.
  • additional soldering for example by wave soldering, the press-in connection is additionally stabilized.
  • Figure 1 is a sectional view of a camera module according to the invention, in which the optical module with a
  • Circuit carrier is connected via a press-in connection
  • FIG. 2 shows a plan view of the circuit carrier of the camera module according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a sectional view of the camera module according to FIG.
  • Figure 4 is a sectional view of the camera module of FIG.
  • Figure 5 is a Thomasdars
  • Optics module, and 6 shows a sectional view of a camera module with egg ⁇ nem adjusted optical module.
  • Such a camera module 1 as components comprises a circuit carrier is designed as a rigid Lei ⁇ terplatte 2, on which an image sensor chip 3 is placed, and an optics module 4 with a housing arranged in an optical lens 4.1 4.2.
  • This optical module 4 is connected via a press-in connection with the scarf ⁇ tion carrier 2 so mechanically that the falling in the lens of the optical module 4 electromagnetic radiation ⁇ ment is performed on the image sensor chip 3. For this purpose, a corresponding adjustment process is performed, which will be explained below.
  • the press-fit connection of the optical module 4 with the circuit carrier 2 is carried out according to the figures 1 to 6 by means of three one ⁇ presspins 5.1, 5.2 and 5.3 which are arranged led out from a plate-shaped section 4.11 of the optical housing 4.1 perpendicular to the surface, and therefore parallel to each other are.
  • the press-in pins 5.1, 5.2 and 5.3 With the production of the optical housing 4.1 at the same time the press-in pins 5.1, 5.2 and 5.3
  • the optical module 4 For an adjustment of the optical module 4 with respect to the image sensor chip 3, at least three press-in pins 5.1, 5.2 and 5.3 are required, which are arranged on the underside 4.111 of the plate-shaped section 4.11 in an equilateral triangle.
  • a similar geometry to the ⁇ corresponding press-in holes 6.1 placed on the circuit substrate 2 is 6.2 and 6.3, as can be seen in particular from the top view of the circuit substrate 2 according to FIG. 2
  • the optics module 4 may be performed by press-fit pins, of course, with a larger number, so that the at ⁇ number of press-in holes correspondingly increased on the circuit carrier.
  • the press-fit pins 5.1, 5.2 and 5.3 have a above the lower ⁇ page 4,111 protruding length so that in the pressed-in the A ⁇ press holes 6.1, 6.2 and 6.3 state of press-fit pins 5.1, 5.2 and 5.3, the optical module 4 at a predetermined distance a to the circuit substrate 2, wherein this distance a refers to the distance between the bottom 4.111 and the optical module 4 facing surface of the scarf ⁇ tion carrier 2.
  • the press-fit pins 5.1, 5.2 and 5.3 with a press-in zone are oriented ⁇ forms, which in the area of press-in holes 6.1, 6 2, and are 6.3. Due to the observed distance a is at the Einpresspins 5.1, 5.2 and 5.3 each have a bending zone 5.11, 5.21 and 5.31, the distance a between the
  • the optical module 4 can also be adjusted in the z-direction according to the arrow P2 in FIG. 4 by increasing or decreasing the distance a is reduced. Finally, an adjustment of the tilt of the optical module 4 is performed, as indicated in Figure 5 by means of the arrow P3 and two tilted layers of the optical module 4 against ⁇ over the circuit substrate 2.
  • the tilting takes place in that the press-fit pins are 5.1, 5.2 and 5.3 un ⁇ differently introduced far into the press-in holes 6.1, 6.2 and 6.3, so that in the area of press-fit pins 5.1, 5.2 and 5.3 have different distances between the underside of 4.111 and the optical module to the 4 facing surface of the circuit substrate 2.
  • the circuit carrier 2 has a regular pattern of Einpresslöchern 6, which are arranged at the same distance in rows and columns around the image sensor chip 3 lattice-like.
  • the Einpresslöcher 6 are angeord ⁇ net so that different Einpressnic for Einpresspins 5.1, 5.2 and 5.3 result, ie the Einpresspins 5.1, 5.2 and 5.3 can be pressed into different Einpresslöcher 6.1, 6.2 and 6.3, so that the relative position of the optical module 4 in the xy plane with respect to the image ⁇ sensor chip 3 changes.
  • the underside 4.111 of the plate-like section 4.11 of the optical housing 4.1 can optionally be bridged at the edge with a distance a from the circuit carrier 2
  • Glue bead 7 are glued, as shown in Figure 6.
  • a sealing of the camera module 1 and consolidation of the press-in connection is achieved.
  • 6 shows a further optional measure, after which the press-fit pins are soldered 5.1, 5.2 and 5.3 on the optics module 4 against ⁇ opposite surface of the circuit substrate 2 by a Lotansammlung 8, for example. Is attached by wave soldering, and by such soldering further stabilization of the press-in connection is achieved.
  • the press-fit pins 5.1, 5.2 and 5.3 exclusively serve for the mechanical connection of the optical module 4 to the circuit carrier 2.
  • the press-in pins 5.1, 5.2 and 5.3 it is also possible for the press-in pins 5.1, 5.2 and 5.3 to make electrical contact with the optical module 4 Form circuit carrier 2.
  • the used Einpresslöcher 6.1, 6.2 and 6.3 also have a corresponding vias.
  • the press-fit pins 5.1, 5.2 and 5.3 serve not only as mecha ⁇ African connection means between the optical module 4 and the circuit substrate 2, but also for contacting of electrical or electronic components of the optical module. 4
  • an electrical function can thus, for example, an autofocus, an electric heater for the lenses of the lens 4.2, polarizers or active electro-optical filters can be realized.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kameramodul (1) mit einem Schaltungsträger (2), einem auf dem Schaltungsträger (2) angeordneten Bildsensor-Chip (3) und einem Optikmodul (4) mit einem ein Objektiv (4.2) aufnehmenden Optikgehäuse (4.1). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Optikgehäuse (4.1) mit wenigstens drei Einpresspins (5.1, 5.2, 5.3) ausgebildet ist, das Optikgehäuse (4.1) mit dem Schaltungsträger (2) über die drei Einpresspins (5.1, 5.2, 5.3) mit vorgegebenen Abstand (a) zum Schaltungsträger (2) verbunden ist, wobei der Schaltungsträger (2) zur Bildung einer Einpressverbindung mittels den Einpresspins (5.1, 5.2, 5.3) mit wenigstens drei Einpresslöcher (6.1, 6.2, 6.3) ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kameramoduls.

Description

Kameramodul sowie Verfahren zur Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Kameramodul mit einem einen Bild- sensor-Chip aufweisenden Schaltungsträger sowie einem
Optikmodul gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Fer¬ ner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen erfindungsgemäßen Kameramoduls. Solche Kameramodule dienen in Fahrzeugen der Aufnahme der
Fahrzeugumgebung, um die Bilddaten für vielfältige Funktionen verwenden zu können, wie z. Bsp. für Spurerkennung, Verkehrszeichenerkennung, Fernlichtassistenz, Kollisionswarnung, Fußgängererkennung usw., wobei auf Basis der ausgewerteten Bild- daten auch Eingriffe in Fahrzeug-Regelsysteme, bspw. Brems¬ oder Motorregelungen durchgeführt werden. Für den Einsatz solcher Kameramodule als Fixfokuskamerasystem bei Fahreras¬ sistenzsystemen ist die Güte derselben hinsichtlich Fokussie- rung und Verkippung entscheidend.
Diese Kameramodule haben im Allgemeinen einen Aufbau, der aus einer als Trägerplatte dienenden Leiterplatte, die mit einem Bildsensor bestückt ist, und einem darauf befestigten
Optikmodul mit einem ein Objektiv aufnehmenden Optikgehäuse.
Um das Optikmodul zu fokussieren ist eine Befestigung erforderlich, die es ermöglicht den Abstand zwischen dem Objektiv des Optikmoduls und dem Bildsensor einzustellen. Im einfachsten Fall erfolgt dies über ein Schraubgewinde. Nachteilig hierbei ist, dass damit nur eine Einstellung entlang einer Achse möglich ist und dadurch Verkippungen und
Dezentrierungen von Objektiv zum Bildsensor nicht auslegbar sind, infolgedessen nicht alle Bildbereiche scharf abgebildet werden .
Um mehrere Achsen einstellen zu können wird häufig eine Kle- beverbindung gewählt und dabei zeitgleich die Optik in mehreren Achsen zum Bildsensor ausgerichtet. Die Verwendung von Kleberaupen führt jedoch in nachteiliger Weise dazu, dass sich bei der Härtung und Trocknung des Klebstoffes und bei einer Temperaturänderung sowie über die Lebenszeit der Kleb- Stoff ausdehnt bzw. zusammenzieht, wodurch sich eine Lageän¬ derung des Objektivs relativ zum Bildsensor gibt, die zu einer unscharfen Abbildung führt. Außerdem sind auch die langen Trockenzeiten im Aushärteofen von ca. 30 bis 60 Minuten nachteilig.
Ein gattungsbildendes Kameramodul ist aus der DE 103 44 67 AI bekannt, welches ohne Justier- und Fokussieraufwand montiert werden kann. Dieses Kameramodul umfasst einen Schaltungsträ¬ ger, einen auf dem Schaltungsträger angeordneten gehäusten Bildsensor sowie einem eine Optik und ein Optikgehäuse umfas¬ sendes Optikmodul. An dem Gehäuse des Bildsensors ist eine Abstützung als Ringkragen ausgeführt, auf welcher sich das Optikmodul abstützen kann. Als Nachteil kann bei diesem Kame¬ ramodul angesehen werden, dass ein Bildsensor mit einem spe- ziell ausgebildeten Gehäuse erforderlich ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Er¬ findung ein Kameramodul der eingangs genannten Art zu schaf¬ fen, welches einen konstruktiv einfachen Aufbau ohne die o. g. Nachteile aufweist und dennoch die Einstellung einer hohen Justiergenauigkeit erlaubt. Ferner ist es Aufgabe ein Verfah¬ ren zur Herstellung eines solchen erfindungsgemäßen Kameramo- duls, insbesondere eine Aufbau- und Verbindungstechnik für das erfindungsgemäße Kameramodul anzugeben.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Kameramodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Ein solches Kameramodul mit
- einem Schaltungsträger,
- einem auf dem Schaltungsträger angeordneten Bildsensor- Chip, und
- einem Optikmodul mit einem ein Objektiv aufnehmenden
Optikgehäuse,
zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass
- das Optikgehäuse mit wenigstens drei Einpresspins ausgebil¬ det ist, und
- das Optikgehäuse mit dem Schaltungsträger über die wenigs¬ tens drei Einpresspins mit vorgegebenen Abstand zum Schal¬ tungsträger verbunden ist.
Die Einpresspins dienen bei diesem erfindungsgemäßen Kamera- moduls als mechanische Verbindungsmittel zur Montage des Optikmoduls auf dem Schaltungsträger. Dabei sind die Ein¬ presspins in ihrer Steifigkeit so ausgelegt, dass deren Sta¬ bilität nicht durch einen mechanischen Schock, durch das Eigengewicht des Optikmoduls oder durch andere Einflüsse beein- flusst wird. Die relative Lage des Optikmoduls zum Schal¬ tungsträger bleibt stabil erhalten. Insbesondere lässt sich eine einfache Justierung des Optikmoduls senkrecht zum Schal¬ tungsträger ausführen, da die Einpresspins in deren Einführrichtung verschiebbar sind. Auch kann durch unterschiedliche Einpresstiefen der eingepressten Einpresspins eine Verkippung des Optikmoduls gegenüber dem Bildsensor ausgeglichen werden. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens drei Einpresspins derart biegsam ausgebildet, dass das Optikgehäuse unter Ausnutzung der Biegsamkeit der Ein¬ presspins durch eine mittels einer Justagemaschine bewirkten relative Lageänderung in Bezug auf den Schaltungsträger auf den Bildsensor-Chip justiert ist.
Hierbei wird die Erkenntnis, dass die Einpresspins der Ein¬ pressverbindung des Optikgehäuses mit dem Schaltungsträger, der vorzugsweise als Leiterplatte ausgebildet ist, eine ge¬ ringe Biegsamkeit aufweisen, dazu genutzt, nach der Herstel¬ lung der Einpressverbindung eine Justierung des Optikmoduls gegenüber dem Bildsensor-Chip mittels der Einpresspins durchzuführen. Die Einpresspins weisen eine Steifigkeit auf, die dazu führt, dass diese durch mechanischen Schock oder Eigengewicht oder sonstigen Einflüssen keine Biegsamkeit aufwei¬ sen, jedoch von einer Justagemaschine zur Justierung des Optikmoduls gegenüber dem Bildsensor-Chip verbogen werden können .
Durch Nutzen der geringen Biegsamkeit der Einpresspins der Einpressverbindung wird in einfacher Weise eine hohe Justiergenauigkeit von bis zu +/- lym erzielt, ohne dass eine erhöh¬ te Toleranzanforderung an die sonstigen Bestandteile des er- findungsgemäßen Kameramoduls gestellt werden muss. Die erhöh¬ te Justiergenauigkeit ermöglicht eine Verkleinerung der Pi¬ xelgröße des Bildsensor-Chips und damit eine Erhöhung von dessen Auflösung, ohne dass eine höherwertige Optik für das Objektiv erforderlich ist.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zur Schaffung von mehreren, in der relativen Lage des
Optikgehäuses zum Schaltungsträger sich unterscheidenden Ein- pressverbindungen der Schaltungsträger mit einem regelmäßigen Muster von Einpresslöchern ausgebildet, mit welchen das
Optikgehäuse durch eine Auswahl von den wenigstens drei Ein¬ presslöchern relativ zum Schaltungsträger in einer zum Schal- tungsträger parallelen Ebene justiert ist. Dies ermöglicht durch eine entsprechende Auswahl der wenigstens drei Ein¬ presslöcher bereits eine Vorj ustierung in einer zum Schaltungsträger parallelen x-y-Ebene, um anschließend unter Nutzung der Biegsamkeit der Einpresspins eine Endjustierung mit- tels einer Justagemaschine vorzunehmen. Auch ist es möglich durch eine entsprechende Auswahl der Einpresslöcher je nach Auslegung und Genauigkeitsanforderungen eine Endjustierung durchzuführen, ohne dass nachfolgend eine Justierung über die Biegsamkeit der Einpresspins erforderlich wäre.
Die Einpresslöcher auf den Schaltungsträger können zur Bildung eines regelmäßigen Musters in Reihen und Spalten mit gleichen Abständen angeordnet sein. Auch sind andere Muster, wie bspw. mehrere zueinander versetzte Ringe verwendbar.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das justierte oder vorjustierte Optikgehäuse mit¬ tels einer dessen Abstand zum Schaltungsträger überbrückenden Klebeverbindung mit dem Schaltungsträger verbunden ist. Zum einen wird dadurch der Spalt zwischen dem Optikgehäuse und dem Schaltungsträger versiegelt und zum anderen die Einpressverbindung des Optikgehäuses mit dem Schaltungsträger verbessert . Weiterhin sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die auf der zum Optikmodul abgewandten Seite des Schaltungs¬ trägers überstehenden Einpresspins mit einer an dem Schal¬ tungsträger anliegenden Lotansammlung ausgebildet sind. Mit einer solchen zusätzlichen Verlötung, bspw. durch Wellenlöten wird die Einpressverbindung zusätzlich stabilisiert.
Schließlich sind nach einer letzten Ausgestaltung der Erfin- dung die Einpresspins zur elektrischen Kontaktierung des
Optikmoduls mit dem Schaltungsträger ausgebildet. Somit die¬ nen die Einpresspins nicht nur als mechanische Verbindungs¬ mittel zwischen dem Optikmodul und dem Schaltungsträger, sondern auch zur Kontaktierung von elektrischen oder elektroni- sehen Komponenten des Optikmoduls. Als elektrische Funktion kann damit bspw. ein Autofokus, eine elektrische Heizung für die Linsen des Objektivs, Polarisatoren oder aktive elektro- optische Filter realisiert werden. Die zweitgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 8 gelöst.
Dieses Verfahren zum Herstellen eines Kameramoduls zeichnet sich durch mindestens folgende Verfahrensschritte aus:
- Bereitstellen eines Schaltungsträgers, auf welchem ein Bildsensor-Chip angeordnet ist,
- Bereitstellen eines Optikmoduls mit einem ein Objektiv aufnehmenden Optikgehäuse,
- Ausbilden des Optikgehäuses mit wenigstens drei biegsamen Einpresspins, und
- Verbinden des Optikgehäuses mit dem Schaltungsträger mittels der drei biegsamen Einpresspins mit vorgegebenen Abstand zum Schaltungsträger, wobei der Schaltungsträger zur Bildung einer Einpressverbindung mittels der Einpresspins mit wenigs- tens drei Einpresslöcher ausgebildet ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens drei Einpresspins derart biegsam ausgebildet, dass das Optikgehäuse unter Ausnutzung der Biegsamkeit der Ein¬ presspins durch eine relative Lageänderung in Bezug auf den Schaltungsträger mittels einer Justagemaschine auf den Bild¬ sensor-Chip justiert wird.
Die Erkenntnis, dass die Einpresspins der Einpressverbindung eine geringe Biegsamkeit aufweisen, wird dazu genutzt, nach der Herstellung der Einpressverbindung zwischen dem
Optikmodul und dem Schaltungsträger das Optikmodul in seiner Position zur Justierung auf den Bildsensor-Chip durch Verbiegen der Einpresspins zu verändern bzw. zu verschieben. Hierzu kann auch ein Überbiegen der Einpresspins erforderlich sein, um eine mögliche Rückfederung der Einpresspins zu kompensie¬ ren .
Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird zur Schaffung von mehreren, in der relativen Lage des Optikgehäuses zum Schaltungsträger sich unterscheidenden Einpressverbindungen der Schaltungsträger mit einem regelmäßigen Muster von Einpresslöchern ausgebildet, mit welchen durch eine Auswahl von den wenigstens drei Einpresslöchern das
Optikgehäuses in einer zum Schaltungsträger parallelen Ebene relativ zum Schaltungsträger end- oder vorjustiert wird. Im Falle einer Vorj ustierung wird das Optikmodul anschließend unter Nutzung der Biegsamkeit der Einpresspins mittels einer Justagemaschine die Endjustierung vorgenommen.
Ferner wird nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung das justierte Optikgehäuse mittels einer dessen Abstand zum Schaltungsträger überbrückende Klebeverbindung mit dem Schaltungsträger verbunden. Zum einen wird dadurch der Spalt zwischen dem Optikgehäuse und dem Schaltungsträger versiegelt und zum anderen die Einpressverbindung des Optikgehäuses mit dem Schaltungsträger verbessert.
Nach einer letzten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die auf der zum Optikmodul abgewandten Seite des Schaltungsträgers überstehenden Einpresspins mit einer an dem Schaltungsträger anliegenden Lotansammlung ausgebildet. Mit einer solchen zusätzlichen Verlötung, bspw. durch Wellenlöten wird die Einpressverbindung zusätzlich stabilisiert.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die bei¬ gefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittdarstellung eines Kameramoduls gemäß der Erfindung, bei welcher das Optikmodul mit einem
Schaltungsträger über eine Einpressverbindung verbunden ist,
Figur 2 eine Draufsicht auf den Schaltungsträger des Kame- ramoduls nach Figur 1,
Figur 3 eine Schnittdarstellung des Kameramoduls nach Figur
1 mit einer Justierung des Optikmoduls in einer x— y-Ebene,
Figur 4 eine Schnittdarstellung des Kameramoduls nach Figur
1 mit einer Justierung des Optikmoduls in einer z- Richtung,
Figur 5 eine Schnittdars
1 mit einer Just
Optikmoduls, und Figur 6 eine Schnittdarstellung eines Kameramoduls mit ei¬ nem justierten Optikmodul.
Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Kameramoduls 1 wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 6 erläutert. Ein solches Kameramodul 1 umfasst als Komponenten einen als starre Lei¬ terplatte ausgeführten Schaltungsträger 2, auf dem ein Bildsensor-Chip 3 angeordnet ist und ein Optikmodul 4 mit einem in einem Optikgehäuse 4.1 angeordneten Objektiv 4.2. Dieses Optikmodul 4 ist über eine Einpressverbindung mit dem Schal¬ tungsträger 2 derart mechanisch verbunden, dass die in das Objektiv des Optikmoduls 4 fallende elektromagnetische Strah¬ lung auf den Bildsensor-Chip 3 geführt wird. Hierzu wird ein entsprechender Justiervorgang durchgeführt, der nachfolgend erläutert wird.
Dem Fachmann ist die Einpresstechnik als lötfreie Verbindungstechnik zur elektrischen Kontaktierung von elektrischen oder elektronischen Bauteilen auf Leiterplatten bekannt. Zur Herstellung einer solchen Einpressverbindung wird ein
Einpresspin in ein durchkontaktiertes Loch (Einpressloch genannt) einer Leiterplatte gepresst, so dass über eine Ein¬ presszone des Einpresspins ein Kontakt mit dem Leiterplatten¬ kupfer des Einpressloches hergestellt wird.
Die Einpressverbindung des Optikmoduls 4 mit dem Schaltungs¬ träger 2 wird gemäß den Figuren 1 bis 6 mittels drei Ein¬ presspins 5.1, 5.2 und 5.3 durchgeführt, die aus einem plat- tenförmigen Abschnitt 4.11 des Optikgehäuses 4.1 senkrecht zur Oberfläche herausgeführt und daher parallel zueinander angeordnet sind. Mit der Herstellung des Optikgehäuses 4.1 werden gleichzeitig die Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3
umspritzt . Für eine Justierung des Optikmoduls 4 gegenüber dem Bildsensor-Chip 3 sind mindestens drei Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 erforderlich, die auf der Unterseite 4.111 des platten- förmigen Abschnittes 4.11 in einem gleichseitigen Dreieck angeordnet sind. In entsprechender Geometrie sind auch die zu¬ gehörigen Einpresslöcher 6.1, 6.2 und 6.3 auf dem Schaltungsträger 2 angeordnet, wie dies insbesondere aus der Draufsicht des Schaltungsträgers 2 gemäß Figur 2 ersichtlich ist. Das Optikmodul 4 kann natürlich auch mit einer größeren Anzahl von Einpresspins ausgeführt werden, so dass sich auch die An¬ zahl der Einpresslöcher auf dem Schaltungsträger 2 entsprechend erhöht. Die Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 weisen eine über der Unter¬ seite 4.111 überstehende Länge auf, so dass im in die Ein¬ presslöcher 6.1, 6.2 und 6.3 eingepressten Zustand der Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 sich das Optikmodul 4 in einem vorgegebenen Abstand a zum Schaltungsträger 2 befindet, wobei sich dieser Abstand a auf den Abstand zwischen der Unterseite 4.111 und der Optikmodul 4 zugewandten Oberfläche des Schal¬ tungsträgers 2 bezieht. Damit das Optikmodul 4 dieser zum Schaltungsträger 2 beabstandeten Lage eine ausreichende Stabilität gegenüber dem Schaltungsträger 2 aufweist, sind die Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 mit einer Einpresszone ausge¬ bildet, die sich im Bereich der Einpresslöcher 6.1, 6 2 und 6.3 befinden. Aufgrund des eingehaltenen Abstandes a steht an den Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 jeweils eine Biegezone 5.11, 5.21 und 5.31, die den Abstand a zwischen dem
Optikmodul 4 und dem Schaltungsträger 2 überbrücken. Da die Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 geringfügig biegsam sind, wird die Biegsamkeit dieser Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 dazu ge¬ nutzt, nach der Herstellung der Einpressverbindung eine Jus- tierung des Optikmoduls 4 gegenüber dem Bildsensor-Chip 3 mittels der Einpresspins mittels einer Justagemaschine durch¬ zuführen. Diese Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 stellen die me¬ chanische Verbindung des Optikmoduls 4 mit dem Schaltungsträ- ger 2 dar. Hierbei weisen die Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 eine Steifigkeit auf, die keine Biegung aufgrund des Eigenge¬ wichts des Optikmoduls 4 oder aufgrund eines mechanischen Schocks oder aufgrund sonstiger Einflüsse zulässt. Figur 1 zeigt den Zustand des Kameramoduls 1 nachdem die Ein¬ pressverbindung des Optikmoduls 4 mit dem Schaltungsträger 2 mittels der Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 hergestellt ist.
Durch seitlich von der Justagemaschine auf das Optikmodul 4 bzw. dessen Optikgehäuse 4.2 ausgeübten Kräfte kann unter
Ausnutzung der Biegsamkeit der Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 das Optikmodul 4 in der x- y-Ebene gegenüber dem Bildsensor- Chip 3 justiert werden. Hierbei werden die Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 geringfügig verbogen. Es kann erforderlich sein, dass zur Kompensation einer möglichen Rückfederung diese Einpresspins überbogen werden müssen. Diese Justierung in der x- y-Ebene ist in Figur 3 mit einem Pfeil PI angedeutet, wobei die in Figur 1 dargestellte Lage des Optikmoduls 4 mit Phan¬ tomlinien dargestellt ist und hieraus eine Verschiebung des Optikmoduls 4 in der Zeichenebene nach rechts erkennbar ist.
Da sich die Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 im eingepressten Zustand auch in Einpressrichtung, also ihn z-Richtung geringfügig verschieben lassen, lässt sich das Optikmodul 4 auch in z-Richtung entsprechend des Pfeils P2 nach Figur 4 justieren, indem der Abstand a vergrößert oder verkleinert wird. Schließlich wird auch eine Justierung der Verkippung des Optikmoduls 4 durchgeführt, wie dies in Figur 5 mittels des Pfeils P3 und zwei verkippten Lagen des Optikmoduls 4 gegen¬ über dem Schaltungsträger 2 angedeutet ist. Die Verkippung erfolgt dadurch, dass die Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 un¬ terschiedlich weit in die Einpresslöcher 6.1, 6.2 und 6.3 eingeführt sind, sodass sich im Bereich der Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 unterschiedliche Abstände zwischen der Unterseite 4.111 und der dem Optikmodul 4 zugewandten Oberfläche des Schaltungsträgers 2 ergeben.
Der Schaltungsträger 2 gemäß Figur 2 weist ein regelmäßiges Muster von Einpresslöchern 6 auf, die mit gleichem Abstand in Reihen und Spalten um den Bildsensor-Chip 3 gitterartig angeordnet sind. Dabei sind die Einpresslöcher 6 derart angeord¬ net, dass sich unterschiedliche Einpressmöglichkeiten für die Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 ergeben, d.h. die Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 in unterschiedliche Einpresslöcher 6.1, 6.2 und 6.3 eingepresst werden können, so dass sich die relative Lage des Optikmoduls 4 in der x-y-Ebene gegenüber dem Bild¬ sensor-Chip 3 ändert. So wird durch eine entsprechende Aus¬ wahl von Einpresslöcher 6.1, 6.2 und 6.3 aus diesem Muster eine Vorj ustierung in der x-y-Ebene gemäß den Pfeilen P4 und P5 nach Figur 2 vorgenommen, so dass nachfolgend durch Ausnutzung der Biegsamkeit der Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 ei¬ ne Feinj ustierung bzw. die Endjustierung entsprechend den Figuren 3, 4 und 5 durchgeführt werden kann.
Mit einer entsprechenden Auswahl der Einpressmöglichkeiten kann auch in Abhängigkeit der Auslegung und der Genauigkeits¬ anforderungen eine Endjustierung erreicht werden, ohne dass nachfolgend über die Nutzung der Biegsamkeit der Einpresskon- takte mittels der Justagemaschine eine weitere Justierung er¬ forderlich wäre.
Anstelle der gitterartigen Anordnung der Einpresslöcher 6 gemäß Figur 2 können auch andere Muster, wie bspw. mehrere zu- einander versetzte Ringe realisiert werden.
Nach der Justierung des Optikmoduls 4 gegenüber dem Bildsensor-Chip 3 kann optional die Unterseite 4.111 des plattenartigen Abschnittes 4.11 des Optikgehäuses 4.1 randseitig mit einer den Abstand a zum Schaltungsträger 2 überbrückenden
Kleberaupe 7 verklebt werden, wie dies in Figur 6 dargestellt ist. Hierdurch wird eine Versiegelung des Kameramoduls 1 und Festigung der Einpressverbindung erzielt. Die Figur 6 zeigt eine weitere optionale Maßnahme, wonach die Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 auf der zum Optikmodul 4 gegen¬ über liegenden Oberfläche des Schaltungsträgers 2 verlötet werden, indem eine Lotansammlung 8, bspw. durch Wellenlöten angebracht ist und durch eine solche Verlötung eine weitere Stabilisierung der Einpressverbindung erreicht wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 6 dienen die Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 ausschließlich zur mechanischen Verbindung des Optikmoduls 4 mit dem Schaltungsträger 2. Zusätzlich ist es auch möglich, die Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 zur elektrischen Kontaktierung des Optikmoduls 4 mit dem Schaltungsträger 2 auszubilden. In einem solchen Fall weiß natürlich die verwendeten Einpresslöcher 6.1, 6.2 und 6.3 auch eine entsprechende Durchkontaktierungen auf. Somit dienen die Einpresspins 5.1, 5.2 und 5.3 nicht nur als mecha¬ nische Verbindungsmittel zwischen dem Optikmodul 4 und dem Schaltungsträger 2, sondern auch zur Kontaktierung von elektrischen oder elektronischen Komponenten des Optikmoduls 4. Als elektrische Funktion kann damit bspw. ein Autofokus, eine elektrische Heizung für die Linsen des Objektivs 4.2, Polarisatoren oder aktive elektrooptische Filter realisiert werden.
Bezugs zeichen
1 Kameramodul
2 Schaltungsträger, Leiterplatte
3 Bildsensor-Chip
4 Optikmodul
4. 1 Optikgehäuse des Optikmoduls 4
4. 2 Objektiv des Optikmoduls 4
5. 1 Einpresspin des Optikgehäuses 4.1
5. 2 Einpresspin des Optikgehäuses 4.1
5. 3 Einpresspin des Optikgehäuses 4.1
6 Einpresslöcher des Schaltungsträgers 2
6. 1 Einpressloch des Schaltungsträgers 2
6. 2 Einpressloch des Schaltungsträgers 2
6. 3 Einpressloch des Schaltungsträgers 2
7 Klebstoff, Kleberaupe
8 LotanSammlung

Claims

Patentansprüche
Kameramodul (1) mit
- einem Schaltungsträger (2),
- einem auf dem Schaltungsträger (2) angeordneten Bildsensor-Chip (3) , und
- einem Optikmodul (4) mit einem ein Objektiv (4.2) aufnehmenden Optikgehäuse (4.1),
dadurch gekennzeichnet, dass
- das Optikgehäuse (4.1) mit wenigstens drei Einpresspins (5.1, 5.2, 5.3) ausgebildet ist, und
- das Optikgehäuse (4.1) mit dem Schaltungsträger (2) über die wenigstens drei Einpresspins (5.1, 5.2, 5.3) mit vor¬ gegebenen Abstand (a) zum Schaltungsträger (2) verbunden ist, wobei der Schaltungsträger (2) zur Bildung einer Einpressverbindung mittels den Einpresspins (5.1, 5.2, 5.3) mit wenigstens drei Einpresslöcher (6.1, 6.2, 6.3) ausge¬ bildet ist.
Kameramodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens drei Einpresspins (5.1, 5.2, 5.3) der¬ art biegsam ausgebildet sind, dass das Optikgehäuse (4.1) unter Ausnutzung der Biegsamkeit der Einpresspins (5.1, 5.2, 5.3) durch eine mittels einer Justagemaschine bewirk¬ ten relative Lageänderung in Bezug auf den Schaltungsträ¬ ger (2) auf den Bildsensor-Chip (3) justiert ist.
Kameramodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schaffung von mehreren, in der relativen Lage des Optikgehäuses (4.1) zum Schaltungsträger (2) sich unterscheidenden Einpressverbindungen der Schaltungsträger (2) mit einem regelmäßigen Muster von Einpresslö- ehern (6) ausgebildet ist, mit welchen das Optikgehäuse (4.1) durch eine Auswahl von den wenigstens drei Einpress löchern (6.1, 6.2, 6.3) relativ zum Schaltungsträger (2) in einer zum Schaltungsträger (2) parallelen Ebene justiert ist.
Kameramodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das justierte Optikgehäuse (4.1) mittels einer dessen Abstand (a) zum Schaltungsträ¬ ger (2) überbrückender Klebeverbindung mit dem Schaltungs träger (2) verbunden ist.
Kameramodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der zum Optikmodul (4) abgewandten Seite des Schaltungsträgers (2) überste¬ henden Einpresspins (5.1, 5.2, 5.3) mit einer an dem Schaltungsträger (2) anliegenden Lotansammlung (8) ausgebildet sind.
Kameramodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (2) als Leiterplatte ausgebildet ist.
Kameramodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einpresspins (5.1, 5.2, 5.3) zur elektrischen Kontaktierung des Optikmoduls (4) mit dem Schaltungsträger (2) ausgebildet sind.
Verfahren zum Herstellen eines Kameramoduls (1) mit mindestens folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Schaltungsträgers (2), auf welchem ein
Bildsensor-Chip (3) angeordnet ist, - Bereitstellen eines Optikmoduls (4) mit einem ein Objektiv (4.2) aufnehmenden Optikgehäuse (4.1),
- Ausbilden des Optikgehäuses (4.1) mit wenigstens drei biegsamen Einpresspins (5.1, 5.2, 5.3), und
- Verbinden des Optikgehäuses (4.1) mit dem Schaltungsträ¬ ger (2) mittels der drei biegsamen Einpresspins (5.1, 5.2, 5.3) mit vorgegebenen Abstand (a) zum Schaltungsträger (2), wobei der Schaltungsträger (2) zur Bildung einer Einpressverbindung mittels der Einpresspins (5.1, 5.2, 5.3) mit wenigstens drei Einpresslöcher (6.1, 6.2, 6.3) ausge¬ bildet ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens drei Einpresspins (5.1, 5.2, 5.3) derart biegsam ausgebildet sind, dass das Optikgehäuse (4.1) un¬ ter Ausnutzung der Biegsamkeit der Einpresspins (5.1, 5.2, 5.3) durch eine relative Lageänderung in Bezug auf den Schaltungsträger (2) mittels einer Justagemaschine auf den Bildsensor-Chip (3) justiert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schaffung von mehreren, in der relativen Lage des Optikgehäuses (4.1) zum Schaltungsträger (2) sich unterscheidenden Einpressverbindungen der Schaltungsträger (2) mit einem regelmäßigen Muster von Einpresslöchern (6) ausgebildet wird, mit welchen durch eine Auswahl von den wenigstens drei Einpresslöchern (6.1, 6.2, 6.3) das
Optikgehäuses (4.1) in einer zum Schaltungsträger (2) parallelen Ebene relativ zum Schaltungsträger (2) justiert wird .
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das justierte oder vorjus¬ tierte Optikgehäuse (4.1) mittels einer dessen Abstand (a) zum Schaltungsträger (2) überbrückende Klebeverbindung mit dem Schaltungsträger (2) verbunden wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die auf der zum Optikmodul (4) abgewandten Seite des Schaltungsträgers (2) überste¬ henden Einpresspins (5.1, 5.2, 5.3) mit einer an dem
Schaltungsträger (2) anliegenden Lotansammlung (8) ausgebildet werden.
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