CN101657338A - 相机模块，尤其用于机动车的相机模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及相机模块，尤其涉及用于机动车的相机模块，其至少具有：一壳体(6，8)以及一光学模块(11)，所述壳体(6，8)具有一壳体内部空间(18)，所述光学模块(11)被设置在所述壳体内部空间(18)中并且具有一电路载体(2)以及电接触单元(10)，所述电路载体(2)具有一图像采集芯片(3)，其中，所述光学模块(11)通过一光学出口(9)对准所述壳体(6，8)之外的外部空间(20)，其中，所述电接触单元(10)被从所述光学模块(11)穿过所述壳体中的穿通单元(12)向外引出，用于所述相机模块的电接触，其中，所述穿通单元(12)在电绝缘所述接触单元的情况下被玻璃密封单元(13)密封，其中，所述壳体内部空间(18)相对于所述外部空间(20)被密闭地密封，并且其中，所述壳体具有至少两个壳体部件(6，8)，它们以密闭密封的连接相互连接，例如以熔焊连接(14)或者钎焊连接相互连接。

Description

相机模块，尤其用于机动车的相机模块
技术领域
本发明涉及一种尤其可被用于机动车的相机模块以及一种用于制造该相机模块的方法。
背景技术
在用于汽车的相机系统中，力争获得防尘并且无雾的光学模块。灰尘和湿气在很大程度上降低光学系统的质量或性能。如果在光学系统中湿气凝聚为雾，那么通常不能拍摄可用的图像。为了避免由侵入的潮气引起的雾或冷凝水，公知的是，有意地将系统设计成开放式的或者将系统完全密闭地隔离。
图像采集芯片(Imager-Chip)以及补充设置的由透镜和/或镜构成的成像系统通常被作为复合结构粘在电路载体
Figure G2008800118472D00011
上，例如陶瓷板或印制电路板上。为此，例如可以在陶瓷上设置一个由金属制成的物镜支架，物镜借助螺纹连接在该物镜支架内并且必要时被粘在该透镜支架内。
然而，粘接在整个必需的温度范围上——例如-40～120℃——的密封性以及相机的全部使用寿命不是没有问题的。粘接必须同样地提供图像采集模块的密封性和功能。
因为传统的相机模块通常仅具有有限的密封性，所以通常使用由矿物玻璃制成的、具有更高气候稳定性的透镜，但其光学特性是有限的。
WO 2004/037622 A1示出了一种光学装置，其中，相机被置于壳体中，在该壳体内借助密封装置置入一个光学透明的窗。在此情况下，设有用于净化窗的内侧的装置，这原则上缘于窗的污染或者窗的雾气。
DE 199 55 229 C1示出了一种具有数字摄像机的内窥镜，该数字摄像机被安装在内管中并通过电缆进行电接触，所述电缆在内管中延伸并且在其后端通过穿通单元向外导出，所述穿通单元为了进行密封可被构造成玻璃熔融密封。
发明内容
本发明的构思在于，将光学模块一方面的密封过程与另一方面的对准过程分离开来。
在此，以其本身公知的方式制造具有诸如印制电路板或陶瓷板的电路载体、图像采集芯片(Imagerchip)以及诸如透镜系统或反射镜系统的成像系统的光学模块。图像采集芯片以及诸如控制ASIC的其他电子元件被设置在电路载体上，而成像系统被固定在相应的架上。
根据本发明，不要求所述光学模块的密封。所述光学模块可以被构造成尤其是开放式的，从而不存在不希望的水汽残留(Einschlüsse vonFeuchtigkeit)。然而原则上，整个光学模块或者光学模块的一部分——例如透镜系统——也可以是封闭的构型。
通过根据本发明的壳体方案实现密封。电路载体被设置在壳体部件上，例如壳体底上。所述壳体部件具有穿通单元(穿孔、开口)，在这些穿通单元中优选地设置有玻璃。因此设置了连接接触单元，其从密闭密封下的壳体内部空间通过设置有玻璃的穿通单元导向到外部空间。电路载体被置于所述壳体部件上并且例如通过键合连接与连接接触单元连接。随后，壳体被封闭，有利地被一个另外的壳体部件、尤其是壳体盖封闭。但是原则上，壳体底的封闭也可以通过电路载体实现，使得在这样的实施方式中仅仅需要一个壳体部件。
在由多个部件构成的壳体构型中，这些壳体部件有利地由金属制造并且在不使用有机粘合剂的情况下密闭密封地相互连接。特别地，这可以是焊接，其中，可以作为焊接方法的例如有缝焊、冷焊、激光焊、电阻焊或者例如摩擦焊。由此得到封闭的、密闭密封的壳体，在其壳体内部空间中设置了光学模块。因为由此既密闭地密封了电接触单元又密闭地密封了容纳光学模块的壳体，所以光学对准可以与密封分开地进行。
在此，具有图像采集芯片以及成像系统的光学模块对准光学出口，该光学出口可以被优选地构造成置于壳体中的、例如由具有光学质量的玻璃制成的光学窗。所述玻璃以适当的方式与壳体的金属连接——例如熔接，或者借助O形圈密封。有利的是，在这里也避免使用有机材料——例如用于密封的胶粘剂。
光学模块可以尤其借助螺纹连接在壳体中；此外，这里原则上各种连接都是可行的，例如啮合或者插入到连接接触单元上；虽然原则上粘贴也是可行的，但是在这里也有利地不使用胶粘剂。此外，设置在电路载体上的透镜架(lens holder)可以以圆锥形的形式实现并被置于壳体底上的一个相应的容纳装置中。然后，可以粘合所述连接或者用螺栓加固所述连接。
因此，根据本发明可以实现具有图像采集芯片以及成像系统的光学模块的原则上任意的构型和对准。与所述光学对准分离地，通过优选具有接触单元的金属壳体进行密闭的密封，所述接触单元由于设置有玻璃而确保了密闭的密封性。
在此情况下，根据本发明的制造方法原则上可以使用标准技术，例如金属壳体部件的构造以及通过熔焊或钎焊的连接。设置有玻璃的穿通单元被构造在壳体中，使得光学模块的敏感部件不会因为设置玻璃的过程温度而受到损害。
附图说明
图1a-f示出根据不同实施例的根据本发明的相机系统的部分剖开的侧视图；
图2以a)截面图以及b)壳体底的俯视图示出根据图1a的相机模块，但其中与图1a不同的是光学窗被设置在壳体底中；
图3以a)截面图以及b)壳体底的俯视图示出根据图1d的、具有构造在壳体底中的光学窗的相机模块的透视图；
图4示出在已安放壳体盖的情况下图1c、d、e的壳体壁的截面；
图5示出根据本发明的制造方法的流程图。
具体实施方式
根据图1a和图2，根据本发明的相机模块1具有由壳体底6和壳体盖8构成的、由金属制成的壳体以及置于壳体6、8内的光学模块11。光学模块11具有用作电路载体的印制电路板2以及成像系统7，该印制电路板2具有被容纳在芯片壳体4中的图像采集芯片3(Bildaufnahme-Chip)以及诸如控制ASIC的其他电子元件。印制电路板2通过例如螺栓2a固定在壳体底6上。成像系统7例如被构造为具有一个或多个透镜17a、b、c的透镜系统或者也被构造为反射镜系统。在此情况下，容纳透镜17a、b、c的透镜架19(或者相应的镜架)已被构造为光学模块11的一部分并且例如被安装在印制电路板2上或者芯片载体4上。在此，透镜架19可以以未示出的方式被支承在壳体底上，例如被支承在壳体底的圆锥形的容纳装置中。
图像采集芯片3对准光学窗9，在图4的实施方式中，该光学窗9被设置在壳体底6中。如图1d中所示，光学窗9原则上也可被施加在壳体盖8中。例如由具有光学质量的玻璃制成的光学窗9可以与壳体底6熔接、粘接或者借助O形圈连接。
在壳体底6中构造了多个穿通单元12，各个用于与印制电路板2电接触、即尤其是也与图像采集芯片3电接触的连接引脚10延伸穿过这些穿通单元12。连接引脚10例如通过引线键合22与印制电路板2的背面上的接触盘5电接触。根据本发明，为了使壳体内部空间18相对于外部空间密闭地密封以及使连接引脚10电绝缘，这些穿通单元12被设置玻璃，即引入由例如在300℃时熔化的浮法玻璃制成的玻璃密封单元13。有利的是，有意地使光学模块11保持不密封，即在壳体内部空间18内，空气可以进入透镜架19中以及进入透镜17a、b、c之间。
壳体盖8借助焊接14固定在壳体底6上，焊接14可以通过通常的焊接方法构造，例如缝焊、冷焊、激光焊或者电阻焊。为此有利的是，壳体底6或者壳体盖8具有台阶16，以便增大焊缝14的密封面。
焊缝14是环形的，使得由封闭的壳体6、8包围的壳体内部空间18相对于外部空间20密闭地密封。因此，印制电路板2与其元件3、4也不再受到外部的气候影响，因为设置有玻璃的玻璃密封单元13以及焊接14都确保了密闭的密封而无气体输送和水汽输送。
替代焊缝14，也可以构造相应的钎焊连接。然而根据本发明，有利地不设置利用有机材料的液态材料连接——例如胶粘剂连接或者其他有机的密封——以替代焊缝14和玻璃密封单元13，因为这些连接根据本发明被认为不够密封。
在图1a、2的实施方式中，壳体盖8被构造成罐状。根据图1b、c、d、e和图2的实施方式，取而代之，壳体底6被构造成罐状，使得壳体盖8被构造成基本上是平的。在此，在图2中，壳体底6具有底面6a以及向上延伸的侧壁6b，光学窗9被构造在底面6a中，壳体盖8被从上面放置到侧壁6b上。根据图1d、e、f，用于连接引脚10的穿通单元12被构造在侧壁b中并且再次被设置玻璃，使得连接引脚10水平地侧向向外延伸。根据图1b、f，穿通单元12被构造在底面6b中，使得连接引脚10——根据图1a——向下延伸。在图1c的实施方式中，上述两种延伸走向均存在。光学窗9可以在所有的实施方式中可选择地设置在壳体底6或者壳体盖8中。图4示出了图1d的截面IV，但壳体6、8处于封闭状态，其具有穿通单元12中的玻璃密封单元13以及焊缝14。
通过使用由金属制成的壳体部件6、8确保了对有害电磁辐射的高EMV兼容性或者屏蔽。壳体底6总是可以被成本低廉地构造为例如具有用于穿通单元12的相应的孔的深拉伸件。壳体盖8也可以被相应地构造为深拉伸件或者冲压件。
因此根据图5，根据本发明的制造方法始于方法开始时的步骤St0。在步骤St1中，根据通过例如深拉伸方法的成形分别由金属构造壳体底6和壳体盖8，以及将穿通单元12例如构造成孔。随后在步骤St2中，安装连接引脚10并对穿通单元12设置玻璃，即在例如300℃时熔入玻璃密封单元13，由此使连接引脚10与金属侧壁6b绝缘。
随后在步骤St3中，将光学模块11置于壳体底6中并且在必要时使光学模块11对准。借助螺纹连接印制电路板2并使其通过引线键合22与连接引脚10电接触。在此，可以通过任意辅助手段进行对准，因为根据本发明，对准与密封是分离的。因此，还可以例如进行校准，其方式是图像采集芯片3经由光学窗9对一个物体进行图像采集、读取图像采集芯片3的传感器信号以及例如调整成像系统7。
然后在步骤St4中，壳体盖8被放置到壳体底6的侧壁6a上并且通过焊缝14的构成密闭密封地焊接，使得壳体内部空间18随后相对于外部空间20被密闭地密封。

Claims (15)

1.相机模块，尤其是用于机动车的相机模块，其中，所述相机模块至少具有：
一壳体(6，8)，所述壳体(6，8)具有一壳体内部空间(18)，以及
一光学模块(11)，该光学模块(11)被设置在所述壳体内部空间(18)中并且具有一带有一图像采集芯片(3)的电路载体(2)以及电接触单元(10)，
其中，所述光学模块(11)通过一光学出口(9)对准所述壳体(6，8)之外的一外部空间(20)，
其中，所述电接触单元(10)被从所述光学模块(11)穿过所述壳体中的穿通单元(12)向外引出，用于所述相机模块的电接触，
其中，所述壳体内部空间(18)相对于所述外部空间(20)被密闭地密封，以及
其中，所述壳体具有至少两个壳体部件(6，8)，这两个壳体部件(6，8)以一密闭地密封的连接(14)相互连接。
2.根据权利要求1所述的相机模块，其特征在于，所述至少两个壳体部件(6，8)由金属制造并且以一焊缝(14)和/或钎焊连接密闭密封地连接。
3.根据权利要求2所述的相机模块，其特征在于，设置了一壳体底(6)和一壳体盖(8)作为所述壳体部件，所述电路载体(2)被固定在所述壳体底(6)上，所述壳体盖(8)被安置在所述壳体底上，所述壳体底(6)和所述壳体盖(8)以所述环形的焊缝(14)或者钎焊连接密闭密封地连接。
4.根据权利要求3所述的相机模块，其特征在于，所述壳体底(6)被罐状地具有一底面(6a)和一环绕的侧壁(6b)地构成，其中，所述壳体盖(8)被安置在所述侧壁(6b)上。
5.根据权利要求3所述的相机模块，其特征在于，所述壳体盖(8)被罐状地具有一平坦部分和一侧壁(8a)地构成，所述壳体盖(8)被安置在所述壳体底上。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的相机模块，其特征在于，所述连接接触单元(10)从所述壳体内部空间(18)向下穿过所述壳体底(6)和/或侧向地穿过所述侧壁(6b)向外延伸。
7.根据以上权利要求中任一项所述的相机模块，其特征在于，所述穿通单元(12)被玻璃密封单元(13)在电绝缘所述接触单元的情况下密封。
8.根据权利要求7所述的相机模块，其特征在于，设置了连接引脚(10)作为所述接触单元，所述连接引脚(10)在所述壳体内部空间(18)中与所述电路载体(2)触点接通并且在所述设置有玻璃的穿通单元(12)中穿过所述壳体向外延伸，用于所述相机模块的电接触。
9.根据以上权利要求中任一项所述的相机模块，其特征在于，所述光学出口是通过一由透明材料制成的光学窗(9)构成的，所述光学窗(9)被密封地设置在一壳体部件(6，8)中，例如与所述壳体熔接或者借助一O形圈与所述壳体连接。
10.根据权利要求7所述的相机模块，其特征在于，被置于所述穿通单元(12)中的所述玻璃密封单元(13)由一玻璃材料制成，所述玻璃材料在250℃和350℃之间的温度范围内可被熔化，例如在约300℃时可被熔化，所述玻璃材料尤其是一浮法玻璃材料。
11.根据以上权利要求中任一项所述的相机模块，其特征在于，所述壳体的所有密封单元都不使用有机材料。
12.根据以上权利要求中任一项所述的相机模块，其特征在于，所述光学模块(11)具有一被设置在所述图像采集芯片之前的、被固定在所述电路载体(2)上的、例如被支承在所述壳体上的一容纳装置内的成像系统(7)，例如一透镜系统和/或反射镜系统。
13.根据以上权利要求中任一项所述的相机模块，其特征在于，容纳所述光学模块(11)的壳体内部空间(18)被构造成相对于一外部空间(20)具有氦密封性测试中小于/等于10-7m2/s的密封性，例如小于/等于10-8m2/s的密封性。
14.根据以上权利要求中任一项所述的相机模块，其特征在于，所述光学模块(11)被构造成不密封的。
15.用于制造一相机模块的方法，包括至少以下步骤：
制造一光学模块(11)，所述光学模块(11)具有一电路载体(2)，所述电路载体(2)容纳一图像采集芯片(3)和一成像系统(7)，
制造一壳体，所述壳体由至少两个由金属制成的壳体部件(6，8)构成且具有穿通单元(12)，
将所述光学模块(11)安装在一壳体部件中，
穿过所述穿通单元(12)地安装连接接触单元(10)，
为所述穿通单元设置玻璃，使得所述连接接触单元与所述壳体电绝缘并且所述穿通单元被密闭地密封，
使所述光学模块(11)与所述连接接触单元触点接通，以及
封闭和密闭地密封所述壳体。
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