CN115413331A - 传感器模块和外壳单元 - Google Patents

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Abstract

根据本技术的一个方面的传感器模块包括传感器元件、第一外壳、第二外壳和中间层。第一外壳包括开口端并在其中容纳传感器元件。第二外壳包括焊接到开口端的接合表面。中间层具有光反射性，沿着其中开口端面对接合表面的区域的外周边缘形成。

Description

传感器模块和外壳单元
技术领域
本技术涉及安装在例如车辆上的传感器模块和外壳单元。
背景技术
例如，可以将放置在车辆外部(室外)的电子组件或光学组件(诸如用于汽车的后视相机单元)容纳在防水防尘外壳中。例如，如专利文献1中所公开的那样，这种外壳包括板、保持镜头的镜筒、前外壳以及与前外壳一起用于容纳镜筒和板的后外壳。前外壳和后外壳通过激光的照射使用焊接彼此接合，并且这导致提高外壳的密封性能。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特许公开No.2018-173431
发明内容
技术问题
但是，关于专利文献1中公开的成像设备，由激光在前外壳和后外壳的接合表面上生成的熔化部分可能朝外部突出。这种熔化部分朝外突出也称为树脂毛刺。树脂毛刺不仅导致形成产品的外观面的外壳的外周的外观变差，而且还需要移除突出部分的附加工作。因此，期望抑制外观差的发生并且不执行突出部分的移除以促进操作(以提高生产率)。
鉴于上述情形，本技术的目的是提供一种传感器模块和外壳单元，当树脂成型的产品使用激光焊接接合时，使得有可能抑制树脂成型的产品的熔化部分向外部突出。
问题的解决方案
为了实现上述目的，根据本技术的实施例的传感器模块包括传感器元件、由合成树脂制成的第一外壳、由合成树脂制成的第二外壳和中间层。
第一外壳包括开口端并且在其中容纳传感器元件。
第二外壳包括焊接到开口端的接合表面。
中间层反射光，并且在所述开口端中沿着其中开口端面对接合表面的区域的外周边缘形成。
在传感器模块中，来自照射光中的入射在沿着其中开口端面对接合表面的区域的外周边缘形成的中间层上的激光被中间层反射。这防止在使用激光执行焊接时接合表面的外周区域被熔化。这使得有可能防止熔化部分从第一外壳和第二外壳的接合表面朝外部突出。
中间层可以具有小于或等于该区域的一半宽度的宽度。
中间层可以具有50μm或更小的厚度。
中间层可以是金属或金属化合物。
中间层可以是光学多层。
中间层可以反射特定波长的激光，第一外壳可以由对激光具有吸收特性的合成树脂材料制成，并且第二外壳可以由对激光具有透射特性的合成树脂材料制成。
中间层可以反射特定波长的激光，第二外壳可以由对激光具有吸收特性的合成树脂材料制成，并且第一外壳可以由对激光具有透射特性的合成树脂材料制成。
传感器元件可以是成像设备。
传感器元件可以是测距传感器。
根据本技术的实施例的外壳单元包括第一外壳、第二外壳和中间层。第一外壳包括开口端并且在其中容纳传感器元件。第二外壳包括焊接到开口端的接合表面。中间层反射光，并且在所述开口端中沿着其中开口端面对接合表面的区域的外周边缘或内周边缘形成。
附图说明
图1是根据本技术的实施例的传感器模块的整体透视图的集合。
图2是传感器模块的横截面侧视图。
图3是传感器模块的主要部分的分解透视图。
图4是图3中部分A的放大视图。
图5是传感器模块的主要部分的横截面视图。
图6是类似于图5并且被用于描述焊接第一外壳和第二外壳的工序的横截面视图。
具体实施方式
下面将参考附图描述根据本技术的实施例。
[传感器模块的配置]
图1的(A)和(B)是根据本技术的实施例的传感器模块100的整体透视图。图2是传感器模块100的纵向横截面视图。图3是传感器模块100的主要部分的分解透视图。每个图中的X轴、Y轴和Z轴分别表示彼此正交的三个轴的方向，并且Z轴与传感器模块100的光轴方向对应。
本实施例的传感器模块100是通过安装在车辆上而被使用的相机模块。例如，传感器模块100布置在车身(附接目标)(未图示)的外侧，并且根据附接位置捕获位于车辆前方的区域的图像、位于车辆后方的区域的图像或车辆的侧面的区域的图像。
例如，附接到车身的前部(例如，散热器格栅)的传感器模块100捕获车辆前方的环境的图像。另外，附接到车身的后部(例如，牌照上方)的传感器模块100捕获车辆后方的环境的图像。此外，附接到车辆的侧部(例如，柱(A柱、B柱或位于车辆的最后部分的柱(C柱、D柱)或侧视镜的上部)的传感器模块100捕获车辆侧向方向的环境的图像。
如图1和2中所示，传感器模块100包括例如壳体10、传感器板20和筒构件60。
壳体10是由作为第一外壳的前外壳11和作为第二外壳的后外壳12在光轴方向(Z轴方向)上组合而成的外壳单元。通常，前外壳11和后外壳12是由合成树脂材料制成的注塑成型体。
前外壳11包括被形成为与光轴方向(Z轴方向)基本正交的前表面部分111，以及从前表面部分111的周边边缘朝着后外壳122延伸的侧表面部分112。在本实施例中，前表面部分111和侧表面部分112从Z轴方向观察时为大致矩形。前外壳11是中空的，并且在由前表面部分111和侧表面部分112包围的区域中形成有例如其中容纳传感器基板20和筒构件60的空间部分。
前外壳11的前表面部分111包括在前表面部分111的中间部分中的开口113(参考图2)。在侧表面部分112的位于后外壳12侧的端部处，前外壳11包括焊接到后外壳12的开口端114。开口端114被形成为与前表面部分111的外形对应的大致矩形。注意的是，前表面部分111和开口端114不限于矩形，并且可以被形成为其它形状，诸如圆形或三角形。
后外壳12被形成为大致矩形板状，其包括被形成为与前-后方向大致正交的底表面部分121和从底表面部分121的外周边缘朝着前外壳11延伸的侧表面部分122。在由底表面部分121和侧表面部分122包围的区域中，在底表面部分121和侧表面部分122的外周表面之间形成焊接到前外壳11的开口端114的矩形环状的接合表面123。在本实施例中，前外壳11和后外壳12通过使用激光焊接将接合表面123接合到开口端114而彼此集成。这将在后面描述。
筒构件60布置在前外壳11中。筒构件60包括筒601，该筒601通过密封环62在光轴Z方向上装配到开口113中。筒601是支撑成像镜头602的圆柱形部分，并且从开口113突出到前外壳11的前方。
传感器板20布置在壳体10中。传感器板20包括面对前外壳11的前表面部分111的前板21、面对后外壳12的底表面部分121的后板22，以及布置在前板21和后板22之间的间隔件23。
前板21和后板22是诸如玻璃环氧树脂板之类的刚性双侧电路板，并且板之间的对置距离由间隔件23定义。前板21和后板22通过板连接器(B-to-B连接器)(未图示)彼此机械连接和电连接。传感器板20不限于由前板21和后板22这两个板形成，并且可以由单个板形成。
成像设备24作为传感器元件安装在前板21上。成像设备24是图像传感器，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器或电荷耦合器件(CCD)图像传感器。前板21通过接合构件63和缓冲构件64接合到筒构件601，并且成像设备24布置在成像透镜602的光轴上。在接合前外壳11和后外壳12时，当传感器板20由于传感器板20和后外壳12的底表面部分121之间执行的压缩而被压向筒61时，缓冲构件64稳定地保持筒61和成像设备24之间的对置距离。
另外，通过柔性印刷电路40，后板22电连接到被设置到后外壳12的底表面部分121的连接器30。连接器30被用于电连接传感器板20和车身。通过连接器30，从车身向传感器板20供应电力，并且从传感器板20向车身传输图像信号(成像设备24的输出信号)。
注意的是，例如，用于电磁噪声屏蔽并且包围传感器板20的屏蔽壳、防尘片和散热片布置在壳体10中，虽然这未示出。屏蔽壳的一端围绕筒构件60装配，并且屏蔽壳的另一端与后外壳12的底表面部分121的内表面弹性接触。因而，屏蔽壳用作将筒构件60和接合到筒构件60的传感器板20朝着前外壳11偏置的偏置构件。
前外壳11和后外壳12使用激光焊接彼此接合。在本实施例中，前外壳11由对特定波长的激光具有吸收性的合成树脂材料构成。另外，后外壳12由对激光具有透射性的合成树脂材料制成。
例如，通用树脂(诸如丙烯腈-苯乙烯(AS)树脂或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂)、聚碳酸酯(PC)树脂、ABS和PC的混合树脂、聚酰胺(PA)树脂或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂被用作对该激光具有吸收性或透射性的树脂材料。
例如，可以通过与树脂混合的激光吸收材料的量来调整对激光的吸收特性或透射特性。例如，炭黑可以被用作激光吸收材料。激光吸收材料的添加量的调整使得有可能任意调整激光吸收率(或激光透射率)。注意的是，对于对激光具有吸收性的树脂材料和对激光具有透射性的树脂材料，有利的是使用相同类型的基质树脂。这导致增加位于接合部分处的树脂之间的亲和性并增加焊接强度。另外，树脂厚度的改变使得有可能调整透射率。当树脂的厚度变大时(当树脂变厚时)，这使得有可能进一步降低树脂的透射率。另外，当使树脂的厚度变薄时(当树脂变薄时)，这使得有可能进一步提高树脂的透射率。
在本实施例中，例如，使用波长为800nm至1100nm的红色激光或红外激光作为用于焊接的激光。对于对激光具有透射特性的树脂材料，树脂材料对激光的透射率大于或等于30％，并且有利地大于或等于40％。
[接合部分的细节]
图4是图3中的前外壳11的开口端114的一部分A的放大视图。图5是开口端114与后外壳12的接合表面123的接合部分的横截面视图。图6是类似于图5的横截面视图并且被用于描述通过激光焊接开口端114和接合表面123的工序。
如图4中所示，中间层50被设置到前外壳的开口端114。如图5中所示，中间层50沿着在开口端114中的其中开口端114面对接合表面123的区域Rb的外周边缘形成。区域Rb具有矩形环状，并且中间层50沿着区域Rb的外周边缘连续地形成。
在本实施例中，在前外壳11的侧表面部分112与开口端114的外周边缘之间提供有台阶部分115，并且开口端114设置于在台阶部分115的内周侧上朝着后外壳12突出指定的量的矩形环状突起的端表面。因此，区域Rb与整个开口端114对应。注意的是，台阶部分115不需要特别提供，并且可以根据需要省略。
中间层50由当开口端114和接合表面123通过激光彼此焊接时,如图6中的箭头所指示的，对从后外壳12的一侧照射的激光L具有反射性的材料制成。在开口端114面对接合表面123的开口端114中照射到区域Rb上的激光L部分地被中间层50反射，激光L在前外壳11和后外壳12通过激光彼此焊接时被照射。因而，抑制了由于激光L被开口端114的被中间层50覆盖的区域吸收而引起的发热。这使得防止开口端114的被中间层50覆盖的区域被熔化。这使得有可能防止构成该区域的树脂成分在前外壳11的外周侧熔化并泄漏。
中间层50是在开口端114的外周边缘中形成的涂覆膜。中间层50的材料没有特别限制，只要是反射激光L的材料即可。例如，当激光L是1000nm左右的波长的光时，具有90％或更大的反射率的中间层50可以使用诸如金(Au)、银(Ag)或铝(Al)之类的金属的膜形成。
中间层50的材料不限于上述金属膜，并且可以是电介质膜。可以使用FITLeadintex公司的高反射(HR)涂层“RMI”作为这种材料来形成对于1074nm波长的激光具有99％或更高的反射率的中间层50。
另外，中间层50的材料不限于上述金属膜和电介质膜，并且例如，可以使用诸如MgF2之类的金属化合物或通过以分层形式交替布置高折射率金属氧化物和恒定折射率金属氧化物所获得的光学多层(电介质多层)。
中间层50的宽度没有特别限制，只要中间层50的宽度比开口端114的宽度(区域Rb的宽度，并且同样适用于以下描述)小即可。中间层50的宽度可以根据期望的接合强度任意设置。通常，中间层50的宽度小于或等于开口端114的宽度的一半，并且有利地小于或等于开口端114的宽度的三分之一。这使得有可能有效地防止接合部分的树脂熔化并从外周边泄露出去，同时确保开口端114与接合表面123的稳定的接合强度。
中间层50的厚度也没有特别限制。有利的是，中间层50被形成为具有使得有可能在激光焊接时在开口端114和接合表面123之间获得稳定的粘合的厚度。因此，中间层50的厚度越小越有利，例如50μm或更小。用于形成中间层50的方法也没有特别限制，并且可以使用用于形成薄膜的适当方法形成中间层50，诸如印刷、涂布或蒸镀。
另外，可以预先在开口端114的与要形成中间层50的区域对应的部分中形成深度与中间层50的厚度对应的凹入部分。在这种情况下，无论中间层50的厚度如何，中间层50的表面都可以与开口端114的表面布置在一个平面内。在这种情况下，作为中间层50，可以使用相对厚的诸如金属板之类的构件。作为用于将中间层50固定到开口端114的方法，可以采用诸如键合或嵌件成型之类的方法。
[用于生产传感器模块的方法]
当生产传感器模块100时，将筒构件60、传感器板20等依次结合到前外壳11中，然后使后外壳12的接合表面123与前外壳11的开口端接触。在此，传感器板20通过柔性印刷电路40与连接器30电连接。
随后，如图6中所示，在后外壳12以特定压力P压靠在前外壳11上的状态下，激光L朝着开口端114照射到后外壳12上。前外壳11由对激光L具有吸收性的树脂材料制成，并且后外壳12由对激光L具有透射性的树脂材料制成。因此，激光L透射通过后外壳12以便被照射到前外壳11的开口端114上。激光L沿着开口端114进行矩形环状扫描。激光L可以是连续波或脉动波。
在开口端114中，被激光L照射的区域由于激光L的吸收而生成热量而被部分熔化。在本实施例中，具有上述配置的中间层50被设置于开口端114的外周边缘。因此，仅开口端114的没有设有中间层50的内周边缘区域(图6中的区域a)被熔化。另一方面，设有中间层50的开口端114的外周区域(图6中的区域b)由于反射由中间层50提供的激光L的效果而屏蔽于激光L。这导致防止外周边缘区域b被熔化。
面对区域a的接合表面123也由于来自开口端114的熔化部分(区域a)的热传递而部分地熔化。此后，区域a的熔化部分和接合表面123的熔化部分被冷却以固化，并且前外壳11和后外壳12彼此焊接。由于激光L沿着矩形环状开口端114被周向连续扫描，因此在开口端114的整个四周区域执行焊接。这导致确保前外壳11和后外壳12的接合表面的密封特性。
在本实施例中，中间层50被设置于开口端114的外周边缘。这防止开口端114的外周边缘的树脂在激光焊接时被熔化。这使得有可能防止熔化的树脂从开口端114与接合表面123的接合部分朝着壳体10的外周边突出。这导致能够防止形成壳体10的外观表面的外周出现不良外观，并且导致不需要移除熔化的树脂的突出部分的附加工序。因而，可以促进生产传感器模块100的工序中的操作。
另外，根据本实施例，开口端114中的熔化部分的熔化量或树脂的熔化量可以通过中间层50的位置或形成宽度来调节。这使得有可能适当地控制焊接时突出树脂的量，即使例如前外壳11和后外壳12的形状或尺寸存在变化(诸如维度容差)。
此外，本实施例使得有可能即使当激光L照射到整个开口端114上时，也仅包括在开口端114中并且没有被中间层50覆盖的内周边区域a可以被选择性地熔化。这导致不需要准确地调整组件中激光照射到的位置。这使得有可能即使激光L在开口端114的宽度方向上照射到开口端114的整体上(这是常规的照射条件)，也按预期防止熔化树脂的突出。因此，无需努力调整设备的条件，就可以确保期望的焊接质量。
而且，本实施例使得有可能防止接合部分的树脂向外周突出，从而获得不包括诸如用于容纳熔化的树脂的台阶部分115之类的区域的壳体(外壳单元)结构(参考图4至6)。这使得有可能增加壳体10的设计的自由度，并且因此可以将本技术应用于确保用于提供用于容纳树脂的区域的空间是困难的小型组件(诸如台阶部分115)。
<修改>
在上述实施例中，中间层50被设置于前外壳11的开口端114。不限于此，中间层50可以被设置于后外壳12的接合表面。在这种情况下，可以获得与上述实施例提供的效果相似的效果。
另外，中间层50沿着区域Rb的外周边缘连续地形成(参考图5)。但是，中间层50不限于连续形成，并且可以存在缺失部分。
此外，根据本公开的技术可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以被提供为安装在诸如车辆、电动车辆、混合动力电动车辆、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、船舶、机器人、工程机械和农业机械(拖拉机)之类的移动体类型之一上。
另外，在上述实施例中，作为传感器模块100的示例，对相机模块进行了描述。但是，本技术不限于此。例如，本技术还可以用于包括诸如光检测和测距(LiDAR)或飞行时间(ToF)传感器之类的测距传感器作为传感器元件的传感器模块。
另外，在本实施例中，中间层50在开口端114中沿着其中前外壳11的开口端114面对后外壳12的接合表面123的区域Rb的外周边缘设置，但配置不限于此。例如，在需要防止熔化的树脂朝着壳体内部突出的产品的情况下，可以沿着区域Rb的内周边缘设置中间层50。具体而言，这种配置适于诸如其壳体具有小内部容积的产品以及需要保护容纳在壳体中的组件不与接合部分的熔化树脂的突出部接触的产品之类的产品。
注意的是，本技术还可以采用以下配置。
(1)一种传感器模块，包括：
传感器元件；
第一外壳，包括开口端并在其中容纳传感器元件；
第二外壳，包括焊接到开口端的接合表面；以及
光反射中间层，其在开口端中沿着其中开口端面对接合表面的区域的外周边缘形成。
(2)根据(1)所述的传感器模块，其中
中间层具有小于或等于所述区域的一半宽度的宽度。
(3)根据(1)或(2)所述的传感器模块，其中
中间层具有50μm或更小的厚度。
(4)根据(1)至(3)中的任一项所述的传感器模块，其中
中间层是金属或金属化合物。
(5)根据(1)至(3)中的任一项所述的传感器模块，其中
中间层是光学多层。
(6)根据(1)至(5)中的任一项所述的传感器模块，其中
中间层反射特定波长的激光，
第一外壳由对激光具有吸收特性的合成树脂材料制成，以及
第二外壳由对激光具有透射特性的合成树脂材料制成。
(7)根据(1)至(6)中的任一项所述的传感器模块，其中
中间层是形成在开口端的外周边缘中的涂覆膜。
(8)根据(1)至(7)中的任一项所述的传感器模块，其中
传感器元件是成像设备。
(9)根据(1)至(7)中的任一项所述的传感器模块，其中
传感器元件是测距传感器。
(10)一种外壳单元，包括：
第一外壳，包括开口端；
第二外壳，包括焊接到开口端的环形接合表面；以及
光反射中间层，其在开口端中沿着其中开口端面对接合表面的区域的外周边缘或内周边缘形成。
附图标记列表
11 前外壳(第一外壳)
12 后外壳(第二外壳)
24 成像设备
50 中间层
100 传感器模块
114 开口端
123 接合表面
L 激光

Claims (10)

1.一种传感器模块，包括：
传感器元件；
第一外壳，其包括开口端并在其中容纳所述传感器元件；
第二外壳，其包括焊接到所述开口端的接合表面；以及
光反射中间层，其在所述开口端中沿着其中所述开口端面对所述接合表面的区域的外周边缘形成。
2.根据权利要求1所述的传感器模块，其中
所述中间层具有小于或等于所述区域的一半宽度的宽度。
3.根据权利要求1所述的传感器模块，其中
所述中间层具有50μm或更小的厚度。
4.根据权利要求1所述的传感器模块，其中
所述中间层是金属或金属化合物。
5.根据权利要求1所述的传感器模块，其中
所述中间层是光学多层。
6.根据权利要求1所述的传感器模块，其中
所述中间层反射特定波长的激光，
所述第一外壳由对所述激光具有吸收特性的合成树脂材料制成，以及
所述第二外壳由对所述激光具有透射特性的合成树脂材料制成。
7.根据权利要求1所述的传感器模块，其中
所述中间层是形成在所述开口端的外周边缘中的涂覆膜。
8.根据权利要求1所述的传感器模块，其中
所述传感器元件是成像设备。
9.根据权利要求1所述的传感器模块，其中
所述传感器元件是测距传感器。
10.一种外壳单元，包括：
第一外壳，其包括开口端；
第二外壳，其包括焊接到所述开口端的环形接合表面；以及
光反射中间层，其在所述开口端中沿着其中所述开口端面对所述接合表面的区域的外周边缘或内周边缘形成。
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